Машины и комплексы для сварки

Машины и комплексы для сварки

Полиэтиленовых трубопроводов

Учебное текстовое электронное издание
локального распространения

 

 

Омск
Издательство ОмГТУ
2019

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Сведения об издании: 1, 2                                                       © ОмГТУ, 2019

Составитель В. А. Соколов, канд. техн. наук, доцент

 

Рецензент В. Л. Юша, д-р техн. наук, профессор

 

Машины и комплексы для сварки полиэтиленовых трубопроводов: метод. указания к практ. занятиям / Минобрнауки России, ОмГТУ; [сост.
В. А. Соколов]. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2019.

 

В методических указаниях содержатся сведения о классификации и свойствах современных материалов для изготовления трубопроводов на основе полиэтилена, даны характеристики сварочного оборудования. Приведены справочные и технические данные.

Предназначены для студентов направления подготовки 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства»), специальности 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов» (специализация «Проектирование технологических комплексов в сварочном производстве»).

 

Рекомендовано редакционно-издательским советом
Омского государственного технического университета

© ОмГТУ, 2019

1 электронный оптический диск

Оригинал-макет издания выполнен в Microsoft Office Word 2007/2010
с использованием возможностей Adobe Acrobat Reader.

Минимальные системные требования:

· процессор Intel Pentium 1,3 ГГц и выше;

· оперативная память 256 Мб и более;

· свободное место на жестком диске 260 Мб и более;

· операционная система Microsoft Windows XP/Vista/7/10;

· разрешение экрана 1024×768 и выше;

· акустическая система не требуется;

· дополнительные программные средства Adobe Acrobat Reader 5.0 и выше.

Редактор Т. А. Москвитина
Компьютерная верстка О. Г. Белименко

Сводный темплан 2019 г.
Подписано к использованию 17.06.19.

Объем 3,9 Мб.

–––––––––––––––––

Издательство ОмГТУ
644050, г. Омск, пр. Мира, 11; т. 23-02-12
Эл. почта: [email protected]

Практическое занятие № 1
 Классификация и характеристики полиэтилена трубных марок

Цель занятия: изучить классификацию и свойства марок полиэтилена для трубных систем различного назначения.

По окончании занятия составить письменные ответы на следующие вопросы:

1. На какие группы подразделяют полиэтилен по плотности?

2. Как влияет плотность на основные свойства полиэтилена?

3. Перечислить основные типы добавок, применяемых при составлении пластмасс на основе полиэтилена.

4. Объяснить сущность деления полиэтиленов по минимальной длительной прочности (MRS).

5. Объяснить основное отличие во внутреннем строении полимерных основ полиэтилена ПЭ 63, ПЭ80 и ПЭ100.

6. Назвать современные марки полиэтилена для изготовления труб и его основных производителей.

 

Таблица 4.1

Температура рабочей поверхности нагретого инструмента, °С

Параметр	Температура окружающего воздуха T 0, °С, и тип полиэтилена
	от –15 до 0		от 0 до +20		от + 20 до +45
	ПЭ 100	ПЭ 80	ПЭ 100	ПЭ 80	ПЭ 100	ПЭ 80
Температура рабочей поверхности инструмента	230 ± 10	220 ± 10	220 ± 10	210 ± 10	210 ± 10	200 ± 10

 

 Оплавление и нагрев торцов свариваемых труб и деталей осуществляют одновременно посредством их контакта с рабочими поверхностями нагретого инструмента.

Оплавление торцов необходимо выполнять при давлении Р _оп = 0,2 ± 0,02 МПа в течение времени t _оп, достаточного для образования по всему периметру контактирующих с нагревателем торцов труб валиков расплавленного материала (первичного грата) высотой не менее:

‒ 1,0 мм при толщине стенки труб от 5 до 10 мм;

‒ 1,5 мм»   » »» 10» 12 мм;

‒ 2,0 мм»   » »» 12» 20 мм;

‒ 2,5 мм»   » »» 20» 26 мм;

‒ 3,0 мм»   » »» 26» 35 мм.

После появления первичного грата давление необходимо снижать до
Р _н = 0,02 ± 0,01 МПа и торцы нагревать в течение времени t _н, которое в зависимости от сортамента (толщины стенки) труб и деталей, температуры окружающего воздуха Т ₀ следует выбирать по табл. 4.2.

 

Таблица 4.2

Время нагрева t _н торцов труб из ПЭ 80 и ПЭ 100

Сортамент свариваемых труб по ГОСТ Р 50838		Температура окружающего воздуха Т 0, °С, и время нагрева t н, с
Стандартное размерное отношение	Диаметр и толщина стенки трубы, мм	от –15 до 0	от 0 до +20	от +20 до +45
SDR 11	63 ´ 5,8–75 ´ 6,8	75–110	60–105	50–95
	90 ´ 8,2–110 ´ 10,0	100–140	85–140	70–125
	125 ´ 11,4–140 ´ 12,7	120–170	100–165	80–150
	160 ´ 14,6–180 ´ 16,4	155–210	135–200	105–185
	200 ´ 18,2–225 ´ 20,5	190–260	160–250	125–225
	250 ´ 22,7–315 ´ 28,6	250–360	225–350	210–310
SDR 17,6	90 ´ 5,2–110 ´ 6,3	70–105	55–100	45–90
	125 ´ 7,1–140 ´ 8,0	95–125	80–120	60–110
	160 ´ 9,1–180 ´ 10,3	105–140	90–140	70–125
	200 ´ 11,4–225 ´ 12,8	120–170	100–165	80–150
	250 ´ 14,2–315 ´ 18,5	135–200	115–190	90–180

 

Допускается давление Р _н снижать до минимума при сохранении постоянства контакта торцов труб (деталей) с нагретым инструментом.

Продолжительность технологической паузы, необходимой для удаления нагретого инструмента, должна быть минимальной, не более:

‒ 3 с для труб d_e 63 мм;

‒ 4 с  »» d_e 90–140 мм;

‒ 5 с  »» d_e 160–225 мм;

‒ 6 с  »» d_e 250–315 мм.

 После удаления нагретого инструмента торцы труб и деталей сводят и производят осадку стыка при давлении Р _ос = 0,2 ± 0,02 МПа. Осадку стыка необходимо осуществлять плавным увеличением давления до заданного уровня.

Время нарастания давления осадки t _д, с, для труб из ПЭ 80, ПЭ 100 следует принимать по табл. 4.3.

 

Таблица 4.3

Время нарастания давления t _д осадки для труб из ПЭ 80, ПЭ 100

Сортамент свариваемых труб по ГОСТ Р 50838		Время t д, с
Стандартное размерное отношение	Диаметр и толщина стенки трубы, мм
SDR 11	63 ´ 5,8–75 ´ 6,8	3–7
	90 ´ 8,2–110 ´ 10,0	4–8
	125 ´ 11,4–140 ´ 12,7	4–11
	160 ´ 14,6–180 ´ 16,4	6–12
	200 ´ 18,2–225 ´ 20,5	8–14
	250 ´ 22,7–315 ´ 28,6	10–16
SDR 17,6	90 ´ 5,2–110 ´ 6,3	3–6
	125 ´ 7,1–140 ´ 8,0	4–7
	160 ´ 9,1–180 ´ 10,3	4–8
	200 ´ 11,4–225 ´ 12,8	5–10
	250 ´ 14,2–315 ´ 18,5	8–12

 

 Охлаждение стыка необходимо производить под давлением осадки в течение времени t _охл, величина которого принимается по табл. 4.4 в зависимости от толщины стенки свариваемых труб и деталей и температуры окружающего воздуха Т ₀.

С целью повышения точности поддержания заданных давлений (Р _оп, Р _н, Р _ос) в процессе сварки необходимо учитывать потери на трение движущихся частей сварочной машины и перемещаемой при сварке трубы (секции). Для этого перед сваркой каждого стыка производят замер усилия при холостом ходе подвижного зажима центратора машины с закрепленной в нем трубой (секцией), который суммируют с усилием, необходимым для создания заданных давлений (Р _оп, Р _н, Р _ос).

Для уменьшения потерь на трение рекомендуется использовать переносные и регулируемые по высоте роликовые опоры.

 

 

Таблица 4.4

Время охлаждения t _охл стыка труб из ПЭ 80 и ПЭ 100

Сортамент свариваемых труб по ГОСТ Р 50838		Температура окружающего воздуха Т0, °С, и время охлаждения tохл, мин
Стандартное размерное отношение	Диаметр и толщина стенки трубы, мм	от –15 до 0	от 0 до +20	от +20 до +45
SDR 11	63 ´ 6,8–75 ´ 6,8	4–5	5–6	6–7
	90 ´ 8,2–110 ´ 10,0	6–7	7–8	8–9
	125 ´ 11,4–140 ´ 12,7	8–11	10–13	12–15
	160 ´ 14,6–180 ´ 16,4	11–14	13–16	15–18
	200 ´ 18,2–225 ´ 20,5	16–21	18–23	20–25
	250 ´ 22,7–315 ´ 28,6	24–30	26–32	28–36
SDR 17,6	90 ´ 5,2–125 ´ 7,1	4–5	5–6	6–7
	140 ´ 8,0–180 ´ 10,3	8–10	9–12	10–12
	200 ´ 11,4–225 ´ 12,8	10–11	11–13	13–15
	250 ´ 14,2–315 ´ 18,5	18–22	19–24	21–28

 

Параметры циклограммы процесса (см. рис. 4.1) и режимы сварки труб различного сортамента соблюдаются сварочной машиной с высокой степенью автоматизации автоматически, со средней степенью автоматизации часть параметров выполняется в ручном режиме, в ручных сварочных машинах автоматически поддерживается только температура нагревательного инструмента.

При сварке нагретым инструментом рабочие поверхности нагревателя покрывают антиадгезионным слоем, препятствующим налипанию расплава на инструмент.

Маркировку сварных стыков (код оператора) производят несмываемым карандашом-маркером яркого цвета (например: белого или желтого – для черных труб, черного и голубого – для желтых труб).

Маркировку (номер стыка и код оператора) наносят рядом со стыком со стороны, ближайшей заводской маркировке труб.

Допускается маркировку (код оператора) производить клеймом на горячем расплаве грата через 20–40 с после окончания операции осадки в процессе охлаждения стыка в зажимах центратора сварочной машины в двух диаметрально противоположных точках. Рекомендуется использовать клейма типа ПУ-6 или ПУ-8 по ГОСТ 2930.

Контроль качества сварных соединений

Контроль качества сварных соединений включает визуально измерительный контроль, ультразвуковой контроль и механические испытания контрольных сварных соединений.

Внешнему осмотру подвергаются соединения, выполненные любым способом сварки. Рекомендуется иметь на предприятии контрольные образцы соединений, по которым можно вести наглядное сравнение внешнего вида сварных соединений трубопровода.

Внешний вид сварных соединений, выполненных сваркой нагретым инструментом встык, отвечает следующим требованиям:

‒ валики сварного шва должны быть симметрично и равномерно распределены по окружности сваренных труб;

‒ цвет валиков должен быть одного цвета с трубой и не иметь трещин, пор, инородных включений;

‒ симметричность шва (отношение ширины наружных валиков грата к общей ширине грата) должна быть в пределах 0,3–0,7 в любой точке шва. При сварке труб с соединительными деталями это отношение допускается в пределах 0,2–0,8;

‒ смещение наружных кромок свариваемых заготовок не должно превышать 10 % толщины стенки трубы (детали);

‒ впадина между валиками грата К (линия сплавления наружных поверхностей валиков грата) не должна находиться ниже наружной поверхности труб (деталей);

‒ угол излома сваренных труб или трубы и соединительной детали не должен превышать 5°.

Размеры валиков наружного грата швов зависят от толщины стенки и материала свариваемых труб (деталей). В табл. 4.5 приведены данные, полученные при сварке труб (деталей) из ПЭ 80, для труб (деталей) из ПЭ 100 эти размеры меньше на 15 % (см. рис. 4.1).

Определение размеров валиков производится непосредственно на сварном шве в условиях строительного производства. Допускается производить определение расположения впадины между валиками грата и замер самих валиков после срезания наружного грата по всему периметру трубы. Срезание наружного грата должно производиться при помощи специальных приспособлений, не наносящих повреждений телу трубы и не выводящих толщину стенки за пределы допускаемых отклонений.

Результаты внешнего осмотра и проверки размеров сварочного грата соединений, выполненных сваркой нагретым инструментом встык, считают положительными, если они отвечают требованиям табл. 4.5 и критериям оценки дефектов, приведенным в табл. 4.6.

Отдельные наружные повреждения валиков сварного шва (срезы, сколы, вдавленности от клеймения стыка) протяженностью не более 20 мм и не затрагивающие основного материала трубы считать браком не следует.

Внешний вид сварных соединений, выполненных при помощи деталей с закладными нагревателями, отвечает следующим требованиям:

‒ трубы за пределами соединительной детали должны иметь следы механической обработки (зачистки);

‒ индикаторы сварки деталей должны находиться в выдвинутом положении;

‒ угол излома сваренных труб или трубы и соединительной детали не должен превышать 5°.

 

Таблица 4.5

Параметры наружного грата

Параметры наружного грата	Условное обозначение труб
	SDR 11 63 ´ 5,8	SDR 11 75 ´ 6,8	SDR 17,6 90 ´ 5,2	SDR 11 90 ´ 8,2	SDR 17,6 110 ´ 6,3	SDR 11 110 ´ 10
Высота h, мм	1,5–3,0	2,0–3,5	1,5–3,0	2,5–4,5	2,0–3,5	2,5–4,5
Ширина b, мм	4,0–6,0	5,0–7,0	4,0–6,0	6,0–8,5	4,5–6,5	6,5–10,0

 

Параметры наружного грата	Условное обозначение труб
	SDR 17,6 125 ´ 7,1	SDR 11 125 ´ 11,4	SDR 17,6 140 ´ 8,0	SDR 11 140 ´ 12,7	SDR 17,6 160 ´ 9,1	SDR 11 160 ´ 14,6
Высота h, мм	2,0–4,0	3,0–5,0	2,5–4,5	3,0–5,0	2,5–4,5	3,0–5,0
Ширина b, мм	5,5–7,5	8,5–12,0	6,0–8,5	9,0–13,0	6,0–9,5	10,0–15,0

 

Параметры наружного грата	Условное обозначение труб
	SDR 17,6 180 ´ 10,2	SDR 11 180 ´ 16,4	SDR 17,6 200 ´ 11,4	SDR 11 200 ´ 18,2	SDR 17,6 225 ´ 12,8	SDR 11 225 ´ 20,5
Высота h, мм	2,5–4,5	3,5–5,5	3,0–5,0	4,0–6,0	3,0–5,0	4,5–6,5
Ширина b, мм	6,5–10,5	11,0–16,0	8,5–12,0	13,0–18,0	9,0–13,0	14,0–21,0

 

Параметры наружного грата	Условное обозначение труб
	SDR 17,6 250 ´ 14,2	SDR 11 250 ´ 22,7	SDR 17,6 280 ´ 15,9	SDR 11 280 ´ 25,4	SDR 17,6 315 ´ 17,9	SDR 11 315 ´ 28,6
Высота h, мм	3,0–5,0	4,5–7,5	3,5–5,5	5,0–8,0	4,0–6,0	5,5–9,0
Ширина b, мм	9,5–14,5	16,5–23,5	11,0–16,5	17,0–26,0	13,0–18,0	19,0–28,0

Таблица 4.6

Машины и комплексы для сварки