Сварка пэ фитингов встык
ГОСТ Р 55276-2012
(ИСО 21307:2011)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТРУБЫ И ФИТИНГИ ПЛАСТМАССОВЫЕ
Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем
Plastics pipes and fittings. Butt fusion jointing procedures for polyethylene (PE) pipes and fittings used in the construction of gas and water distribution systems
Дата введения 2014-01-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э.Баумана (ФГАУ "НУЦСК" при МГТУ им.Н.Э.Баумана), Национальным агентством контроля сварки (НАКС) и ООО "ТЭП" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"
4 Настоящий стандарт является модифицированным и включает в себя идентичные основные нормативные положения международного стандарта ИСО 21307:2011* "Трубы и фитинги пластмассовые. Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем" [ISO 21307:2011 "Plastics pipes and fittings - Butt fusion jointing procedures for polyethylene (PE) pipes and fittings used in the construction of gas and water distribution systems", MOD]. При этом дополнительные положения, учитывающие потребности национальной экономики Российской Федерации и современный российский опыт, приведены в приложении ДА.
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДБ
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2019 г.
Введение
Многие композиции бимодальных полиэтиленов (ПЭ), таких как ПЭ-80 и ПЭ-100, сопровождаются специальными указаниями производителей по сварке труб из них.
Указания по сварке часто различаются для материалов одних и тех же градаций. Целью стандартизации является стимулирование использования одинаковых процедур для одинаковых материалов. Существует необходимость рассмотреть общемировую практику и создать наилучшие процедуры стыковой сварки ПЭ, обеспечивающие самое высокое качество сооружения надежных и эффективных трубопроводов.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие принципы, касающиеся процедур сварки, используемых в строительстве, а также подходы к оценке качества сварки соединений нагретым инструментом встык, включая сварку фитингов (ИСО 8085-2) и труб, используемых в строительстве газопроводных (ИСО 4437) и водопроводных (ИСО 4427) распределительных систем, сваренных на оборудовании, которое соответствует ИСО 12176-1. Процедуры сварки должны соответствовать ИСО/ТС 10839, национальным правилам или отраслевым руководящим документам. В частности, этот стандарт устанавливает ряд проверенных процедур сварки для труб и фитингов с толщиной стенки до 70 мм включительно. Стандарт принимает во внимание используемые материалы и компоненты, процедуры сварки, оборудование и оценки качества сварного соединения. Его можно применять в сочетании с соответствующими национальными нормами и стандартами.
Примечание - При проведении сварки нагретым инструментом встык труб и фитингов с толщиной стенки более 70 мм необходимо проконсультироваться с производителями труб, фитингов и сварочного оборудования.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты. Последующие поправки или изменения действительны для датированных ссылок настоящего стандарта только после введения поправок и изменений к нему. Для недатированных ссылок применяется последнее издание ссылочного документа (включая изменения к нему).
ИСО 1167-1 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод (ISO 1167-1, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids - Determination of the resistance to internal pressure - Part 1: General method)
ИСО 1167-3 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 3. Подготовка образцов (ISO 1167-3, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids - Determination of the resistance to internal pressure - Part 3: Preparation of components)
ИСО 1167-4 Термопластичные трубы, фитинги и узлы для транспортировки жидкостей. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 4. Подготовка узлов (ISO 1167-4, Thermoplastics pipes, fittings and assemblies for the conveyance of fluids - Determination of the resistance to internal pressure - Part 4: Preparation of assemblies)
ИСО 4065 Трубы из термопластов. Таблица универсальных толщин стенок (ISO 4065, Thermoplastics pipes - Universal wall thickness table)
ИСO 4427 (все части) Системы пластмассовых трубопроводов. Полиэтиленовые (РЕ) трубы и фитинги для водоснабжения [ISO 4427 (all parts), Plastics piping systems - Polyethylene (PE) pipes and fittings for water supply]
ИСО 4437 Полиэтиленовые (ПЭ) трубы для подземной подачи газообразного топлива. Метрическая серия. Технические характеристики [ISO 4437, Buried polyethylene (РЕ) pipes for the supply of gaseous fuels - Metric series - Specifications]
ИСО 8085-2 Полиэтиленовые фитинги для сварки с полиэтиленовыми трубами используемых для подачи газообразного топлива. Метрическая Серия. Технические характеристики. Часть 2: Удлиненные фитинги для сварки встык, для муфтовой сварки с использованием нагретого инструмента и для использования с электросварными фитингами (ISO 8085-2, Polyethylene fittings for use with polyethylene pipes for the supply of gaseous fuels - Metric series - Specifications - Part 2: Spigot fittings for butt fusion, for socket fusion using heated tools and for use with electrofusion fittings)
ИСО/ТС 10839 Полиэтиленовые трубы и фитинги для транспортировки газообразного топлива - Свод практических правил по проектированию, применению и монтажу (ISO/TS 10839, Polyethylene pipes and fittings for the supply of gaseous fuels - Code of practice for design, handling and installation)
ИСО 12176-1 Пластмассовые трубы и фитинги - Оборудование для сварки полиэтиленовых систем - Часть 1: Сварка нагретым инструментом встык (ISO 12176-1, Plastics pipes and fittings - Equipment for fusion jointing polyethylene systems - Part 1: Butt fusion)
ИСО 13953 Полиэтиленовые (РЕ) трубы и фитинги - Определение прочности на разрыв и характера разрушения образца из сварного соединения встык (ISO 13953 Polyethylene (РЕ) pipes and fittings - Determination of the tensile strength and failure mode of test pieces from a butt-fused joint)
АСТМ Ф 2634 Стандартные методы лабораторных испытаний полиэтиленовых (ПЭ) сварных соединений встык с использованием метода ударного растяжения (ASTM F 2634, Standard test method for laboratory testing of polyethylene (PE) butt fusion joints using tensileimpact method)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 пониженное давление при охлаждении: Пониженное давление, которое используется после соединения оплавленных торцов заготовок при охлаждении в процедуре двойного низкого давления.
3.2 время охлаждения в машине под давлением: Период времени, в течение которого закрепленное в машине соединение остается под давлением.
3.3 время охлаждения в машине без давления или вне машины: Дополнительный период охлаждения, который может потребоваться после охлаждения под давлением до перемещения или монтажа. Используется для обеспечения оптимальной прочности соединения, особенно когда сварка проводится при высоких температурах окружающей среды.
3.4 давление перемещения: Давление в системе привода сварочной машины, необходимое для перемещения подвижного зажима с зафиксированной в нем заготовкой. Давление перемещения определяется экспериментально, зависит от силы трения в машине и трения заготовки о поверхность земли или трения в опорах, на которые уложена заготовка.
3.5 сварочное давление: Фактическое давление в плоскости сварки трубы или фитинга во время соединения.
3.6 измеряемое давление: Фактическое давление, считанное с измерительного прибора сварочной машины.
3.7 технологическая пауза: Время, затраченное на отделение трубы от нагретого инструмента (нагревателя), извлечение нагревателя и сведение оплавленных концов труб или фитинга до образования физического контакта.
3.8 температура нагревателя: Температура поверхности нагревателя, измеренная в области контакта со свариваемой трубой или фитингом.
3.9 давление прогрева: Давление, необходимое для обеспечения полного постоянного физического контакта свариваемых поверхностей трубы или фитинга с нагревателем на всем протяжении времени прогрева.
3.10 время прогрева: Время, на протяжении которого нагреватель контактирует с трубой под давлением прогрева на второй стадии оплавления.
3.11 минимальный размер первичного валика: Минимальная величина размера первичного валика, которая должна быть достигнута после стадии выравнивания.
3.12 давление на стадии выравнивания: Давление, которое оказывают концы трубы или фитинга на нагреватель в период образования первичного валика на первой стадии оплавления. Включает давление перемещения.
3.13 время образования первичного валика (время выравнивания): Время первой стадии оплавления, затраченное на образование непрерывного валика определенного размера, по окружности концов труб и фитингов.
3.14 размер первичного валика: Размер валика формируемого на концах труб или фитингов на стадии выравнивания.
Примечание - Размер первичного валика измеряется в миллиметрах.
3.15 время сварки соединения: Период, выделенный для образования вторичного валика от смыкания оплавленных торцов до охлаждения при пониженном давлении (процедура двойного низкого давления).
3.16 номинальная толщина стенки , мм: Толщина стенки, установленная в ГОСТ ИСО 4065 и соответствующая минимальной допустимой толщине стенки в любой точке .
3.17 оператор: Лицо, наделенное полномочиями сооружать полиэтиленовые (ПЭ) трубопроводы из труб и фитингов на основе письменного соглашения с оператором трубопровода.
3.18 оператор трубопровода: Частная или общественная организация, уполномоченная проектировать, конструировать, эксплуатировать, а также обслуживать трубопроводные системы.
4 Процесс сварки нагретым инструментом встык
4.1 Основные положения
Полиэтиленовые (ПЭ) трубы для сварки в соответствии с этим стандартом должны отвечать требованиям ИСО 4437 (либо ИСО 4427) и Российским нормам. Фитинги должны соответствовать ИСО 8085-2 и Российским нормам.
Сварка соединений в соответствии с этим стандартом должна производиться на оборудовании, отвечающем требованиям ИСО 12176-1 и Российским нормам.
Сварка должна выполняться квалифицированными операторами на машинах, обеспечивающих точную центровку заготовок. Подготовка и уровень квалификации оператора должны соответствовать требованиям сварочной процедуры. Технология сварки должна быть оформлена письменно в виде технологической инструкции (спецификации или проекта производства работ), утверждена организацией по строительству трубопроводов до начала строительства. Технологическая инструкция должна включать технические требования к методу сварки, параметрам сварки, оборудованию для сварки, условиям сварки, квалификации оператора и методам контроля качества, которые должны использоваться.
Указания по контролю качества приведены в разделе 6.
4.2 Принцип сварки
Сварка нагретым инструментом встык заключается в следующем: при помощи нагревателя разогреть концы двух труб или фитинга (заготовок) до заданной температуры, соединить их под давлением и охладить соединение под давлением в течение определенного времени.
Процесс сварки включает следующие основные элементы:
a) очистка концов труб, фитингов, поверхностей торцевателя и нагревателя;
b) крепление соединяемых заготовок;
c) торцовка концов труб или фитингов;
d) контроль качества сборки заготовок под сварку;
e) измерение давления перемещения;
f) оплавление концов трубы или фитинга;
g) соединение концов труб или фитинга;
h) выдержка концов трубы или фитинга под давлением в течение всего времени охлаждения в машине;
i) охлаждение в машине без давления или вне машины, если это предусмотрено инструкцией.
Содержание основных элементов объясняется более подробно в разделах 4.3-4.10.
4.3 Очистка концов труб, фитингов, поверхностей торцевателя и нагревателя
Прежде чем закрепить свариваемые заготовки в машине, следует очистить их внутри и снаружи, протереть совмещаемые поверхности чистой тканью без ворса. Из зоны сварки должны быть удалены все загрязнения.
Инструкция по сварке ПЭ труб фитингами с закладными нагревателями
Закладной нагреватель – электрическая спираль, вмонтированная в свариваемую поверхность фитинга. Поэтому название фитингов, приведенное в ГОСТ Р 52779-2007 (п.4.1.2), является более точным: «Детали с закладными электронагревателями (электросварные)». Устаревший ГОСТ Р 52134-2003 (п.4.6.1) и только что пришедший ему на смену ГОСТ 32415-2013 (п.4.2.1) называют такие фитинги «электросварными». Из-за краткости определение «электросварные фитинги» является более популярным, чем «фитинги с закладными электронагревателями». Согласно ГОСТ Р 52134-2003 (п.4.6.1), электросварные фитинги для водопровода и отопления изготавливаются из ПЭ, ПП или ПБ. Электросварные фитинги для газопроводов – только из ПЭ. На практике даже водопроводные фитинги под сварку ЗН – это в подавляющем большинстве случаев полиэтиленовые фитинги, соответственно, для полиэтиленовых труб.
Академическое название метода сварки точно описывает физический принцип, но является громоздким. По этой причине в обиходе чаще применяются названия «электрофузионная сварка» (от английского «electrofusion welding»), краткое «ЭФ сварка» или «EF сварка», местное новообразование «сварка электромуфтами» или «электромуфтовая сварка». В некоторых нормативах (например, в НАКС'овском РД 03-614) используют сокращение «сварка ЗН».
Итак, во внутреннюю поверхность электросварного фитинга вмонтирована электроспираль, контакты которой выведены на наружную поверхность. Подача электрической мощности на контакты приводит к разогреву свариваемых поверхностей фитинга и трубы и, в конечном итоге, к образованию сварного соединения.
Технология электромуфтовой сварки, в принципе, заключается в следующем (см.рис.1):
- конец трубы вводят в электросварной фитинг, наружная поверхность трубы касается внутренней поверхности фитинга или находится от нее на минимально возможном расстоянии;
- к контактам электросварного фитинга подключают провода специального сварочного аппарата, который пропускает через закладной нагреватель (электроспираль) электрический ток;
- спираль нагревает внутреннюю поверхность электросварного фитинга и наружную поверхность трубы до вязко-текучего состояния, полиэтилен трубы и фитинга перемешивается;
- после остывания труба и фитинг образуют единую деталь; спираль остается внутри сварного соединения как побочный эффект.
Если не вдаваться в подробности, то всё выглядит просто.
При ближайшем рассмотрении, технология электрофузионной сварки вызывает проблемы, которые обусловлены всего несколькими типовыми причинами:
- Сварщик невнимательно изучает спецификации фитингов и/или инструкцию сварочного аппарата;
- Сварщик нерадиво выполняет подготовку к сварке;
- Сварщик из ложной экономии не использует вспомогательный инструмент – роликовые скребки, позиционеры и пр.;
- Самое главное – сварщик не понимает физику и логику процесса электрофузионной сварки. Поэтому допускает ошибки при выборе трубы, электросварных фитингов и сварочного аппарата, а также с легкой душой пренебрегает требованиями инструкций.
2 Достоинства, недостатки и область применения сварки ЗН
Для соединения напорных пластиковых труб применяются всего три технологии сварки: (1) сварка нагретым инструментом встык, (2) сварка нагретым инструментом в раструб и (3) сварка с закладными нагревателями. Именно эти 3 технологии обеспечивают прочность сварного соединения не ниже прочности исходной трубы. Благодаря своим особенностям, технология электромуфтовой сварки занимает в этом ряду незаменимое положение:
- В отличие от стыковой сварки, сварка ЗН не образует внутреннего грата и, соответственно, не приводит к снижению проходимости труб. Поэтому применяется, в т.ч., и для безнапорных трубопроводов дренажа и канализации.
- Если говорить о средних и больших диаметрах труб, то оборудование для сварки ЗН значительно легче, дешевле и универсальнее , чем оборудование для стыковой или раструбной сварки . Кроме того, оборудование для сварки ЗН не имеет подвижных частей или поверхностей, покрытых тефлоном, поэтому реже приводится в негодность нерадивыми пользователями, и поэтому охотнее сдается в аренду продавцами оборудования.
- Качество сварного соединения при сварке ЗН значительно меньше зависит от человеческого фактора , чем при стыковой или даже раструбной сварке .
- Сварка ЗН позволяет сварить трубы, когда ни одна из труб не имеет возможности перемещения вдоль оси. Поэтому совершенно незаменима при ремонте трубопроводов.
- Сварка ЗН незаменима также для соединения полиэтиленовых труб, армированных лавсановым или другим волокном. Стыковая сварка в этом случае не дает прочности, адекватной прочности исходной трубы. Однако если после стыковой сварки обрезать наружный грат и сверху выполнить сварку ЗН, армированные полиэтиленовые трубы оказываются вполне экономически оправданными.
- Другое незаменимое достоинство сварки ЗН – она позволяет соединить трубы из сшитого полиэтилена (PE-Xa и PE-Xc), которые другими способами сварить невозможно. Сварка производится электросварными фитингами из ПЭВП. Тот факт, что PE-X является реактопластом и его макромолекулы связаны между собой поперечными связями, не мешает макромолекулам ПЭВП «связываться» с ними силами Ван-дер-Ваальса.
- И одно из самых важных достоинств – сварка ЗН позволяет собирать сложные 3-мерные трубопроводы средних и больших диаметров прямо по месту (см.рис.2). Раструбная сварка для таких диаметров неприменима, а стыковая – как правило, выполняется на горизонтальной поверхности.
К недостаткам технологии электромуфтовой сварки можно отнести только один – сравнительно высокую стоимость электросварных фитингов. Есть еще ограничение, сварка ЗН неприменима для протяжки трубопроводов при бестраншейной прокладке или при ремонте изношенных трубопроводов, поскольку в результате сварки локально увеличивается диаметр ПЭ трубопровода.
Сварка с закладными нагревателями формально рекомендована для ограниченного разнообразия трубопроводов:
Системы водоснабжения и канализации
Нормативный документ – СП 40-102-2000. Сварка (нагретым инструментом или фитингами с закладными нагревателями) предписана для всех полимеров, поддающихся сварке (см.п.7.3.1. СП) – ПЭ, ПП и ПБ. Электрофузионная сварка рекомендуется (см.п.7.3.9. СП) для труб диаметром 20÷500 мм с любой толщиной стенки; особенно для приварки седловых отводов, для соединения длинномерных труб, для тонкостенных (≤5 мм) труб, а также для ремонта трубопроводов в стесненных условиях.
Наружные газопроводы из полиэтиленовых труб
Нормативный документ – СП 62.13330.2011, который является обновленной версией СНиП 42-01-2002. Речь идет только о подземных газопроводах (см.п.4.11 СП) с давлением газа до 1,2 МПа (см.п.4.3. СП). Из всех полимерных материалов – только ПЭ, технология сварки – «…встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями» (см.п.4.13 СП).
СП 62.12220.2011 не указывает ни на толщину стенки, ни на диаметр труб. Зато Газпромовский СТО 2-2.1-411-2010 уточняет (см.п.7.10 СТО), что при толщине стенки более 5 мм можно применять как стыковую, так и сварку ЗН, а для тонкостенных (≤5 мм) труб – только сварку ЗН. СТО также обозначает диапазон диаметров (см.п.6.1 СТО) – до 630 мм.
Сварка с закладными нагревателями не узаконена формально для нефтепроводов и для технологических трубопроводов. Для технологических трубопроводов противопоказаний нет. Просто нормативная база у этой отрасли старовата – СНиП 3.05.05-84 (1984г.). Отсутствие нормативного обоснования не составляет практической проблемы, поскольку эта группа трубопроводов не подконтрольна Ростехнадзору.
А с нефтепроводами сложнее. Старый и до сих пор действующий норматив ВСН 003-88 допускает использование труб из ПЭ и ПП, правда, по тем временам (1988г) сварка предлагалась только встык и в раструб. А сейчас, даже с учетом назревшей необходимости обновить нормативную базу, есть мнение, что с кондачка эту задачу решать не стоит, необходимо тщательно разобраться, для каких нефтепродуктов рекомендовать ПЭ и ПП. Так или иначе, на сегодняшний день использование технологии электрофузионной сварки для ПЭ нефтепроводов невозможно, поскольку сдать такой трубопровод в эксплуатацию будет невозможно. Даже аттестовать электромуфтовый сварочный аппарат в НАКС на эту группу «опасных производственных объектов» нельзя – нет нормативной базы.
Что касается материала, из которого производятся электросварные фитинги, тут есть некоторые разночтения. Как видим выше, в секторальных нормативах РФ на узкоспециализированные трубопровоы сварка ЗН упоминается применительно к фитингам из ПЭ, ПП и ПБ. С другой стороны, автору неизвестен ни один мировой норматив, регламентирующий режим электромуфтовой сварки для ПБ.
Авторитетные нормы DVS (Германия) предлагают процедуры сварки ЗН для ПЭ, ПП и ПВДФ. Более того, в РФ недавно начал действовать ГОСТ Р 54793 на различные технологии сварки ПВДФ, в том числе на технологию электрофузионной сварки. Проблема в том, что ни один секторальный норматив РФ не регламентирует применение электросварных фитингов из ПВДФ для трубопроводов конкретного назначения.
В мировой и Российской практике сварка с закладными нагревателями почти всегда применяется для полиэтиленовых трубопроводов. В подавляющем большинстве – для напорных полиэтиленовых трубопроводов. Ничтожно мало – для ПП трубопроводов. И почти никогда – для трубопроводов из ПБ или ПВДФ.
3 Нормативная база по технологии электромуфтовой сварки
Уникальность сварки полиэтиленовыми фитингами с закладными нагревателями состоит в том, что формальное описание процедуры сводится к подготовке к сварочному процессу. А технология самого сварочного процесса определяется не действиями оператора, а спецификациями ПНД фитинга и сварочного аппарата, на которые есть свои нормативы:
- ISO 8085-3:2001 и гармонизированный ГОСТ Р 52779-2007 определяют требования к полиэтиленовым фитингам с закладными нагревателями для газопроводов: требования к полиэтилену, основные геометрические характеристики (особенно размеры зоны нагрева и холодных зон), геометрические характеристики контактов, методы испытаний прочности сварного соединения и необходимые результаты этих испытаний.
Нормативы не определяют устройство закладных нагревателей – глубину залегания нагревательной спирали, расстояние между витками, диаметр проводника, удельное сопротивление проводника или хотя бы удельную мощность нагрева на единицу площади свариваемой поверхности. Эти характеристики – ноу-хау производителя электросварных фитингов. - ISO 12176-2:2008 и гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-2-2011 определяют требования к сварочным аппаратам. Нормативы определяют варианты регулирования мощности нагрева закладного нагревателя (регулировка напряжения, регулировка тока, регулировка того и другого), варианты ввода параметров сварочного процесса (ручной ввод регулируемого параметра и времени нагрева, автоматическое считывание штрих-кода или пр.), предъявляют требования к мощности, к надежности аппаратов, а самое главное – определяют необходимые обратные связи и логику их обработки с тем чтобы обеспечить приемлемое качество сварного соединения.
- ISO 13950:2007 и гармонизированный ГОСТ Р ИСО 13950-2012 определяют порядок кодирования информации об электросварном фитинге (производитель, тип, диаметр, сопротивление и его допустимая погрешность) и о параметрах сварки ЗН (напряжение и время нагрева, коэффициент температурной компенсации, время остывания) в штрих-коде, который наклеивается на фитинг. Аппарат, рассчитанный на автоматическое распознавание параметров сварки, должен уметь читать и декодировать такой штрих-код.
- ISO 12176-3:2011 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-3 определяют порядок кодирования информации в т.н. «идентификационной карте оператора». Карта представляет собой штрих-код или магнитный носитель, содержит сведения об операторе: имя, язык, срок действия допуска и пр. Сварочный аппарат должен считывать карту и автоматически осуществлять ряд действий: предоставлять допуск к работе, настраивать язык меню, вносить имя оператора в протокол и пр.
- ISO 12176-4:2003 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 12176-4 определяют порядок кодирования информации, которая в английском варианте называется traceability code и содержит сведения о свариваемом изделии (трубе или фитинге) или о сварочном аппарате – кто и когда это произвел, из какого сырья и т.д. Информация заносится в сварочный протокол и в случае проблем сварного соединения позволяет найти «крайнего». В русском варианте был выбор между терминами «код отслеживания» и «код трассируемости». В последнем рассматриваемом варианте ГОСТ рассматривается «код трассируемости».
- ISO-11413:2008 и находящийся на стадии согласования гармонизированный ГОСТ Р ИСО 11413 определяют методы испытания фитингов с закладными нагревателями – контроль электрических характеристик, условия выполнения контрольной сварки для последующего разрушающего контроля.
ПЕЧАЛЬНО: К сожалению, на сегодня (апрель 2014) образовался неприятный юридический казус – основные национальные нормативы для сварочных аппаратов приняты, но не являются обязательными к исполнению. Неформально – пожалуйста, можно ими руководствоваться при разработке новых аппаратов или при оценке качества готовых. Но получать сертификат соответствия аппарата требованиям ГОСТ Р ИСО 12176-2-2011 – совсем необязательно. С 15.02.2013 вступил в силу Технический регламент Таможенного союза "О безопасности машин и оборудования" (ТР ТС 010/2011), который отменил обязательную сертификацию, в частности, оборудования для сварки пластмасс, заменив ее декларированием соответствия нормам безопасности – электромагнитной и электрической. А формальное подтверждение функциональных способностей теперь не требуется.
Что касается действий оператора по выполнению сварки ЗН, они сводятся к нажатию кнопки «СТАРТ» на сварочном аппарате. Не больше и не меньше. Значение, и очень важное, имеют действия оператора по подготовке к сварке ЗН – зачистка наружной поверхности труб, совмещение труб с электросварным фитингом, фиксация сборки, ввод сварочных параметров в аппарат. Ну, может, еще предварительный прогрев для уменьшения зазора. В базовом варианте подготовка к сварке ЗН описана в немецких нормах DVS 2207-1. Мы в п.7 рассмотрим подготовку к сварке наиболее типичных полиэтиленовых фитингов с ЗН.
Особенности подготовки к сварке отдельных ПНД фитингов описаны в Газпромовском СТО 2-2.1-411-2010. Даже на время разработки документа (2009г.) набралось приличное количество хитрых полиэтиленовых фитингов различных производителей, требующих особого подхода и применения особого вспомогательного инструмента. На сегодняшний день таких фитингов еще больше, поэтому Ассоциация Сварщиков Полимерных Материалов планирует работу над новым комплексным нормативным документом по сварке фитингами с закладными нагревателями в 2016г.
Сварка пэ фитингов встык
Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем
СВАРКА НАГРЕТЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ВСТЫК
Plastics pipes and fittings. Equipment for fusion jointing polyethylene systems. Part 1. Butt fusion
ОКС 75.200;
23.040.20;
Дата введения 2013-01-01
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э. Баумана" (ФГУ НУЦСК при МГТУ им.Н.Э. Баумана), Национальным Агентством контроля и сварки (НАКС), ЗАО "Полимергаз", ООО "ТЭП" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12176-1:2006* "Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык" (ISO 12176-1:2006 "Plastics pipes and fittings - Equipment for fusion jointing polyethylene systems - Part 1: Butt fusion", IDT).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.
ИСО (Международная организация по стандартизации) является всемирной федерацией национальных органов по стандартизации (членов ИСО). Работа по подготовке международных стандартов обычно осуществляется через технические комитеты ИСО. Каждый член организации, заинтересованный в деятельности, для которой технический комитет был создан, имеет право быть представленным в этом комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с ИСО, также принимают участие в этой работе. ИСО тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (МЭК) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, приведенными в Директивах ИСО/МЭК, часть 2.
ИСО 12176-1 был подготовлен Техническим комитетом ИСО/ТК 138 "Трубы, фитинги и клапаны пластмассовые для транспорта жидкостей", Подкомитетом ПК 4 "Трубы и фитинги пластмассовые для поставки газообразных топлив".
ИСО 12176 состоит из следующих частей под общим названием "Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем":
- часть 1. Сварка нагретым инструментом встык;
- часть 2. Сварка с закладными нагревателями;
- часть 3. Идентификация оператора;
- часть 4. Кодирование трассируемости.
Настоящий стандарт устанавливает основные характеристики и требования к эксплуатации оборудования для сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых трубных систем с использованием электрических нагревательных инструментов (далее - оборудование).
Для сварки труб и фитингов, предназначенных для транспортирования газа согласно ИСО 4437 и ИСО 8085-2 или транспортирования воды согласно ИСО 4427-2 и ИСО 4427-3, применяют оборудование с ручным и механическим приводом.
Оборудование для сварки предназначено работать в температурном диапазоне от минус 10°С до плюс 40°С. Применение оборудования за пределами этого диапазона должно согласовываться между пользователем оборудования и его поставщиком.
Оборудование для сварки с автоматическим управлением должно отвечать дополнительным требованиям, приведенным в приложении А.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:
ISO 4287, Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture - Profile method - Terms, definitions and surface texture parameters [Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности]
ISO 4427-2:2019, Plastics piping systems - Polyethylene (PE) pipes and fitting for water supply - Part 2: Pipes [Системы трубопроводные пластмассовые. Трубы и фитинги для водоснабжения полиэтиленовые (ПЭ). Часть 2. Трубы]
ISO 4427-3, Plastics piping systems - Polyethylene (PE) pipes and fitting for water supply - Part 3: Fittings [Системы трубопроводные пластмассовые. Трубы и фитинги для водоснабжения полиэтиленовые (ПЭ). Часть 3. Фитинги]
ISO 4437, Buried polyethylene (PE) pipes for the supply of gaseous fuels - Metric series - Specifications [Трубы полиэтиленовые (ПЭ) для подземных газопроводов. Метрическая серия. Технические условия]
Заменен на ISO 4437-1:2014, ISO 4437-2:2014, ISO 4437-3:2014, ISO 4437-4:2014, ISO 4437-5:2014.
ISO 8085-2, Polyethylene fittings for use with polyethylene pipes for the supply of gaseous fuels - Metric series - Specifications - Part 2: Spigot fittings for butt fusion, for socket fusion using heated tools and for use with electrofusion fittings (Фитинги полиэтиленовые для полиэтиленовых труб, используемых для транспорта газообразного топлива. Метрическая серия. Технические условия. Часть 2. Фитинги нагревательные сердечник/муфта и муфты с закладными нагревателями)
ISO 11414, Plastics pipes and fittings - Preparation of polyethylene (PE) pipe/fitting test piece assemblies by butt fusion [Трубы и фитинги пластмассовые. Изготовление полиэтиленовых (ПЭ) испытательных сборок труба/труба или труба/фитинг методом сварки встык]
3.1 центратор: Конструкция, состоящая из двух или более направляющих и зажимов трубы.
Примечание - Обеспечивает соосность труб и/или фитингов, параллельность их торцов в процессе сварки.
3.2 сопротивление трению оборудования для сварки встык: Сила, необходимая для преодоления трения во всем механизме.
Примечание - См. раздел 6.1.
3.3 пиковое сопротивление: Сила трения в точке начала движения.
3.4 динамическое сопротивление: Сила трения во время движения.
3.5 номинальный наружный диаметр : Обозначение размера, которое является общим для всех элементов трубопровода из термопластов, кроме фланцевых и резьбовых соединений.
Примечание - Номинальный наружный диаметр представляет собой целое число, удобное для ссылок [1].
3.6 номинальная толщина стенки , мм: Условный размер, соответствующий минимальной допустимой толщине стенки трубы в любой точке ее поперечного сечения.
3.7 компенсация сопротивления: Способность оборудования преодолевать сопротивление перемещению подвижных зажимов в целях достижения и поддержания требуемых параметров сварки.
4 Конструктивные исполнения
Согласно настоящему стандарту оборудование может иметь различные конфигурации, включающие такие системы, как:
- система механического привода;
- гидравлическая приводная система с ручным насосом;
- полуавтоматическая, питающаяся от внешнего источника энергии, система привода (с ручным заданием давления);
- полуавтоматическая система, включающая устройство для контроля и регистрации параметров сварки;
- автоматическая система, управляющая процессом и регистрирующая параметры сварки.
Оборудование проектируют для определенных диапазонов диаметров, стандартных размерных отношений SDR и циклов сварки.
Каждый компонент оборудования должен соответствовать основным требованиям безопасности.
Оборудование, регистрирующее данные по сварке, должно иметь возможность передавать их для дальнейшего использования.
5 Центратор и зажимы
5.1 Общая информация
Оборудование, по возможности, не должно требовать технического обслуживания.
Центратор должен обеспечивать жесткость и устойчивость конструкции при минимальном весе.
Оборудование для сварки встык должно быть надежным при работе в полевых условиях.
Центратор должен обеспечивать возможность выравнивания и перемещения труб и/или фитингов относительно друг друга.
Оборудование должно включать в себя подставку для нагревателя и торцевателя, которая не должна мешать перемещению нагревателя в процессе нагрева.
Оборудование должно обеспечивать сварку труб и фитингов с предельными отклонениями их размеров.
У оборудования, предназначенного для работы в узких траншеях, конструкция зажимов должна позволять извлекать его из траншеи после сварки без повреждения трубы.
Центратор должен иметь минимум два зажима, один неподвижный, а другой подвижный для установки трубы во время сварочного цикла. Конструкция этих зажимов должна позволять быстро устанавливать и удалять трубы.
Зажимы должны охватывать окружность труб и фитингов и иметь такую конструкцию и размеры, чтобы избежать повреждения поверхностей трубы или фитинга.
В целях безопасности желательно, чтобы зажимные губки были сконструированы так, чтобы они не могли сблизиться на расстояние менее установленного нормами.
Смена частей оборудования для установки труб разного диаметра не должна требовать настройки соосности этих частей.
Зажимы и/или вкладыши для каждого размера трубы, по возможности, должны быть взаимозаменяемы для оборудования, изготовленного одним производителем.
Максимальное количество сменных зажимных вкладышей должно равняться трем у оборудования для труб диаметром до 400 мм включительно и четырем - у оборудования для труб диаметром больше 400 мм.
К оборудованию должна быть приложена инструкция по эксплуатации.
5.2 Направляющие элементы
5.2.1 Общая информация
Скользящие поверхности направляющих элементов должны быть защищены от коррозии, например, хромированием.
Конструкция оборудования должна позволять удалять нагреватель, а концы труб после нагрева сводить в течение максимального времени, указанного в таблице 1.
Методы сварки для соединения полиэтиленовых труб
Трубы из полимерных материалов активно заменяют привычный металл при монтаже или ремонте бытовых коммуникаций. Трубопроводы из полиэтиленовых труб используют при устройстве отопления, канализации, водопровода, в централизованном строительстве и в частном секторе. Сварка полиэтиленовой трубы – это самый надежный способ соединения, который применяется для строительства коммуникаций, эксплуатирующихся под давлением.
Особенности монтажа труб из полиэтилена
Монтаж трубопроводов из полиэтилена осуществляют с использованием сварки или фитингов. Только в одном случае соединения получаются разборными — при сборке на обжимных фитингах. Их прочность достаточна, чтобы выдерживать нагрузки индивидуального водяного отопления, но не рассчитана на промышленное давление или гидроудары центрального водоснабжения.
Сварные соединения полиэтиленовых труб обладают большей прочностью, однако монтаж требует специального оборудования и некоторых навыков.
Способы сварки полиэтиленовых труб
Сварные соединения на полиэтиленовых трубопроводах можно получить несколькими способами:
- Раструбный метод с использованием фитингов.
- Сварка встык. Требуется специальное оборудование. Метод является наиболее применяемым при монтаже полиэтиленовых труб диаметром более 110 мм.
- Сварка экструдером. Удобно использовать для изменения направления трубопровода без дополнительных фитингов.
- Электросварка с использованием специальных фитингов.
Все перечисленные способы сварки полиэтиленовой трубы основаны на молекулярной диффузии (взаимное проникновение, смешивание) полимера при нагревании его до температуры плавления. Отсюда название методов – диффузионные.
Обратите внимание! Для качественного соединения требуются детали из одного производителя! Только это может гарантировать полную идентичность соединяемых полимеров.
Раструбный метод
Выполняется раструбная сварка полиэтиленовых труб с использованием специальных соединительных фитингов.
Инструменты для сварочных работ:
- труборез;
- фаскосниматель;
- калибратор;
- сварочный аппарат с регулируемым нагревом для полимерных материалов;
- набор соответствующих насадок для нагревания трубы и фитинга.
Обратите внимание! Если работы проводят при минусовой температуре, то время нагрева соединяемых элементов увеличивают на 1-2 секунды от норматива.
Сварка в раструб выполняется следующим образом:
- Трубу нарезают на необходимые сегменты.
- Край, который планируют соединять, обрабатывают фаскоснимателем до получения непрерывной стружки, равной по длине двум окружностям.
- Калибруют до получения идеальной окружности.
- Протирают детали и обезжиривают.
- Закрепляют сварочный аппарат на устойчивую подставку и нагревают. Температуру регулируют при помощи штрих кода фитинга. Если аппарат не оснащен подобной функцией, то температуру нагрева выставляют в 210 градусов. Когда сварочник нагреется до заданной температуры, на нем загорится индикатор.
- Одновременно на насадки электросварочного аппарата надевают трубу, соединительную муфту и нагревают.
- Снимают разогретые детали и соединяют физическим усилием.
- Фиксируют неподвижно до остывания.
Обратите внимание! Сварочное соединение враструб для полиэтиленовых материалов используют на трубопроводах с небольшим диаметром и толщиной стенки до 5 мм.
Этот метод в частном строительстве не находит большого распространения, так как затратен, требует специального оборудования. Соединение на пресс-фитингах проще и достаточно надежно для индивидуальных водопроводных или отопительных коммуникаций.
Сварка встык
Соединение встык проводят для деталей, толщина стенки которых более 5 мм Работы проводят чаще всего на магистральных трубопроводах. Оборудование для такой сварки кардинально отличается от сварки в раструб.
Для сварочных соединений методом «встык» потребуется следующее оборудование:
- Центратор – устройство для неподвижного, соосного закрепления соединяемых концов труб. Имеет два неподвижных и два передвигающихся зажима.
- Торцеватель – инструмент для обработки среза. Подготовленные срезы должны соприкасаться друг с другом полностью. Допустимый зазор составляет не более 0,5 мм, для трубопроводов большого диаметра это расстояние допустимо увеличить до 0,7 мм. Если зазор при примерке больше, то трубы вновь следует обработать.
- Сварочный аппарат для торцевой сварки. Он представляет собой нагревательную пластину, покрытую тефлоном.
- Специальный привод, который сближает и соединяет оплавленные концы трубопровода. Есть гидравлические или механические разновидности.
- Редукционные вкладыши, которые противодействуют деформации мягкой полиэтиленовой трубы.
- Блок управления, если процесс автоматизирован.
Сварку проводят в автоматическом режиме. Алгоритм операций следующий:
- концы трубопровода закрепляют в центровочной станине;
- снимают фаску и зачищают (операция выполняется одновременно);
- соединяемые концы одновременно нагревают специальным сварочным «зеркалом», глубина расплавления материала около 2 мм;
- удерживают под давлением до остывания.
В результате манипуляций должно получиться герметичное соединение с внешним наплавленным валом.
Обратите внимание! Отход от технологии грозит перегревом материала и образованием внутреннего наплыва. Это уменьшает проходимость трубопровода и считается браком в работе.
Сварка встык является недорогой (при наличии собственного оборудования) и повсеместно используется при монтаже централизованных магистралей. Для прокладки индивидуальных коммуникаций оборудование можно взять напрокат.
Сварка экструдером
Сварка с использованием экструдера (специальный инструмент для расплавления гранулированного полимера) применяется в промышленном строительстве для монтажа криволинейных трубопроводов. Это удешевляет работы, поскольку не требует соединительных фитингов.
Соединение полиэтиленовых труб экструдером схематично выглядит так:
- Трубы обрезают под необходимым углом, очищают от стружки и заусенец.
- Ветошью стирают грязь с места среза, обезжиривают раствором на спиртовой основе.
- Вручную сводят срезы встык и фиксируют в необходимом положении точечной сваркой – прихватывают.
- Тщательно проваривают шов экструдером.
Обратите внимание! Экструдер расплавляет органический полимер, что в результате может выглядеть не слишком аккуратно. Не следует трогать мягкую пластмассу руками. Следует дать ей остыть, после чего можно ножом и наждачной бумагой зачистить полученный шов.
Сварка электросварными фитингами
Монтаж при помощи электросварных фитингов требует закупки дорогостоящих комплектующих. Для работы потребуется особый сварочный аппарат без нагревающегося сегмента.
Электросварные фитинги – это детали для соединения труб из полимерных материалов, внутрь которых вмонтированы нагревательные элементы для расплавления внешней части трубы и внутренней части фитинга. Результатом является сплавление составляющих в одно целое. Для подключения к сварочному аппарату на детали есть готовые контакты.
По технологии выполнения работ монтаж трубопровода на электросварных фитингах является самым простым. Достаточно вставить концы соединяемых труб в фитинг и подсоединить его к сварочному аппарату. Процесс нагрева, расплавления материала трубы и муфты является автоматическим. Для этого на каждой детали имеется особый штрих код с информацией о температуре и времени нагрева.
Недостаток у этого метода соединения полиэтиленовых труб один – его дороговизна.
Рекомендации для проведения качественной сварки
Для того чтобы качественно сварить полиэтиленовый трубопровод недостаточно хорошего оборудования и навыков работы с полимерами. Ошибки могут быть уже на этапе закупки материалов.
Для качественной сварки полиэтиленового трубопровода следует придерживаться следующих правил:
Читайте также: