СПОСОБ МУФТОВОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ
PROCEDURE FOR SOCKET WELDING OF POLYMER PIPES

Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сварке полимерных труб соединительными деталями с закладными нагревателями и может использоваться при сварке полиэтиленовых труб при низких температурах окружающего воздуха.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов СП 42-103-2003. - Издание официальное. - М. ЗАО «ПОЛИМЕРГАЗ», 2004, - 84 с.), в котором при более широком интервале температур окружающего воздуха, чем от минус 15°C до плюс 45°C, сварочные работы рекомендуется выполнять в помещениях (укрытиях), обеспечивающих соблюдение заданного температурного интервала (п.6.48). Недостатками указанного способа являются трудоемкость и большие затраты времени на строительство сооружения и на достижение регламентированной температуры воздуха внутри сооружения и на концах свариваемых полимерных труб.
Наиболее близким является техническое решение (2. Роберт Эккерт. Соединительные детали для полиэтиленовых труб. Конструкция фитингов с закладной нагревательной спиралью и ее влияние на качество сварного соединения // Полимергаз. - 2003. - №3. С.44-49), в котором используется метод предварительного прогрева для сокращения зазора между фитингом (муфтой) и трубой за счет расширения фитинга, т.к. зазор может негативно сказаться на сварке. Во время предварительного прогрева в зоне контакта труба-фитинг создается температура ниже температуры плавления полиэтилена. Недостатком технического решения является то, что создать такое тепловое воздействие, действующее локально непосредственно на поверхность трубы, возможно лишь с помощью фитинга с открытой нагревательной спиралью. Поэтому метод неприменим с фитингами с закрытой нагревательной спиралью, а также данное техническое решение неприменимо для сварки при температурах ниже регламентированных без строительства специального сооружения.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является получение качественного сварного соединения полимерной трубы без строительства специального сооружения при температурах окружающего воздуха ниже регламентируемого.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в получении при низких температурах окружающего воздуха сварного соединения такого же качества, что и при сварке в регламентированном температурном интервале окружающего воздуха.
Существенные признаки, характеризирующие изобретение.
Ограничительные: сварку производят путем установки и закрепления концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем (муфты), подключения детали с закладным нагревателем к сварочному аппарату, задания программы процесса сварки, пуска процесса сварки, нагрева и охлаждения соединения.
Отличительные: деталь с закладным нагревателем предварительно прогревается отдельным источником питания до достижения в области оплавления определенной регламентируемой температуры, для датчика температуры сварочного аппарата задается значение той определенной температуры в области оплавления сварного соединения, а охлаждение сварного соединения производится в теплоизоляционной рубашке.
Известно, что в программу процесса сварки вводятся кроме данных штрих-кода, прилагаемого к детали с закладным нагревателем, еще и температура окружающего воздуха, где находится датчик температуры сварочного аппарата.
Осуществление изобретения
Способ осуществляется следующим образом. Очистка и циклевка от загрязнений свариваемых поверхностей, установка и закрепление концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем. Перед проведением сварки на отрезки полимерных труб и деталь с закладным нагревателем наматывают теплоизоляционный материал, толщину которого определяют расчетным путем из условия обеспечения такого же темпа охлаждения соединения в диапазоне температур окружающего воздуха от -50°C до -15°C, как и при допустимых температурах окружающего воздуха без теплоизоляции. Деталь с закладным нагревателем подключают к источнику питания для предварительного прогрева. Продолжительность и мощность прогрева находят расчетами теплового процесса сварки из условия достижения однородного распределения заданной температуры в детали с закладным нагревателем и трубе. После прогрева, во время технологической паузы к клеммам муфты переключаются токоподводящие провода от сварочного аппарата. Считывающим карандашом сварочного аппарата проводится считывание штрих-кода и запуск сварки, при этом датчик температуры находится в среде, где температура поддерживается равной значению заданной температуры. После запуска сварка соединяемых деталей проходит в автоматическом режиме, а охлаждение сварного соединения происходит в надетой на сварное соединение теплоизоляционной рубашке.
Пример. Для муфтовой сварки труб из полиэтилена ПЭ 80 ГАЗ SDR11 63×5,8 ГОСТ Р 50838-95 при нормированных температурах, например при +20°C продолжительность оплавления составляет около 70 сек. Перед проведением сварки на отрезки полиэтиленовых труб и муфту устанавливают теплоизоляционный материал толщиной 3 см. Толщину теплоизоляции получают с помощью расчетов путем сравнения режимов остывания при допустимых и низких температурах. Продолжительность прогрева определяют из условия, что средняя температура в области оплавления после технологической паузы 2 минуты становится равным примерно 20°C. Например, при температуре окружающего воздуха -30°C согласно расчетам предварительный прогрев проводится 13 минут (таблица 1).
Таблица 1
Расчетные продолжительности прогрева при различных температурах окружающей среды
Температура окружающего воздуха, °C
Расчетное время прогрева, мин
Максимальная температура в соединении, °C
Средняя температура в зоне оплавления после технологической паузы (2 мин), °C
-50
21
42
20
-45
19
40
20
-40
17
40
20
-35
15
40
20
-30
13
39
20
-25
11
37
20
-20
10
35
20
К клеммам закладного нагревателя подключается источник питания и подается напряжение 8 B. Максимальная температура в конце прогрева составит +39°C. В конце технологической паузы продолжительностью 2 мин средняя температура в области оплавления муфты и труб становится равной 20°C. При достижении 20°C в области оплавления к клеммам муфты подключается сварочный аппарат и проводится автоматическая сварка, при этом для датчика температуры сварочного аппарата имитируется искусственная температура 20°C. Сварочный аппарат согласно имитированной температуре окружающего воздуха в автоматическом режиме производит сварку. Охлаждение сварного соединения проводится в теплоизоляционной рубашке.
Таким образом, температура в области оплавления муфты и труб при любых низких температурах окружающего воздуха становится равной 20°C за счет предварительного прогрева и теплоизоляции. Произведенное в таких условиях сварное соединение обладает всеми прочностными свойствами сварного соединения, полученного при температурном интервале, предусмотренном нормативными документами.