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

Популярні статті

Критичні зауваження по способам зварювання труб з термопластичних полімерних матеріалів (журнал: Полімерні труби-Україна)

16 Березня 2007г.
Микола Кораб, Едуард Мінєєв ІЕЗ ім. Є.О.Патона НАН України



При зварюванні труб з полімерних матеріалів оптимальними є три способи: нагрітим інструментом врозтруб, нагрітим інструментом у стик і терморезисторне, кожен з яких має свої переваги і недоліки. Розглянемо зазначені способи зварювання труб, акцентуючи увагу на їх негативних сторонах. 

Зварювання нагрітим інструментом врозтруб.

Цей спосіб зварювання полягає в нагріванні попередньо підготовлених до зварювання труб і сполучних деталей. Температура нагрівача повинна бути на рівні преддеструкційної. Для поліетилену низького і середнього тиску вона становить 260 ± 5° С (початок деструкції ~ 270° С). 

Час прогріву визначається діаметром і товщиною стінки труб, і становить 6 ÷ 40 с. При цьому не обумовлюються ні час введення труб і муфти в нагрівач, ні точка відліку часу прогріву, ні величина осьового тиску після введення труби в муфту. Кожен із зазначених параметрів впливає на якість зварювання. 

Якщо припустити, що після зачистки і вирівнювання овальності труба насилу заходить в гільзу нагрівального інструменту, то практично потрібно затратити 2 ÷ 5 с для її повного введення в нагрівач. Далі, починається час відліку згідно з нормативними параметрами. Цей період визначає глибину проплавлення труби і сполучної деталі. Висока температура нагрівача обумовлює погіршення молекулярної структури матеріалу, особливо на межі переходу «муфта-труба». Таким чином, на ділянці переходу від сумарної товщини (товщина муфти + товщина труби) до безпосередньо труби властивості матеріалу труби погіршуються за рахунок її перегріву на рівні преддеструкціі матеріалу. Отже, в зоні високої концентрації напружень на ділянці переходу «муфта-труба» спостерігається погіршення якості труби приблизно на 20%. Таке ослаблення труби в зоні концентрації напружень може призвести до її руйнування при несприятливих поєднаннях згинаючого і розтягуючого навантажень. 

Крім того, незначні усадки муфти і труби в зоні розплаву «труба-муфта» можуть викликати пороутворення або усадочні раковини в зоні розплаву, що кристалізується. У критичних ситуаціях вони об'єднуються і утворюють наскрізні несплавлення, через які відбувається витік транспортованого матеріалу (рис. 1).

Изображение

Терморезисторне зварювання - один з найбільш високопродуктивних, економічних і надійних способів зварювання. Його суть полягає в подачі електроенергії до нагрівального елементу (дроту), розташованому на внутрішній частині литої сполучної деталі. Дріт нагрівається при пропущенні через нього електричного струму і під впливом тепла поверхні елементів, що з'єднуються оплавляються і зварюються між собою. 

Відзначимо найбільш типові недоліки, характерні для цього способу зварювання. Наприклад, певний нормативами зазор між муфтою і трубою повинен бути в діапазоні 0,1 ÷ 0,3 мм. Якщо зазору немає, то посадка щільна, тобто можлива ситуація, коли при досить тонких трубах тиск розплаву, об'ємна кількість якого збільшується приблизно на 30%, викликає втрату стійкості труби (локальна зміна її геометрії) - так званий «хлопун», куди спрямовується весь розплав, залишаючи недостатньо проплавленим інший перетин і викликаючи, за певних умов, появу усадочних раковин на ділянках зосередження великої кількості розплаву (рис. 2).

 Изображение

При нагріванні до температури порядку 200° С лінійне температурне подовження закладеного металевого дроту викликає в ряді випадків втрату його стійкості по периметру сполучної деталі і, якщо витки замикати один на одного, то зближуються з компонуванням груп перегріву локальних ділянок, що викликає збільшений глибинний прогрів труб і деформацію їх поверхні (рис. 3). 

Інструкцією на зварювання не обмовляється зусилля затиску труб в позиціонері. При сильному затиску труб в процесі охолодження зварного з'єднання можлива поява зсувних зусиль на труби, спрямованих до ділянок затиску в позиціонері. Це може негативно позначитися на процесі кристалізації розплаву зварного з'єднання, оскільки він повинен відбуватися при нерухомому стані труб і сполучної деталі.

Изображение

Зварювання нагрітим інструментом у стик. Цей спосіб зварювання заснований на оплавленні і прогріванні на задану глибину торцевих поверхонь з'єднувальних елементів при їх контакті з робочими поверхнями нагрівального інструменту. Після інструмент забирається, а поліетиленові елементи з'єднуються між собою під потрібним тиском. 

Часто навіть при дотриманні встановленого технологічного процесу зварювання при певному збігу обставин виникає дефектність зварних з'єднань, виявити яку існуючими методами випробувань не представляється можливим. 

Так, один з найбільш небезпечних дефектів - несплавлення зварних стикових з'єднань (дзеркальне зварювання) - відбувається або внаслідок надмірно завищеною температурою нагрівального інструменту Тм (На рівні термоокислювальної деструкції зварюваних матеріалів), або через переохолодження переведених в в'язкотекучий стан зварювальних поверхонь на етапі видалення нагрівального інструменту (рис. 4). Несплавлення також спостерігається при забрудненні зварювальних поверхонь (маслом, пилом, водою та ін.) 

Локально розташовувані в зварних швах раковини і пори виникають внаслідок ускладненої усадки замкнутих обсягів розплаву. Основна причина таких утворень - нерівномірна глибина прогріву зварюваних матеріалів в серединних ділянках шва. Неможливість усадки приповерхневих шарів зварних з'єднань може привести до утворення тріщин як по площині сплавления, так і на подгратових ділянках по межі «розплав - основний матеріал». 

У першому випадку, наприклад, при зварюванні товстостінних труб великого діаметру і швидкому охолодженні зовнішньої поверхні, тріщина проростає по площині сплавлення з внутрішньої поверхні труби, а в другому - тріщина є результатом великих залишкових напружень розтягу біля зовнішніх поверхонь за рахунок розкриття дендритної зони матеріалу труб, що утворюється при охолодженні труб водою після їх екструзії. 

На додаток до сказаного розглянемо недоліки загальноприйнятих способів врізки в пластмасові трубопроводи (виготовлення відводів). 

Изображение

Зварювання сиділок з трубою нагрітим інструментом встик слід виконувати тільки з використанням центратора, що забезпечує перпендикулярність відводу відносно труби, точну посадку на ділянку розплаву, усунення овальності труби, фіксацію величини зварювального тиску. Зварювання таких відводів доцільне тільки при товщині стінки труб понад 5 мм. 


При виготовленні відводів, виконуваних сиділками із заставними нагрівальними елементами, особливу увагу слід звертати на величину притиску сиділки до труби, не допускаючи її перетискання з утворенням угнутості в зоні під сиділкою, але, в той же час, забезпечуючи щільний їх контакт. 

Тонкі труби (d = 40-75 мм SDR 17) з фітингами зварювати також не рекомендується щоб уникнути їх перегріву і втрати стійкості. 

Наведений перелік критичних зауважень щодо способів зварювання труб з термопластичних полімерних матеріалів - далеко не повний. Однак, якісне виконання робіт зі зварювання труб без їх урахування неможливо.
Изображение


Журнал "Полімерні труби-Україна"



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