Различные методы соединения ПЭ труб

Содержание

• Неразъёмные соединения
  • Сварка в раструб
  • Стыковая сварка
  • Электромуфтовая сварка
  • Инфракрасная сварка
  • BCF сварка
  • Клеевое соединение
• Выбор метода соединения
• Разъёмные соединения
  • Фланцевые соединения
  • Резьбовые соединения

Автор:
Яковлев Юрий,
Технический директор московского представительства
«Georg Fischer Piping Systems Ltd»

Неразъёмные соединения

Сварка в раструб

При данном способе сварки, требующем специального нагревательного инструмента, конец трубы вставляется в раструб соединительного фитинга и более никаких материалов не требуется. Конец трубы и раструб фитинга разогреваются до температуры сварки с помощью нагревательной втулки и нагревательного патрубка, соответственно, после чего труба вставляется в фитинг. Детальные требования к аппаратам и оборудованию для сварки термопластов изложены в DVS 2208 Part 1. Концы труб, раструбы фитингов и нагревательные устройства соотносятся таким образом, что присоединении труб и фитингов в месте соединений образуется необходимое давление сварки, что обеспечивает надежное однородное соединение деталей.

Основные требования: свариваться должны только одинаковые материалы. Для получения наилучшего результата должны свариваться только детали с плотностью 1.7 … 1.8 г/см³ и показателем текучести MFR 230/5 1 до 25 г/10 мин. При раструбной сварке внимание должно обращаться на минимальную толщину стенок.

Требуемый инструмент: кроме обычного инструмента используемого при работе с элементами пластиковых трубопроводов,для производства раструбных соединений необходимо использовать труборезы или пилы, а так же устройства для снятия фаски.

Общая процедура проведения сварки:

• Установите температуру нагревательного элемента равной примерно 260°C. Реальная температура сварки должна быть 250°C … 270°C. В процессе сварки требуется проводить контрольные замеры температуры с помощью ручного прибора для измерения температуры.Особенно это важно при работе в полевых условиях или в помещениях с активной циркуляцией воздуха. Возможные отклонения температуры в данных случаях 253°C … 274°C.
• Используя протирочные салфетки, очистите нагревательные патрубок и втулку. Очистка должна проводиться перед началом каждой сварки.
• С помощью резака для труб отрежьте трубу необходимой длины. При этом убедитесь, что инструмент и труба очищены, и не имеют масляных загрязнений. При необходимости очистите их с помощью протирочных салфеток.
• Снимите поверхностный слой и фаску с конца трубы.
• Протрите конец трубы и фитинг протирочной салфеткой.
• Промаркируйте взаимное положение трубы и фитинга.
• Разогрейте наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность фитинга с помощью нагревательной втулки и нагревательного патрубка соответственно. Время разогрева деталей, время удаления нагревательного элемента и время охлаждения приводятся в руководстве по эксплуатации к сварочным аппаратам.

Стыковая сварка

Данная сварка осуществляется путем разогрева торцов труб и фитингов до температуры сварки при прижатии свариваемых деталей к нагревательному элементу и последующего механического прижатия торцов друг к другу без использования дополнительных деталей и материалов, в результате чего получается однородный сварной шов. Стыковая сварка осуществляется только с помощью сварочных аппаратов, которые имеют возможность регулировать давление прижатия(давления сварки) торцов труб и фитингов.

Детальные требования к аппаратам и оборудованию для сварки термопластов изложены в DVS 2208 Part 1.

Основные требования: свариваться должны только одинаковые материалы. Для получения наилучшего результата должны свариваться только детали с плотностью 1.7 … 1.8 г/см³ и показателем текучести MFR 230/5 1 до 25 г/10 мин.

При стыковой сварке нельзя сваривать трубы и фитинги с разной толщиной стенок.

Необходимо защищать зону сварки от воздействия атмосферных условий (прямые солнечные лучи,ветер, дождь, снег, и пр.).

Свободные концы труб вне защищенной зоны необходимо закрывать пластмассовыми колпачками для исключения циркуляции холодного воздуха.

Требуемый инструмент

Общая процедура проведения сварки:

• Установите температуру нагревательного элемента равной примерно 240°C. Реальная температура сварки должна быть 232°C … 248°C. В процессе сварки требуется проводить контрольные замеры температуры с помощью ручного прибора для измерения температуры.Особенно это важно при работе в полевых условиях или в помещениях с активной циркуляцией воздуха.
• Используя чистые сухие протирочные салфетки, очистите нагревательный элемент. Очистка должна проводиться перед началом каждой сварки.
• С помощью резака для труб отрежьте трубу необходимой длины. При этом убедитесь, что инструмент и труба очищены и не имеют масляных загрязнений. При необходимости очистите их с помощью протирочных салфеток.
• Зафиксируйте в фиксаторных блоках центратора свариваемые детали в правильном положении друг относительно друга.
• С помощью торцевателя обработайте поверхности торцов свариваемых деталей.
• Протрите концы деталей протирочной салфеткой (на каждую деталь должна использоваться отдельная салфетка). После протирки запрещается касаться обработанных поверхностей руками или посторонними предметами.

• Под давлением (согласно таблицам сварочных параметров) прижмите торцы свариваемых деталей к нагревательному элементу до образования первоначального грата (наплыва на торцах деталей). После чего давление снимается, но детали не должны отделяться от нагревательного элемента. Детали должны оставаться в контакте с нагревательным элементом в течение заданного параметрами сварки времени для прогрева свариваемых деталей.

• По истечении заданного времени нагрева разведите детали и удалите нагревательный элемент как можно быстрее. Сведите детали до контакта и быстро, но плавно увеличьте давление прижатия деталей до заданного значения. Детали должны оставаться в контакте под давлением в течение заданного параметрами сварки времени для охлаждения и получения однородного прочного сварного шва.

• По окончании времени охлаждения проверьте визуально сварочный шов. Форма шва должна быть равносторонней, без зазоров между швом и поверхностью трубы. Впадина между половинами шва не должна быть на уровне или ниже поверхности трубы.

Электромуфтовая сварка

Электромуфтовая сварка (сварка с помощью муфт с закладным нагревательным элементом)осуществляется путем разогрева наружных поверхностей торцов соединяемых труб или фитингов и разогрева внутренней поверхности муфты проволочным нагревательным элементом, размещенным в муфте и разогревающимся при подаче электрического тока от сварочного аппарата. Длительность подачи тока и его величина определяется задаваемым режимом сварки и сопротивлением нагревательного элемента. В результате разогрева и последующего охлаждения образуется однородное неразъемное соединение. Нагревательный элемент после сварки остается вплавленным в зону сварки.

С помощью электромуфтовой сварки разрешается сваривать элементы трубопровода с разными толщинами стенки.

Основные требования: материал свариваемых элементов трубопровода и муфты должны быть однородными. Овальность свариваемых труб и фитингов не должны иметь овальность.

Требуемый инструмент

Для проведения электромуфтовой сварки необходимо использовать следующие инструменты:

Общая процедура проведения сварки:

• С помощью резака для труб отрежьте трубу необходимой длины. При этом убедитесь, что инструмент и труба очищены, и не имеют масляных загрязнений. При необходимости очистите их с помощью протирочных салфеток и спирта.
• Используя зачистное устройство, снимите поверхностный слой со свариваемых деталей на необходимую длину.
• Протрите зачищенные поверхности свариваемых деталей салфеткой, смоченной спиртом, для удаления загрязнений, следов жира, влаги и пр. После очистки спиртом необходимо исключить любой контакт зачищенных поверхностей с посторонними предметами, в особенности с одеждой и кожным покровом во избежание загрязнения.
• Нанесите несмываемым карандашом – маркером отметки в 2 — 3 точках по окружности трубы для обозначения глубины введения трубы (фитинга) в электросварную муфту согласно инструкции.
• Закрепите одну свариваемую деталь в зажимном устройстве, обеспечивая свободный доступ к зачищенной области на поверхности детали.
• Проверьте целостность и снимите упаковку с электросварной муфты, убедитесь в отсутствии видимых повреждений и загрязнений муфты. При необходимости, очистите муфту от загрязнений салфеткой, смоченной спиртом.
• Установите муфту на деталь, установленную в зажимном устройстве, в требуемом положении в соответствии с нанесенными маркером отметками. Вставьте в электросварную муфту вторую деталь в соответствии с нанесенными отметками. Зафиксируйте вторую свариваемую деталь в зажимном устройстве.
• Подключите к разъемам электросварной муфты сварочный аппарат. Введите в аппарат необходимые параметры сварки и начните процесс сварки.
• По окончании цикла сварки сварочный аппарат прекратит подачу тока на нагревательный элемент электросварной муфты. Аппарат может быть отключен от муфты, однако, зажимное устройство с области сварного соединения нельзя снимать до окончания времени остывания.
• После снятия зажимного устройства следует провести визуальный контроль сварного соединения. Свариваемые детали и электросварная муфта должны быть сосны, индикаторы сварки на муфте должны быть выдавлены наружу, нанесенные маркером отметки должны располагаться непосредственно у края муфты.

Инфракрасная сварка

Инфракрасная сварка осуществляется путем разогрева торцов труб и фитингов до температуры сварки без контакта свариваемых деталей с нагревательным элементом и последующего механического прижатия торцов друг к другу без использования дополнительных деталей и материалов, в результате чего получается однородный сварной шов.

Полученное соединение обладает следующими характеристиками:

• отсутствие контакта исключает попадание в зону сварки посторонних включений,
• малый по размеру сварной шов из-за отсутствия процесса нагрева,
• сварной шов имеет низкие механические напряжения благодаря равномерному нагреву посредством инфракрасным излучением.

Основные требования

Основное требование – свариваться должны только одинаковые материалы. При инфракрасной сварке нельзя сваривать трубы и фитинги с разной толщиной стенок. Осевое смещение свариваемых деталей не должно быть более 10% толщины стенки.

Требуемый инструмент

Для выполнения инфракрасной сварки кроме стандартного инструмента (резаков) необходим специальный сварочный аппарат. Аппарат должен иметь следующие особенности: фиксаторный механизм должен фиксировать различные детали, должен иметь возможность выравнивать овальность труб без повреждения поверхности, должен обеспечивать четкую соосность свариваемых деталей. Аппарат должен выполнять параллельную обработку торцов труб и фитингов. Конструкция аппарата должна выдерживать нагрузки (давление), возникающие во время сварки без потери соосности и жесткости соединения.

Общая процедура проведения сварки: процедура сварки в общем аналогична процедуре стыковой сварки. Однако перед началом работ по инфракрасной сварке компания Georg Fischer рекомендует сварщикам пройти обучение для соблюдения всех требований и получения качественных сварочных соединений.

BCF сварка

Процесс сварки BCF (бесшовная и без щелевая сварка) состоит в передаче тепловой энергии нагревательным элементом, охватывающим зону сварки снаружи, на концы свариваемых деталей,находящихся в контакте, но без дополнительного прижатия деталей друг к другу. В то же время эластичный надуваемый баллон расположен в зоне сварки и накачан до 3-4 бар. Он играет роль опоры для разогретого материала и исключает образование внутреннего бурта в зоне сварки.

Полностью автоматический процесс сварки при работе со сварочным аппаратом, разработанным компанией Georg Fischer, обеспечивает простоту управления и полностью повторяемое качество сварки.

Основные требования: свариваться должны только одинаковые материалы. При BCF сварке нельзя сваривать трубы и фитинги с разной толщиной стенок.

Общая процедура проведения сварки: перед началом работ по BCF сварке компания Georg Fischer рекомендует сварщикам пройти обучение для соблюдения всех требований и получения качественных сварочных соединений.

• Произвести торцевание трубы. Очистить свариваемый торец с помощью протирочных салфеток, смоченных спиртом.
• Установить трубу в сварочный аппарат и закрепить фиксатором. Торец трубы должен располагаться ровно по середине нагревательного элемента.
• Протереть салфетками шланг и накачиваемый баллон. Пропустить шланг через свободный конец трубы и закрепить на конце шланга баллон. Баллон вставить в трубу – середина баллона должна совпадать с серединой нагревательного элемента.
• Аналогично подготовить вторую свариваемую деталь. Закрепить её вплотную торцом к торцу с зафиксированной в аппарате трубой. Проверить соосность и наличие зазоров. Проверить положение баллона внутри свариваемых деталей. Скорректировать его положение при необходимости.
• Включить аппарат, задать все необходимые параметры в соответствии с меню аппарата.
• Включить процедуру сварки в аппарате. Баллон предварительно накачивается до 1,5-2 бар. Проверьте положение баллона в зоне сварке с помощью ручного фонарика. При необходимости снимите внутреннее давление в баллоне и поправьте его с помощью шланга.
• Включите программу сварки и следуйте инструкциям на дисплее.
• По окончании сварки можно распечатать протокол сварки, 2 наклейки для нанесения на трубопровод и на карту трубопровода.
• Проверка качества сварного шва выполняется визуально при просвечивании ручным фонариком на предмет выявления раковин, посторонних включений, наличия загрязнений и смещения свариваемых деталей во время сварки (по смещению следов фиксаторов на трубе).

Клеевое соединение

Клеевое соединение двух деталей, элементов трубопровода осуществляется путем введения торца трубы в соединительную муфту, при этом на области соединения обеих деталей нанесен клей. Клей для каждого типа материала должен использоваться специальный, так как он представляет собой растворенный пластиковый материал, из которого во время высыхания клеевого соединения испаряется растворитель и область соединения двух деталей становится однородной.

Преимуществом данного вида соединения является отсутствие какого-либо специального оборудования, необходимости использования дополнительных источников энергии.

Основные требования: клей не должен иметь комков и должен свободно стекать по наклонной поверхности. Нельзя использовать клей, предназначенный для одного вида пластика, для склеивания другого вида. Время с начала процесса нанесения клея на соединяемые детали и до окончания полного соединения деталей ограничено. В случае превышения, клеевое соединение должно быть удалено из трубопровода.

Требуемый инструмент: кроме обычного инструмента используемого при работе с элементами пластиковых трубопроводов,для производства клеевых соединений необходимо использовать труборезы или пилы, а так же устройства для снятия фаски. Так же необходима кисточка соответствующего размера и деревянная палочка для перемешивания клея.

Общая процедура проведения сварки:

• С помощью резака для труб отрежьте трубу необходимой длины. При этом убедитесь, что инструмент и труба очищены, и не имеют масляных загрязнений. При необходимости очистите их с помощью протирочных салфеток.
• С помощью фаскоснимателя снимите фаску с наружной поверхности на торце трубы.
• Протрите поверхности соединяемых деталей (сначала внутреннюю поверхность соединительной муфты, а затем наружную поверхность трубы) салфеткой, смоченной спиртом, для удаления загрязнений, следов жира, влаги и пр. После очистки спиртом необходимо исключить любой контакт зачищенных поверхностей с посторонними предметами, в особенности с одеждой и кожным покровом во избежание загрязнения.
• Нанесите несмываемым карандашом – маркером отметки в 2 — 3 точках по окружности трубы для обозначения глубины введения трубы (фитинга) в муфту согласно инструкции.
• Нанесите равномерный слой клея аккуратными мазками кисти вдоль оси трубы или муфты на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность муфты. Время нанесения клея ограничено, при необходимости следует производить соединение 2 – 4 специалистами.
• После нанесения клея на обе соединяемые детали необходимо вставить трубу в муфту до упора,не допускайте проворачивания деталей друг относительно друга во избежание образования пузырей воздуха в клеевом соединении. Далее следует проверить правильность клеевого соединения,проверяя наличие следов клея на поверхности трубы у торца муфты по всей её окружности.

Выбор метода соединения

Выбор метода соединения определяется по назначению трубопровода, требованиям к степени чистоты швов, необходимости очистки трубопроводов от бактерий, мельчайших загрязнений и посторонних включений.

В зависимости от типа пластикового материала для соединения элементов трубопроводов могут использоваться разные методы неразъемных соединений:

	PVC-U	PVC-C	ABS	PP-H	PP-n	PVDF	PE	PB
Сварка в раструб	x	x	x	v	v	v	v	v
Стыковая сварка	x	x	x	v	v	v	v	v
Электромуфтовая сварка	x	x	x	x	x	x	v	v
Инфракрасная сварка	x	x	x	v	v	v	v	v
Бесшовная (BCF) сварка	x	x	x	x	v	v	x	x
Клеевое соединение	v	v	v	x	x	x	x	x

Разъёмные соединения

Фланцевые соединения

Фланцевые соединения используются для создания быстроразъемного соединения при соединении отдельных участков трубопровода, для установки дисковых затворов или обратных дисковых клапанов. Фланцевые соединения унифицированы и могут применяться для соединения пластиковых участков, а так же для соединения пластикового и металлического участков трубопровода.

Пластиковые втулки под фланец изготавливаются с плоской контактной поверхностью, с рифленой поверхностью, либо с плоской поверхностью в которой имеется паз под уплотнение.

Резьбовые соединения

a. Резьбовые соединения «пластик – пластик»

При соединении двух участков пластикового трубопровода малых диаметров более удобным и простым способом создания разъемного соединения является использование разборной резьбовой муфты. Главным требованием к такому соединению является высокая степень соосности участков трубопровода и закручивание накидной гайки муфты вручную. В некоторых случаях для закручивания гайки допускается использовать пластиковый инструмент.

В отличие от сварных соединений, в которых соединяемые участки трубопровода должны быть обязательно одного типа, резьбовые муфты могут соединять участки из различных типов пластика. Единственным важным моментом в этом случае является использование одного и того же материала, как в накидной гайке, так и в резьбовой втулке, во избежание появления протечек из-за разницы изменения геометрических размеров при термическом расширении.

b. Резьбовые соединения «пластик – металл»

При соединении участков пластикового и металлического трубопровода помимо фланцевых соединений можно использовать резьбовые переходные муфты.

Так же имеется возможность создания резьбового соединения при вкручивании металлических штуцеров в пластиковые детали с резьбой. При этом пластиковая резьба должна быть защищена армирующим металлическим кольцом.