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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Технические приемы, вид используемого оборудования и режим проведения сварки полиэтиленовых труб враструб сопоставимы с параметрами раструбной сварки труб из полипропилена.

Нюансы монтажа полиэтиленовых труб

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.

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.

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.

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.

Валики слишком большого размера формируются при перегреве или превышении допустимого интервала времени.