Сварка полипропиленовых труб электромуфтами

Обновлено: 28.09.2024

Трубы из полипропилена (точнее, рандом-сополимера пропилена, или PP-R) очень популярны для монтажа водопровода (горячее и холоденое водоснабжение внутри зданий) и систем отопления. Такие трубы соединяются методом «сварки нагретым инструментом в раструб».

Популярное название метода – «раструбная» сварка полипропиленовых труб, или сварка «в раструб» (или, как в старых нормативах, слитно «враструб»). Поскольку прямое соединение двух труб производится с помощью фитинга, который называется муфтой, другое популярное название метода – «муфтовая» сварка пластиковых труб.

Популярное название оборудования – «аппарат» для раструбной (муфтовой) сварки полипропиленовых труб. Жаргонно для ручных аппаратов – «паяльник» пластиковых труб. Последнее, хотя и в корне неправильно, но прижилось.

Работоспособная технология сварки враструб в настоящее время (февраль, 2015) регламентирована только немецкими нормами DVS: раструбная сварка полиэтиленовых труб – DVS 2207-1; технология сварки полипропиленовых труб – DVS 2207-11; раструбная сварка труб из ПВДФ – DVS 2207-15. Перечисленные нормы предлагают подробные инструкции по сварке труб, от подготовки до технологических режимов.
И всё, никаких других нормативов. И никаких других материалов. Имеет смысл отдельно сказать о ПВХ. ПВХ – материал жесткий и подверженный термодеструкции при нагреве. Трубы ПВХ малых диаметров склеивают в раструб специальным клеем. В принципе, напорные ПВХ трубы можно сваривать, но только стыковой сваркой. А определение «паяльник для труб ПВХ» рождено и поддерживается людьми, которые не делают разницы между ПП и ПВХ. Ну, не страшно, пусть будет паяльник для труб ПВХ, менеджер продаж понимает, что речь об аппарате для сварки враструб.

В нашей стране разработка и ратификация комплексного нормативного документа по сварке труб нагретым инструментом враструб запланирована на 2016 г. Только пока неизвестно, будет ли это ГОСТ или СТО или пр. Документ в первом приближении уже готов и включает как устройство аппарата и сменного нагретого инструмента для сварки труб враструб, так и инструкцию по сварке полипропиленовых, полиэтиленовых и ПВДФ труб. Режимы сварки представлены в виде таблиц температуры и времени. Документ НЕ включает инструкции по проектированию и монтажу водопровода или системы отопления, это отдельная тема.

Несмотря на отсутствие легитимного описания технологии и оборудования, сварка враструб с давних пор рекомендована для различных трубопроводов некоторыми нормативами РФ:

(наружное водоснабжение и канализация) предлагает соединять полиэтиленовые трубы и фасонные части с помощью «сварки встык или враструб» (п.3.58. СНиП). В документе нет указания на ограничения метода или хотя бы на его суть. Трубы из других термопластов не упоминаются, и это понятно, поскольку речь в документе идет только о наружных трубопроводах. (монтаж водоснабжения и канализации из полимерных труб) предлагает соединять полиэтиленовые, полипропиленовые и полибутеновые трубы «на сварке враструб» (п.3.3.1 СП). Сварка враструб рекомендуется «для труб наружным диаметром до 110 мм и стенками любой толщины» (п.7.3.2 СП). Стилистическая ошибка в цитате (если кто заметил) – не в счет. Но по поводу стенок любой толщины – ошибка принципиальная. Автор когда-то лично потратил время, подбирая режим сварки труб с тонкой стенкой. Оказалось, что сварка возможна только при быстром нагреве свариваемых поверхностей нагретым инструментом с температурой 280-290ºС. Но при такой температуре любое тефлоновое покрытие нагретого инструмента довольно быстро разрушается. А если температура инструмента 260ºС, оплавление поверхностей занимает больше времени, тогда труба успевает прогреться насквозь и теряет необходимую упругость. Кстати, самой инструкции по сварке или таблицы режимов в СП нет. (ПЭ и ПП нефтепроводы) предлагает соединять ПЭ и ПП трубы «контактной сваркой нагретым инструментом встык или враструб» (п.7.5.3.1. ВСН). Здесь даже приведена технология сварки полипропиленовых труб в виде таблицы времени сварки в зависимости от толщины стенки – время нагрева, технологической паузы и фиксации. И даже приведено вполне современное требование к температуре нагретого инструмента – 260±10°C. ВСН 003-88 – весьма уважаемый документ, хотя бы потому, что это один из первых в СССР (а именно, второй после ОСТ 6-19-505-79) документ, предлагающий внятную и работоспособную технологию стыковой сварки труб. Однако таблица раструбной сварки полипропиленовых труб здесь неработоспособна, хотя бы потому, что предлагает трубы с толщиной стенки менее 3 мм греть в течение 3-8 сек.

Оправданные практикой ограничения на применение сварки враструб предлагают только нормы DVS: диаметры 16-125 мм с ограничением снизу по толщине стенки труб (см. п.2, Табл.1).

На практике технология сварки враструб в подавляющем большинстве случаев применяется при монтаже водопровода и отопления из полипропиленовых труб. И наоборот, при монтаже водопровода и отопления из полипропиленовых труб в подавляющем большинстве случаев используется технологии раструбной (муфтовой) сварки. Таким образом, «технология сварки полипропиленовых труб» и «технология сварки в раструб» - практически синонимы. Это обусловлено набором взаимодополняющих обстоятельств:

Среди всех методов сварки пластмасс сварка труб враструб – самая простая для выполнения своими руками, в домашних условиях. Ограничений всего два: (1) сварка враструб не работает на тонкостенных трубах; (2) с ростом диаметра выполнение сварки враструб становится технически сложным и экономически нецелесообразным. Т.е. это наилучший метод сварки для толстостенных труб малых диаметров.
Для водопровода и систем отопления внутри зданий требуются трубы малых диаметров из теплостойкого материала.
Внутридомовые трубопроводы предполагают множество изгибов и ответвлений, которые организуются соединительными деталями – фитингами.
Полипропилен отличается низкой ценой, дешевле него – только совершенно не теплостойкий полиэтилен. Полипропилен довольно теплостойкий, хоть и уступает дорогому полибутену или еще более дорогому ПВДФ.
При температурах 70-80°C полипропиленовые трубы имеют достаточную долговременную прочность только при большой толщине стенки. Этой толщины вполне достаточно для раструбной сварки.

Раструбная сварка полиэтиленовых труб технически не имеет противопоказаний. Но проблема в том, что полиэтиленовые трубы, как правило, имеют более высокий SDR. Другими словами, полиэтиленовые трубы тех диаметров, что пригодны для раструбной сварки, обычно имеют слишком тонкую стенку. Кроме того, по причине низкой цены и низкой теплостойкости полиэтилена, основное применение полиэтиленовых труб – наружные подземные водопроводы или газопроводы, а это уже большие диаметры. Т.е. диаметр и толщина стенки полиэтиленовых труб обычно непригодны для раструбной сварки.

Пару слов о полипропилене. Жесткий (изотактический) полипропилен, подходящий для производства труб, имеет три типа:

гомополимер пропилена, или ПП Тип1, или PPH, или PP-H;
блок-сополимер пропилена, или ПП Тип2, или PPB, или PP-B;
рандом-сополимер пропилена, или ПП Тип3, или PPR, или PP-R.

Из них только рандом-сополимер пропилена применяется для монтажа систем горячего водоснабжения и отопления, поскольку сохраняет свойства в широком диапазоне температур. Гомополимер и блок-сополимер пропилена используются для сравнительно тонкостенных труб канализации и холодного водоснабжения и к сварке враструб отношения не имеют.

Так или иначе, в связи с разнообразием сополимеров пропилена, полипропиленовые трубы часто называют просто пропиленовыми.

2 Сварка и монтаж полипропиленовых труб своими руками

Собственно, хоть своими руками, хоть руками профессионала, технология сварки одна.

Т.е. вопрос в том, как пользоваться паяльником для труб.

Начнем с принципа технологии сварки полипропиленовых труб. Нагрев свариваемых поверхностей полипропиленовой трубы производится металлическим инструментом – сварочными насадками, покрытыми тефлоном и нагретыми до температуры 260°С (см.п.4). Свариваемые поверхности – наружная поверхность полипропиленовой трубы и внутренняя поверхность полипропиленового фитинга. Соответственно, нагретый инструмент (сварочная насадка) состоит из двух половин:

половина, на которую с усилием надевается фитинг, называется «дорн»,

половина, в которую с усилием вставляется конец трубы, называется «гильза».

Пропиленовый фитинг совмещается с дорном нагретого инструмента до упора, одновременно полипропиленовая труба совмещается с гильзой нагретого инструмента до упора. Эта операция выполняется настолько быстро, насколько возможно.

Наружный диаметр пропиленовой трубы, предназначенной для сварки враструб, несколько выше номинального диаметра, а внутренний диаметр пропиленового фитинга – несколько меньше номинального диаметра трубопровода. Например, пропиленовая труба номинальным диаметром 20 мм на самом деле имеет наружный диаметр 20,3-20,5 мм, а пропиленовый фитинг соответствующего размера имеет внутренний диаметр 19,5-19,7 мм. При этом рабочие поверхности сварочных насадок – конические (конусность около 0,5º), а их диаметры в их средней части соответствуют номинальному диаметру. Таким образом, труба и фитинг без нагрева не могут быть совмещены ни со сварочными насадками, ни друг с другом.

По мере совмещения пропиленовой трубы с горячей сварочной насадкой (гильзой нагретого инструмента) наружный слой трубы оплавляется и выдавливается наружу в форме валика (грата), а внутренние слои трубы прогреваются достаточно, чтобы упруго сжаться и позволить трубе войти в сварочную насадку (рис.1). Похожие процессы происходят при совмещении пропиленового фитинга с дорном нагретого инструмента – на внутренней поверхности выдавливается грат, а стенка фитинга упруго растягивается (рис.2).


Рис. 1 Начало нагрева трубы	Рис. 2 Начало нагрева фитинга

При дальнейшем продвижении сварочной насадки (дорна нагретого инструмента) наружный срез фитинга упирается в округлое основание сварочной насадки (рис.3). Наружный срез фитинга при этом оплавляется, и там также выдавливается грат, но незначительной высоты. Верхушка сварочной насадки при этом не доходит до внутреннего упора фитинга, но грат, который она гонит перед собой, «наползает» на внутренний упор фитинга.

При продвижении пропиленовой трубы внутрь сварочной насадки (гильзы нагретого инструмента) торец трубы в итоге упирается в округлое основание сварочной насадки (рис.4). Наружное ребро торца трубы при этом оплавляется и скругляется, и грат небольшой высоты выдавливается внутрь.


Рис. 3 Нагрев фитинга	Рис. 4 Нагрев трубы

Момент упора – как фитинга, так и трубы – в основание сварочной насадки чувствуется рукой, причем не только при ручной работе паяльником для труб, но и при сварке на механическом сварочном аппарате. Очень важно: после достижения упора не нужно больше давить! При использовании ручного паяльника – просто удерживайте трубу и фитинг для нагрева свариваемых поверхностей. На механическом аппарате для сварки враструб – зафиксируйте положение трубы и фитинга с помощью фиксатора, которым обязательно оборудован каждый приличный механический аппарат.

Время нагрева зависит от диаметра пропиленовой трубы (см. табл.1) и определяет глубину прогрева свариваемых поверхностей. Для полипропиленовых труб и фитингов Ø20 мм эта глубина – около 0,4 мм.

По окончании нагрева необходимо одновременно и быстро снять фитинг со сварочной насадки и вынуть трубу из сварочной насадки, затем совместить трубу с фитингом – опять же до упора. При этом пропиленовая труба упруго сжимается, а пропиленовый фитинг упруго растягивается. В результате нагретые свариваемые поверхности давят друг на друга, вытесняя воздух и обеспечивая перемешивание расплавленного материала в процессе совмещения трубы с фитингом. Понятно, что оплавленные поверхности на воздухе быстро остывают, причем скорость их остывания зависит от глубины прогрева (т.е. от продолжительности нагрева). Таким образом, максимально допустимое время этой «перестановки» также зависит от диаметра свариваемого трубопровода (см. табл.1).

Если всё выполнено правильно, то после совмещения мы получим цельную полипропиленовую деталь как на рис.5. А после вваривания в фитинг второй трубы – деталь как на рис.6.


Рис. 5 Труба с фитингом	Рис. 6 Две трубы, соединенные фитингом

Непосредственно после совмещения трубы с фитингом прогретые слои некоторое время сохраняют пластичность. Чтобы не деформировать соединение, детали необходимо зафиксировать друг относительно друга на время, которое называют фазой «фиксации» (см. табл.1). При ручной раструбной (муфтовой) сварке это время используют для быстрого осмотра и выравнивания возможных перекосов соединения.

По окончании фазы фиксации все слои сварного соединения теряют пластичность, теперь готовую деталь можно положить на стол. Но полную свою прочность деталь приобретает только после того, как все слои сварного соединения остынут до температуры 40ºС. Расчетное время остывания для соединений разного диаметра также указано в табл.1.

Таким образом, время сварки полипропиленовых труб можно определить как сумму времени нагрева, перестановки, фиксации и полного остывания.

Таблица 1 Технологические интервалы для раструбной сварки полипропиленовых труб и фитингов (согласно DVS 2207-1)

Диаметр, мм		16	20	25	32	40	50	63	75	90	110	125
Нагревгрев, сек.:	PN20	5	5	7	8	12	18	24	30	40	50	60
NP10	1)	1)	1)	1)	1)	1)	1)	15	22	30	35
Перестановка, сек.		4	4	4	6	6	6	8	8	8	10	10
Фиксация, сек		6	6	10	10	20	20	30	30	40	50	60
Полное остывание, мин.		2	2	2	4	4	4	6	6	6	8	8

1) Ввиду слишком малой толщины стенки раструбная сварка для этих труб не рекомендуется.

Замечание: Указанные в таблице временные интервалы носят только рекомендательный характер. Точные значения интервалов следует уточнять у производителя трубы и фитингов.

Технология сварки полипропиленовых труб

Технология сварки полипропиленовых труб заключается в нагреве деталей до вязкотекучего состояния, и последующего их соединения под некоторым давлением. После охлаждения соединенных частей, образуется крепкое неразъемное соединение высокого качества.

При производстве сварочного процесса, когда свариваемые детали входят друг в друга, такой способ называется раструбным. Процесс раструбной сварки включает одновременный нагрев соединяемых деталей, технологическую выдержку определенного времни, снятие деталей с насадок, их сопряжение и последующее естественное охлаждение свариваемых деталей. Для каждого наружного диаметра подобраны соответствующие пары насадок.

Сварка полипропиленовых труб и фитингов производится при помощи электронагревательного инструмента, в народе именуемом паяльником. У сварочного аппарата имеется нагревательный элемент, обеспечивающий нагрев свариваемых частей, термостат, поддерживающий заданную температуру нагрева, подставка для удобной установки аппарата.

Сварочный аппарат, как правило, является универсальным и подходит для разных видов не армированных и армированных труб и фитингов. Для сварки определенного размера меняется только сварочная насадка, устанавливающаяся на аппарат, и производящая нагрев трубы и фитинга до температуры плавления.

Как правило, сварочные аппараты для полипропиленовых труб продаются в виде комплекта, куда входит сам сварочный аппарат и все необходимое для самостоятельной сварки труб. В таком наборе есть ножницы для резки труб, нагревательные насадки, сварочный аппарат с подставкой. Имея в наличии такой набор для сварки труб, остается только подготовить его к работе и можно приступать к сварке.

Подготовка сварочного аппарата

Установить сварочный аппарат на ровной поверхности.
Закрепить на сварочном аппарате сменные нагреватели нужного размера с помощью специальных ключей. Насадки должны плотно прилегать к нагревательному элементу (необходимо следить за тем, чтобы поверхность насадок не выступала за край нагревательного элемента).
Проверить установленную температуру на аппарате (температура сварки PPR составляет 260 — 270°С).
Включить сварочный аппарат в сеть (напряжение 220В) и проверить горит ли сигнальная лампочка.
В зависимости от температуры окружающей среды нагрев нагревательного элемента длится 10-15 минут. Рабочая температура на поверхности достигается автоматически. Процесс нагрева закончен, когда гаснет или загорается (в зависимости от типа сварочного аппарата) лампочка контроля температуры.

Первую сварку рекомендуется производить через 5 минут после нагрева сварочного аппарата.

Сварочные инструменты должны содержаться в чистоте. После окончания сварки, при необходимости, наргевательные насадки и нагреватель аппарата очистить растворителем с помощью грубой салфетки.

Сварка полипропиленовых труб

1. На сварочный аппарат устанавливаются насадки соответствующего диаметра, при этом рабочие поверхности насадок должны быть обезжирены ацетоном или водным раствором спирта. В случаях налипания на насадки остатков полимеров от предыдущей сварки, необходимо провести очистку рабочих поверхностей

2. Сварочный аппарат подключается к сети и ожидается его готовность к работе. Соответствующая технологии температура сварки для PPR составляет 260 — 270 °С.

3. Труба обрезается под прямым углом к оси трубы при помощи специального резака.

4. Конец трубы и раструб фитинга перед сваркой при необходимости очищаются от влаги, пыли и грязи и обезжириваются.

5. На трубу наносится метка на расстоянии, равном глубине раструба плюс 2 мм.

6. Концы деталей, осевым перемещением, не вращая, плавно вводятся в насадки.

7. Выдерживается регламентированное время прогрева до вязкотекучего состояния (согласно таблице)

8. Детали снимаются с насадок, и в течении 1 — 2 секунд сопрягаются друг с другом. При этой операции не допускаются вращательные движения деталей относительно друг друга, возможна лишь небольшая корректировка окончательного расположения деталей в конечной стадии сварки.

9. Охлаждение сварного соединения и деталей производится естественным путём.

Для армированных полипропиленовых труб перед сваркой конец трубы зачищается зачистным инструментом, при этом происходит снятие тонкого полимерного слоя вместе с фольгой. В результате этого получившийся наружный диаметр трубы должен соответствовать в пределах допусков стандартному наружному диаметру данного типоразмера.

Электромуфтовая сварка: последовательность проведения работ

Электромуфтовая сварка применяется для соединения труб диаметром от 20 мм и выше, независимо от толщины стенки. При этом способе сварки работы должны производиться при температуре воздуха от минус 10 до + 30 °С. На приведенные температурные интервалы, как правило, рассчитаны стандартные технологические режимы сварки. При более широком интервале температур сварочные работы следует выполнять в помещениях (укрытиях), обеспечивающих соблюдение заданного температурного режима.

Электромуфтовая сварка. Последовательность проведения

Производство сварочных работ заключается в подготовительных операциях и собственно сварке труб и соединительных деталей. Подготовительные операции для сварки при помощи электромуфтовой сварки включают:

подготовку и проверку работоспособности сварочного оборудования;
подготовку места сварки и размещение сварочного оборудования;
выбор необходимых параметров сварки;
удаление оксидного слоя;
закрепление и центровку труб и деталей в зажимах позиционера;
протирку свариваемых поверхностей электросварных фитингов и труб.

Основными параметрами при сварке труб деталями с закладными электронагревателями являются напряжение, подаваемое на спираль детали (Uп), и временные параметры (tсв и tохл). Значения технологических параметров зависят от вида, сортамента и изготовителя электросварных фитингов и внесены в паспорт, сопровождающий деталь, выбиты на корпусе детали или записаны в виде штрих-кода на этикетке, приклеенной к ее наружной поверхности.

Перед сборкой и сваркой концы труб и при соедниительные части соединительных деталей тщательно очищают и протирают внутри и снаружи от всех загрязнений. Очистку производят сухими или увлажненными полотенцами (ветошью) с дальнейшей протиркой насухо. Если концы труб или деталей окажутся загрязненными смазкой, маслом или какими-либо другими жирами, их обезжиривают с помощью спирта, уайт-спирита, ацетона.

Детали с закладными электронагревателями извлекают из упаковки таким образом, чтобы пыль и грязь с упаковки не попала внутрь детали. Концы труб, подготавливаемых под сварку электросварных фитингов, проверяют, чтобы они были обрезаны ровно. Разрез трубы не под прямым углом к продольной оси может привести к тому, что нагревательный элемент частично не будет соприкасаться с трубой.

Инструмент для электромуфтовой сварки

Подготовка трубы

Концы труб, деформированные или имеющие глубокие (более 4-5 мм) забоины, обрезают. Разрез трубы не под прямым углом к продольной оси может привести к тому, что нагревательный элемент частично не будет соприкасаться с трубой и произойдет вытекание расплава внутрь трубы.

После отрезки концов труб производится их механическая обработка (зачистка) при помощи зачистных оправок или скребков на длину, зависящую от глубины посадки детали с целью удаления наружного слоя с загрязнениями и окисной пленки. Толщина снимаемого слоя зависит от допуска по диаметру трубы и не должна приводить к появлению недопустимых зазоров между трубой и деталью. Как правило, снимается стружка на глубину 0,1 — 0,2 мм.

Сами детали с закладными нагревателями механической обработке не подвергаются из-за возможности повредить спираль. Неполное удаление оксидного слоя может привести к неоднородному и негерметичному сварному соединению. Для облегчения одевания муфты на трубу после удаления оксидного слоя требуется снять фаску на внешнем ребре трубы.

Для седловых отводов зачищается место на трубе, где они будут установлены.

Установка трубы в позиционер

Свариваемые трубы и детали должны быть соосны, без перекосов во избежание непровара. Закрепление труб в позиционере является необходимой операцией. Он позволяет сцентрировать и устранить овальность свариваемых труб, помешать любому движению соединения во время сварки и остывания, предотвратить провисание трубы, защитить соединение от случайных ударов, соблюсти необходимую соосность свариваемых труб и детали в процессе сварки.

Установка труб с перекосом является одной из причин некачественной сварки. Электромуфтовая сварка труб с чрезмерным скосом может привести к смещению и замыканию витков спирали , вытеканию расплава из зоны сварки и пр.

При сварке труб большого диаметра так же необходимо обеспечить ненапряженное положение сопрягаемых деталей, т.е. концы труб, входящие в муфту не должны находиться под воздействием изгибающих напряжений и под действием усилий от собственного веса. При необходимости применять подставки, упоры или подходящие удерживающие приспособления.

Следует соблюдать не напряженную фиксацию сварных соединений до истечения времени остывания стыка. Напряженное положение вставленных в муфту концов труб может привести к некачественному соединению.

Центрация труб при сварке электросварных фитингов производится до величины, позволяющей без чрезмерного усилия надеть муфту на конец трубы. Монтаж может осуществляться посредством равномерных по периметру торцевой части ударов пластиковым молотком. Если надвижение муфты на трубу происходит с чрезмерным усилием, то смещение, замыкание или обрыв витков спирали с большой вероятностью может иметь место.

Недостаточное введение трубы в муфту является одной из причин некачественной сварки. Полноту введения трубы в муфту контролируется по отметке заранее сделанной маркером на поверхности трубы.

Удаление овальности трубы

На качество сварки труб оказывает влияние и их овальность, которая может появиться от длительного хранения труб в штабелях или при их поставке в бухтах. Максимально допустимый просвет между трубой и муфтой по всему диаметру не должен превышать 3 мм.

Если из-за овальности трубы зазор между отцентрованной трубой и муфтой составляет более 3мм (разница в диаметрах — 6мм), то таким трубам в пределах зоны сварки необходимо придать круглую форму. Калибровка (устранение овальности) концов труб осуществляется сжатием труб в зажимах центратора или позиционера.

Если используемые позиционеры не могут обеспечить выправление концов труб за счет их обжатия, используются специальные скругляющие (калибрующие) зажимы, устанавливаемые на расстоянии 15 — 30 мм от торцов деталей или меток на трубе. Для предварительного выправления труб особенно эффективны ручные гидравлические выравнивающие машины.

Непосредственно перед сваркой (предварительным прогревом и сваркой) труб и деталей подвергают протирке свариваемые наружные поверхности труб и внутренние поверхности деталей растворителями (спиртом или ацетоном) с целью удаления жировых пятен и поверхностных загрязнений, появившихся за период их крепления.

Для обезжиривания используют бесцветные одноразовые впитывающие и не ворсистые бумажные салфетки. Обезжиривающая жидкость перед началом сварки должна полностью испариться.

Электромуфтовая сварка. Технологический процесс:

обработанные концы труб вводят внутрь соединительной детали до упора(для седловых отводов — одевают отвод на трубу);
закрепляют трубы вместе с соединительной деталью в специальном центрирующем и фиксирующем приспособлении (позиционере);
подсоединяют аппарат к электрической сети или автономному электрогенератору, обеспечивающему необходимое напряжение и мощность;
присоединяют сварочный кабель к выводам закладного нагревателя детали;
вводят в память аппарата требуемый режим сварки (предпрогрева) и контролируют по его дисплею заданное напряжение и время;
запускают процесс сварки (предпрогрева) нажатием кнопки «пуск» (после запуска цикла весь необходимый технологический процесс проходит в автоматическом режиме);
контролируют визуально прохождение процесса сварки (по дисплею аппарата) и образование сварного соединения (по выдвижению индикаторов сварки);
после окончания сварки и естественного остывания полученного соединения извлекают трубы из зажимов позиционера и проставляют на сварном соединении его порядковый номер краской или маркерным карандашом.

Аналогичным способом сварное соединение маркируют, проставляя на нем номер клейма сварщика. Параметры режимов сварки вводят в память сварочного аппарата в соответствии с принятыми для используемого типа детали принципами и возможностями самого сварочного аппарата (штриховой код, система обратной связи или ручной ввод).

Параметры ввода информации со штрих-кода

Основным способом ввода информации является штриховой код, информация с которого с помощью фотооптического карандаша вводится в систему управления сварочного аппарата. Считывание производят с главного штрихового кода, расположенного в верхней части этикетки-наклейки. После считывания штрих-кода данные электросварного фитинга должны соответствовать данным, появившимся на дисплее аппарата.

Штриховой код, находящийся под главным штрих-кодом, содержит данные для обратного отслеживания изделий и при сварке изделий не используется. Штрих-код сварки нанесен на этикетке белого цвета, штрих-код предпрогрева (для муфт, имеющих этот режим) на этикетке желтого цвета.

В случае ввода параметров сварки вручную необходимо пользоваться прилагаемой к деталям с ЗН информационной карточкой, содержащей информацию о величине корректировки времени сварки в зависимости от окружающей температуры.

Информация о процессе сварки регистрируется в памяти аппарата. Распечатка протокола сварки может производиться как по окончании сварки каждого стыка, так и через определенные промежутки времени, в зависимости от объема памяти аппарата. Нагружать сваренный трубопровод внутренним давлением можно через 10 — 30 мин после охлаждения соединения.

Муфты с закладными нагревателями могут предусматривать возможность повторной сварки. Повторная Электромуфтовая сварка производится в том случае, когда есть сомнения в качестве полученного соединения.

Важно!

К производству работ по сварке и контролю за ее проведением допускаются аттестованные сварщики и специалисты сварочного производства, прошедшие специальную подготовку и аттестацию с проверкой теоретических и практических навыков и имеющие удостоверение установленной формы.

Желательно, чтобы срок действия их квалификационных удостоверений перекрывал планируемый срок выполнения работ. Сведения о сварщиках и выполняемых ими работах должны ежедневно фиксироваться в журнале сварочных работ. Журнал сварочных работ является основным первичным производственным документом, отражающим технологическую последовательность, сроки, качество выполнения сварочных работ.

Электромуфтовая сварка, перед началом работ принимаются необходимые меры по защите людей от поражения электрическим током (защитное заземление, разделительные трансформаторы и другие мероприятия, предусмотренные Правилами устройства электроустановок). В случае проведения сварочных работ в темное время суток организуется местное освещение. Потребность в защитных палатках, защищающих место сварки от влаги и ветра, определяется в зависимости от климатических условий (во время дождя, снегопада, тумана и при ветре свыше 10 м/с). Автономный источник электроснабжения располагают на расстоянии в несколько метров с подветренной стороны.

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.

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 (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:

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!

Инструкция по сварке ПЭ труб фитингами с закладными нагревателями

Как и при любом другом способе сварки пластмасс , все материалы, участвующие в сварке с закладными нагревателями, должны иметь близкий химический состав и показатель текучести расплава.
Не следует пробовать сварить полипропиленовые трубы полиэтиленовыми электромуфтами, ничего хорошего из этого не выйдет.
С другой стороны, сварка труб из ПЭ-80 фитингами из ПЭ-100 вполне допускается. Несколько сниженная прочность сварного соединения вполне компенсируется большой площадью зоны сварки.
Нормы DVS 2207-1 (Германия) допускают сварку труб из PE-Xa и PE-Xc электросварными фитингами из ПЭ-100.

7.1.2 Чистые свариваемые поверхности

Как и при любом другом способе сварки пластмасс , все свариваемые поверхности должны быть чистыми. Особенно, чистыми от любого жира.
Нормы DVS 2207-1 (Германия) предписывают очищать внутреннюю (свариваемую) поверхность фитинга с ЗН чистой салфеткой или ветошью, неокрашенной и не оставляющей волокон, смоченной обезжиривающей жидкостью. Жидкость должна быть полностью высыхающая.
А для свариваемых поверхностей трубы предписано использовать механическую очистку (снятие стружки), предварительно убедившись в чистоте очищающего инструмента (скребка). Такой способ очистки помогает устранить не только химические (в частности, жировые) загрязнения, но и верхний окисленный слой полиэтилена. Последующая химическая очистка обезжиривающей жидкостью рекомендуется только для случаев, если после снятия стружки оператор нечаянно схватился за чистую свариваемую поверхность рукой или испачкал ее другим способом, а дальнейшая механическая очистка нецелесообразна.

7.1.3 Естественное остывание

Как и при любом другом способе сварки пластмасс , остывание сварного соединения должно быть естественным.
Попытки ускорить остывание путем полива водой или обдува воздухом обязательно приведут к внутренним напряжениям в зоне сварного соединения и потому недопустимы.
Во избежание повреждения сварного соединения, рекомендуется оставить трубы зафиксированными на всё время остывания и защитить фасонную деталь от любого механического воздействия. В случае сварки седелки оставьте притягивающие ремни натянутыми на всё время остывания.

7.2 Подготовка для соединительных муфт, отводов, тройников, заглушек

7.2.1 Набор необходимых принадлежностей

Кроме сварочного аппарата для сварки с ЗН, вам потребуются (см.рис.32):

Электросварной фитинг – соединительная муфта, отвод, тройник или заглушка;
Позиционер для фиксации и исправления овальности труб (иногда фиксацию можно обеспечить подручными средствами);
Ручной или механический скребок;
Труборез (можно заменить ножовкой по дереву);
Жидкость для обезжиривания поверхностей;
Чистая салфетка или ветошь;
Маркер для пластиковых труб.

7.2.2 Обрезка и очистка

ПЭ трубы, подготовленные для сварки, должны быть отрезаны перпендикулярно оси, без запилов, стружек и т.п.

Читайте также: