Сварка полиэтиленовых труб
По своим характеристикам и эксплуатационным свойствам трубы из полиэтилена во многом сопоставимы с полипропиленовыми трубами. Они инертны к химическим веществам, неподвержены коррозии, экологически безопасны, не образуют отложений и рассчитаны на продолжительный срок использования.
Однако трубы из полиэтилена в отличие от труб из полипропилена характеризуются не очень высокой термостойкостью и востребованы при перемещении сред, температура которых варьируется от +40 °C до +50 °C. Поэтому они применяются при сооружении газопроводов, водопроводных сетей с холодной водой и вентиляции. Исключение представляют трубы из сшитого полиэтилена, способные выдержать до +95 °C благодаря особой обработке сырья. Полиэтиленовые трубы имеют высокие показатели морозостойкости, сохраняют свои параметры при -70 °C и пользуются спросом при прокладке наружных сетей.
![Сварка труб встык Сварка труб встык](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/svarka-trub-vstyk1.png)
Варианты сварки труб
Поскольку полиэтилен отличается сравнительно небольшой вязкостью и имеет широкий диапазон температур вязкотекучего состояния, то он считается хорошо свариваемым материалом. Фиксацию отдельных участков труб выполняют несколькими способами, в том числе:
- сваркой встык;
- с помощью электромуфтовой сварки;
- с использованием раструбной сварки.
Каждый из представленных способов сварки полиэтиленовых труб имеет определенную технологию проведения сварочных работ и сферу применения.
Стыковая сварка
Процесс стыковой сварки полиэтиленовых труб схож с выполнением аналогичной сварки полипропиленовых труб. Различаются только давление и отрезки времени для нагревания и последующего охлаждения материала. Сравнения указанных параметров при выполнении сварки полипропиленовых труб и полиэтиленовых труб отражены в таблице.
![Параметры режима стыковой сварки для труб из полиэтилена и полипропилена Параметры режима стыковой сварки для труб из полиэтилена и полипропилена](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/parametry-stykovoj-svarki2.png)
Применяют стыковую сварку для фиксации труб сечением 50 мм и более, а стенками толщиной от 5 мм. Использовать стыковую сварку для труб меньших диаметров нежелательно из-за внутреннего грата. Он образуется в процессе выполнения сварочных работ и приводит к сужению проходного отверстия, уменьшая пропускную способность.
Обычно такая сварка востребована для труб, у которых одинаковая толщина стенок. Если требуется фиксация изделий с разной величиной стенок, то следует предварительно подготовить изделия и обеспечить совпадение площадей контакта. Для этого у труб, имеющих стенки большей толщины, необходимо снять фаску.
Принцип стыковой сварки заключается в расплавлении концов труб с помощью нагретого инструмента до состояния вязкости. После их фиксируют друг с другом под давлением и полученную конструкцию оставляют неподвижной до охлаждения в естественных условиях.
![Схема стыковой сварки труб из полиэтилена Схема стыковой сварки труб из полиэтилена](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/shema-stykovoj-svarki-polietilena3.png)
В результате сварки образуются стыковые соединения, у которых показатели прочности превышают аналогичные параметры цельной трубы. Эффект подтверждается путем испытания на специальной машине: при нагрузке растяжение и разрыв наблюдаются не по линии сварного шва, а на целом участке.
![Результаты испытаний полимерного образца, соединенного сваркой встык Результаты испытаний полимерного образца, соединенного сваркой встык](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/rezultaty-ispytaniya-polimernogo-obrazca4.png)
Оборудование для стыковой сварки представлено сварочными аппаратами, конструкция которых включает:
- Центратор, укомплектованный хомутами. Он используется для фиксации труб, совмещения осей и сведения.
- Торцеватель, предназначенный для предварительной обработки концов изделий перед сваркой.
- Сварочное зеркало, которое служит в качестве нагревательного элемента и обеспечивает нагрев полимера.
![Аппарат для стыковой сварки труб Аппарат для стыковой сварки труб](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/apparat-dlya-stykovoj-svarki5.png)
Подача напряжения к каждому узлу и поддержание показателей в заданном диапазоне осуществляется с помощью блоков питания и управления. Оборудование оснащено устройством, которое создает усилие, за счет которого участки труб прижимаются к нагревательному элементу и друг к другу. Для разрезания труб на отрезки нужной величины применяют труборезы.
![Труборез Труборез](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/truborez6.png)
Оборудование для формирования стыковых соединений может быть:
- ручным,
- полуавтоматическим;
- автоматическим.
Выбор устройств определенного типа зависит от сечения труб.
Последовательность выполнения
Процесс проведения стыковой сварки включает следующие операции:
- Удаление загрязнений, зачистку и обезжиривание свариваемых труб.
- Фиксацию труб в центраторе и последующую обработку торцов под углом 90°.
- Сведение отрезков магистралей таким образом, чтобы зазор между трубами диаметром менее 110 мм не превышал 0,3 мм.
- Установку сварочного зеркала между концами отрезков труб. Температура нагрева используемого инструмента для полиэтилена варьируется от 205 °C до 230 °.
- Прижимание торцов соединяемых труб к нагревательному элементу. Сначала давление, которое появляется в результате приложения усилий, должно составлять 4-6 кг/см2. После формирования грата высотой 0,5-2,0 мм по линии окружности концов давление следует уменьшить до 0,2-0,5 кг/см2 и поддерживать его на этом уровне в течение нагрева. Значения временного периода при нагревании и давления указываются в сопроводительных документах на трубы и оснащение.
Время нагрева может увеличиваться, если полиэтиленовые трубы сваривают в холодный период. Подбор оптимального значения длительности нагрева с учетом условий проведения сварочных работ осуществляют путем пробной сварки встык отходов и различных обрезков.
По истечении установленного времени убирают нагревательный элемент из зоны сварки, а концы труб соединяют друг с другом под давлением 1-3 кг/см2. При проведении этой операции следует контролировать конфигурацию и габариты формирующегося грата. После охлаждения стыкового соединения полученную конструкцию освобождают от зажимов.
Основные параметры
При выполнении стыковой сварки требуется организовать контроль следующих параметров:
- продолжительности операции;
- усилия, с которым прижимают трубы к нагревательному элементу;
- температуры нагрева.
Время проведения сварочных работ при монтаже отдельных участков трубопроводов проверяют с помощью секундомера, а для контроля давления используют манометр. Если создание усилия для соединения концов осуществляется устройством без манометра или вручную, то динамику давления оценивают на основе визуальных наблюдений за размерами и формой грата.
Электромуфтовая сварка
Фиксация труб с помощью электромуфтовой сварки востребована на участках, где из-за стесненных условий сложно использовать оборудование для стыковой сварки полиэтиленовых труб. Она используется при диаметре соединяемых труб от 20 мм и проводится с применением закладных нагревательных элементов. Соединение таким способом осуществляется за счет нагрева и расплавления полимера спиралью из металлической проволоки, которая является конструктивным элементом фитинга. Необходимая герметизация и давление на месте сварки ПЭ труб создаются благодаря тепловому расширению материала.
![Электромуфтовая сварка Электромуфтовая сварка](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/electromuftovaya-svarka1-7.png)
![Электромуфтовая сварка Электромуфтовая сварка](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/electromuftovaya-svarka2-7.png)
Для получения таких сварных соединений понадобится аппарат для сварки полиэтиленовых труб, который служит для обеспечения подачи напряжения на нагревательный элемент, и электросварная муфта. Электромуфтовый способ фиксации требует больших финансовых вложений, чем сварка полиэтиленовых труб стыковым способом.
![Электромуфтовая сварка Электромуфтовая сварка](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/electromuftovaya-svarka-trub6.png)
Раструбная сварка
При монтаже труб из полиэтилена такая распространенная сварка полипропиленовых труб как сварка враструб востребована намного меньше. Обычно это обусловлено тем, что полиэтиленовые трубы используют при прокладке наружных сетей с минимальным количеством изгибов и большой протяженностью. А преимущества раструбного способа соединения проявляются при сооружении внутренних коммуникаций, собранных из труб небольшого диаметра и имеющих ответвления и множество поворотов.
Однако раструбная сварка полиэтиленовых труб — вполне надежный и не очень сложный способ фиксации. Она выполняется аналогично сварке труб из пропилена и позволяет получать устойчивые к нагрузкам конструкции. При таком методе трубы соединяются друг с другом с применением специальных муфт, которые наваривают сверху. Для получения монолитной конструкции используют аппараты, представленные ручными и механическими моделями. Устройства первого типа предназначены для монтажа труб малого сечения. Если диаметр труб составляет более 50 мм, то целесообразно использовать механические агрегаты.
![Сварка трубы враструб через муфту Сварка трубы враструб через муфту](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/svarka-pe-trub-vrastrub8.png)
Технические приемы, вид используемого оборудования и режим проведения сварки полиэтиленовых труб враструб сопоставимы с параметрами раструбной сварки труб из полипропилена.
Нюансы монтажа полиэтиленовых труб
![Укладка ПЭ трубы змейкой Укладка ПЭ трубы змейкой](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/ukladka-zmeikojb9.png)
Для полиэтиленовых труб, как и для других материалов, характерно наличие температурного расширения и сжатия. Таким изменениям линейных размеров менее подвержены трубы разного диаметра, которые размещают в траншеях и засыпают грунтом. Чтобы компенсировать расширения труб, можно также применять при монтаже коммуникаций укладку «змейкой».
При прокладке труб необходимо учитывать возможное снижение гибкости изделий в условиях низких температур и не допускать уменьшение радиусов изгиба. В таблице указаны минимальные значения этого параметра для труб разных диаметров и показатели температуры окружающего воздуха.
![Радиусы изгиба труб из полиэтилена Радиусы изгиба труб из полиэтилена](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/radiusy-izgiba-trub-iz-polietilena10.png)
![Геометрические параметры дуги при радиусе 1 Геометрические параметры дуги при радиусе 1](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/geometrich-parametry-dygi-pri-radiuse-1-11.png)
Оценка качества
Сварка участков трубопроводов, для сооружения которых используются полиэтиленовые трубы, проводится по определенному регламенту. При его соблюдении сварные соединения должны соответствовать следующим требованиям:
- Цвет грата должен совпадать с оттенком труб, а на его поверхности не может быть пор, посторонних включений и трещин.
- Расположение грата по окружности стыка должно быть равномерным, а допустимое смещение стенок труб составляет не более 10% от их толщины.
- Впадина по линии стыка не может располагаться ниже наружной поверхности фиксируемых отрезков.
![Какая форма грата должна быть Какая форма грата должна быть](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/vernaya-forma-grata12.png)
Для сварного шва, выполненного по всем правилам, характерны симметричные валики. Они имеют гладкую поверхность, округлые формы и габариты, которые не превышают допустимых значений. Если сваривать трубы с нарушением технологии, то швы получатся с дефектами.
![Характеристики грата Характеристики грата](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/har-stiki-grata13.png)
Смещение концов возникает из-за недостаточно жесткого крепления труб или плохого совмещения осей. Причина неравномерного распределения грата — наличие зазора между торцами труб. Несоответствие размеров валиков грата принятым показателям возникает из-за нарушения режима сварки. Очень маленькие валики получаются при недостаточном времени прогрева или заниженном давлении в процессе фиксации полиэтиленовых труб.
![Чересчур маленький грат Чересчур маленький грат](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/chereschur-malenkij-grat14.png)
Валики слишком большого размера формируются при перегреве или превышении допустимого интервала времени.
![Чересчур большой грат Чересчур большой грат](/wa-data/public/stati/svarka-polijetilenovyh-trub/chereschur-bolshoj-grat15.png)