|
|
Главная → СтатьиКонтактная сваркаВ последние годы наиболее широкое распространение при монтаже технологических систем трубопроводов из полимерных материалов получила контактная сварка (сварка нагретым инструментом). Процесс контактной сварки состоит в том, что подготовленные концы труб и деталей, разогретые до вязкотекучего состояния, соединяются друг с другом при небольшом давлении и в результате двухсторонней диффузии получается прочное сварное соединение. Контактная сварка выполняется встык и враструб. Кроме того, контактной сваркой выполняют раструбно-стыковые соединения, являющиеся комбинацией раструбных и стыковых соединений. Контактная сварка встык — наиболее экономичный способ соединения, она менее трудоемка, чем сварка враструб, при этом один и тот же нагревательный инструмент может быть использован для оплавления концов труб различного диаметра. К недостаткам контактной сварки встык относятся необходимость точного совмещения торцов соединяемых труб, а также образование внутри стыка наплывов материала труб — грата, который ухудшает гидравлические характеристики трубопровода. Основные преимущества сварки враструб — простота выполнения, так как самоцентрирование конца трубы в раструбе позволяет отказаться от применения специальных центрирующих и торцующих устройств, и пониженные по сравнению со сваркой встык требования к допускам на размеры концов труб, так как избыточный слой материала снимается нагревательным инструментом. Контактная сварка встык применяется для соединения труб и деталей диаметром 40 мм и выше, с толщиной стенки более 3 мм. При стыковой сварке нагретым инструментом выполняют следующие операции: установку и центровку труб в зажимном центрирующем приспособлении; торцовку концов труб; введение нагревательного инструмента и оплавление торцов труб; технологическая пауза — удаление нагревательного инструмента и сопряжение свариваемых поверхностей; осадку — соединение оплавленных концов под необходимым давлением и охлаждение стыка; освобождение сваренных труб или деталей из зажимов и снятие их со станка или приспособления. В связи с тем что сварной шов образуется из основного материала соединяемых труб, к качеству подготовки торцов труб под сварку предъявляются особые требования: Вылет концов труб из зажимов сварочных устройств должен быть не менее 20 мм. Рабочая зона нагревательного инструмента должна выступать за контуры свариваемых поверхностей не менее чем на 15 мм. Оплавление торцов свариваемых заготовок производится в два этапа: первый — в течение времени t’a под давлением, равным давлению осадки Ро, второй—в течение времени tn при пониженном давлении Рн. Во время технологической паузы ta производится отвод труб от нагревательного инструмента, вывод его из зоны сварки и сближение оплавленных торцов труб. Время подъема давления осадки до заданного уровня Р0 должно быть 5… 10 с для толщин стенок труб 3…30 мм. Охлаждение сварного шва . производят в естественных условиях под давлением осадки в течение заданного времени to. При температуре воздуха св. 25 °С время охлаждения необходимо увеличить на 25 %.
Pис. 1. Контактной сварки встык
Для пластмассовых трубопроводов технологического назначения и трубопроводов самотечной канализации стыковую сварку с применением плоских нагревательных инструментов допускается проводить за один этап — (0,075±0,02) МПа; из ПВД — (0,05± ±0,025) МПа; из ПВХ — (0,1 ±0,02) МПа. Давление при осадке должно быть для труб из ПНД и ПП — (0,2±0,05) МПа, из ПВД— (0,1± ±0,025) МПа и из ПВХ — (0,5±0,05) МПа. При отрицательной температуре воздуха режимы сварки должны корректироваться в ходе пробной сварки на монтажной площадке, в этом случае технологическая пауза не должна превышать 10 с при температуре воздуха минус 10 °С и 15 с при температуре воздуха 0 °С. Для трубопроводов из ПНД диаметром 700…1200 мм, а также трубопроводов самотечной бытовой канализации технологический процесс сварки допускается проводить по следующей схеме: давление при оплавлении должно составлять 0,05 МПа и поддерживаться в течение всего времени оплавления кромок ton труб до появления валика, после окончания процесса оплавления через время ta давление при осадке должно составлять 0,2 МПа, под давлением осадки сварной шов должен охлаждаться в течение времени tox. Длина подготовляемых к сварке концов труб из ПНД большого диаметра, выступающих из зажимных хомутов центрирующего устройства и установки, должна составлять 50 мм. Для оплавления торцов труб применяют электронагревательные инструменты, имеющие нагревательную плиту в виде диска, прямоугольника или эллипса с вмонтированными внутрь ТЭНами или электроспиралями, терморегулятор, клеммное устройство с кабелем для подключения к трансформатору, сигнальное устройство (лампочку) и рукоятку. Мощность ТЭНов или спиралей в таких инструментах для обеспечения необходимой температуры нагрева — не менее 2 Вт на 1 см2 рабочей поверхности инструмента. Электронагревательные инструменты изготавливают переносными и стационарными, смонтированными на станках и устройствах для сварки. Киевским филиалом ВНИИМонтажспецстроя разработано несколько конструкций электрических нагревателей. В нагревательных плитах этих инструментов так же, как и описанном выше, вмонтированы ГЭНы, напряжение питания этих нагревателей 36 В, температура рабочей поверхности до 260 °С. Строительно-монтажной сварочной лабораторией треста «Востокметаллургмонтаж» разработан электрический нагреватель для оплавления кромок труб диаметром 225…450 мм на станке СПТ-450. Его корпус из двух стальных листов эллиптической формы имеет кронштейн для крепления на станке и к штоку гидроцилиндра, которым он управляется. В корпус вмонтированы терморегулятор и клеммы для подключения кабеля, имеются ручки для перемещения нагревателя. Напряжение питания 60 В, мощность 6 кВт, температура рабочей поверхности до 280 °С. Монтажные организации применяют различные приспособления, устройства и станки для соединения, центровки и обеспечения необходимого давления торцов труб и заготовок на нагревательный инструмент, а также давления осадки. Установка сварочная комплекта УСПМ-225, разработанная Киевским филиалом ВНИИМонтажспецстроя, предназначена для стыковой сварки труб диаметром 140…225 мм, в комплект которого входят устройство торцовочное УТПМ-225 и нагревательный инструмент НСПМ-225. Устройство состоит из двух неподвижных жестко связанных один с другим хомутов с прижимом, двух подвижных хомутов с прижимами и двух направляющих, по которым перемещаются подвижные хомуты, снабженные силовыми прижимами и курками для взвода и спуска пружин. Механизм перемещения подвижных хомутов состоит из кинематически связанных между собой рычагов — приводного и тяги. Тяга снабжена пружиной, которая обеспечивает необходимое усилие прижатия при работе с торцовочным устройством. Для стопоре-ния подвижных хомутов от обратного перемещения предусмотрен храповой тормоз. Для сварки труб диаметром 140, 160, 180 и 200 мм применяют соответствующие сменные вкладыши и хомуты.
Рис. 1. Устройство сварочное комплекта УСПМ-225
1 — неподвижный зажим; 2 — рычаг привода; 3, 4 — силовые динамометры; 5 — подвижной зажим В трубозаготовительных. мастерских монтажных организаций для сварки труб и деталей встык применяются стационарные устройства и станки с ручным, гидравлическим и пневматическим приводами, с поворотными зажимами. Киевским филиалом ВНИИМонтажспецстроя разработаны станки серии УСДП (рис. 2), рассчитанные для сварки труб и заготовок встык диаметром 63…160 мм —УСДП-160 и диаметром 160…315 мм— УСДП-315. На столах этих устройств установлены подвижные каретки с поворотными зажимными хомутами, механизмы перемещения кареток, торцеватели и электрические нагреватели с напряжением питания 36 В. На этих устройствах сваривают, кроме труб, секционные отводы, тройники и крестовины. Сварка враструб применяется для соединения труб и деталей трубопроводов диаметром до 160 мм и основана на одновременном оплавлении дорном нагревательного инструмента тонкого слоя внутренней поверхности раструба и гильзой — наружной поверхности конца трубы с последующим сопряжением оплавленных поверхностей свариваемых деталей при быстром вдвигании конца трубы враструб.
Рис. 2. Установка сварочная УСДП-315
1 — станина; 2 — гидропривод; 3 — центратор; 4 — нагревательное устройство; 5 — торцовочное устройство; 6 — стыковочный стол; 7 — электрооборудование
Для нагрева деталей при сварке враструб используют электронагревательные инструменты (рис. 3), а также инструменты (оправки), нагреваемые пламенем газовой горелки. При выборе нагревательного инструмента необходимо учитывать условия выполнения сварочных работ на монтажной площадке и требования к качеству сварных соединений трубопровода.
Рис. 3. Электронагревательный инструмент для сварки враструб
1 — гильза; 2 — дорн; 3 — электронагревательный элемент; 4 — клеммы; 5 — рукоятка
Для обеспечения плотного прилегания свариваемой поверхности детали к нагревательному инструменту внутренний диаметр гильзы должен быть равным или несколько меньшим минимального наружного диаметра трубы, имеющего положительные допуски отклонения, а наружный диаметр дорна равным или несколько большим номинального внутреннего диаметра раструба, на который предусмотрены отрицательные допуски отклонения». Для сопряжения оплавленных поверхностей деталей под давлением внутренний диаметр гильзы нагревательного инструмента принимается на 0,5… …0,7 мм больше наружного диаметра дорна. Такое же соотношение рекомендуется для наружного диаметра трубы и внутреннего диаметра раструба. Поэтому в холодном состоянии конец трубы невозможно вдвинуть враструб соединительной детали. Учитывая, что размеры инструментов при нагревании увеличиваются, значение диаметров гильзы и дорна при изготовлении инструментов берут несколько меньше. Шероховатость рабочих поверхностей инструментов должна быть не более Ra = 0,8, по ГОСТ 2789—73, ГОСТ 2.309—73. Кромки гильз и дорнов должны быть закруглены.
Рис. 4. Последовательность выполнения операций при сварке враструб
1— муфта; 2 — нагревательный инструмент; 3 — ограничительный хомут; 4 — труба
При надвигании деталей на нагревательный инструмент излишний материал снимается кромками этого инструмента. Снятие небольшого поверхностного слоя является положительным фактором для процесса сварки, так как при этом уменьшается опасность попадания загрязнений с поверхности детали в сварной шов и разрушается окисленный поверхностный слой детали. При снятии слоя значительной толщины увеличивается продолжительность нагрева деталей выше допускаемых пределов, что может привести к потере формоустойчивости, а также к образованию внутри трубопровода валиков из оплавленного материала, ухудшающих его гидравлические характеристики. Перед сваркой на конце трубы снимают фаску под углом 45° на 7з толщины стенки трубы. Свариваемые поверхности обезжиривают. Последовательность выполнения операций при сварке враструб муфты и трубы показана на рис.24. На конце трубы устанавливают ограничительный хомут на расстоянии на 2 мм меньше длины раструба. В данном случае хомут служит для выправления эллипсности. трубы и ограничения зоны оплавления. Снаружи на раструб рекомендуется надевать резиновое обжимное кольцо, ширина которого равна половине глубины раструба, а внутренний диаметр на 3…4 мм меньше наружного диаметра трубы. После нагрева инструмента конец трубы вставляют в гильзу, а привариваемую муфту насаживают раструбом на дорн. Надвигать детали на нагретый инструмент следует равномерно, без перекосов и вращения. Если одна деталь надвигается на инструмент «с натягом», а другая свободно, то первая деталь должна быть надвинута на инструмент на 2…3 с раньше второй. Нагрев прекращают в момент появления у границы соприкосновения детали с инструментом валика расплавленного материала высотой 1…2 мм. После этого детали освобождают от инструмента (технологическая пауза) и конец трубы плавно, без перекоса вдвигают в раструб до упора ограничительного хомута в торец раструба. Продолжительность технологической паузы для соединений DH до 50 мм — не более 2 с, свыше 50 мм — не более 3…4 с. После соединения конца трубы с раструбом детали из ПВД они должны находиться под осевой нагрузкой (время выдержки) 30 с, а детали из ПНД и ПП — 40 с. При этом не допускается их вращение относительно друг друга во избежание смещения слоев затвердевающего материала сварного шва. Перед каждой сваркой рабочие поверхности нагревательного инструмента необходимо тщательно очищать от налипшего при предыдущей сварке материала и различных загрязнений. Очистку от налипшего материала электронагревательного инструмента выполняют сначала алюминиевыми скребками, затем ветошью, а инструмента, нагреваемого открытым пламенем, — путем выжигания налипшего материала газовым пламенем. Более высокая температура рабочих поверхностей при сварке деталей из ПВД по сравнению с их температурой при сварке деталей из других материалов объясняется тем, что ПВД в расплавленном состоянии имеет низкую вязкость и на рабочих поверхностях инструмента остается тонкий слой налипшего материала. Поэтому температура на сопрягаемых между собой оплавленных поверхностях деталей составляет 220…240 °С. Продолжительность выдержки деталей на нагревательном инструменте зависит от его температуры, а также от толщины стенки свариваемой трубы. При сварке канализационных труб и соединительных деталей температура нагревательного инструмента может быть повышена до максимально допустимой и, следовательно, продолжительность нагрева может быть сокращена. В случае проведения сварочных работ при низких температурах необходимо применять тепляки и экраны для защиты от ветра и осадков, а в процессе сварки и остывания стыка концы труб закрывают инвентарными пробками во избежание сквозняков внутри трубы. При сварке на морозе промежуток времени между снятием деталей с инструмента и их сопряжением должен быть сокращен до минимума (не более 1…2 с). При сварке вручную одним рабочим минимально допустимая температура окружающего воздуха минус 15 °С, а при сварке вручную двумя рабочими без применения приспособлений, обеспечивающих быстрое сопряжение деталей, — 0 °С. Раструбно-стыковая сварка применяется с целью повышения несущей способности раструбных соединений, при которой одновременно со сваркой цилиндрических поверхностей деталей нагревают и сваривают также торцы труб с боковой поверхностью внутренней полки раструба соединительных деталей. Такие соединения могут быть выполнены только при сварке труб с литыми фасонными деталями, так как у этих деталей поверхность внутреннего выступа раструба перпендикулярна оси и с этой поверхностью соединяется поверхность торца трубы. Раструбы, формуемые из труб, имеют коническую поверхность внутреннего выступа, которая не может контактировать с торцом трубы, перпендикулярным ее оси. Нагревательный инструмент для такого вида сварки тоже имеет гильзу и дорн. Однако в отличие от инструмента для раструбной сварки, у этого инструмента четыре рабочие поверхности — две цилиндрические для оплавления цилиндрических поверхностей раструба и конца трубы и две торцовые— одна для оплавления торцовой поверхности внутреннего выступа раструба детали и другая для оплавления торца трубы. При этом цилиндрические поверхности нагрева отделены от торцовых соответствующими кольцевыми выточками. Для того чтобы иметь возможность визуально контролировать процессы оплавления торца трубы, гильзы такого инструмента иногда отделяют от дорна зазором шириной 5…6 мм. В зазор видно, как идет оплавление торца трубы. В этом случае торцы дорна являются поверхностями для оплавления торцов трубы и внутреннего выступа раструба детали. Так же, как и при раструбной сварке, перед нагревом конца трубы на него устанавливают ограничительный хомут, но на расстоянии от торца на 2 мм больше длимы раструба. После нагрева конец трубы вдвигают в раструб детали до упора торца трубы в торец внутреннего выступа детали. Контактная сварка враструб производится на тех же станках и приспособлениях, что и стыковая сварка. При этом длина свободного конца трубы, выступающего из зажима приспособления или станка, должна быть не более 1,5 длины раструба. 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 |
|
|
|
|
© 2007 "Строй-сервер.ру". - информационная система по ремонту и строительству. |
|