Нагрев (оплавление) торцов свариваемых труб и деталей следует осуществлять одновременно (синхронно) посредством их контакта с рабочими поверхностями нагретого инструмента (см. рис. 7, поз. г). Рабочие поверхности инструмента, как правило, должны иметь антиадгезионное покрытие из лакоткани или эмульсии на основе фторопласта (Ф-4Д). При отсутствии антиадгезионного покрытия температуру нагретого инструмента (см. табл. 3, 4) следует снизить на 10°C. Падение температуры нагретого инструмента в процессе оплавления торцов свариваемых заготовок не должно превышать 10°С от нижнего предела рекомендуемых температур.
В начале процесса оплавления создают повышенное давление (см. рис. 8) в течение времени , достаточного, чтобы поверхности торцов пришли в полный контакт с поверхностями нагревателя. Такой контакт косвенно определяют по появлению по всему периметру оплавляемых торцов грата (валика вытесненного расплава) высотой: до 0,5 мм при толщине стенки до 7 мм; 1,0 мм - более 7 до 18 мм; 1,5 мм - более 18 до 30 мм; 2,0 мм - более 30 мм. В дальнейшем нагрев должен вестись при пониженном давлении в течение времени (см. табл. 3, 4).
При точной подгонке торцов, если зазор (см. рис. 7, поз. в) в стыке не превышает 0,2 мм, допускается осуществлять оплавление в режиме постоянного давления, равного в течение времени, определяемого суммой и .
По окончании процесса оплавления отрыв нагретого инструмента следует производить в направлении, перпендикулярном оплавленной поверхности. На рабочих поверхностях нагревателя не должен оставаться расплав в виде пленки толщиной более 0,3 мм.
Продолжительность технологической паузы, представляющей собой время между окончанием оплавления торцов и началом осадки стыка , не должна превышать значений, указанных в табл. 3 и 4. За время паузы оплавленные поверхности торцов не должны подвергаться воздействию влаги, ветра и пыли.
Таблица 3
Толщина стенки трубы, мм | Оплавление торцов | Продолжительность паузы t_п не более, с | Осадка стыка | Охлаждение стыка | ||||||||||||||
Температура нагретого инструмента Т_н, °С | Начало процесса | Окончание процесса | Давление осадки Р_ос, МПа (кгс ------ см2) | Время достижения заданного давления t_д не более, с | Давление при охлаждении Р_охл, МПа (кгс ------ см2) | Продолжительность охлаждения стыка t_охл, мин | ||||||||||||
Давление Р_оп.1, МПа (кгс ------ см2) | Время t_оп.1, с | Давление Р_оп.2, МПа (кгс ------ см2) | Время t_оп.2, с | |||||||||||||||
| Свыше 3 до 5 включительно | 220+-10 в полевых условиях 210+-10 в помещении | 0,15+0,05 (1,5+0,5) | До 5 | 0,035+0,015 (0,35+0,15) | 35+-5 | 3 | 0,15+0,05 (1,5+0,5) | 2 | 0,15+0,05 (1,5+0,5) | 4+-1 | ||||||||
| Свыше 5 до 7 вкл. | До 7 | 50+-10 | 3 | 3 | 7+-2 | |||||||||||||
| Свыше 7 до 12 вкл. | До 10 | 100+-20 | 5 | 4 | 12+-3 | |||||||||||||
| Свыше 12 до 18 вкл. | До 15 | 150+-25 | 6 | 6 | 18+-4 | |||||||||||||
| Свыше 18 до 24 вкл. | До 20 | 200+-30 | 7 | 8 | 24+-4 | |||||||||||||
| Свыше 24 до 30 вкл. | До 25 | 250+-35 | 9 | 10 | 30+-5 | |||||||||||||
| Свыше 30 до 36 вкл. | До 32 | 310+-40 | 11 | 12 | 35+-5 | |||||||||||||
| Свыше 36 до 42 вкл. | До 40 | 370+-45 | 13 | 15 | 40+-5 | |||||||||||||
| Свыше 42 до 50 вкл. | До 50 | 430+-50 | 15 | 20 | 45+-5 | |||||||||||||
Таблица 4
Толщина стенки трубы, мм | Оплавление торцов | Продолжительность паузы t_п не более, с | Осадка стыка | Охлаждение стыка | ||||||||||
Температура нагретого инструмента Т_н, °С | Начало процесса | Окончание процесса | Давление осадки Р_ос, МПа (кгс ------ см2) | Время достижения заданного давления t_д не более, с | Давление при охлаждении Р_охл, МПа (кгс ------ см2) | Продолжительность охлаждения стыка t_охл, мин | ||||||||
Давление Р_оп.1, МПа (кгс ------ см2) | Время t_оп.1, с | Давление Р_оп.2, МПа (кгс ------ см2) | Время t_оп.2, с | |||||||||||
| Свыше 3 до 5 включительно | 210+-10 в полевых условиях 200+-10 в помещении | 0,1-0,025 (1,0-0,25) | До 5 | 0,02-0,01 (0,2-0,1) | 30+-5 | 3 | 0,1-0,025 (1,0-0,25) | 3 | 0,1-0,025 (1,0-0,25) | 4+-2 | ||||
| Свыше 5 до 7 вкл. | До 8 | 45+-10 | 3 | 4 | 6+-2 | |||||||||
| Свыше 7 до 12 вкл. | До 10 | 80+-15 | 5 | 6 | 10+-3 | |||||||||
| Свыше 12 до 18 вкл. | До 15 | 120+-15 | 6 | 8 | 16+-3 | |||||||||
| Свыше 18 до 24 вкл. | До 20 | 170+-25 | 7 | 10 | 22+-4 | |||||||||
Осадку стыка производят до заданного давления , величина и время достижения которого должны соответствовать приведенным в табл. 3 и 4.
Охлаждение сварного стыка следует производить под давлением осадки в течение времени , указанного в табл. 3 и 4. Не допускается форсирование охлаждения стыка путем обливания его водой, обдува воздухом и т.п.
При сварке в условиях повышенных (более 30°С) или пониженных (менее 10°С) температур окружающего воздуха температура нагретого инструмента, приведенная в табл. 3, 4, должна быть соответственно понижена или повышена на 10-15°С, а время охлаждения стыка должно быть соответственно увеличено или уменьшено на 10-15%.
Рабочие поверхности нагревательного инструмента следует регулярно очищать от прилипшего полиэтилена. В случае применения инструмента без антиадгезионного покрытия - после каждого цикла оплавления. В случае применения инструмента с антиадгезионным покрытием - при наличии оставшегося расплава.
Очистку производят с помощью чистых хлопчатобумажных или льняных тканей на горячем инструменте.
Сборка и сварка труб и соединительных деталей из полиэтилена должны производиться с помощью сварочных приспособлений, устройств, установок или машин (приложение 2), позволяющих осуществить требуемые технологические операции, соблюсти параметры технологических режимов (см. табл. 3, 4) и обеспечить получение качественных сварных соединений.
Сварочная установка должна содержать механизм центровки и зажима концов свариваемых труб или соединительных деталей, механизм сближения заготовок и создания необходимого давления, устройство для механической обработки кромок, их выравнивания и обеспечения параллельности, инструмент для нагрева (оплавления) свариваемых поверхностей, а также источник питания.
7.5.3.6. Сварка враструб. Контактная сварка враструб основана на одновременном оплавлении (нагреве) внутренней поверхности раструбной части соединительной детали и наружной поверхности прямого конца полиэтиленовой трубы и на последующем соединении оплавленных поверхностей.
Для повышения надежности соединения необходимо дополнительно осуществлять сварку торца трубы с поверхностью полки соединительной детали. Для этого нагревательный инструмент должен обеспечивать оплавление указанных поверхностей и при соединении труба должна вдвигаться в раструб соединительной детали до упора в полку.
Процесс сварки враструб включает следующие этапы (рис. 9):
установку ограничительного хомута 1 на расстоянии от торца трубы до края хомута, равном глубине раструба l плюс 2 мм (см. рис. 9, поз. а);
установку дорна нагретого инструмента 2 в раструбе до упора в полку детали и прямого конца трубы в гильзе до упора в полку гильзы (см. рис. 9, поз. б);
нагрев (оплавление) свариваемых поверхностей в течение заданного времени и последующее одновременное снятие детали и трубы с дорна и гильзы (см. рис. 9, поз. в);
соединение деталей между собой до упора в ограничительный хомут с выдержкой до затвердевания оплавленного материала (см. рис. 9, поз. г).
Основными параметрами процесса контактной сварки враструб являются:
температура нагретого инструмента ;
время оплавления (нагрева) ;
продолжительность паузы между окончанием оплавления и вдвигания конца трубы в раструб ;
продолжительность выдержки соединения до затвердения расплавленного материала в процессе охлаждения .
Указанные параметры режимов сварки должны соответствовать данным табл. 5.
Скорость посадки концов труб и деталей на нагретый инструмент должна быть максимально высокой, чтобы обеспечить большую равномерность прогрева свариваемых поверхностей по длине раструбного соединения. Причем, первым надвигается раструб, затем прямой конец трубы, либо они надвигаются одновременно.
Время выдержки на нагретом инструменте должно обеспечить полное оплавление всей площади сварки без потери формоустойчивости концов трубы и детали. Для более равномерного оплавления при ручном способе сварки допускается вначале плавно поворачивать нагретый инструмент на угол °. Процесс оплавления следует заканчивать при появлении оплавленного материала высотой 1-2 мм у кромок торца раструба и на трубе по всему периметру валика.
Таблица 5
Параметры сварки | Величина параметров |
| Температура нагретого инструмента, °С | 260+-10 |
| Время оплавления (нагрева) при толщине стенки, с: | |
| до 3 мм | 3-8 |
| 3-4 мм | 6-12 |
| 4-5 мм | 10-15 |
| 5-8 мм | 15-20 |
| Свыше 8 мм | 20-30 |
| Промежуток времени между окончанием оплавления и вдвигания трубы в раструб, с | Не более 3 |
| Продолжительность выдержки соединения до затвердевания расплавленного материала, с | 20-30 |
После окончания нагрева трубу и деталь разводят, инструмент удаляют и быстро вдвигают трубу в раструб до упора в полку детали. Во избежание остывания оплавленных поверхностей и появления непроваров в сварном шве эта пауза не должна превышать 3 с.
После полного вдвигания конца трубы в раструб не допускается взаимный сдвиг соединяемых поверхностей в течение 20-30 с, необходимых для затвердевания расплавленного материала.
После каждого цикла сварки рабочие поверхности нагретого инструмента следует тщательно очищать от следов налипшего расплава полиэтилена. Для очистки следует использовать тканые хлопчатобумажные или льняные концы.
При температуре окружающего воздуха ниже +10°С температура нагретого инструмента, указанная в табл. 4, должна быть повышена на 10-15°С.
Если свариваемые трубы и детали хранились при различных температурах окружающего воздуха (в помещении или вне помещения), то перед сваркой они должны быть выдержаны при одинаковой температуре не менее 5 ч для выравнивания температуры.
Сборку и сварку труб и соединительных деталей диаметром до 63 мм можно производить вручную с использованием простейших центрирующих приспособлений (направляющих уголков, лотков, призм и т.п.).
Для труб большего диаметра следует применять наружные центраторы, позволяющие закрепить и сцентрировать концы свариваемых труб и деталей и осуществить их сведение и разведение в процессе нагрева и соединения.
Оплавление свариваемых поверхностей при сварке враструб следует производить с помощью нагретого инструмента, состоящего из гильзы для оплавления наружной поверхности конца трубы, и дорна для оплавления внутренней поверхности раструба.
Нагревательные инструменты для сварки враструб могут быть с газопламенным или электрическим нагревом. Электрические нагревательные инструменты могут быть универсальными и иметь сменные детали (дорн и гильзу) (рис. 10, поз. а, б).
Размеры нагревательных инструментов для сварки труб и деталей различных диаметров должны соответствовать приведенным в табл. 6.
Для ограничения длины конца прямого участка трубы, подвергаемой оплавлению, и для придания концу трубы правильной геометрической формы при сварке враструб необходимо применять ограничительные хомуты, внутренний диаметр которых должен быть на 0,2 мм меньше соответствующего наружного номинального диаметра труб.
Рекомендуемое оборудование для сварки враструб приведено в приложении 2.
Таблица 6
Номинальный наружный диаметр труб Д_н, мм | Основные размеры инструмента для сварки враструб, мм (размеры даны при + 20°С) | ||||||||
Материал инструмента -сталь 45 | Материал инструмента - дюралюминий Д16 | ||||||||
Д_1 | Д_2 | Д_3 | Д_4 | Д_1 | Д_2 | Д_3 | Д_4 | l | |
16 | 15,8-0,045 | 16,0-0,045 | 6 | 22 | 15,7-0,045 | 15,9-0,045 | 6 | 22 | Определяется типоразмером деталей ОСТ 6-05-367-74 |
20 | 19,8-0,045 | 20,0-0,045 | 8 | 28 | 19,7-0,045 | 19,9-0,045 | 8 | 28 | |
25 | 24,7-0,045 | 24,9-0,045 | 12 | 34 | 24,6-0,045 | 24,8-0,045 | 12 | 34 | |
32 | 31,6-0,05 | 31,9-0,05 | 18 | 42 | 31,5-0,05 | 31,8-0,05 | 18 | 42 | |
40 | 39,5-0,05 | 39,8-0,05 | 24 | 52 | 39,4-0,05 | 39,7-0,05 | 24 | 52 | |
50 | 49,5-0,06 | 49,8-0,06 | 30 | 62 | 49,4-0,06 | 49,7-0,06 | 30 | 62 | |
63 | 62,5-0,06 | 62,8-0,06 | 40 | 80 | 62,3-0,06 | 62,6-0,06 | 40 | 80 | |
75 | 74,4-0,06 | 74,8-0,06 | 50 | 94 | 74,1-0,06 | 74,5-0,06 | 50 | 94 | |
90 | 89,2-0,07 | 89,7-0,07 | 62 | 110 | 88,9-0,07 | 89,4-0,07 | 62 | 110 | |
110 | 109,1-0,07 | 109,7-0,07 | 76 | 135 | 108,7-0,07 | 109,3-0,07 | 76 | 135 | |
140 | 138,9-0,08 | 136,0-0,08 | 100 | 170 | 138,5-0,08 | 139,2-0,08 | 100 | 170 | |
______________________________