Главная → Статьи

Классификация способов сварки

Сварка труб и деталей трубопроводов из термопластов— основная операция при изготовлении и монтаже трубопроводов. Целью сварки пластмассовых труб является получение неразъемного соединения, равнопрочного основному материалу. На рис. 1 приведены основные способы сварки термопластов, применяемых в настоящее время при изготовлении узлов трубопроводов и их монтаже. В зависимости от способа и условий сварки, материала и применяемого оборудования сварной шов отличается по свойствам от материала стенок труб, так как процессы получения труб и сварного шва не идентичны по технологии их производства.

В основу классификации способов сварки положен принцип термического воздействия на свариваемые детали. Поэтому коротко рассмотрим физико-химические основы сварки полимерных материалов.

В основе механизма образования сварного шва лежит процесс реализации межмолекулярных сил путем нагрева соединяемых поверхностей и создания контакта между ними. В зависимости от метода получения пластмассовых труб и деталей, подлежащих сварке (экструзия, прессование, отливка, штамповка),в их поверхностных слоях происходят процессы, приводящие к значительным изменениям физических и химических свойств по сравнению с этими свойствами внутренних слоев. Наружные и внутренние слои стенок труб отличаются по плотности, степени кристалличности и ряду других физико-химических свойств, что оказывает определенное влияние на качество сварного соединения. Существенные изменения происходят на поверхности кромок труб под воздействием нагрева. Нагреваемая поверхность интенсивнее окисляется, вследствие диструкции полимера на ней могут образовываться газовые поры. При нагреве отмечается неупорядоченная деформация нагретой поверхности. Таким образом, макромолекулярные слои поверхностей полимерных деталей, подлежащих сварке, экранированы окисными пленками (ингредиентами), которые препятствуют их сближению, а следовательно, и взаимодействию, т. е. сварке.

Рис. 1. Основные способы сварки термопластичных материалов

Количественными показателями свариваемости термопластов является ширина температурного интервала текучести и минимальная вязкость в этом температурном интервале.

По свариваемости различают четыре группы термопластов:
1-я группа — хорошо сваривающиеся термопласты, температурный интервал вязкотекучего состояния которых более 50 °С, минимальная вязкость менее 103П, градиент снижения вязкости более 100 П/10 °С;
2-я группа — удовлетворительно сваривающиеся термопласты, у которых температурный интервал вязкости не более 50 °С, вязкость расплава не выше 105 П, градиент не менее 50 П/10 °С;
3-я группа — ограниченно сваривающиеся термопласты, у которых температурный интервал вязкоте-кучести не более 50 °С, энергия активации вязкого течения меньше, чем энергия химических связей макромолекул, вязкость расплава выше 107 П;
4-я группа — трудносваривающиеся термопласты, у которых энергия активации вязкого течения выше энергии химических связей.

После достижения необходимой глубины проплав-ления, т. е. перевода слоя определенной толщины на кромках труб в текучее состояние, производится их осадка под давлением Р0с на заданную величину Дос-При осадке происходит частичное вытеснение расплава из зоны сварного стыка в грат. В процессе стыковой сварки осадка идет до тех пор, пока давление, прикладываемое к свариваемым трубам, не уравняется с напряжением сдвига вытесняемого в грат расплава. Пля удаления из зоны контакта инградиента необходимо обеспечить вытеснение расплава из центральных зон сварного стыка (из середины стыкуемых кромок труб). Для этого требуется при данной вязкости расплава и давлении иметь определенный объем расплава, т. е. определенную глубину проплавления /г0. Это и является центральной задачей при определении режима сварки пластмассовых труб.

Наибольшая глубина проплавления требуется при сварке нагретым газом и инструментом, наименьшая — при сварке трением и ультразвуковой сварке. Глубина проплавления регулируется путем изменения основных параметров сварки.

Вследствие неравномерности температурного поля, различной скорости снижения температуры при остывании стыка и структурных изменений в сварном шве после сварки возникают остаточные напряжения. Максимальные значения напряжений к концу сварки в шве достигают предела текучести материала. Однако вследствие релаксационных процессов в течение 5…10 ч остаточные напряжения снижаются до уровня 25…30% предела текучести.

При остывании стыка происходит усадка шва и образуется впадина — шейка. Величина деформации зависит от способа сварки, материала и его теплофизи-ческих свойств, геометрических размеров шва и параметров режима сварки. Как правило, использование способов и режимов сварки с большим тепловложени-ем ведет к возникновению больших деформаций. Снижение величины деформации можно добиться за счет уменьшения глубины проплавления, уменьшения величины грата, снижения мощности теплоисточника и времени его воздействия на свариваемые кромки.

Иногда практикуется термомеханическая обработка и механическая обработка (удаление грата).

Таким образом, качество сварного соединения труб и деталей зависит от:
— качества исходного материала заготовки (однородности материала, качества подготовки под сварку и т. д.);
— технологии сварки (выбор способа сварки и режимов сварки);
— послесварочных операций (термомеханическая и механическая обработка).

В практике строительства пластмассовых трубопроводов наиболее широкое распространение в зависимости от условий производства работ получили следующие способы сварки:
— нагретым инструментом (контактная);
— нагретым газом с применением присадочного материала;
— закладным нагревательным элементом — проволокой (на остающихся муфтах);
— экструзионная;
— излучением;
— растворителями.

Выбор того или иного способа сварки осуществляется монтажной организацией в зависимости от требований, предъявляемых к сварным стыкам монтируемого трубопровода, условий выполнения сварочных работ, а также от технической оснащенности и наличия сварочного оборудования.



Читать далее:
Техника безопасности и промсанитария при сварке полимеров
Технико-экономические показатели применения трубопроводов из полимерных материалов
Характеристика надежности сварных соединений
Испытание сварных соединений
Контроль качества сварных соединений
Сдача-приемка смонтированных линий трубопроводов в эксплуатацию, оформление документов
Испытание смонтированных трубопроводов
Монтаж внутрицеховых и межцеховых трубопроводов
Изготовление деталей, узлов и блоков трубопроводов
Монтаж трубопроводов из полимерных материалов



Ваш отзыв