Сварка полиэтиленовых труб газопровода

Обновлено: 18.05.2024

Закладной нагреватель – электрическая спираль, вмонтированная в свариваемую поверхность фитинга. Поэтому название фитингов, приведенное в ГОСТ Р 52779-2007 (п.4.1.2), является более точным: «Детали с закладными электронагревателями (электросварные)». Устаревший ГОСТ Р 52134-2003 (п.4.6.1) и только что пришедший ему на смену ГОСТ 32415-2013 (п.4.2.1) называют такие фитинги «электросварными». Из-за краткости определение «электросварные фитинги» является более популярным, чем «фитинги с закладными электронагревателями». Согласно ГОСТ Р 52134-2003 (п.4.6.1), электросварные фитинги для водопровода и отопления изготавливаются из ПЭ, ПП или ПБ. Электросварные фитинги для газопроводов – только из ПЭ. На практике даже водопроводные фитинги под сварку ЗН – это в подавляющем большинстве случаев полиэтиленовые фитинги, соответственно, для полиэтиленовых труб.

Академическое название метода сварки точно описывает физический принцип, но является громоздким. По этой причине в обиходе чаще применяются названия «электрофузионная сварка» (от английского «electrofusion welding»), краткое «ЭФ сварка» или «EF сварка», местное новообразование «сварка электромуфтами» или «электромуфтовая сварка». В некоторых нормативах (например, в НАКС'овском РД 03-614) используют сокращение «сварка ЗН».

Итак, во внутреннюю поверхность электросварного фитинга вмонтирована электроспираль, контакты которой выведены на наружную поверхность. Подача электрической мощности на контакты приводит к разогреву свариваемых поверхностей фитинга и трубы и, в конечном итоге, к образованию сварного соединения.

Технология электромуфтовой сварки, в принципе, заключается в следующем (см.рис.1):

конец трубы вводят в электросварной фитинг, наружная поверхность трубы касается внутренней поверхности фитинга или находится от нее на минимально возможном расстоянии;
к контактам электросварного фитинга подключают провода специального сварочного аппарата, который пропускает через закладной нагреватель (электроспираль) электрический ток;
спираль нагревает внутреннюю поверхность электросварного фитинга и наружную поверхность трубы до вязко-текучего состояния, полиэтилен трубы и фитинга перемешивается;
после остывания труба и фитинг образуют единую деталь; спираль остается внутри сварного соединения как побочный эффект.

Если не вдаваться в подробности, то всё выглядит просто.

При ближайшем рассмотрении, технология электрофузионной сварки вызывает проблемы, которые обусловлены всего несколькими типовыми причинами:

Сварщик невнимательно изучает спецификации фитингов и/или инструкцию сварочного аппарата;
Сварщик нерадиво выполняет подготовку к сварке;
Сварщик из ложной экономии не использует вспомогательный инструмент – роликовые скребки, позиционеры и пр.;
Самое главное – сварщик не понимает физику и логику процесса электрофузионной сварки. Поэтому допускает ошибки при выборе трубы, электросварных фитингов и сварочного аппарата, а также с легкой душой пренебрегает требованиями инструкций.

2 Достоинства, недостатки и область применения сварки ЗН

Для соединения напорных пластиковых труб применяются всего три технологии сварки: (1) сварка нагретым инструментом встык, (2) сварка нагретым инструментом в раструб и (3) сварка с закладными нагревателями. Именно эти 3 технологии обеспечивают прочность сварного соединения не ниже прочности исходной трубы. Благодаря своим особенностям, технология электромуфтовой сварки занимает в этом ряду незаменимое положение:

В отличие от стыковой сварки, сварка ЗН не образует внутреннего грата и, соответственно, не приводит к снижению проходимости труб. Поэтому применяется, в т.ч., и для безнапорных трубопроводов дренажа и канализации.
Если говорить о средних и больших диаметрах труб, то оборудование для сварки ЗН значительно легче, дешевле и универсальнее , чем оборудование для стыковой или раструбной сварки . Кроме того, оборудование для сварки ЗН не имеет подвижных частей или поверхностей, покрытых тефлоном, поэтому реже приводится в негодность нерадивыми пользователями, и поэтому охотнее сдается в аренду продавцами оборудования.
Качество сварного соединения при сварке ЗН значительно меньше зависит от человеческого фактора , чем при стыковой или даже раструбной сварке .
Сварка ЗН позволяет сварить трубы, когда ни одна из труб не имеет возможности перемещения вдоль оси. Поэтому совершенно незаменима при ремонте трубопроводов.
Сварка ЗН незаменима также для соединения полиэтиленовых труб, армированных лавсановым или другим волокном. Стыковая сварка в этом случае не дает прочности, адекватной прочности исходной трубы. Однако если после стыковой сварки обрезать наружный грат и сверху выполнить сварку ЗН, армированные полиэтиленовые трубы оказываются вполне экономически оправданными.
Другое незаменимое достоинство сварки ЗН – она позволяет соединить трубы из сшитого полиэтилена (PE-Xa и PE-Xc), которые другими способами сварить невозможно. Сварка производится электросварными фитингами из ПЭВП. Тот факт, что PE-X является реактопластом и его макромолекулы связаны между собой поперечными связями, не мешает макромолекулам ПЭВП «связываться» с ними силами Ван-дер-Ваальса.
И одно из самых важных достоинств – сварка ЗН позволяет собирать сложные 3-мерные трубопроводы средних и больших диаметров прямо по месту (см.рис.2). Раструбная сварка для таких диаметров неприменима, а стыковая – как правило, выполняется на горизонтальной поверхности.

К недостаткам технологии электромуфтовой сварки можно отнести только один – сравнительно высокую стоимость электросварных фитингов. Есть еще ограничение, сварка ЗН неприменима для протяжки трубопроводов при бестраншейной прокладке или при ремонте изношенных трубопроводов, поскольку в результате сварки локально увеличивается диаметр ПЭ трубопровода.

Сварка с закладными нагревателями формально рекомендована для ограниченного разнообразия трубопроводов:

Системы водоснабжения и канализации

Нормативный документ – СП 40-102-2000. Сварка (нагретым инструментом или фитингами с закладными нагревателями) предписана для всех полимеров, поддающихся сварке (см.п.7.3.1. СП) – ПЭ, ПП и ПБ. Электрофузионная сварка рекомендуется (см.п.7.3.9. СП) для труб диаметром 20÷500 мм с любой толщиной стенки; особенно для приварки седловых отводов, для соединения длинномерных труб, для тонкостенных (≤5 мм) труб, а также для ремонта трубопроводов в стесненных условиях.

Наружные газопроводы из полиэтиленовых труб

Нормативный документ – СП 62.13330.2011, который является обновленной версией СНиП 42-01-2002. Речь идет только о подземных газопроводах (см.п.4.11 СП) с давлением газа до 1,2 МПа (см.п.4.3. СП). Из всех полимерных материалов – только ПЭ, технология сварки – «…встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями» (см.п.4.13 СП).
СП 62.12220.2011 не указывает ни на толщину стенки, ни на диаметр труб. Зато Газпромовский СТО 2-2.1-411-2010 уточняет (см.п.7.10 СТО), что при толщине стенки более 5 мм можно применять как стыковую, так и сварку ЗН, а для тонкостенных (≤5 мм) труб – только сварку ЗН. СТО также обозначает диапазон диаметров (см.п.6.1 СТО) – до 630 мм.

Сварка с закладными нагревателями не узаконена формально для нефтепроводов и для технологических трубопроводов. Для технологических трубопроводов противопоказаний нет. Просто нормативная база у этой отрасли старовата – СНиП 3.05.05-84 (1984г.). Отсутствие нормативного обоснования не составляет практической проблемы, поскольку эта группа трубопроводов не подконтрольна Ростехнадзору.

А с нефтепроводами сложнее. Старый и до сих пор действующий норматив ВСН 003-88 допускает использование труб из ПЭ и ПП, правда, по тем временам (1988г) сварка предлагалась только встык и в раструб. А сейчас, даже с учетом назревшей необходимости обновить нормативную базу, есть мнение, что с кондачка эту задачу решать не стоит, необходимо тщательно разобраться, для каких нефтепродуктов рекомендовать ПЭ и ПП. Так или иначе, на сегодняшний день использование технологии электрофузионной сварки для ПЭ нефтепроводов невозможно, поскольку сдать такой трубопровод в эксплуатацию будет невозможно. Даже аттестовать электромуфтовый сварочный аппарат в НАКС на эту группу «опасных производственных объектов» нельзя – нет нормативной базы.

Что касается материала, из которого производятся электросварные фитинги, тут есть некоторые разночтения. Как видим выше, в секторальных нормативах РФ на узкоспециализированные трубопровоы сварка ЗН упоминается применительно к фитингам из ПЭ, ПП и ПБ. С другой стороны, автору неизвестен ни один мировой норматив, регламентирующий режим электромуфтовой сварки для ПБ.

Авторитетные нормы DVS (Германия) предлагают процедуры сварки ЗН для ПЭ, ПП и ПВДФ. Более того, в РФ недавно начал действовать ГОСТ Р 54793 на различные технологии сварки ПВДФ, в том числе на технологию электрофузионной сварки. Проблема в том, что ни один секторальный норматив РФ не регламентирует применение электросварных фитингов из ПВДФ для трубопроводов конкретного назначения.

В мировой и Российской практике сварка с закладными нагревателями почти всегда применяется для полиэтиленовых трубопроводов. В подавляющем большинстве – для напорных полиэтиленовых трубопроводов. Ничтожно мало – для ПП трубопроводов. И почти никогда – для трубопроводов из ПБ или ПВДФ.

3 Нормативная база по технологии электромуфтовой сварки

Уникальность сварки полиэтиленовыми фитингами с закладными нагревателями состоит в том, что формальное описание процедуры сводится к подготовке к сварочному процессу. А технология самого сварочного процесса определяется не действиями оператора, а спецификациями ПНД фитинга и сварочного аппарата, на которые есть свои нормативы:

ISO 8085-3:2001 и гармонизированный ГОСТ Р 52779-2007 определяют требования к полиэтиленовым фитингам с закладными нагревателями для газопроводов: требования к полиэтилену, основные геометрические характеристики (особенно размеры зоны нагрева и холодных зон), геометрические характеристики контактов, методы испытаний прочности сварного соединения и необходимые результаты этих испытаний.
Нормативы не определяют устройство закладных нагревателей – глубину залегания нагревательной спирали, расстояние между витками, диаметр проводника, удельное сопротивление проводника или хотя бы удельную мощность нагрева на единицу площади свариваемой поверхности. Эти характеристики – ноу-хау производителя электросварных фитингов.
ISO 12176-2:2008 и гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-2-2011 определяют требования к сварочным аппаратам. Нормативы определяют варианты регулирования мощности нагрева закладного нагревателя (регулировка напряжения, регулировка тока, регулировка того и другого), варианты ввода параметров сварочного процесса (ручной ввод регулируемого параметра и времени нагрева, автоматическое считывание штрих-кода или пр.), предъявляют требования к мощности, к надежности аппаратов, а самое главное – определяют необходимые обратные связи и логику их обработки с тем чтобы обеспечить приемлемое качество сварного соединения.
ISO 13950:2007 и гармонизированный ГОСТ Р ИСО 13950-2012 определяют порядок кодирования информации об электросварном фитинге (производитель, тип, диаметр, сопротивление и его допустимая погрешность) и о параметрах сварки ЗН (напряжение и время нагрева, коэффициент температурной компенсации, время остывания) в штрих-коде, который наклеивается на фитинг. Аппарат, рассчитанный на автоматическое распознавание параметров сварки, должен уметь читать и декодировать такой штрих-код.
ISO 12176-3:2011 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-3 определяют порядок кодирования информации в т.н. «идентификационной карте оператора». Карта представляет собой штрих-код или магнитный носитель, содержит сведения об операторе: имя, язык, срок действия допуска и пр. Сварочный аппарат должен считывать карту и автоматически осуществлять ряд действий: предоставлять допуск к работе, настраивать язык меню, вносить имя оператора в протокол и пр.
ISO 12176-4:2003 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-4 определяют порядок кодирования информации, которая в английском варианте называется traceability code и содержит сведения о свариваемом изделии (трубе или фитинге) или о сварочном аппарате – кто и когда это произвел, из какого сырья и т.д. Информация заносится в сварочный протокол и в случае проблем сварного соединения позволяет найти «крайнего». В русском варианте был выбор между терминами «код отслеживания» и «код трассируемости». В последнем рассматриваемом варианте ГОСТ рассматривается «код трассируемости».
ISO-11413:2008 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 11413 определяют методы испытания фитингов с закладными нагревателями – контроль электрических характеристик, условия выполнения контрольной сварки для последующего разрушающего контроля.

ПЕЧАЛЬНО: К сожалению, на сегодня (апрель 2014) образовался неприятный юридический казус – основные национальные нормативы для сварочных аппаратов приняты, но не являются обязательными к исполнению. Неформально – пожалуйста, можно ими руководствоваться при разработке новых аппаратов или при оценке качества готовых. Но получать сертификат соответствия аппарата требованиям ГОСТ Р ИСО 12176-2-2011 – совсем необязательно. С 15.02.2013 вступил в силу Технический регламент Таможенного союза "О безопасности машин и оборудования" (ТР ТС 010/2011), который отменил обязательную сертификацию, в частности, оборудования для сварки пластмасс, заменив ее декларированием соответствия нормам безопасности – электромагнитной и электрической. А формальное подтверждение функциональных способностей теперь не требуется.

Что касается действий оператора по выполнению сварки ЗН, они сводятся к нажатию кнопки «СТАРТ» на сварочном аппарате. Не больше и не меньше. Значение, и очень важное, имеют действия оператора по подготовке к сварке ЗН – зачистка наружной поверхности труб, совмещение труб с электросварным фитингом, фиксация сборки, ввод сварочных параметров в аппарат. Ну, может, еще предварительный прогрев для уменьшения зазора. В базовом варианте подготовка к сварке ЗН описана в немецких нормах DVS 2207-1. Мы в п.7 рассмотрим подготовку к сварке наиболее типичных полиэтиленовых фитингов с ЗН.

Особенности подготовки к сварке отдельных ПНД фитингов описаны в Газпромовском СТО 2-2.1-411-2010. Даже на время разработки документа (2009г.) набралось приличное количество хитрых полиэтиленовых фитингов различных производителей, требующих особого подхода и применения особого вспомогательного инструмента. На сегодняшний день таких фитингов еще больше, поэтому Ассоциация Сварщиков Полимерных Материалов планирует работу над новым комплексным нормативным документом по сварке фитингами с закладными нагревателями в 2016г.

НАКС или Особенности сварки полиэтиленовых труб при монтаже наружных газопроводов газораспределительных систем

Газопроводы, как и технологические трубопроводы химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и взрывопожароопасных производств, а также множество других устройств, эксплуатация которых сопряжена с повышенной ответственностью, отнесены к «техническим устройствам опасных производственных объектов»

Методы сварки и нормативные требования к оборудованию

Если мы не рассматриваем всевозможные строительные конструкции, а говорим только о строительстве газораспределительных систем, то методов их сварки всего два – технология стыковой сварки или технология электромуфтовой сварки.

С практической точки зрения, преимущество стыковой сварки – в том, что для сварки прямых участков трубопроводов не требуются дорогостоящие соединительные детали, свариваются непосредственно две трубы. Даже при повороте или разветвлении трубопровода отводы и тройники для стыковой сварки гораздо дешевле аналогичных деталей с закладными электронагревателями.

Зато электромуфтовая сварка гораздо удобнее при ремонте поврежденного трубопровода в небольшой яме или при монтаже трубопровода вдоль стены или под потолком.

Что касается оборудования электромуфтовой сварки, требования нормативных документов к нему на случай прокладки газопроводов просты и лаконичны. Согласно п.10.4.1 СП 62.13330.2011, «Сварка полиэтиленовых газопроводов соединительными деталями с ЗН должна выполняться аппаратами, осуществляющими регистрацию результатов сварки с их последующей выдачей в виде распечатанного протокола». И всё! Требований к каким-либо разрешительным документам (сертификатам, свидетельствам об аттестации) на оборудование для электромуфтовой сварки в СП нет. Вообще ни слова! Нет их и в СТО Газпром 2-2.1-411-2010.

С оборудованием стыковой сварки несколько сложнее. П.10.4.5 СП 62.13330.2011 разделяет аппараты стыковой сварки на 3 группы по степени автоматизации, причем эта классификация была введена еще 2003г. в теперь уже устаревшем СНиП 42-01-2002:

Очевидно, что чем выше степень автоматизации аппарата, тем он дороже. И компании-подрядчики стремятся приобрести более дешевое оборудование, несмотря на то, что качество сварки на нем гораздо больше зависит от человеческого фактора. На этот случай в СП 62.13330.2011 имеется стимул к автоматической сварке труб в виде разных условий приемки трубопровода (п.10.4.1 СП) – при ручной сварке они самые жесткие, 100-процентный контроль стыков физическими методами в самых ответственных местах – пересечение с коллекторами, вблизи зданий и пр. Для полуавтоматической сварки этот процент снижен до 40, для автоматической сварки до 20. А при восстановлении изношенных стальных трубопроводов методом протяжки в них трубопроводов из ПНД допускается только автоматическая сварка трубопроводов, поскольку контроль стыков при приемке будет невозможен.

СТО Газпром 2-2.1-411-2010 в этом вопросе пошел дальше. Согласно п.8.2.1.3 СТО, при строительстве газопроводов следует применять только автоматическую и полуавтоматическую сварку, а аппараты с ручным управлением неприменимы.

Что касается требований к разрешительной документации на оборудование, есть только одно упоминание в СП 62.13330.2011, и то не в виде требования, а опять же в виде стимула. Если аппарат автоматической сварки аттестован в НАКС (см. далее), то ни один стык, сделанный на нем (с распечаткой протоколов сварки), не подлежит контролю физическими методами. Красота! Сварил, распечатал протоколы, подшил их к документам и сдал объект!

И еще есть несколько обтекаемые формулировки требований в СП 42-103-2003. Согласно пункту 6.50 СП, «Сварочное оборудование проходит систематическое ежегодное сервисное обслуживание предприятием фирмы-производителя…». Это требование или описание общепринятой практики? И еще в том же пункте: «Дата последующего сервисного обслуживания должна, как правило, автоматически вводиться в протоколы сварки при проведении монтажных работ». Фраза «должна, как правило» звучит как рекомендация, но не требование. И еще здесь же: «Аттестацию сварного оборудования производят в соответствии с РД 03-614». На требование тоже не тянет.

Практические требования к оборудованию для сварки полиэтиленовых газопроводов

На практике требования к сварочному оборудованию определяет заказчик монтажа наружного газопровода – облгаз, напрямую или опосредованно, через инженерную службу районной администрации. Это не значит, что вас будут заставлять работать оборудованием определенной марки или определенного цвета. Но могут потребовать, чтобы сварочное оборудование имело высокую степень автоматизации и обязательно имело свидетельство об аттестации в НАКС. А могут дополнительно потребовать наличие Разрешения Ростехнадзора на применение этого оборудования для монтажа газопроводов.

Ну что же, имеют право! Все в рамках закона. Ведь сложная процедура приемки объекта – это головная боль не только для подрядчика, но и для заказчика. А в подрядчиках на строительство газораспределительных систем, как известно, недостатка нет. Заказчику есть из кого выбирать. Поэтому подрядчик должен готовиться к максимально жестким требованиям.

Сварка с помощью деталей с закладными нагревателями:

Аппарат электромуфтовой сварки должен быть с функцией протоколирования и должен иметь аттестацию в НАКС. Иначе с вами никто и разговаривать не будет. Хотя нормативами аттестация аппарата не требуется. Наиболее востребованные аппараты электромуфтовой сварки газовых труб

Никакие формальные разрешения на применение тех или иных полиэтиленовых соединительных деталей с закладными нагревателями (электросварных фитингов) нормативными документами не требуются. Но заказчик потребует от вас копию Разрешения Ростехнадзора на электрофитинги. Это максимум. Аттестация соединительных деталей не проводится.

Стыковая автоматическая сварка труб:

Это лучше всего, не имеет никаких ограничений. Аттестацию сварочного оборудования в НАКС – обязательно потребуют. Могут дополнительно потребовать Разрешение Ростехнадзора – это по настроению заказчика.

Еще важный момент. То, что в Европе называют «автоматом» (аббревиатура CNC), имеет компьютерное управление работой гидравлической системы и температурой сварочного зеркала. А приспособление для автоматического извлечения сварочного зеркала в стандартную комплектацию не включено, предлагается в виде опции. Наиболее востребованные аппараты для стыковой сварки газовых труб

Стыковая полуавтоматическая сварка труб:

Любыми нормативными документами допускается, хотя и имеет ограничения. Но заказчик может не одобрить, поэтому лучше вначале согласовать. Свидетельство об аттестации сварочного оборудования – обязательно потребуют. Могут дополнительно потребовать Разрешение Ростехнадзора. Наиболее востребованные полуавтоматы для стыковой сварки газовых труб

Разрешение Ростехнадзора (вернее, его копию) требуйте у продавца оборудования. Сами вы его в Ростехнадзоре не закажете.

Порядок получения свидетельства об аттестации оборудования

Аттестацию оборудования сегодня выполняют аттестационные центры НАКС. НАКС – подразделение Ростехнадзора, которое имеет 2 разные, но одинаково верные расшифровки:

Национальное агентство контроля и сварки;
Национальный аттестационный комитет по сварочному производству.

Согласно Ростехнадзор’овскому регламенту действий РД 03-614-03 [10], для того чтобы совершенно конкретный серийно производимый сварочный аппарат мог официально применяться для строительства наружных трубопроводов, по отношению к нему должны быть выполнены следующие действия:

Первичная аттестация оборудования. Заказчиком первичной аттестации может выступать как производитель оборудования (или его авторизованный дилер), так и пользователь (владелец) аппарата (п.1.6. Приложения 1 к РД). Производитель (или дилер) может существенно сократить средние расходы на аттестацию 1 аппарата, аттестуя сразу более 2 аппаратов (п.3.6. РД). Поэтому пользователю в большинстве случаев выгоднее приобретать аттестованный аппарат, чем затем самому подавать заявку на индивидуальную аттестацию сварочного оборудования в НАКС.
Далее пользователь может использовать аппарат для строительства сетей газораспределения в течение 3 лет от даты первичной аттестации с обязательным выполнением ежегодной диагностики, а также плановых регламентных работ, если таковые предусмотрены производителем аппарата. Эти работы выполняются авторизованным сервисным центром производителя аппарата с обязательной выдачей акта выполненных работ. Эти акты (равно как и акты о профилактике и ремонте) потребуются при подаче заявки на периодическую аттестацию (п.1.1. Приложения 1 к РД).
Через 3 года после первичной аттестации аппарат должен пройти периодическую аттестацию в НАКС. Заказчиком аттестации теперь выступает владелец аппарата. Периодическая аттестация проводится по сокращенной схеме, однако с проверкой следующих условий (п.3.8. РД):

Аппарат не выработал срок эксплуатации, указанный в паспорте производителя. Если в паспорте срок эксплуатации не указан, он определяется по тех. документации аналогичного оборудования. Срок эксплуатации может быть продлен специальным диагностированием оборудования (п.3.9. РД).
Аппарат проходил ежегодную диагностику и плановые регламентные проверки, о чем имеются соответствующие акты.
За период работы аппарата не было нареканий на качество его работы.

Периодическая аттестация обойдется дешевле, если владелец одновременно заказывает аттестацию более 2 единиц однотипных аппаратов.

Свидетельство о периодической аттестации также выдается на 3 года, и при дальнейшей эксплуатации аппарата требуется выполнение тех же условий – ежегодная диагностика, плановые регламентные работы.

Через 3 года периодическую аттестацию необходимо повторить. И так до истечения срока эксплуатации аппарата.

Если аппарат не проходил плановую диагностику или в случае повторяющихся нареканий на качество его работы, а также если рабочие параметры аппарата изменились на 10% или более от номинала, тогда перед его использованием для строительства газораспределительных сетей требуется внеочередная аттестация в НАКС (п.3.12. РД). Внеочередная аттестация проводится также в случае, если аппарат прошел кап. ремонт или модернизацию.
Дополнительная аттестация в НАКС требуется в случае необходимости расширения его области применения – на другие способы сварки или на другие технические устройства «опасных производственных объектов» (п.3.10. РД).

Если в связи с изменениями и/или дополнениями нормативных документов ужесточились требования к аппарату, также требуется дополнительная аттестация.

Свидетельства о внеочередной или дополнительной аттестации также выдаются на 3 года. При дальнейшем выполнении всех требований через 3 года потребуется обычная периодическая аттестация.

Особенности технологии стыковой сварки при монтаже газопроводов

Технология сварки газопроводов из полиэтиленовых труб так же не имеет принципиальных отличий от технологии стыковой сварки для водопроводов. Отличается только меньшими допустимыми погрешностями.

Простые выводы из всего вышесказанного

Если вам сложно или некогда разбираться в нормативах, а прокладывать наружный газопровод из полиэтиленовых труб нужно уже скоро, предлагаем следовать простым рекомендациям:

1. Всё-таки разобраться, каким способом вы будете варить трубы (электромуфтами или встык) и выбрать соответствующий тип оборудования:

Стыковой аппарат автоматической сварки;
Стыковой аппарат полуавтоматической сварки;
Аппарат электромуфтовой сварки с протоколированием.

2. При выборе марки/поставщика аппарата убедиться, что поставщик обеспечивает аттестацию оборудования в НАКС, а также что при приобретении оборудования вы вместе с пакетом документов получите свидетельство об аттестации вашего конкретного аппарата (с указанием серийного номера).

3. При приобретении аппарата лучше сразу подпишите с авторизованным сервисным центром договор о ежегодном проведении диагностики и необходимого ТО аппарата.

4. После приобретения аппарата – не забывайте ежегодно обращаться в сервисный центр для диагностики аппарата. Сохраняйте протоколы диагностики и акты выполненных работ.

5. Для стыковой сварки. Если электроника аппарата позволяет выбрать сварочную технологию, рекомендуем выбирать DVS 2207-1.

6. Через 3 года после даты первой аттестации аппарата закажите очередную аттестацию аппарата. Для этого – проще всего – снова обратитесь к вашему поставщику оборудования.

Инструкция по технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб

Русскому человеку, у которого стоит задача проложить ПЭ трубопровод, а знаний и опыта нет, заманчиво найти подробную и корректную инструкцию по сварке ПНД труб своими руками , так сказать в домашних условиях. Это похвальное свойство нашего пытливого ума иногда приводит к массе проблем.

Давайте разберемся, стоит ли делать это своими руками. Если стоит, то как?

Любая инструкция по эксплуатации сварочного оборудования (особенно импортного) содержит фразу типа «Дальнейшее описание правил эксплуатации аппарата не может заменить обязательного обучения сварке полиэтиленовых труб в специализированном учебном центре». Действительно, автору приходилось встречать людей, которым когда-то «дядя Вася показал», как варить. После этого человек проработал несколько лет и считает себя авторитетным профи. А при ближайшем рассмотрении оказывается, что он все эти годы методично вредил народному хозяйству России.

К сожалению, большинство Российских учебных центров образованы при коммерческих фирмах, торгующих сварочным оборудованием какой-либо определенной марки. Учебный центр сам по себе дело не прибыльное, коммерческая фирма содержит его в основном для «проталкивания» своего товара. Вряд ли можно надеяться, что в таком центре вам дадут подробные и объективные знания по технологии сварки полиэтиленовых труб. И уж тем более, вряд ли научат выбирать оборудование среди конкурирующих марок.

Вторая проблема – в учебный центр будущего сварщика калачом не заманишь. Технология сварки полиэтилена ошибочно представляется простой, а времени всем не хватает.

Автор поставил себе несколько задач:

В меру своих сил способствовать тому, чтобы в нашей стране полиэтиленовые трубопроводы были надежными. А для этого:
Не просто дать формальное описание различных режимов стыковой сварки, а подробно объяснить, почему так. Иначе русского человека не переубедить.
На основе объяснения физических принципов стыковой сварки развенчать некоторые популярные мифы. Иначе любой менеджер торгующей организации уверенным голосом делает из нашего человека идиота.
На основании действующих нормативов объяснить требования к сварочному оборудованию и научить это оборудование выбирать. Иначе, опять же, продавцы обманут.

Автор берет на себя смелость утверждать, что внимательное изучение всего, что написано далее, может служить инструкцией по сварке полиэтиленовых труб своими руками. Только практика потребуется.

2 Общая идея

Сварка пластмассовых труб нагретым инструментом встык заключается, в принципе, в нагреве торцов до расплавления материала и в последующем сжатии торцов для образования стыкового соединения и остывания шва (рис.1).

Нагрев свариваемых поверхностей производится плоским металлическим нагретым инструментом с тефлоновым покрытием, который после нагрева удаляется из зоны сварки.

Рис. 1 Сварка труб встык

Однако сварка качественного стыкового соединения требует от оператора аккуратного выполнения целого ряда условий. В итоге процесс сварки встык нагретым инструментом состоит из 5 основных фаз с точно нормированными режимами.

3 Назначение технологии стыковой сварки

Сварка встык – один из трех способов сварки полиэтиленовых (и вообще пластиковых) труб, обеспечивающих прочность сварного соединения не ниже прочности самой трубы. Два других способа – сварка с закладными нагревателями и сварка нагретым инструментом в раструб.

Технология стыковой сварки позволяет соединять трубы из любых термопластов I и II группы – ПЭ, ПП, ПВДФ, ПВХ и пр. Другими словами, из полимеров, которые при нагреве способны перейти в вязко-текучее состояние, а после остывания – снова затвердеть без существенного изменения физико-химических свойств.

Основное достоинство технологии стыковой сварки перед другими видами сварки пластиковых труб – в том, что для прокладки прямых участков трубопроводов не требуются расходы на соединительные детали; свариваются непосредственно отрезки труб.

Недостаток – в том, что, независимо от диаметра свариваемых труб, требуется строгое выполнение многочисленных требований технологии стыковой сварки, а сварка одного стыкового шва занимает сравнительно много времени.

Чем выше диаметр свариваемых труб, тем ощутимее превосходство достоинств технологии стыковой сварки над ее недостатками. Поэтому для диаметров ниже 63 мм сварка встык нагретым инструментом применяется очень редко. Что касается пластиковых труб диаметром выше 110 мм, то это, как правило, трубы из полиэтилена. Поэтому в подавляющем большинстве случаев технология стыковой сварки используется для соединения полиэтиленовых труб.

И наоборот, полиэтиленовые трубы в большинстве случаев соединяются по технологии стыковой сварки. Можно сказать, что «сварка полиэтиленовых труб» и «стыковая сварка труб» – почти синонимы.

Единственное ограничение – сварка стыковых швов не рекомендуется на безнапорных трубопроводах канализации из полимерных труб, т.к. на внутренней поверхности трубопровода в результате сварки стыкового соединения образуется валик оплавленного материала (т.н. грат), который может стать местом скопления твердых частиц и причиной засорения безнапорного трубопровода. Если внутренний грат срезается, то стыковые сварные соединения могут использоваться даже для прокладки канализации. Проблема в том, что на готовом трубопроводе факт удаления внутреннего грата практически невозможно проверить. Вероятно, поэтому основное «узаконенное» применение технологии стыковой сварки – монтаж напорных трубопроводов:

Наружные водопроводы из полиэтиленовых труб

Нормативный документ – СНиП 3.05.04-85*. Материал труб:
- Полиэтилен (ПНД), способы сварки – стыковая или раструбная (п.3.58. СНиП);
- ПВХ, соединение методом склеивания в раструб (п.3.62. СНиП).

В части технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб СНиП 3.05.04-85* ссылается на один из первых Российских нормативных документов, в которых эта технология описана – ОСТ 6-19-505-79.

Нормативный документ – СП 62.13330.2011, который является обновленной версией СНиП 42-01-2002. Речь идет только о подземных газопроводах (п.4.11 СП). Материал труб – только ПЭ, способы сварки полиэтиленовых труб – «…встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями» (п.4.13 СП).

Здесь нет ни собственного описания технологии стыковой сварки, ни ссылки на другой нормативный документ. Зато собственная технология стыковой сварки полиэтиленовых труб описана в Газпромовском СТО 2-2.1-411-2010.

Нефтепроводы из полиэтиленовых и полипропиленовых труб

Монтаж нефтепроводов из пластиковых труб подчиняется ВСН 003-88 Миннефтегазстроя. Материал труб – ПЭ или ПП, способы сварки – нагретым инструментом встык или в раструб (п.7.5.3.1. ВСН).

ВСН 003-88 содержит описание технологии стыковой сварки полиэтиленовых (ПНД) и полипропиленовых труб, сходное с самыми привычными в России технологиями DVS 2207-1 и DVS 2207-11 соответственно.

Технологические трубопроводы

Монтаж технологических трубопроводов из пластиковых труб подчиняется СНиП 3.05.05-84. Трубы из полимерных материалов здесь собирательно называются «пластиковыми». Методы сварки не определены. Однако методы контроля качества сварки пластиковых труб здесь определены, в том числе, для стыковых соединений (п.4.23. СНиП).

4 Нормативная база сварки встык

Как видно из п.3, до недавнего времени в России была значительная неразбериха с технологией стыковой сварки, поскольку несколько действующих нормативных документов давали собственную ее трактовку, и потому большинство сварщиков предпочитали доверять стройной немецкой технологии DVS. А требования к оборудованию стыковой сварки в России вообще не были определены никаким нормативом.

С начала 2013 г. в РФ начали действовать сразу два нормативных документа:

– на технологию стыковой сварки ПЭ труб при монтаже водопроводов и газопроводов, на основе перевода международного стандарта ISO 21307; – на оборудование для стыковой сварки, на основе перевода международного стандарта ISO 12176-1.

Принятие ГОСТа на оборудование было безусловно полезным. К сожалению, это не значит, что самое низкосортное импортное оборудование сразу отсеялось. Но, во всяком случае, немногочисленные Российские производители оборудования теперь вынуждены работать над качеством, а потребитель получил подсказку по оценке качества приобретаемого оборудования.

ГОСТ на технологию стыковой сварки навел относительный порядок. Во всяком случае, привел к единообразию технологии стыковой сварки ПЭ труб на территории РФ. Но проблемы остались.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 наряду с традиционным режимом сварки при низком давлении (схожа с DVS 2207-1 и старыми Российскими нормативами) узаконил режим сварки полиэтиленовых труб при высоком давлении, которая раньше применялась только в США. Этот режим предъявляет повышенные требования к оборудованию, зато позволяет заметно сократить время сварочного цикла.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 вряд ли годится для непосредственного использования на стройплощадке, поскольку ориентирован не на сварщика, а на разработчика технологической карты сварки полиэтиленовых труб.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 не решил проблему ограничений, которыми страдали старые Российские нормативы и по сей день страдают все иностранные нормативы. Во-первых, допустимый диапазон температур воздуха от +5 до +45°С, в то время как огромная часть территории РФ вынуждена начинать сварку когда болота замерзнут. Во-вторых, максимальная толщина стенки труб 70 мм, в то время как толщина стенки фактически производимых труб давно перевалила за 90 мм. И в-третьих, материал труб – только традиционный полиэтилен низкого давления (ПНД) с показателем текучести расплава не ниже 0,2 г/10 мин (при 190/5), в то время как для производства труб большого диаметра давно используются нестекающие марки полиэтилена среднего давления с ПТР ниже 0,1 г/10 мин (при 190/5). Для условий, выходящих за проверенные рамки температуры воздуха и толщин стенок, некоторые производители рассчитали технологию сварки полиэтиленовых труб путем экстраполяции действующих нормативов, но эта теоретическая технология пока не проверена долгосрочными испытаниями. Для нестекающих марок полиэтилена технологии сварки труб нет даже в теории. В итоге в условиях, выходящих за ограничения проверенной технологии, в России выполняется около 80% всех сварок!

Виды сварки полиэтиленовых труб

Полиэтиленовые трубы имеют низкую стоимость, долговечны, применяются как в быту, так и в производственной сфере. Заслуженно занимают лидирующее место в организации газопроводов и водопроводных систем, благодаря универсальности и надежности материала, из которого изготовлены. Главное их достоинство - быстрый и лёгкий монтаж. Сварка полиэтиленовых труб является самым надёжным методом крепления при формировании трубопроводных сооружений.

Типы сварки ПЭ труб, условия применения

Трубы из полиэтилена соединяют в конструкцию разными способами сварки, каждый из способов применяется в соответствие с определёнными условиями.

Основные виды сварных соединений:

Враструб. Сварная стыковка с применением фитингов и муфт предназначена для водопроводных конструкций внутри дома. . Такого рода сварка применяется на внешних участках. Позволяет укладывать коммуникации как в грунт (траншейным способом), так и на поверхности.

Муфтовая сварка

Сварка труб из полиэтилена способом в муфту применяется, если работа по стыковке труб проводится в условиях узкого пространства и невозможности свободного передвижения. Такой метод подходит для спайки труб со стенками неодинаковой толщины и разными по диаметру. Рекомендуется для монтажа канализационных систем, так как спайки, сделанные этим способом, выдерживают нагрузку давления в 16 атм.

Техника выполнения муфтовой сварки:

Первым делом тщательная подготовка нужных для сваривания труб. Салфетками, пропитанными спиртом очищают их от загрязнений. Также обрабатывают внутренние поверхности электромуфт.
Концы труб перед сваркой ровно обрезают с целью уплотнения соединений и проводят механическую зачистку промышленной окиси меди.
Одевая, на стыки электромуфты, трубы укладывают в позиционер. Противолежащие от места спайки концы труб во время сварки закрывают, для сохранения тепла.
Подключив, к электромуфтам электричество, проводят соединение плавлением ПЭ-трубы.

Важно сохранять неподвижность спаянных ПНД труб до полного остывания, чтобы не допустить деформацию сварных швов.

Сварка враструб

Сварка враструб с применением муфт и фитингов рекомендуется для ПНД имеющими диаметр не больше 63 мм, для сваривания допустимо применение бытового паяльника. Трубы ПЭ больших диаметров сваривают промышленным аппаратом. Так же понадобятся рулетка и труборез.

Техника выполнения сварки враструб:

Закрепив, аппарат для сварки на платформу, на нагреватель укрепляют насадки соответствующего размера. Выставляют температурный режим.
Надевают на насадки готовые к свариванию элементы и прогревают на протяжении 5-7 секунд.
После прогрева, осторожно соединяют части до упора и фиксируют на 10 секунд, чтобы детали сохранили правильное положение спайки и герметичность.

Важно не допустить перегрева иначе при попытке монтажа пластик просто сожмётся, нарушив качество стыка.

Совет: после сварки, отходы оплавки полимеров счищают, так как они помешают последующим процессам. Очищать требуется только деревянным шпателем во избежание повреждений покрытия.

Стыковая сварка

Для стыкового сваривания необходим специализированный механический или гидравлический сварочный аппарат, который обеспечит наиболее герметичное соединение труб. Самые популярные из них с программным управлением и автоматическим контролем всех сварочных процессов.

Работа с ПЭ трубами по стыковой технологии:

Для этого вида сварки важен строгий отбор труб максимально сходных по техническим характеристикам, по возможности с одной и той же партии.
Стенки труб по толщине должны быть минимум 5 мм, диаметр от 50 мм.
Прогреваются места спайки труб специальной пластиной. После плавки пластину вынимают и механически стискивают детали до абсолютной их спайки и полного остывания, что делает шов максимально надёжным по герметичности.
Делая разметку для нарезки труб, не забывайте о техническом изменении, их длины после спайки, в сторону уменьшения. Для правильного вычисления коэффициента сокращения воспользуйтесь таблицей ниже.

Безусловно, знание технологических тонкостей всех видов сварки труб из полиэтилена гарантирует получение качественного результата в создании трубопроводных конструкций и магистралей. Но нужно учитывать значительное влияние на результативность и таких факторов, как знание и соблюдение техники безопасности при работе с оборудованием для сварки полиэтилена, умение правильно подобрать материалы и провести подготовку соответствующего оборудования к процессу сварки, и в завершение – тщательный контроль соответствия качества установленным техническим требованиям.

Оборудование

и качество монтажа трубопроводных конструкций в значительной степени зависит от применяемого оборудования и агрегатов для сварочных работ. Идеально подходят гидравлические и механические агрегаты. Они обеспечивают максимальное качество монтажа. Такие сварочные агрегаты максимально автоматизированы, что позволяет исключить любое физическое вмешательство.

Кроме того, для проведения некоторых видов сваривания дополнительно используются такие виды инструментов, как:

Труборез. Используется для разрезания труб.
Калибровщик. Поможет восстановить диаметр трубы после разрезания.
Фаскосниматель. Придаёт определенную форму, снимая фаски с торца трубы.
Сварочный аппарат. Служит для оплавки сварных деталей.
Насадки разных калибров. Применяется при диффузионных технологиях сварки.
Измерительные инструменты. Широко используются, практически на всех этапах подготовительных и сварочных работ.

Как правило, качество изготавливаемых конструкций трубопроводов, зависит не только от применения того или иного оборудования, но и во многом от высокого уровня мастерства, внимательности и ответственности работающих на нём сварщиков.

Техника безопасности

Необходимо подготовить рабочее место, убрав с него всё лишнее.
Расположите на нём рабочий инструмент в удобном порядке.
Тщательно проверьте электропроводку и заземление, чтобы исключить повреждение изоляции.
Убедитесь в работоспособности оборудования, произведя проверочный запуск установок.
Перед началом работ проверьте оборудование на предмет повреждений и дефектов, которые могли бы создать аварийную обстановку и негативно повлиять на качество.
Если у вас портативная сварочная установка необходимо обеспечить максимальную свободу её перемещения тем самым обеспечив быстрое выполнение работ тем самым исключив все факторы риска для оператора установки.

Подготовка к сварочным работам

Все узлы оборудования, а также приспособление для проведения сварочных работ необходимо тщательно очистить.
Перед началом работы обеспечьте полную заправку сварочных агрегатов работающих на топливе.
Проверьте уровень масла гидравлической системы сварочного аппарата в случае необходимости пополните его.
Перед началом работы смажьте все трущиеся детали в оборудовании.
Проверьте исправность всех контрольно-измерительных приборов.
Для обеспечения качества при обработке фитингов и труб ножи устройства для торцевания должны быть идеально отточены.
Для избежания сбоя в работе с ПДН, постарайтесь обеспечить достаточное количество зажимов и вкладышей с диаметром соответствующим сечению труб.

Перед началом сварочных работ необходимо удалить все загрязнения с труб, фитингов и других деталей, которые будут использоваться в работе. После очистки все трубы и фитинги необходимо соединить. Края свариваемых изделий нужно обрезать и очистить, как того требует технологи.

Контроль качества швов

В процессе выполнения сварки полиэтиленовых труб необходимо постоянно контролировать качество каждого выполненного соединения. И только после этого, продолжать работу.

Все спайки в обязательном порядке должны отвечать техническим требованиям.

Основные требования по качеству:

Не допускается смещение в местах спаек.
Необходимо контролировать качество торцевания.
Не проводить сварочные работы в условиях холода.
Тщательно соблюдать технологию выполнения швов.
Осуществлять постоянный контроль показателей всех измерительных приборов, поддерживая параметры их показателей в пределах принятых норм.

Сварные швы и допустимые дефекты, возникающие во время сварки должны строго соответствовать всем техническим требованиям. Только в этом случае, изделие можно признать качественным.

В итоге нужно отметить, что все рассмотренные технологии сварок ПЭ труб требуют строгой дисциплины и точности. Только при условии их соблюдения, можно будет гарантировать успешную эксплуатацию трубопроводных конструкций и магистралей в течение длительного периода, без дополнительных ремонтов и обслуживания.

Читайте также: