Главная → Статьи

Сварка на остающихся муфтах

При сварке на остающихся муфтах с закладным нагревательным элементом оплавление свариваемых поверхностей осуществляется за счет тепла, выделяемого этим металлическим элементом и остающимся в шве.

Существуют два способа сварки закладными элементами— сварка электросопротивлением и индукционная. Для сварки труб из полимерных материалов нашла применение сварка электросопротивлением, которая основана на применении закладных нагревательных элементов, нагреваемых до необходимой температуры при пропускании по ним электрического тока.

В настоящее время наибольшее распространение получил способ сварки, при котором применяют литые калиброванные втулки, имеющие металлический закладной элемент в виде спирали. Ровно обрезанный и откалиброванный по наружному диаметру конец трубы вставляют в муфту, контролируя глубину вдвигания по отметке на трубе. Конец второй свариваемой трубы также после торцовки и калибровки без перекоса вставляют с противоположной стороны муфты и плотно прижимают к концу первой трубы.

К выводам спирали муфты присоединяют провода от специального сварочного аппарата. Требуемые режимы сварки (длительность и мощность импульса сварочного тока) автоматически поддерживаются по заданной программе в зависимости от наружного диаметра свариваемой трубы.

При сварке температура закладного нагревателя должна быть достаточно высокой для быстрого оплавления граничных слоев полимерных деталей и протекания диффузионных процессов, а также обеспечения малой длительности нагрева и поддержания градиента температур по толщине стенки муфты и трубы (рис. 2). При этом необходимо помнить, что при чрезмерно высоких температурах нагрева закла-ной спирали (например, более 270…300 °С для ПНД) полимер интенсивно разлагается, вокруг спирали образуются сквозные поры. Кроме того, в процессе нагрева спираль удлиняется и под действием чрезмерно больших температурных напряжений может потерять устойчивость. Выпучивание витков спирали приводит к возникновению межвитковых замыканий и соответственно нарушению расчетного режима нагрева. В результате радиального выпучивания витков спирали возможно также образование складки на трубе.

Давление в шве при этом способе сварки обеспечивается за счет увеличения материала в объеме при расплавлении, а также некоторого сокращения диаметра муфты в процессе нагрева, что связано с ориентацией полимерного материала деталей при литье под давлением.

Время пропускания тока определяется с учетом малой теплопроводности полимерного материала и наличия начальной воздушной прослойки между соединяемыми поверхностями, для труб из ПНД время практически ограничивается 1…4 мин.

Основными параметрами технологического режима сварки с помощью остающихся муфт с закладными нагревательными элементами являются: конструкции закладного нагревателя (материал и диаметр проволоки, шаг навивки); напряжение, подведенное к концам нагревательного элемента; сила проходящего тока, зависящая, в свою очередь, от сопротивления спирали в процессе ее нагрева; длительность пропускания тока.

Режим нагрева закладного нагревателя поддерживается специальным сварочным устройством, обеспечивающим регулировку мощности сварочных импульсов и времени пропускания их, а также снижение подводимого напряжения до безопасного уровня.

Для сварки труб из поливинилхлорида с применением литых муфт с закладными нагревательными элементами Киевским филиалом ВНИИмонтажспец-строя совместно с ВНИПИТяжпромэлектропроектом разработана специальная установка, которая обеспечивает оптимальные параметры технологических режимов сварки.

Установка состоит из переносного пульта управления и передвижного источника тока. Переносной пульт управления соединен с источником тока кабелем длиной 30…35 м. Сам переносной пульт также снабжен кабелем длиной 5 м подключения к электронагревательной спирали муфты. Это позволяет выполнять сварку, переходя от одной соединительной муфты к другой. При этом источник тока передвигают только в случае крайней необходимости или переходе на другую монтажную площадку. С помощью пульта, масса которого не превышает 3,5 кг, можно дистанционно управлять сварочным током, изменять время сварки, контролировать наличие напряжения и готовность схемы к работе.

Передвижной источник сварочного тока включает силовой трансформатор, тирнсторный преобразователь и панель управления, .которые размещены в шкафу. Технические характеристики передвижного источника:

В источнике сварочного тока применяются серийные силовой трансформатор ОСЭ-5/05 и тиристорный преобразователь БУ 3509.

Подготовка электрической схемы к работе производится включением вводного автоматического выключателя (АВ).

При кратковременном нажатии кнопки КУ срабатывает и становится на самопитание реле РП. Одновременно с этим напряжение подается на реле РВ, которое начинает отсчет выдержки времени. Замкнувшийся контакт реле РП в схеме управления тиристор-ным преобразователем БУ 3509 включает реле К, которое подает управляющее напряжение на вход тиристорного преобразователя. Тиристорный преобразователь открывается и на его выходе, т. е. на нагревательном элементе муфты появляется напряжение, величина которого определяется положением задающего потенциометра R5. Происходит разогрев спирали соединительной муфты. Этому процессу соответствует горение сигнальной лампы ЛK с красным светофильтром.

Потенциометром R5, который установлен на пульте, можно регулировать силу тока в период разогрева муфты. По истечении выдержки времени реле РВ сво-им замыкающим контактом отключает реле РП, реле К в схеме БУ, что снимает управляющий сигнал и затухание тиристорного преобразователя, Сигнальная лампа ЛК гаснет и вновь загорается зеленая лампа ЛЗ. Запирание тиристорного преобразователя независимо от состояния реле времени РВ в любой момент времени осуществляется нажатием на кнопку КС.

Тиристорный преобразователь БУ 3509 имеет собственные кнопки управления, установленные на лицевой панели преобразователя. Размыкающий контакт РП предотвращает управление схемой от собственных кнопок в процессе работы с переносного пульта управления установки.

Способ сварки с применением закладных нагревателей позволяет поддерживать стабильность параметров процесса, обеспечивать высокий уровень механизации сварочных работ, значительно повысить производительность труда и сократить продолжительность монтажа трубопроводов в сложных монтажных условиях, повысить культуру производства и уменьшить затраты электроэнергии. По сравнению со сваркой нагретым инструментом рассматриваемый способ более удобен при выполнении соединений в стесненных условиях монтажа, особенно при работах, когда использование установок и приспособлений для сварки нагретым газом или инструментом затруднено или невозможно.

В случае появления течи в сварном шве при испытаниях трубопровода или его эксплуатации может быть осуществлена повторная сварка. Сварка на остающихся муфтах по сравнению со сваркой нагретым инструментом характеризуется более благоприятным распределением напряжений в шве, большей жесткостью сварного соединения, более длительной прочностью.

Недостатками данного способа сварки являются увеличение стоимости сварного соединения из-за применения дополнительных металлических элементов, повышенные трудовые затраты на изготовление деталей с закладными нагревательными элементами, ограничение применения этого способа сварки только для полимеров, имеющих достаточно широкий интервал температур нагрева; высокая стоимость оборудования и оснастки. Кроме того, осложняет сварку необходимость тщательной подгонки концов труб к муфте для образования их полного контакта по всей осесимметричной поверхности, так как диаметральный зазор между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью муфты не должен превышать 0,2-0,3 мм,

Ваш отзыв