Сварка труб – технология, виды, особенности

При прокладке, реконструкции и ремонте инженерных коммуникаций возникает необходимость соединения отдельных участков. Для фиксации металлического трубопроката востребована электросварка, которая выполняется с помощью плавящихся и неплавящихся электродов.

Чтобы состыковать трубы из пластика и получить прочные неразъемные узлы, применяется сварка с использованием электрических муфт, в раструб или встык. При выборе технологии сваривания учитывают назначение, конструктивные особенности и условия эксплуатации трубопроводов, а также материал и технические параметры.

Методы сварки труб и нюансы их применения

Для стыковки отдельных участков трубопроводов из полипропилена при сооружении сетей отопления и водоснабжения внутри зданий применяют сварку в раструб. Она отличается простотой исполнения и может использоваться для получения надежных соединений в домашних условиях.

Раструбная технология предусматривает применение муфт и позволяет сваривать толстостенные полипропиленовые трубы диаметром от 16 до 125 мм. Расплавление торцов и фитингов проводят с помощью специальных сварочных насадок, нагретых до температуры 260 °C.

Такой способ сварки не может применяться при монтаже тонкостенных изделий, а при увеличении диаметра становится сложным технически и экономически нецелесообразным.

Монтаж газопроводов, напорных сетей водоснабжения и канализации и безнапорных дренажных систем из полиэтиленовых труб используют сварку с помощью фитингов с закладными нагревательными элементами. Фиксацию отдельных участков коммуникаций обеспечивают электрические муфты и другие соединительные элементы с открытой или закрытой металлической спиралью. При подаче напряжения концы фитинга и трубопровода нагреваются, расплавляются и свариваются, образуя герметичные узлы. Прочность полученных соединений сопоставима с аналогичным параметром используемых при сварке труб.

Технология сварки с применением электрических муфт может использоваться:

• При сооружении трубопроводов, давление которых составляет до 16 атм.
• Для прокладки и ремонта коммуникаций в стесненных условиях.
• Для сварки труб из сшитого полиэтилена, а также армированных лавсаном и другими видами волокна.
• При монтаже трубопроводных систем сложной конструкции средних и больших диаметров.

К недостаткам такого способа сварки относятся высокая стоимость используемых фитингов с закладными спиралями и невозможность применения при бестраншейной прокладке коммуникаций.

Для фиксации трубопроводов из ПНД при сооружении газопроводов, сетей канализации, водоснабжения и дренажных систем используется стыковой метод. Такая сварка выполняется нагретым инструментом и заключается в стыковке торцов, предварительно нагретых до расплавления полимера. Для нее характерно следующее:

• простота выполнения;
• экономное потребление электроэнергии;
• образование прочных и герметичных стыков с сохранением гибкости конструкций;
• отсутствие дополнительных затрат на соединительные элементы.

С помощью сварки можно состыковать трубы диаметром более 50 мм и толщиной стенок не менее 5 мм, у которых совпадают марка полимера SDR и величина сечения. Сварка трубопроводов может проводиться при температуре от -15 °C до +45 °C, и требует наличия свободного пространства. Ее не используют для безнапорных систем, поскольку стыки варятся с образованием грата на внутренней поверхности, который приводи к скоплению твердых частиц и засорению.

Особенности технологии сварки труб встык

Сварка труб, где стыки соединяются благодаря воздействию нагретого инструмента, проводится по определенной технологии. Чтобы получать надежные и прочные соединения, способные выдержать значительные нагрузки, нужно точно соблюдать правила выполнения сварочных работ. Кроме того, необходимо обеспечить тщательную подготовку труб под сварку.

Собираясь варить трубы, нужно их предварительно закрепить в центраторе, который способствует исправлению овальности и позволяет контролировать усилие прижима торцов. Чтобы трубы соединялись встык с максимальным прилеганием поверхностей, концы зачищают от окисленного слоя полимера и подвергают торцеванию. В результате такой подготовки труб под сварку получают ровные торцы, срезанные под углом 90°.

Дальнейший процесс проведения сварки трубопроводов из ПНД включает следующие операции:

• Оплавление торцов. Оно происходит под воздействием нагретого инструмента, который подводят к месту стыка. Чтобы достичь эффективного и равномерного нагрева концов участков трубопровода, нужно обеспечить полный контакт материала с оборудованием. Для этого при сварке труб нагретый инструмент прижимают к торцам с определенным усилием, что приводит к заполнению пустот расплавленным полимером и образованию грата.
• Нагрев торцов. На этом этапе сварки труб выполняется глубокий прогрев концов при снижении усилия прижима к нагретому инструменту до минимальных показателей. Он более продолжительный, чем процесс образования грата. При воздействии на стыки нормируются время нагрева, температура нагретого инструмента и усилие прижима торцов.
• Разведение участков трубопроводных систем в разные стороны, удаление нагревательного инструмента из зоны проведения сварки и сведение торцов до полного контакта.
• Осадка швов после сваривания труб заключается в постепенном увеличении усилия прижима торцов, которые соединяются друг с другом. Во время данного этапа сварки труб нормируется график, который отражает нарастание усилия прижима торцов.
• Остывание. Если варить стыки соблюдением технологии, то толщина стенок труб в месте фиксации увеличивается при осадке швов и затухает по мере охлаждения. Такой эффект позволяет компенсировать термическую деструкцию материала, вероятную неточность при соединении торцов и другие погрешности сварки.

При сварке труб нормируются высота грата при оплавлении торцов, температура нагретого инструмента, усилие прижима и время воздействия. Они зависят от характеристик трубопровода и отражены в специальных таблицах, которые прилагаются к каждому аппарату для сварки труб.

Критерии контроля качества стыковки труб

При варке трубопроводов возможны различные нарушения, которые приводят к снижению прочности и герметичности полученных конструкций. Для оценки качества швов на месте стыков проводят тщательный осмотр. Во время визуального контроля руководствуются требованиями СП 42-103-2003 и ГОСТ Р 54792-2011. Согласно положениям нормативной документации варить трубопроводные системы из ПНД нужно таким образом, чтобы:

• Высота валика при сварке труб толщиной до 5 мм не превышала 2-2,5 мм, а для 6-20 мм составляла не более 3-5 мм.
• Шов при сварке трубопроводов располагался ниже уровня фиксируемых участков.
• Взаимное смещение соединяемых деталей при выполнении сварки труб не превышало 10% от толщины стенок.
• Оттенок грата совпадал по цвету с оттенками отдельных элементов.

При сварке труб исключается наличие пустот, трещин, раковин и впадин между валиками грата. Такие дефекты возникают, если сваривают участки трубопроводных систем без предварительной подготовки или при неправильном выборе параметров сварки.

Виды используемого оборудования и режимы сварки

Помимо соблюдения технологии сварки труб, параметров используемых материалов и мастерства сварщиков на качество соединительных швов влияют технико-эксплуатационные свойства оборудования.

При выборе центратора, который обеспечивает контролируемое усилие прижима во время сварки труб, нужно обращать внимание на следующие характеристики:

• жесткость конструкции и форму хомутов;
• исполнение стержней и прокладок.

Качественные модели имеют хомуты цилиндрической формы, и обеспечивают прочность фиксации участков трубопроводов и точное совпадение торцов. Они обычно комплектуются прокладками из композитных материалов и стержнями с трехслойным покрытием, для которых характерны высокие показатели прочности на изгиб.

Чтобы качественно проварить стык, нужно подготовить торцы труб с помощью торцевателя. Удобнее и безопаснее использовать модели с возможностью включения только в рабочем положении. Если проводится сварка труб больших диаметров, желательно применять устройства с защитой от перегрева или превышения тока.

Основное внимание при выборе оборудования для сварки трубопроводов следует уделить сварочным аппаратам. Чтобы варить коммуникации из полиэтилена, используют следующие виды устройств:

• ручные;
• с гидравлическим приводом;
• с автоматическим и полуавтоматическим управлением.

Если предстоит сваривать сваркой встык трубы малого диаметра, понадобится ручной аппарат. Для фиксации участков трубопроводных систем большого сечения эффективнее использовать оборудование с гидравлическим приводом. Режим сварки трубопроводов подбирают с учетом марки полимера, которая определяет время протекания отдельных фаз.