3. Краткое описание наиболее популярных методов пластиковой сварки [часть 1]

Краткое описание наиболее популярных методов пластиковой сварки [часть 1]

3.1. Сварка пластиковых труб нагретым инструментом в раструб

Нагретый инструмент специальной формы оплавляет наружную поверхность пластмассовой трубы и внутреннюю поверхность фитинга, затем труба вводится в фитинг для совмещения свариваемых поверхностей.

Особенности метода:

  • Это один из трех способов сварки пластиковых труб, обеспечивающих 100-процентную прочность соединения (т.е. не ниже прочности самих труб); два других способа – сварка нагретым инструментом встык и сварка фитингами с закладными нагревателями.
  • Предполагает использование соединительной детали (фитинга) для соединения любых двух отрезков пластиковых труб, даже на прямых участках. Поэтому на магистральных трубопроводах больших диаметров становится экономически неоправданным.
  • Прощает многие ошибки оператора, а для пластмассовых труб маленьких диаметров (Ø16-32 мм) выполняется дешевым ручным сварочным аппаратом, чуть ли не вслепую (см.рис.1).
  • Требует осевого усилия при совмещении трубы и фитинга с нагретым инструментом (с т.н. сварочной насадкой), а затем друг с другом. Усилие растет с диаметром полимерной трубы. Для труб Ø50 мм и более раструбная сварка ручным сварочным аппаратом физически трудна, используют специальные механические центраторы (см.рис.2). Раструбная сварка пластиковых труб больших диаметров (более Ø125 мм) теряет смысл из-за сложного устройства и цены мощного центратора и больших фитингов, поэтому не используется.
  • Предполагает высокую температуру нагретого инструмента (260°C) и малое время нагрева. Общее время выполнения сварки – рекордно маленькое.
  • Даже при коротком времени оплавления высокая температура успевает прогреть стенку трубы и фитинга на существенную глубину. Поэтому метод неприменим для тонкостенных пластиковых труб.

Перечисленные особенности определили преимущественное использование сварки нагретым инструментом в раструб для труб из полипропилена, который благодаря невысокой цене среди прочих термостойких полимерных материалов чаще других используются для внутренних трубопроводов горячего водоснабжения и отопления. Трубы из ПП имеют достаточную толщину стенки и чаще всего небольшие диаметры, а также редко прокладываются длинными прямыми участками.

Метод применяется также для сварки труб из ПВДФ, но эти трубы сами по себе редкость из-за высокой цены. Для труб из полиэтилена применяется редко, поскольку потребление ПЭ труб малых диаметров невелико, а толщина их стенки, как правило, недостаточна для сварки в раструб. Поэтому и полиэтиленовые фитинги для раструбной сварки – большая редкость. Для ПЭ труб лучше купить оборудование для сварки встык.

Трубы из ПВХ или ХПВХ никогда не свариваются в раструб. И даже не потому, что их проще склеить. А потому, что они жесткие и тонкостенные.

сварка пластиковых труб нагретым инструментом в раструб сварка пластиковых труб нагретым инструментом в раструб
Рис.1 Ручная раструбная сварка Рис.2 Механзированная раструбная сварка

 

3.2. Сварка пластиковых труб нагретым инструментом встык

Плоский нагретый инструмент одновременно оплавляет торцы двух труб, затем торцы прижимаются друг к другу.

Особенности метода:

  • Это один из трех способов сварки пластиковых труб, обеспечивающих 100-процентную прочность соединения (т.е. не ниже прочности самих труб); два других способа – сварка нагретым инструментом в раструб и сварка фитингами с закладными нагревателями.
  • На прямых участках не требуется никаких соединительных деталей, свариваются непосредственно торцы труб. Поэтому это самый экономически оправданный метод сварки больших магистральных пластмассовых трубопроводов.
  • Площадь сварки сравнительно маленькая – торец трубы, без запаса. Для обеспечения прочности сварки требуется аккуратное совмещение идеально выровненных торцов. Невысокая температура нагретого инструмента (200-240°C в завис. от полимерного материала) предполагает большое время глубокого прогрева – всё для минимизации термодеструкции. Для формирования шва требуется приложение нормированного осевого усилия с целью увеличения толщины стенки пластиковой трубы в зоне нагрева. Жесткие требования Технологии стыковой сварки труб вынуждают использовать довольно сложный и недешевый комплект оборудования, независимо от диаметра трубы.
  • Для монтажа полимерных трубопроводов небольшого диаметра (до Ø160 мм) вполне достаточно сварочного аппарата с механическим приводом. Для сварки пластиковых труб больших диаметров используют гидравлические сварочные машины (см.рис.3).
  • При монтаже газопроводов и пр. опасных объектов законодательно требуется автоматизация сварочного оборудования и протоколирование параметров сварочного процесса. В этом случае используют гидравлические сварочные машины средней или высокой степени автоматизации.
  • Если требуется ответвление или разветвление пластикового трубопровода, соединительные детали (фитинги) должны иметь такие же трубные концы, под стыковую сварку. Фитинги для труб больших диаметров изготавливают из той же самой пластиковой трубы, нарезая ее на сегменты ленточно-пильными станками и затем сваривая сегменты (тем же стыковым методом) на специальных цеховых сварочных станках (см.рис.4).
  • В результате стыковой сварки образуется валик выдавленного расплавленного материала (т.н. грат) – как снаружи, так и внутри трубы. Это неизбежное зло. Из-за этого стыковая сварка не рекомендована для безнапорных пластмассовых трубопроводов дренажа и канализации: внутренний грат может задерживать твердые частицы и образовывать пробку. Внутренний грат можно срезать специальным устройством, но проконтролировать это на готовом трубопроводе невозможно. Наружный грат срезают наружным гратоснимателем, только если требуется протяжка труб в футляр или подземный прокол.

Перечисленные особенности определили преимущественное использование сварки нагретым инструментом встык для труб из полиэтилена. Цена полиэтилена самая низкая среди полимерных материалов, поэтому он широко используется для трубопроводов среднего и большого диаметра.

Трубы из полипропилена и ПВДФ больших диаметров (более Ø125 мм) также свариваются встык, но в сравнении с полиэтиленовыми трубами это ничтожные объемы. А для труб диаметром до Ø125 лучше купить аппарат для сварки в раструб и соответствующие фитинги.

ПВХ и ХПВХ – материалы капризные. Трубы из них могут свариваться встык, однако технология накладывает жесточайшие ограничения на точность температуры нагревателя, а также на время нахождения нагретых торцов на воздухе при удалении нагревателя. С другой стороны, ПВХ и ХПВХ, в отличие от других полимерных материалов, прекрасно склеиваются. Поэтому трубы из ПВХ и ХПВХ почти никогда не сваривают.

сварка пластиковых труб нагретым инструментом Цеховой аппарат для сварки пластиковых труб
Рис.3 Стыковая сварка труб – полевая Рис.4 Стыковая сварка труб – цеховая

 

3.3. Сварка пластиковых труб соединительными деталями с закладными электронагревателями

Внутренний диаметр фитинга рассчитан на то, чтобы более-менее легко надеваться на трубу. Внутренняя поверхность фитинга снабжена нагревательной спиралью, контакты которой выведены на наружную поверхность для подключения проводов сварочного аппарата. После подачи питания спираль расплавляет внутреннюю поверхность фитинга и наружную поверхность трубы, после отключения питания расплав застывает.

Особенности метода:

  • Это один из трех способов сварки пластиковых труб, обеспечивающих 100-процентную прочность соединения (т.е. не ниже прочности самих труб); два других способа – сварка нагретым инструментом встык и сварка нагретым инструментом в раструб.
  • Это один из двух методов, поддающихся автоматизации и протоколированию и допущенных к использованию при монтаже полиэтиленовых газопроводов и пр. опасных объектов. Подробнее об этом – в Инструкции по сварке газопроводов.
  • Предполагает использование высокотехнологичной соединительной детали (фитинга) с закладной нагревательной спиралью для соединения любых двух отрезков пластиковых труб, даже на прямых участках. Цена фитинга с закладным нагревателем в разы выше, чем у фитинга для сварки нагретым инструментом в раструб. Особенно чувствительно при сварке труб большого диаметра. Поэтому метод применяется только там, где его достоинства принципиально важны.
  • Аппарат для сварки с закладными нагревателями не имеет подвижных частей или тефлоновых поверхностей (см.рис.5). Поэтому реже повреждается нерадивым обращением и охотнее (и дешевле) предлагается в аренду специализированными фирмами.
  • Сварка с закладными нагревателями одновременно подходит для тонкостенных пластиковых труб (требуются специальные безнапорные фитинги) и не оставляет внутри валик оплавленного материала (т.н. грат). Поэтому подходит для тонкостенных безнапорных трубопроводов канализации и дренажа.
  • Главное достоинство – во время сварки полимерные трубы остаются неподвижными. Даже при совмещении труб с соединительной муфтой можно обойтись без осевого перемещения труб, если трубы можно чуть отогнуть в сторону. Поэтому сварка с закладными нагревателями незаменима при ремонте поврежденной пластиковой трубы в небольшой яме или при монтаже сложного 3D трубопровода вдоль стен или потолка (см.рис.6).

Технология сварки с закладными нагревателями состоит из описания действий оператора по подготовке к сварке (довольно просто, но очень важно!) и объяснения процессов, происходящих между фитингом и трубой, а также в аппарате во время сварочного процесса. Действия оператора во время сварки сводятся к наблюдению. Однако понимание процессов поможет избежать многих ошибок.

Метод шире всего используется для сварки труб из полиэтилена. Ничто не препятствует использованию метода для сварки труб из полипропилена, и он используется. Однако для диаметров до Ø125 (а это основной объем потребления ПП труб) лучше купить аппарат раструбной сварки.

Для труб из ПВДФ не используется, там тоже перебивает раструбная сварка, да и объем трубопроводов из ПВДФ ничтожный.

Трубы из ПВХ или ХПВХ никогда не свариваются фитингами с закладными нагревателями. Их проще склеить.

сварка пластиковых труб фитингами с закладными нагревателями сварка пластиковых труб фитингами с закладными нагревателями
Рис.5 Электромуфтовая сварка ПЭ Рис.6 Электромуфтовая сварка ПП

 

3.4. Сварка пластиковых листов нагретым инструментом встык

Плоский нагретый инструмент одновременно оплавляет торцы двух листов, затем торцы прижимаются друг к другу.

Особенности метода:

  • Это единственный способ сварки пластиковых листов, обеспечивающий 100-процентную прочность соединения (т.е. не ниже прочности самих листов).
  • Площадь сварки сравнительно маленькая – торец листа, без запаса. Для обеспечения прочности сварки требуется аккуратное совмещение идеально выровненных торцов. Невысокая температура нагретого инструмента (200-240°C в завис. от полимерного материала) предполагает большое время глубокого прогрева – всё для минимизации термодеструкции. Для формирования шва требуется приложение нормированного усилия сжатия торцов с целью увеличения толщины стенки пластикового листа в зоне нагрева. Технология схожа с Технологией стыковой сварки труб, ее требования вынуждают использовать не дешевый сварочный станок сложного устройства. Принимая во внимание ширину листов (1÷4 м), это оборудование – цеховое, стационарное (см.рис.7 и 8).
  • В результате стыковой сварки образуется валик выдавленного расплавленного материала (т.н. грат) с обеих сторон листа. В отличие от труб, здесь грат удаляется очень простым инструментом, напоминающим рубанок.

Нагретым инструментом встык свариваются листы из любых термопластичных полимерных материалов. В инструкции к станку параметры сварки прописаны для полиэтилена, полипропилена и ПВХ ввиду их наибольшей популярности, а параметры для других полимерных материалов можно посмотреть в Российских или зарубежных нормативах.

Если бюджет небольшой и достаточно прочности шва на уровне 60-80%, то для пластиковых листов лучше купить оборудование для экструзионной сварки или даже ручной фен с соответствующими соплами.

сварка пластиковых листов нагретым инструментом встык Сварка пластиковых листов нагретым инструментом под углом
Рис.7 Стыковая сварка листов – 
в торец
Рис.8 Стыковая сварка листов – 
под углом

 

Читайте также

Новости:
Лидеры (10)