Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электродиффузионная сварка труб и фитингов. Учебное пособие
.pdf
тые полиэтилены [4], в частности РЕХа. Однако чаще всего
практично сваривать детали из не только одинаковых материалов, но и из полимеров идентичных или близких градаций, например, полиэтилена с минимальной длительной прочностью
MRS 8 МПа (ПЭ 80) и MRS 10 МПа (ПЭ 100) в соответствии с
ГОСТ Р 52779-2007.
ПП фитинги с ЗН применяют для соединения изделий из этого же полимера.
Сварка изделий из других полимеров (например ПВХ AБС,
ПС ) полиэтиленовыми фитингами не допускается.
1.4. Роль подготовки свариваемых поверхностей
Посторонние материалы, попавшие на свариваемые поверхности деталей способны необратимо испортить сварные соединения. Поэтому поверхность свариваемых деталей должна быть
очищена от природной или техногенной пыли, масел, жиров,
влаги и других загрязнений. Большинство органических растворителей, попав на поверхность деталей, препятствуют сварке. К
числу редких исключений относится этанол, который, используется для обезжиривания. Впрочем, он тоже должен полностью
испариться до начала сварки.
Обезжиривание свариваемых поверхностей необходимо, но
недостаточно для сварки ЗН. В процессе хранения на наружной
поверхности труб и деталей адсорбируются загрязнения, которые невозможно смыть растворителем. Кроме того, наружная
поверхность поверхности труб и деталей подвергается окислительному и фотостарению, что стимулирует как деструкцию, так
и образование сшитых структур. В результате сшивки материал
теряет способность свариваться. Механическая обработка свариваемых поверхностей труб и фитингов под сварку муфтами с
ЗН обеспечивает доведение наружного диаметра до номинального значения, что позволяет собрать соединение без больших
напряжений. Поэтому механическая обработка наружных сва-
11
риваемых поверхностей непосредственно перед сваркой, безусловно, необходима, ее выполнение строго проверяется при пооперационном контроле и контроле готовых соединений.
Внутренние поверхности муфт и седелок не обрабатываются,
чтобы исключить повреждение нагревателя, зато, для исключения загрязнений, детали с ЗН герметично упаковываются и извлекаются из упаковки непосредственно перед сваркой.
1.5. Реологические процессы
Сварка ЗН сопровождается значительными деформациями.
Пластические деформации начинаются при предварительном
нагревании, которое приводится с целью уменьшения избыточных зазоров между свариваемыми деталями. Дальнейшее нагревание проводится с целью получения достаточно текучего расплава, который заполняет зазор между свариваемыми деталями.
В соответствии с общими представлениями о роли температуры
при сварке следует отметить следующее.
При низкой температуре расплава сварка деталей просто не
произойдет.
С повышением температуры до оптимального уровня полимер плавится, его объем увеличивается, как за счет плавления
кристаллов, так и благодаря объемному термическому расширению. В результате увеличения объема в расплаве возникают напряжении, которые являются движущей силой реологических
процессов, необходимых для заполнения зазоров и осуществления сварки. Кроме того, при дальнейшем нагреве достигается
вязкость расплава, достаточно низкая, чтобы реологические
процессы могли осуществиться за период нагрева. В определенных пределах повышение температуры расплава положительно
влияет на качество сварки.
С повышением температуры расплава выше оптимальной
стремительно ускоряются цепные реакции термоокислительной
деструкции и деполимеризации, сопровождающиеся нежела-
12
тельными газообразованием и сшивкой. Следовательно, хотя
при повышении температуры расплава уменьшается вязкость, и
ускоряются процессы самодиффузии макромолекул, деструкция
сшивка могут значительно ухудшить качество сварки.
Эти процессы следует учитывать при оптимизации таких параметров сварки как мощность сварочного импульса тока и длительность нагрева в неблагоприятных условиях сварки.
Полезно принимать во внимание сведения о термостабильности материалов свариваемых деталей, которая оценивается, например, в производственной практике синтеза и переработки
полимеров по индукционному периоду окисления.
При нормальных условиях следует строго соблюдать указания производителя детали с ЗН. При использовании ускоренных
режимов нагрева трудно точно контролировать параметры, а замедленные режимы провоцируют потерю устойчивости деталей.
Нежелательные деформации соединения возникают в процессе
сварки, если детали плохо зафиксированы.
Сварочные напряжения
Сварочные напряжения, естественно увеличиваются при
больших зазорах между деталями и при перегреве.
Искусственное и ускоренное охлаждение сварного соединения приводит к увеличению сварочных напряжений, появлению
трещин, раковин и, потому, нежелательно.
Конструкции
По конструкции соединений фитинги с закладными нагревателями классифицируют как муфтовые и седельные (рис. 1.1 и 1.2).
13
Рис. 1.1 - Соединение труб муфтой с закладными нагревателями
Рис. 1.2 - Соединение полиэтиленовой трубы и отводов с закладными
нагревателям: (
разрезной муфтой с закладным нагревателем): 1 - труба; 2 - метки посадки
отводов и механической обработки поверхности трубы; 3 - отвод; 4 - заклад-
ной нагреватель; 5 - полухомут; 6 - винты крепления.
а - седловой отвод с закладным нагревателем; б - отвод с
14
Совсем недавно область применения электромуфт ограничивалась малыми диаметрами, но в последние годы промышленность освоила производство муфт для соединения труб диаметром 560, 630, 710 и даже 800 мм.
Кроме того, сварка с ЗН применяется для муфтового соединения гофрированных, витых и профилированных труб, которые
выпускаются диаметром до 5000мм (рис. 1.3) [5].
Рис. 1.3 - Сварка ЗН профилированных труб больших диаметров
15
Библиографический список.
1. Кимельблат, В.И. Релаксационные характеристики расплавов полимеров и их связь со свойствами композиций / В.И. Кимельблат, И.В. Волков – Монография. - Казань: Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2005. - 187с.
2. Кимельблат, В.И. Молекулярная подвижность в расплавах,
характеристики и механические свойства полиолефиновых композиций/ В.И. Кимельблат, И.Н. Мусин, И.В. Волков, П.П. Суханов - Монография. - Казань: Казан. гос. энерг. у-нт, 2003. -
254с.
3. Кимельблат, В.И. Актуальные положения экспертизы по-
лиэтиленовых трубопроводов/ Полимерные трубы. - 2006. №1(10)/апрель. - С.42-48.
4. Рекламные материалы фирмы Сольвей.
5. Рекламные материалы фирмы Крах.
16
2. ТРУБЫ, ДЕТАЛИ И ФИТИНГИ C ЗАКЛАДНЫМ
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
2.1. Термины и определения
В современных нормах [1] применяют следующие термины с
соответствующими определениями.
Термины и определения, относящиеся к геометрическим ха-
рактеристикам:
1. Номинальный диаметр детали dn: числовое обозначение
диаметра детали, равное номинальному наружному диаметру
присоединяемой трубы d, соответствующему минимальному
среднему наружному диаметру трубы.
2. Номинальная толщина стенки детали еn, мм: номинальная
толщина стенки детали, принимаемая равной номинальной толщине стенки трубы e соответствующего стандартного размерного отношения SDR.
3. Толщина стенки детали Е, мм: толщина стенки в любом
месте детали, которая может подвергаться воздействию напряжения, вызванного давлением в трубопроводе.
4. Стандартное размерное отношение детали, SDR:
d
SDR = (1)
n
e
n
SDR детали принимают равным SDR трубы:
SDR= d/e
5. Средний наружный диаметр трубного конца детали D1 мм:
частное от деления значения наружного периметра трубного
конца детали, измеренного в любом поперечном сечении, параллельном торцу детали, на число π (3,142), округленное в
большую сторону до 0,1 мм.
6. Овальность трубного конца трубы, детали, мм: разность
между максимальным и минимальным наружными диаметрами
свариваемого конца, измеренными в одном и том же поперечном сечении, параллельном торцу детали на расстоянии не более
L2 (длина трубного конца) от торца.
17
7. Овальность раструбного конца детали, мм: разность между
максимальным и минимальным внутренними диаметрами раструбного конца в одном и том же поперечном сечении, параллельном торцу детали, на расстоянии не более L1 (расчетная
глубина захода).
Термины и определения конструкции деталей:
1. Деталь с трубным концом: деталь из полиэтилена, у которой наружный диаметр трубного конца равен номинальному наружному диаметру dn соединяемой трубы, предназначенная для
сварки встык с использованием нагретого инструмента и для
сварки деталями с закладными электронагревателями.
2. Деталь с раструбным концом с закладными электронагревателями: деталь из полиэтилена, имеющая один или более закладных электронагревательных элементов для получения сварного соединения с трубой или деталью с трубным концом.
3. Седловой отвод с закладными электронагревателями: деталь из полиэтилена, устанавливаемая на наружную поверхность
трубы, имеющая один или более закладных электронагревательных элементов для получения сварного соединения с трубой, в
том числе:
- седловой т-образный отвод с закладными электронагревателями: седловой отвод с закладными электронагревателями со
встроенным режущим инструментом для вырезки отверстия в
трубе. После монтажа инструмент остается в теле детали;
- седловой прямой отвод с закладными электронагревателями: седловой отвод с закладными электронагревателями без
встроенного режущего инструмента.
Детали классифицируют по конструкции присоединительной
части: детали: с трубным концом и с закладными электронагревателями (электросварные).
В свою очередь, детали с ЗН делят на детали с раструбным
концом с закладными электронагревателями и седловые отводы
с закладными электронагревателями (т-образные и прямые).
18
Детали изготавливают в виде муфт, седловых отводов, заглушек, отводов, равнопроходных и неравнопроходных тройников, переходов, крестовин и втулок под фланец и др. Конструкция деталей должна соответствовать конструкторской документации изготовителя.
Условное обозначение состоит из наименования детали сокращенного обозначения материала (ПЭ 80, ПЭ 100), вида
транспортируемой среды, номинального диаметра(ов) (присоединительного) детали, стандартного размерного отношения
(SDR) трубы, с которой деталь соединяется, обозначения стандарта (ТУ). Пример условного обозначения: тройник неравнопроходный ПЭ 80 ГАЗ 160 × 110 SDR 11 ГОСТ Р 52779-2007.
Трубы изготавливают из полиэтилена с минимальной длительной прочностью MRS 3,2; 6,3;8,0; 10,0 МПа (ПЭ 32, ПЭ
63, ПЭ 80, ПЭ 100). Условное обозначение труб состоит из
слова «труба», сокращенного наименования материала (ПЭ
32, ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100), стандартного размерного отношения (SDR), тире, номинального наружного диаметра, номинальной толщины стенки трубы, назначения трубы: газопроводные обозначают словом «ГАЗ», хозяйственно-питьевого
назначения - «питьевая», в остальных случаях — «техническая» и обозначения стандарта (ТУ).
2.2. Размеры деталей с трубным концом
Некоторые виды деталей с трубным концом, предназначенные для сварки с ЗН, изображены на рис. 2.1. Размеры трубных
концов деталей приведены на рис. 2.2. и в табл. 2.1.
19
Рис. 2.1. Примеры деталей с трубным концом,
предназначенных как для стыковой сварки, так и для сварки с ЗН
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]