Єдина Країна! Единая Страна!
Полипластик
RU   UA
     
Забули пароль? -->
Вхід         Реєстрація
Прайс-листи Акції Продукція Документація Філіали Про нас

Популярні статті

Аналіз якості терморезисторного зварювання при АТЕСТАЦІЇ ЗВАРНИКІВ ПЛАСТМАС (ЄВРОПЕЙСЬКИЙ ДОСВІД)

31 Серпня 2009г.

ВСТУП

 

Обов'язкова атестація зварників пластмас проводиться в Бельгії з 1997 року. Паралельно, газові компанії Бельгії здійснюють свій контроль згідно ISO 12176-4: «Труби і фітінги пластмасові. Обладнання для зварювання поліетиленових труб . Частина 4. Маркування. Таврування ». 

Обидва проекти стали важливими інструментами в оцінці роботи зварників пластмас і безпеки газових мереж. 
Три навчальних центри: у Фландрії, в Брюсселі і в Валлонський області, забезпечують підготовку до 3000 зварників на рік.

 

Зображення Зображення

 

ПІДГОТОВКА ЗВАРНИКІВ

 

Навчальний курс розрахований на чотири дні. У кожній групі можуть навчатись до 25 чоловік. Під час навчання зварювальники вивчають теорію і практику терморезисторного та стикового зварювання. 

У процесі теоретичних занять розглядаються і ілюструються основні якості та характеристики поліетилену. 

При освоєнні терморезисторного зварювання (муфти, сідлові відводи) викладач демонструє різні методи і нюанси процесу зварювання. У процесі практичних занять зварювальники отримують необхідні навички, працюючи з трубами ø 110 мм. 

Крім того, зварники повинні підготувати і зварити тривимірну конструкцію з труб і фітінгів ø 110. Це відноситься як до терморезисторного, так і до стикового зварюванні (рис. 1, 2). 

Велика увага приділяється техніці безпеки зварювання. Спеціальні лекції присвячені роз'ясненню як працювати зі зварювальними апаратами до, під час і після монтажу. 

По закінченні навчального курсу зварники складають два іспити. 

Перший іспит являє собою тест. Перевіряється теоретичне знання терморезисторного та стикового зварювання. Щоб скласти іспит, необхідно набрати мінімум 70% правильних відповідей. При негативному результаті призначається перездача іспиту. 

Другий іспит - практичний. Зварювальник повинен якісно зварити по одному стиковому і терморезисторному вузлу ø 110. Якщо зварювальник не впорається з практичним завданням, йому надається можливість пройти переекзаменовку. 

На цьому робота навчального центру закінчується і починається атестація акредитованою випробувальною лабораторією.

 

ВИПРОБУВАННЯ АКРЕДИТАЦІЙНОЮ ЛАБОРАТОРІЄЮ


Контрольні зразки навчальних центрів Фландрії та Брюсселя атестуються в лабораторії BECETEL. Зразки з валлонського центру тестуються в дослідницькому центрі CRIF.

Зображення Зображення

 

Контрольні зразки оцінюються відповідно до ISO 13953: «Труби та фітінги поліетиленові. Визначення межі міцності на розтягування і вид руйнування випробувальних зразків, відібраних із з'єднання, звареного встик »(для зразків стикового зварювання) або відповідно до ISO 13954:« Пластмасові труби і фітінги. Випробування на віддирання поліетиленових (ПЕ) терморезисторних вузлів з номінальним зовнішнім діаметром, більшим або рівним 90 мм »(для зразків терморезисторного зварювання) (рис. 3, 4). 

Випробування для стикового зварювання вважається задовільним, якщо характер руйнування пластичний, в той час як випробування для терморезисторного вважається пройденим, якщо поверхня зламу містить  25% крихкого руйнування. 

З 1997 року BECETEL веде систематичний аналіз кількості руйнувань зразків, які надаються навчальними центрами. Систематичні наукові спостереження показали, що крихке руйнування переважає в процесі випробувань зразків терморезисторного зварювання перед зразками стикового зварювання.

 

Зображення Зображення

 

Які причини цих явищ? 

Стикове зварювання . Стикове зварювання виконується автоматичними або напівавтоматичними апаратами, при цьому вплив зварника при знятті оксидного шару, зачистці і позиціонуванні труби мінімальний. Відсоток руйнувань зразків щорічно (на близько 600 зразків) становить менше 0,5%. Руйнування зразків відбуваються в основному внаслідок неспіввісності труб під час зварювання і забруднення поверхонь, що зварюються (контакт з мастилом, невідповідне очищення зварної поверхні). 

Терморезисторне зварювання . Якою мірою якість зварювання залежить від ступеня кваліфікації зварника? Чи впливає якість терморезисторної муфти на крихкість під час випробування на віддирання? Що є причиною високого відсотка руйнувань зразків під час випробування на віддирання? 

Статистика показала, що зварювальники з комунальних служб, а особливо з газових компаній, володіють технікою зварювання значно краще, ніж зварювальники будівельних компаній, особливо приватних. Це обумовлене ставленням до навчання і відповідальністю перших. 

Також статистика демонструє, що відсоток крихкого руйнування при випробуваннях практично однаковий для всіх навчальних центрів. 
У навчальних центрах використовуються муфти трьох марок: GF +, Frialen і Geco. 

Аналіз показав, що відсоток крихкого руйнування кожної марки випробуваної терморезисторної муфти однаковий. Це говорить про те, що причиною високого відсотка крихкого руйнування зразків під час випробування на віддирання є не якість муфти, а саме процедура зварювання та / або робота зварника. Для цього була проаналізована така процедура підготовки терморезисторного зразка (при зварюванні муфт, сідельних відводів і т.д.), як глибина і рівномірність зняття оксидного шару, зачистка і т.д. Крім того, було ретельно вивчено поверхню тендітних руйнувань, наприклад, за допомогою мікроскопа або інфрачервоного аналізу.
Зображення

 

Зображення
Відзначимо, що в більшості випадків цілісність цих вузлів не піддається сильному сумніву, так як під час випробування на стійкість при постійному внутрішньому тиску при температурі 80 ° С, початковій напрузі 5 МПа протягом 1000 годин на муфтах з РЕ 100 руйнування не спостерігались. Тільки в деяких випадках в процесі випробувань під тиском було виявлено кілька течій муфт в зоні плавлення. 

Крім того, максимально допустимий критерій «≦ 25% крихкого руйнування поверхні зламу »є надійним інструментом і має достатній рівень достовірності. Крім того, випробувальний зразок (див. рис. 1) розташовується перпендикулярно до осі труби, а на практиці така конфігурація не зустрічається. В експлуатаційних умовах відбувається тільки вигинання і розтягування, що є менш серйозним чинником, ніж віддираючи. 

Проте, випробування на віддирання є хорошим механізмом оцінки майстерності зварювальників та перевірки правильності процедури зварювання (див. рис. 5-10, зразки з в'язкими і крихкими руйнуваннями поверхонь). 

Практичний іспит зварника полягає в виконання зварювального вузла, одна сторона якого обробляється за допомогою ручного скребка, а інша - за допомогою обертової циклі. У більшості випадків (60%), коли зразки не були прийняті, відсоток зламу з крихким руйнуванням коливався в межах від 33 до 50%. У 25% випадків відсоток крихкого руйнування коливався від 50 до 80%. У меншій кількості випадків (15%) під час випробування на віддирання було відзначено повне крихке руйнування. 

З 2203 зразків терморезисторного зварювання, які тестувались, було виявлено 650 зразків, що містять крихкі руйнування, що відповідає рівню руйнування зразків 26,6%.

 

Зображення Зображення

 

Головними причинами тендітних руйнувань були визначені: 
1. Для муфт, які зварювались за допомогою ручного скребка (576 тендітних руйнувань): 
- Недостатнє зняття оксидного шару: від 0,05 до 0,010 мм; 
- Нерівномірне зняття оксидного шару: глибина зачистки коливається від 0 до 0,07 мм (рис. 11); 
- Погана зачистка перед зварюванням (наявність жиру (шкірного) від рук та ін.); 
- Надлишкова глибина зняття оксидного шару (рис. 12); 
2. Для муфт, які зварювались за допомогою обертової циклі (74 тендітних руйнування): 
- Погана зачистка перед зварюванням (наявність жиру від рук та ін.); 
- Надлишкова глибина зняття оксидного шару труби.
Зображення

 

До другорядних причин тендітних руйнувань можна віднести: 
- Погане закріплення труб / обладнання; 
- Наявність знежирювача, який не випарувався на момент зварювання з поверхні труби або фітінга (рис. 13); 
- Несправність зварювального апарату; 
- Переривання циклу зварювання оператором. 

Крім того, інфрачервоний аналіз поверхонь з крихкими руйнуваннями показав у багатьох випадках наявність гідроксильних груп (-OH) і вуглецевих альдегідів (-С = О) (рис. 14). Це пов'язано з окисленням поверхні і, можливо, із залишковим забрудненням жиром (жирні руки, піт). 

Зазвичай поверхню PE труби після зняття оксидного шару очищується за допомогою спирту або подібної речовини. Більш ефективні чистячі засоби, такі як МЕК (метилетилкетон), заборонені медиками, оскільки можуть зашкодити здоров'ю людини. 

При багаторазовому використанні тканин для протирання на них залишаються шкірний жир і / або інші жири, тобто застосування таких тканин швидше забруднює поверхню PE труби, ніж очищає її. 

Жирний наліт залишається на поверхні і стає причиною крихкого руйнування під час випробування на віддирання.


Зображення

Останнім часом навчальні центри рекомендували нові правила щодо очистки. Процедура очищення повторюється 5 разів за допомогою 5 різних нових видів тканин. З 758 випробованих зварених терморезисторним зварюванням вузлів 80 мали крихке руйнування, що відповідає рівню в 10,6% порівняно з 26,6%. Це значно кращий результат, але чи буде це виконуватись в експлуатаційних умовах? 

У деяких випадках, особливо якщо поверхня очищена нерівномірно, між поверхнею труби і фітінгом може залишитись повітряний зазор. При нагріванні електричних проводів до 300-400 ° С можуть протікати складні хімічні реакції, які окислюють поверхню труби [антиоксиданти поглинаються, поріг стійкості до кисню (OIT) поліетиленових труб при 400 ° С становить тільки 0,4 хв (рис. 15)] з утворенням гідроксидів, вуглецевих альдегідів і т.д. (Див. рис. 14). 

Оскільки під час зварювання поліетиленова труба плавиться,  оксид, що утворився може легко потрапити в PE (всі кристаліти 
розплавлені) і викликати додаткові реакції на глибині від 10 до 20 мм (і більше). 

Всі ці явища тим чи іншим чином є причиною тендітних руйнувань, які спостерігаються під час випробування на віддирання.


Зображення

Випробування в експлуатаційних умовах


Випробування в експлуатаційних умовах в різних країнах показали, що після відповідного зняття оксидного шару немає необхідності в процедурі очищення і знежирення за допомогою протирання. У старих приписах компанії «Брітіш Газ» говориться: «протирання - це отрута для зварювання». 

Потрібно зауважити, що ці процедури є дієвими, тільки якщо під час зварювального циклу поверхні не забруднені (заборонено торкатися руками). В іншому випадку потрібне очищення. 

Ці процедури дають хоча б (теоретично) можливість уникнути систематичного забруднення поверхонь, чистячи їх після зняття оксидного шару.


Зображення

Лабораторні випробування


У лабораторії BECETEL були проведені декілька експериментів, щоб продемонструвати залежність якості зварювання від глибини зняття оксидного шару, знежирення, застосування ручних скребків (табл. 1) і обертових циклей (табл. 2). 

Тільки в тих випадках, якщо поверхня труби, зачищеною зняттям оксидного шару, була забруднена вазеліном або олією, а не був використаний знежирювачь, під час випробування на віддирання спостерігалось крихке руйнування. 

Якщо по поверхні труби оксидний шар знятий не був або був знятий частково (за допомогою наждачного паперу), то в процесі випробувань спостерігалось крихке руйнування (табл. 3). 

Якщо оксидний шар не був знятий з поверхні труби, незалежно від умови знежирення труби і фітінгів, у всіх випадках спостерігався крихкий характер руйнування (табл. 4).
Зображення

 

Зображення Зображення

Якщо при знятті оксидного шару з поверхні труби був використаний наждачний папір, але шар знищений повністю, то, незважаючи на знежирення, у всіх випадках спостерігалось пластичне (в'язке) руйнування.Такі ж результати були отримані після зняття оксидного шару руками, незалежно від його глибини (нормальна або подвійна 0,4 мм) (див. табл. 4). 

У табл. 5 показано, що якщо оксидний шар був знятий з поверхні фітінга за допомогою абразивного паперу, то крихке руйнування спостерігалось тільки в тих випадках, коли поверхня труби не піддавалась зачистці незалежно від умов знежирення труби. 

Таким чином, глибина зняття оксидного шару має значення тільки тоді, коли цей процес не був проведений на поверхні труби або був проведений частково, незалежно від умов знежирення труби (табл. 6). Зони, на яких не був знятий оксидний шар, завжди демонструють крихке руйнування під час випробування на віддирання


Зображення

ВИСНОВКИ

 

Аналіз бракованих стиків, виконаних зварювальниками, і додаткові випробування, проведені в лабораторії BECETEL на терморезисторних муфтах, дозволили зробити наступні висновки. 

1. Для випробувальних зразків, підготовлених за допомогою зняття оксидного шару ручним скребком: 
- Поверхні труб, які не мають, мають недостатню або надмірну, в порівнянні з нормальною, глибину зняття оксидного шару, навіть у знежиреному стані, спостерігається крихке руйнування в процесі випробування на віддирання; 
- Поверхні труб, що не були ретельно очищені, демонструють, головним чином, крихке руйнування в процесі випробування на віддирання. Зокрема, поява крихкого руйнування обумовлене наявністю жиру (шкіряного жиру) на поверхні труби; 
- Дуже важливим фактором є рівень підготовки та мотивація зварювальників. 

2. Для випробувальних зразків, підготовлених до зняття оксидного шару циклею, що обертається: 
- Поверхні труби, що не піддались, піддались недостатньо або піддались кілька разів зняттю оксидного шару, навіть у знежиреному стані, демонструють крихке руйнування в процесі випробування на віддирання; 
- Поверхні труби, що не були ретельно очищені, демонструють, головним чином, крихкий розрив у процесі випробування на віддирання. Зокрема, наявність жиру (шкіряного жиру) на поверхні труби спричиняє появу тендітних руйнувань.

 

ПОСИЛАННЯ


DVS 2207-1: «Випробування зварних з'єднань термопластичних листів і труб. Методи випробування - Вимоги - версія вересні 2005 » 

ISO 12176-4: «Труби та фітинги пластмасові. Обладнання для зварювання поліетиленових труб. 
Частина 4. Маркування. Таврування » 

ISO 13953: «Труби та фітинги поліетиленові. Визначення межі міцності на розтягування і вид руйнування контрольних зразків, відібраних із з'єднань, зварених встик » 

ISO 13954: «Пластмасові труби і фітинги. Випробування на віддирання поліетиленових (ПЕ) терморезисторних вузлів з номінальним зовнішнім діаметром, більшим або рівним 90 мм »



Знайшли помилку? Виділіть мишкою текст, і натисніть Ctrl + Enter.
Знайшли помилку?
Виділіть мишкою текст, і натисніть Ctrl + Enter
Виділений текст
Коментар