Svařování polyetylenových trubek – výrobky z MELTPLAST

Polyetylenové trubky jsou svými charakteristikami a provozními vlastnostmi v mnoha ohledech srovnatelné s polypropylenovými trubkami. Jsou inertní vůči chemikáliím, nekorozivní, šetrné k životnímu prostředí, neusazují se a jsou určeny pro dlouhou životnost.

Polyetylenové trubky se však na rozdíl od polypropylenových nevyznačují příliš vysokou tepelnou odolností a jsou žádané při přepravě médií, jejichž teplota se pohybuje od +40 °C do +50 °C. Proto se používají při výstavbě plynovodů, sítí zásobování studenou vodou a ventilace. Výjimkou jsou trubky ze síťovaného polyetylenu, které díky speciálnímu zpracování surovin odolávají teplotám až +95 °C. Polyetylenové trubky mají vysokou mrazuvzdornost, zachovávají si parametry při -70 °C a jsou žádané pro pokládku vnějších sítí.

Možnosti svařování trubek

Vzhledem k tomu, že polyethylen má relativně nízkou viskozitu a široký rozsah teplot viskózního toku, je považován za dobře svařovaný materiál. Upevnění jednotlivých částí potrubí se provádí několika způsoby, včetně:

• svařování na tupo;
• pomocí elektrofúzního svařování;
• pomocí soklového svařování.

Každý z prezentovaných způsobů svařování polyetylenových trubek má specifickou technologii provádění svářečských prací a rozsah použití.

Svařování na tupo

Proces svařování na tupo polyetylénových trubek je podobný stejnému svařování polypropylenových trubek. Liší se pouze tlakové a časové úseky pro ohřev a následné ochlazení materiálu. Srovnání zadaných parametrů při svařování polypropylenových trubek a polyetylenových trubek se odráží v tabulce.

Svařování na tupo se používá k upevnění trubek o průřezu 50 mm a více a stěn o tloušťce 5 mm. U trubek menších průměrů není vhodné používat svařování natupo z důvodu vnitřních otřepů. Vzniká během procesu svařování a vede ke zúžení průchozího otvoru, čímž se snižuje průchodnost.

Obvykle je tento typ svařování požadován u trubek se stejnou tloušťkou stěny. Pokud je nutné upevnit výrobky s různými velikostmi stěn, pak by měly být výrobky připraveny předem a kontaktní plochy by měly být konzistentní. K tomu je nutné odstranit zkosení z trubek se silnějšími stěnami.

Principem svařování na tupo je roztavení konců trubek pomocí zahřátého nástroje do viskózního stavu. Poté jsou k sobě pod tlakem fixovány a výsledná konstrukce je ponechána nehybná, dokud v přirozených podmínkách nevychladne.

V důsledku svařování se vytvářejí tupé spoje, jejichž pevnostní ukazatele překračují podobné parametry plné trubky. Účinek je potvrzen testováním na speciálním stroji: při zatížení se nepozoruje natažení a protržení podél linie svaru, ale po celé ploše.

Zařízení pro svařování na tupo představují svařovací stroje, jejichž konstrukce zahrnuje:

• Centralizér, kompletní se svorkami. Používá se pro upevnění potrubí, vyrovnání os a redukci.
• Obrážecí stroj určený pro předběžné opracování konců výrobků před svařováním.
• Svařovací zrcadlo, které slouží jako topný článek a zajišťuje ohřev polymeru.

Napájení každého uzlu a udržování indikátorů v daném rozsahu se provádí pomocí napájecích a řídicích jednotek. Zařízení je vybaveno zařízením, které vytváří sílu, díky které jsou části potrubí přitlačovány k topnému tělesu a proti sobě. Řezačky trubek se používají k řezání trubek na kusy požadované velikosti.

Zařízení pro vytváření tupých spojů může být:

• manuál,
• poloautomatický;
• automatický.

Výběr určitého typu zařízení závisí na průřezu potrubí.

Pořadí provedení

Proces svařování na tupo zahrnuje následující operace:

• Odstraňování nečistot, čištění a odmašťování svařovaných trubek.
• Upevnění trubek v centralizéru a následné opracování konců pod úhlem 90°.
• Spojování úseků hlavních vedení tak, aby mezera mezi trubkami o průměru menším než 110 mm nepřesahovala 0,3 mm.
• Instalace svařovacího zrcadla mezi konce částí potrubí. Teplota ohřevu nástroje používaného pro polyethylen se pohybuje od 205 °C do 230 °C.
• Lisování konců trubek, které mají být připojeny k topnému tělesu. Zpočátku by tlak, který se objeví v důsledku použití síly, měl být 4-6 kg/cm2. Po vytvoření otřepu o výšce 0,5-2,0 mm podél obvodové linie konců by měl být tlak snížen na 0,2-0,5 kg/cm2 a během zahřívání by se měl udržovat na této úrovni. Hodnoty doby ohřevu a tlaku jsou uvedeny v průvodních dokumentech k potrubí a zařízení.

Doba ohřevu se může prodloužit, pokud se polyetylenové trubky svařují během chladných období. Volba optimální hodnoty doby ohřevu s přihlédnutím k podmínkám svářečských prací se provádí zkušebním svařováním na tupo odpadu a různých odřezků.

Po uplynutí nastavené doby se topné těleso vyjme ze svařovací zóny a konce trubek se vzájemně spojí pod tlakem 1-3 kg/cm2. Při provádění této operace je nutné kontrolovat konfiguraci a rozměry formovacího otřepu. Po vychladnutí tupého spoje se výsledná struktura uvolní ze svorek.

Základní parametry

Při svařování na tupo je nutné zorganizovat kontrolu následujících parametrů:

• trvání operace;
• síla, kterou jsou trubky přitlačovány k topnému prvku;
• teploty ohřevu.

Čas potřebný k provedení svářečských prací při montáži jednotlivých úseků potrubí je kontrolován pomocí stopek a ke sledování tlaku je použit tlakoměr. Pokud je síla pro spojování konců vytvářena zařízením bez tlakoměru nebo ručně, pak se dynamika tlaku posuzuje na základě vizuálního pozorování velikosti a tvaru otřepu.

Elektrofúzní svařování

Upevňování trubek pomocí elektrofúzního svařování je žádané v oblastech, kde je z důvodu stísněných podmínek obtížné použít zařízení pro svařování polyetylénových trubek na tupo. Používá se pro spojování potrubí o průměru 20 mm a více a provádí se pomocí zabudovaných topných těles. Spojení tímto způsobem je dosaženo zahřátím a roztavením polymeru spirálou kovového drátu, který je konstrukčním prvkem tvarovky. Potřebné těsnění a tlak v místě svařování PE trubek vzniká v důsledku tepelné roztažnosti materiálu.

K získání takových svarových spojů budete potřebovat zařízení pro svařování polyetylenových trubek, které slouží k napájení topného tělesa napětím, a elektrofúzní spojku. Elektrofúzní způsob fixace vyžaduje větší finanční investice než svařování polyetylenových trubek na tupo.

Soklové svařování

Při instalaci polyetylenových trubek je takové běžné svařování polypropylenových trubek, jako je hrdlové svařování, mnohem méně žádané. To je obvykle způsobeno skutečností, že polyethylenové trubky se používají pro pokládku vnějších sítí s minimálním počtem ohybů a velkou délkou. Výhody metody zásuvkového připojení jsou zřejmé při konstrukci vnitřních komunikací sestavených z trubek malého průměru s odbočkami a mnoha závity.

Hrdlové svařování polyetylenových trubek je však zcela spolehlivý a nepříliš složitý způsob fixace. Provádí se podobně jako svařování polypropylenových trubek a umožňuje výrobu konstrukcí odolných proti zatížení. Při této metodě jsou trubky navzájem spojeny pomocí speciálních spojek, které jsou svařeny nahoře. K získání monolitické struktury se používají zařízení, reprezentovaná ručními a mechanickými modely. Zařízení prvního typu jsou určena pro instalaci potrubí malého průřezu. Pokud je průměr trubek větší než 50 mm, je vhodné použít mechanické jednotky.

Technické metody, typ použitého zařízení a způsob hrdlového svařování polyetylenových trubek jsou srovnatelné s parametry hrdlového svařování polypropylenových trubek.

Nuance instalace polyetylenových trubek

Polyetylenové trubky, stejně jako jiné materiály, podléhají tepelné roztažnosti a smršťování. Trubky různých průměrů, které jsou umístěny v příkopech a pokryty zeminou, jsou méně náchylné k takovým změnám lineárních rozměrů. Chcete-li kompenzovat expanzi potrubí, můžete také při instalaci komunikace použít vzor „hada“.

Při pokládce potrubí je nutné počítat s možným snížením pružnosti výrobků v podmínkách nízkých teplot a nepřipustit pokles poloměrů ohybu. Tabulka ukazuje minimální hodnoty tohoto parametru pro potrubí různých průměrů a indikátory teploty okolního vzduchu.

Kontrola kvality

Svařování potrubních úseků, pro jejichž stavbu se používají polyetylenové trubky, se provádí podle určitých předpisů. Při jeho dodržení musí svarové spoje splňovat následující požadavky:

• Barva otřepu musí odpovídat odstínu trubek a jeho povrch nesmí mít póry, cizí vměstky nebo praskliny.
• Umístění otřepu po obvodu spoje musí být jednotné a přípustné posunutí stěn potrubí není větší než 10 % jejich tloušťky.
• Prohlubeň podél spojovací linie nemůže být umístěna pod vnějším povrchem pevných částí.

Svar vyrobený podle všech pravidel se vyznačuje symetrickými housenkami. Mají hladký povrch, zaoblené tvary a rozměry, které nepřekračují přípustné hodnoty. Pokud jsou trubky svařovány v rozporu s technologií, budou švy vadné.

K posunutí konců dochází v důsledku nedostatečně tuhého upevnění trubek nebo špatného vyrovnání os. Důvodem nerovnoměrného rozložení otřepů je přítomnost mezery mezi konci trubek. Nesoulad mezi velikostmi otřepů a přijatými indikátory nastává v důsledku porušení režimu svařování. Velmi malé kuličky se získávají v důsledku nedostatečné doby zahřívání nebo nízkého tlaku během procesu upevňování polyetylenových trubek.

Při přehřátí nebo při překročení přípustného časového intervalu se tvoří nadrozměrné korálky.

Dobrá svařitelnost polyetylenových trubek předurčila jejich široké použití. Pomocí svařování se polyetylenové trubky spojují mezi sebou a s tvarovkami. Při konstrukci polyetylenových potrubí se rozlišují dva typy svařování, a to svařování na tupo a svařování s prvky s vestavěnými elektrickými ohřívači (elektrofúzní svařování).

<strong>Metoda svařování na tupo</strong>

Tato metoda umožňuje spojovat polyethylenové trubky se svarem pomocí speciálního zařízení pro svařování na tupo. Svar (nebo „spoj“) se rovná pevnosti v tahu samotné polyetylenové trubce. PE trubky o průměrech od 50 mm do 1600 mm včetně se spojují svařováním vyhřívaným nástrojem. Standardní technologické režimy svařování jsou navrženy pro práci při teplotách vzduchu od -10 o C do +30 o C. Pokud je venkovní teplota vzduchu mimo standardní teplotní rozsahy, je nutné svařování polyetylenových trubek provádět v přístřešku, aby byly dodrženy technologické parametry.
Svařování na tupo tlakových trubek z HDPE je rozděleno do dvou hlavních etap: přípravné práce a vlastní svařování.
Přípravná fáze zahrnuje:

• kontrola funkčnosti a příprava na provoz svařovacího zařízení,
• příprava místa pro umístění svařovacího zařízení,
• výběr potřebných parametrů pro svařování,
• zajištění PE trubek a jejich vystředění ve svorkách svářečky,
• mechanické opracování konců svařovaných ploch trubek nebo dílů.

Při přípravě zařízení se vybírají vložky a svorky, které odpovídají průměru svařované trubky. Pracovní plochy ohřívače a nářadí pro zpracování PE potrubí musí být očištěny od nečistot a prachu. Funkčnost zařízení se kontroluje vizuální kontrolou jednotek a komponentů svářečky a také kontrolním zapnutím. U svářečky zkontrolujte hladký chod pohyblivého upínače centralizátoru a činnost trimru. Svařovací zařízení se umístí na předem připravené a vyčištěné místo nebo potrubní trasu po uložení PE trubek. V případě potřeby je místo svařování chráněno markýzami, které je chrání před srážkami, pískem a prachem. Za vlhkého počasí se doporučuje instalovat svařovací zařízení na dřevěné panely. Volný konec polyetylenové trubky se doporučuje uzavřít inventárními zátkami, aby se zabránilo průvanu uvnitř trubky během svařování.

Montáž svařovaných HDPE tlakových trubek a dílů včetně instalace, vyrovnání a upevnění svařovaných konců se provádí ve svěrkách centralizátoru svářečky. Svorky svářečky pro PE trubky jsou utaženy tak, aby nedocházelo k prokluzování trubek a pokud možno eliminovaly ovalitu na koncích. Při svařování PE trubek na tupo o velkém průměru, protože mají poměrně velkou vlastní hmotnost, jsou pod volné konce umístěny podpěry, aby se trubka vyrovnala a zabránily pohybu svařovaného konce trubky.
Sekvence svařovacího procesu:

• nejprve změřte sílu potřebnou k pohybu pohyblivé svorky s připojenou trubkou,
• nainstalujte ohřívač mezi konce trubek, zahřátý na požadovanou teplotu,
• proveďte proces tavení přitlačením konců PE trubek k ohřívači, čímž se vytvoří potřebný tlak,
• konce jsou po určitou dobu stlačovány (s použitím technologie svařování pro danou polyetylenovou trubku), dokud se neobjeví primární otřepy o výšce 0,5 až 2,0 mm,
• po objevení se počátečního otřepu snižte tlak a udržujte jej po dobu nezbytnou k zahřátí konců trubek,
• po dokončení procesu ohřevu posuňte pohyblivou svorku centralizátoru o 5-6 cm zpět a vyjměte ohřívač ze svařovací zóny,
• po vyjmutí ohřívače přiložte konce polyetylenových trubek k sobě, dokud se nedotknou, čímž vytvoříte tlak nezbytný pro pěchování,
• pěchovací tlak je udržován po dobu potřebnou k vychladnutí spoje a poté je provedena vizuální kontrola výsledného svaru z hlediska velikosti a konfigurace vnější housenky,
• pak označte výsledný svar.

Svařování PE trubek pomocí prvků s vestavěnými elektrickými ohřívači

Elektrofúzní svařování polyetylenové trubky umožňují stejně jako u svařování na tupo kvalitní trvalé spojení slouží ke spojování PE trubek o průměru 20 mm a více bez ohledu na tloušťku stěny. Při tomto způsobu spojování potrubí se svářečské práce provádějí při teplotách vzduchu od -10 0 C do +30 0 C. Při širším teplotním rozsahu by se svářečské práce měly provádět v úkrytu, aby byl dodržen stanovený teplotní rozsah. Svařování PE trubek se skládá z přípravných prací a vlastního svařování dílů s vestavěnými ohřívači (ZN).
Přípravné práce zahrnují:

• příprava a testování svařovací techniky,
• příprava místa svařování a umístění svářecího zařízení,
• výběr potřebných parametrů svařování (v závislosti na výrobci a použité elektrosvařovací armatuře),
• odstranění vrstvy oxidu,
• zajištění a vyrovnání trubek a dílů ve svorkách polohovače,
• otírání povrchů svařovaných trubek a dílů těsněním.

Před montáží a svařováním se konce svařovaných PE trubek a spojovacích dílů důkladně očistí a otřou od všech nečistot. Konce svařovaných trubek musí být seříznuty rovnoměrně, aby se zabránilo zkratování závitů spirály a aby se zabránilo zatékání roztaveného materiálu do trubky. Poté jsou konce trubky opracovány pomocí stahovacích trnů nebo škrabek, aby se očistily od nečistot a odstranila se vrstva oxidu. Neúplné odstranění oxidové vrstvy (oxidová vrstva se tvoří na povrchu trubky po jejím vyrobení) může mít za následek nehomogenní nebo netěsný svarový spoj. Třísky se zpravidla odebírají do hloubky 0,1-0,2 mm. Podrobnosti se ZN nejsou podrobeny mechanickému zpracování z důvodu možnosti poškození topné spirály. Poté se vnější hrana trubky zkosí, aby bylo snazší nasadit spojku. Upevnění PE trubek v polohovadle umožňuje centrování, eliminaci ovality a eliminaci možných posunů trubek při svařování. I přes možné stísněné podmínky je nutné svarový spoj zcela chránit před prachem a nečistotami, pískem atp. K tomu je po sestavení spojení mezera mezi spojkou a trubkou uzavřena lepicí páskou. Aby se zabránilo tepelným ztrátám při svařování, jsou otevřené konce svařovaných PE trubek ucpány.
Elektrofúzní svařovací stroj zaznamenává proces svařování do své paměti. Svařovací protokol lze vytisknout buď ihned po dokončení svarového spoje nebo v určitých intervalech v závislosti na kapacitě paměti svářečky. Svařované potrubí lze zatížit vnitřním tlakem během 10-30 minut po vychladnutí posledního spoje.

Nabízíme služby tupého a elektrofúzního svařování polyethylenové trubky v Petrohradě a Leningradské oblasti.