Самостоятельная сварка пластиковых труб большого диаметра

Технология сварки ПЭ-труб

Сварка стыковая

Метод стыковой сварки используется для соединения труб, имеющих диаметр больше, чем 50 мм, и толщину стенок – свыше 5 мм. В основе этого способа сварки лежит нагрев торцевых частей труб при контакте с нагревательным элементом (плитой) до необходимого состояния вязкости полиэтилена, при котором становится возможным крепкое соединение расплавленных частей на молекулярном уровне.

Стыковая сварка полиэтиленовых труб: инструкция, следование которой позволит произвести качественную сварку труб, приведена ниже:

Установить концы труб в аппарат для сварки.
Поместить между торцами труб нагретую плиту.
Прижать торцы труб к нагревателю под необходимым давлением.
Дождаться нужной степени расплавления полиэтилена (до образования первичного грата).
Чуть снизить давление и дождаться прогрева торцов.
Удалить нагреватель.

Соединить трубы, создавая необходимое для осадки давление.
Дождаться полного охлаждения собранной конструкции.

Для сварки полиэтиленовых труб современный рынок предлагает несколько видов специальных аппаратов:

аппараты, имеющие механический привод;
аппараты, имеющие гидравлический привод;
аппараты, использующие программное управление.

Сварка полиэтиленовых труб встык имеет ряд неоспоримых достоинств:

Исключение человеческого фактора
. Вследствие этого обеспечивается неизменно отличное качество всех соединений.

Автоматический контроль процесса
. Все сварочные стыки обеспечиваются письменным заключением об их качестве.

Ведение учета во время работы сварочного аппарата

Принимаются во внимание как типы и размеры свариваемых труб, так и время, затраченное аппаратом на их сварку.

Сварка электромуфтовая

Для устройства безнапорных дренажных и канализационных систем часто используется сварка электромуфтовая – сварка полиэтиленовых труб с использованием электросварных фитингов. Этот вид сварки применяется независимо от толщины и диаметра труб. Работы могут производиться при температуре окружающего воздуха от ‑10 до +30 градусов.

Перед началом работ необходимо:

Подготовить место для размещения оборудования и проведения процесса сварки.
Подготовить и проверить все сварочное оборудование.
Выбрать параметры сварки в зависимости от используемых труб и соединительных деталей с закладными электронагревателями («фитингов» или «фасонных деталей»).
Очистить от загрязнений внутреннюю поверхность соединительной детали.

Совет от профессионала:
Для очистки (обезжиривания) фитингов используйте чистую салфетку, смоченную легколетучей жидкостью.

Подготовить свариваемые трубы. Концы труб, при необходимости, ровно обрезать во избежание замыкания спирали фасонных деталей и вытекания расплавленного полиэтилена внутрь трубы.

Удалить окисленный слой. Образующийся на поверхности трубы в процессе ее производства оксидный слой удаляется при помощи механической очистки концов труб специальными скребками или снятием стружки на 0,2 мм.

Совет от профессионала:
Дополнительное обезжиривание по окончании механической очистки необходимо только при случайном касании свариваемых поверхностей труб рукой или их загрязнении иным способом.

Закрепить и отцентровать трубы и детали в позиционере.
Дополнительно защитить свариваемое соединение трубы и фитинга от пыли и грязи липкой лентой.

Совет от профессионала:
Чтобы избежать тепловых потерь в процессе работы, открытые концы труб следует заглушить.

Видео урок по электромуфтовой сварке

Ниже наглядно представлена сварка полиэтиленовых труб муфтами: видео-пособие, позволяющее рассмотреть весь процесс производимых работ.

Пайка пакетов из полиэтилена

Запайщик пакетов является специальным видом оборудования, с помощью которого осуществляется пайка пленки и готовых полиэтиленовых пакетов, а также производятся мешки из любого пленочного материала и полимеров с добавлением полипропилена.

На сегодняшний день современный рынок предлагает различные виды аппаратов, которые могут оснащаться импульсным или постоянным нагревом, быть настольного или напольного типа, иметь педальный привод, а также быть автоматическими или ручными.

Так, например, для упаковки продуктов с недолгим сроком хранения, можно применять аппарат, который имеет в своем оснащении функцию, позволяющую проставлять на полиэтиленовой пленке дату.

4 Нормативная база сварки встык

Как видно из , до недавнего времени в России была значительная неразбериха с технологией стыковой сварки, поскольку несколько действующих нормативных документов давали собственную ее трактовку, и потому большинство сварщиков предпочитали доверять стройной немецкой технологии DVS. А требования к оборудованию стыковой сварки в России вообще не были определены никаким нормативом.

С начала 2013 г. в РФ начали действовать сразу два нормативных документа:

ГОСТ Р 55276 – на технологию стыковой сварки ПЭ труб при монтаже водопроводов и газопроводов, на основе перевода международного стандарта ISO 21307;
ГОСТ Р ИСО 12176-1 – на оборудование для стыковой сварки, на основе перевода международного стандарта ISO 12176-1.

Принятие ГОСТа на оборудование было безусловно полезным. К сожалению, это не значит, что самое низкосортное импортное оборудование сразу отсеялось. Но, во всяком случае, немногочисленные Российские производители оборудования теперь вынуждены работать над качеством, а потребитель получил подсказку по оценке качества приобретаемого оборудования.

ГОСТ на технологию стыковой сварки навел относительный порядок. Во всяком случае, привел к единообразию технологии стыковой сварки ПЭ труб на территории РФ. Но проблемы остались.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 наряду с традиционным режимом сварки при низком давлении (схожа с DVS 2207-1 и старыми Российскими нормативами) узаконил режим сварки полиэтиленовых труб при высоком давлении, которая раньше применялась только в США. Этот режим предъявляет повышенные требования к оборудованию, зато позволяет заметно сократить время сварочного цикла

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 вряд ли годится для непосредственного использования на стройплощадке, поскольку ориентирован не на сварщика, а на разработчика технологической карты сварки полиэтиленовых труб. ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 не решил проблему ограничений, которыми страдали старые Российские нормативы и по сей день страдают все иностранные нормативы

Во-первых, допустимый диапазон температур воздуха от +5 до +45°С, в то время как огромная часть территории РФ вынуждена начинать сварку когда болота замерзнут. Во-вторых, максимальная толщина стенки труб 70 мм, в то время как толщина стенки фактически производимых труб давно перевалила за 90 мм. И в-третьих, материал труб – только традиционный полиэтилен низкого давления (ПНД) с показателем текучести расплава не ниже 0,2 г/10 мин (при 190/5), в то время как для производства труб большого диаметра давно используются нестекающие марки полиэтилена среднего давления с ПТР ниже 0,1 г/10 мин (при 190/5). Для условий, выходящих за проверенные рамки температуры воздуха и толщин стенок, некоторые производители рассчитали технологию сварки полиэтиленовых труб путем экстраполяции действующих нормативов, но эта теоретическая технология пока не проверена долгосрочными испытаниями. Для нестекающих марок полиэтилена технологии сварки труб нет даже в теории. В итоге в условиях, выходящих за ограничения проверенной технологии, в России выполняется около 80% всех сварок!

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 не решил проблему ограничений, которыми страдали старые Российские нормативы и по сей день страдают все иностранные нормативы. Во-первых, допустимый диапазон температур воздуха от +5 до +45°С, в то время как огромная часть территории РФ вынуждена начинать сварку когда болота замерзнут

Во-вторых, максимальная толщина стенки труб 70 мм, в то время как толщина стенки фактически производимых труб давно перевалила за 90 мм. И в-третьих, материал труб – только традиционный полиэтилен низкого давления (ПНД) с показателем текучести расплава не ниже 0,2 г/10 мин (при 190/5), в то время как для производства труб большого диаметра давно используются нестекающие марки полиэтилена среднего давления с ПТР ниже 0,1 г/10 мин (при 190/5). Для условий, выходящих за проверенные рамки температуры воздуха и толщин стенок, некоторые производители рассчитали технологию сварки полиэтиленовых труб путем экстраполяции действующих нормативов, но эта теоретическая технология пока не проверена долгосрочными испытаниями. Для нестекающих марок полиэтилена технологии сварки труб нет даже в теории. В итоге в условиях, выходящих за ограничения проверенной технологии, в России выполняется около 80% всех сварок!

Пред.

След.

Как можно согнуть и разогнуть ПНД трубу

Трубы ПНД небольших диаметров можно даже руками. При прокладке под землей, где эстетичность не требуется, лучше разогреть нужный участок феном, аккуратно согнуть безо всякой оправки – при этом изгиб получится с большим радиусом, зато напряжения в трубопроводе будут минимальны

Если требуются аккуратные изгибы малого диаметра, следует после разогрева осторожно уложить заготовку в оправку, сбитую из любых подручных материалов

Дать остыть – минимум в течение 15 минут. Можно использовать трубогиб, но поскольку полиэтилен – очень пластичный материал, то особой необходимости в его использовании нет.

Если материал поставлен в бухтах, то трубу следует растянуть на солнце, дать ей прогреться и растянуть. Или воспользоваться строительным феном.

Особенности труб из ПНД

Водопроводные линии на базе ПНД-труб получили широкое распространение. Они востребованы в сельском хозяйстве, используются на частных и коммерческих объектах.

Высокая популярность трубопроводов из ПНД обусловлена следующими факторами.

Стойкость к химическому воздействию. Системы на базе ПНД работают с питьевой водой, а также средами низкой агрессивности. Не оказывают влияния на состав перемещаемого продукта, не создают благоприятных условий для развития патогенной микрофлоры.
Гладкая внутренняя поверхность. Трубопровод из ПНД не содержит выемок, бугров и прочих дефектов. Это препятствует образованию отложений, позволяет сохранить проходимость системы на протяжении длительного срока.
Стойкость к коррозионному поражению. На поверхности трубопроводов из полиэтилена не появляется ржавчина. Обслуживание магистрали не подразумевает работ по окрашиванию и удалению коррозии.
Малые монтажные расходы. Трубы на базе ПНД укладываются в грунт. При обустройстве водопровода не используются бетонные лотки и прочие вспомогательные компоненты.
Диэлектрические свойства. Полимерные трубы не проводят ток, не нуждаются в дополнительной изоляции. Они могут использоваться в качестве кабельной трассы при подключении силового оборудования.
Длительный срок службы. Полиэтиленовый трубопровод сохраняет функционал на протяжении 50 лет. Соблюдение правил эксплуатации повышает показатель до 60 и даже 75 лет.
Малый вес. Небольшая масса ПНД-труб позволяет экономить на доставке, погрузке, выгрузке и монтаже. Изделия незначительно нагружают опорные элементы при прокладке внутри помещения.
Прекрасная эластичность. Монтаж ПНД-труб упрощен их пластичностью. Компоненты изгибаются без потери прочности и проходимости. Это минимизирует число отводов и переходников, позволяет использовать трубы в зонах с повышенной вибрацией и сейсмической активностью.

Значительная эластичность гарантирует стойкость к гидроударам, исключает риск прорыва труб при замерзании в них воды.

Основной недостаток материала — уязвимость к высоким температурам. При нагреве свыше 80 градусов наблюдается снижение прочности изделий.

В продаже представлены два вида ПНД-труб — предназначенные для магистралей:

работающих под давлением — газовых и водопроводных сетей;
транспортирующих продукт самотеком — ливневок и систем канализации.

Изделия различаются толщиной стенок и спецификой монтажа.

Электромуфтовая сварка. Последовательность проведения

Производство сварочных работ заключается в подготовительных операциях и собственно сварке труб и соединительных деталей. Подготовительные операции для сварки при помощи электромуфтовой сварки включают:

подготовку и проверку работоспособности сварочного оборудования;
подготовку места сварки и размещение сварочного оборудования;
выбор необходимых параметров сварки;
удаление оксидного слоя;
закрепление и центровку труб и деталей в зажимах позиционера;
протирку свариваемых поверхностей электросварных фитингов и труб.

Основными параметрами при сварке труб деталями с закладными электронагревателями являются напряжение, подаваемое на спираль детали (Uп), и временные параметры (tсв и tохл). Значения технологических параметров зависят от вида, сортамента и изготовителя электросварных фитингов и внесены в паспорт, сопровождающий деталь, выбиты на корпусе детали или записаны в виде штрих-кода на этикетке, приклеенной к ее наружной поверхности.

Перед сборкой и сваркой концы труб и при соедниительные части соединительных деталей тщательно очищают и протирают внутри и снаружи от всех загрязнений. Очистку производят сухими или увлажненными полотенцами (ветошью) с дальнейшей протиркой насухо. Если концы труб или деталей окажутся загрязненными смазкой, маслом или какими-либо другими жирами, их обезжиривают с помощью спирта, уайт-спирита, ацетона.

Детали с закладными электронагревателями извлекают из упаковки таким образом, чтобы пыль и грязь с упаковки не попала внутрь детали. Концы труб, подготавливаемых под сварку электросварных фитингов, проверяют, чтобы они были обрезаны ровно. Разрез трубы не под прямым углом к продольной оси может привести к тому, что нагревательный элемент частично не будет соприкасаться с трубой.

Сварка по технологии «в раструб»

Раструб – это довольно известное название функциональной части трубы, которое предполагает ее расширение на конце. Сварка через раструб предполагает помимо разогрева краевых частей изделий ввод меньшего из них в большее. Раструб на одну из труб можно приварить, либо он там будет сделан еще на этапе производства. В качестве привариваемого раструба обычно используют гладкостенную муфту, а уже в ней свариваются две трубы.

В этом случае сварочные работы обойдутся значительно дороже, чем в предыдущем. Причиной такого роста цены является большее количество создаваемых швов и закупка муфты.

Выполняются работы следующим образом:

Трубы обрезаются под прямым углом, а затем выравниваются до идеального состояния с использованием ножа для фасок и калибровочного инструмента.
Затем поверхности очищаются от любых типов загрязнений, а к сварочному аппарату приделывается насадка нужного диаметра.
Паяльник запускается и прогревается до нужной температуры. Затем муфту надевают на одну насадку соответствующего размера, а трубу вставляют в чашу насадки, естественно, меньшего размера. Как только материал размягчен до оптимальных кондиций, можно состыковать два элемента.
Затем останется лишь ввести трубу в муфту и зафиксировать их в таком положении на 20-30 секунд.

Все следующие швы делаются по аналогии.

Требования к качеству сварных соединений

Внешний вид и параметры правильно выполненного сварного соединения должны отвечать определенным требованиям, в числе которых следующие.

Размеры валиков грата должны соответствовать значениям, приведенным на рисунке ниже.

Параметры грата

Грат должен быть равномерно и симметрично распределен по окружности стыка.
Взаимное смещение стенок свариваемых труб в радиальном направлении не должно превышать 10% от их толщины.
Впадина (А) между валиками грата (линия сплавления) не должна располагаться ниже наружной поверхности труб.
Цвет грата должен быть идентичен цвету труб. Наличие трещин, пор и инородных включений не допускается.

На рисунке ниже изображен сварной шов, выполненный с соблюдением всех технологических параметров. Его отличают гладкие, симметричные валики с округлыми формами и размерами, не выходящими за рамки установленных значений.

Правильная форма грата

А вот так выглядят швы, выполненные с нарушениями технологии.

Слишком маленький грат

Слишком малые размеры валиков грата говорят о заниженном давлении при осадке труб или недостаточном времени прогрева.

Чрезмерно большие размеры валиков свидетельствуют о завышенном времени прогрева или слишком высокой температуре нагревателя.

Слишком большой грат

Смещение торцов труб друг относительно друга происходит при плохой центровке или отсутствии фиксации труб в центраторе.

Смещение торцов труб

Некачественное торцевание (наличие зазора между сомкнутыми торцами труб) приводит к неравномерности распределения грата по периметру труб.

Контролируем качество сварного шва

При монтаже сварных соединений любым из описанных выше методов очень важно правильно оценить, насколько качественным получился сварной шов. От этого зависит, можно ли будет использовать этот участок трубопровода, или придется все переделывать

Деталь с двумя правильными сварными швами

Критериев оценки на самом деле не так много, и запомнить их довольно просто:

Самый главный признак качества — наличие равномерного валика из полиэтилена по всей окружности трубы. Если валик будет искривленным, или же вместо валика будет впадина, пользоваться соединением нельзя;
Следующий важный фактор – соосность. Небольшое смещение стыкуемых деталей допускается, но оно не должно превышать 10% от толщины трубной стенки;

Фото дефектного участка при несоблюдении соосности

Высота валика из расплавленного полиэтилена также лимитируется. Для труб со стенками 5 – 10 мм эта величина составляет 2,5 – 3 мм, для труб со стенками до 20 мм – 5 мм и менее.

Конечно, если вы монтируете трубопровод низкого давления или безнапорные коммуникации, то небольшим отступлением можно и пренебречь, но делать этого все-таки не стоит. Куда проще сделать новое сварное соединение, чем впоследствии ремонтировать эксплуатируемую трубу.

Разновидности соединений

Для соединения полиэтиленовых труб можно использовать следующие способы:

Разъёмные. Чтобы выполнить такую стыковку заготовок из ПНД, понадобятся стальные фланцы. Главная особенность этого принципа стыковки состоит в том, что в ходе эксплуатации трубопровод можно разбирать.
Неразъёмные. В этом случае выполнить разборку коммуникаций не получится. Чтобы сделать такое соединение, заготовки необходимо сварить. Для этого может использоваться одни из следующих способов:

стыковое сваривание полиэтиленовых заготовок;
сварка изделий из ПНД посредством муфт.

Читать также: Как сделать конусное отверстие в металле

Для сборки трубопроводов из элементов большого диаметра используются терморезистивные фитинги или сварка встык. При применении и того, и другого способа получается надёжное монолитное соединение.

Способы сваривания

Возможна ли качественная сварка ПНД труб своими руками? Возможна, но при одном условии: при монтаже должно использоваться специальное оборудование.

Сварочные работы выполняются двумя способами:

Встык – соединяемые элементы разогреваются до температуры плавления по торцам и стыкуются под давлением;
Применяется электросварная муфта, которая одевается на совмещённые торцы и оплавляется.

Рассмотрим каждый из перечисленных способов подробнее.

Современное оборудование для сварки труб ПНД встык состоит из следующих элементов:

станина (центратор) применяется для фиксации стыкуемых труб в требуемом положении;
торцеватель (триммер) необходим для механической обработки стыкуемых торцов;
нагревательный элемент применяется для разогрева торцов до температуры плавления;
гидравлический блок приводит в движение совмещаемые трубы и обеспечивает оптимальную плотность шва.

Разбираем центратор, освобождая место под трубы (стыкуемые детали), для этого снимаем фиксирующее зажимы;

Устанавливаем стыкуемые детали в центратор и фиксируем их в верхней части зажимами;

Посредством регулировочного клапана выставляем необходимое давление подвижной части центратора;

Очищаем поверхность торцов от грязи и пыли, используя специальные салфетки или безворсовую ветошь и спирт в качестве растворителя;

Устанавливаем торцеватель между стыкуемыми деталями на станину;
Включаем гидравлику и сдвигаем стыкуемые элементы, а затем включаем торцеватель;
Демонтируем центратор и удаляем остатки пластиковой стружки из труб;

Проверяем стыкуемые детали на соосность;

Устанавливаем на станину нагревательный элемент;
Выставляем на таймере время и температуру, необходимые для оплавления полиэтиленовых стенок;

Включаем гидравлику и сводим стыкуемые элементы к нагревателю под давлением;

Запускаем нагрев, который прекратится после срабатывания таймера;
После того как таймер подал звуковой сигнал, отключаем давление и вынимаем нагревательный элемент;
Вновь сводим стыкуемые торцы под давлением для получения прочного и аккуратного шва;

Запускаем таймер на остывание полиэтилена;

После звукового сигнала отключаем давление, разбираем оборудование и освобождаем сваренную конструкцию.

Инструкция проведения сварочных работ следующая.

Рассмотрим подробнее этапы, перечисленные на схеме.

Посредством торцовочной пилы режем торцы труб под необходимым для углом;

Удаляем стружку и срезаем заусеницы, после чего протираем стыкуемые поверхности ветошью, пропитанной в спирте.

Стыкуемые детали укладываются на ровную поверхность, присоединяются друг к другу под нужным углом и удерживаются вручную;

На экструдере выставляем температуру плавления гранул ( 220°С);

Далее экструдером делаем прихватки по стыку труб;

После того как прихватки сделаны, ждём 5-7 минут чтобы пластик остыл;

Наносим пластик по всей окружности свариваемых деталей;

После того как пластик нанесён, оставляем конструкцию остывать в течении 7 минут, после чего сварка считается выполненной.

Теперь несколько слов по поводу прочности сварного шва. В плане эксперимента, после того как остыл пластик, была выполнена деформация собранного отвода.

Монтажник давил на область шва своим весом до тех пор, пока поперечное сечение труб из круглого не стало овальным. Разумеется, аналогичные опыты с трубами, сваренными встык путем нагревания торцов продемонстрируют меньшую прочность шва.

Обзор способов соединения полиэтиленовых труб был бы неполным без применения электросварных муфт. На сегодняшний день этот метод получает все большее распространение благодаря высокой прочности и долговечности готового результата.

Инструкция выполнения соединений с использованием электромуфты на следующей таблице.

Рассмотрим перечисленные моменты подробнее.

Стыкуемые торцы обрезаются специальным труборезом для того чтобы получить оптимальную соосность при стыковке;

При помощи ручного скребка снимаем оксидный слой с поверхности прилегающей к участку стыковки (примерно 20 см от торца);

Снимаем образовавшуюся стружку, используя тот же скребок;

Наружную поверхность труб и внутреннюю поверхность муфты обезжириваем специальными салфетками или безворсовой ветошью, смоченной в спирте;

Размечаем трубы по размеру муфты для более простого позиционирования в центраторе;

По сделанным отметкам крепим трубы и муфту в центраторе;

Возможные ошибки при монтаже

Проведение монтажных мероприятий на водопроводах может омрачаться определенными оплошностями:

стыковка труб с необработанными торцами;
перекосы труб в рамках муфты или сварного шва;
дефекты, снижающие герметичность узла;
применение некондиционных соединительных элементов;
использование жесткого крепежа без учета линейного расширения материалов;
нарушение регламента сварочных работ (избыточный нагрев, несоблюдение сроков температурного воздействия).

Дефектные соединения подлежат удалению. Их место занимают новые герметичные стыки, выполненные согласно регламенту.