Инструкция по сварке ПЭ труб фитингами с закладными нагревателями

7 Подготовка к сварке (для чайников)

7.1 Условия свариваемости

7.1.1 Одинаковые свариваемы материалы

Как и при любом другом способе сварки пластмасс, все материалы, участвующие в сварке с закладными нагревателями, должны иметь близкий химический состав и показатель текучести расплава.
Не следует пробовать сварить полипропиленовые трубы полиэтиленовыми электромуфтами, ничего хорошего из этого не выйдет.
С другой стороны, сварка труб из ПЭ-80 фитингами из ПЭ-100 вполне допускается. Несколько сниженная прочность сварного соединения вполне компенсируется большой площадью зоны сварки.
Нормы DVS 2207-1 (Германия) допускают сварку труб из PE-Xa и PE-Xc электросварными фитингами из ПЭ-100.

7.1.2 Чистые свариваемые поверхности

Как и при любом другом способе сварки пластмасс, все свариваемые поверхности должны быть чистыми. Особенно, чистыми от любого жира.
Нормы DVS 2207-1 (Германия) предписывают очищать внутреннюю (свариваемую) поверхность фитинга с ЗН чистой салфеткой или ветошью, неокрашенной и не оставляющей волокон, смоченной обезжиривающей жидкостью. Жидкость должна быть полностью высыхающая.
А для свариваемых поверхностей трубы предписано использовать механическую очистку (снятие стружки), предварительно убедившись в чистоте очищающего инструмента (скребка). Такой способ очистки помогает устранить не только химические (в частности, жировые) загрязнения, но и верхний окисленный слой полиэтилена. Последующая химическая очистка обезжиривающей жидкостью рекомендуется только для случаев, если после снятия стружки оператор нечаянно схватился за чистую свариваемую поверхность рукой или испачкал ее другим способом, а дальнейшая механическая очистка нецелесообразна.

7.1.3 Естественное остывание

Как и при любом другом способе сварки пластмасс, остывание сварного соединения должно быть естественным.
Попытки ускорить остывание путем полива водой или обдува воздухом обязательно приведут к внутренним напряжениям в зоне сварного соединения и потому недопустимы.
Во избежание повреждения сварного соединения, рекомендуется оставить трубы зафиксированными на всё время остывания и защитить фасонную деталь от любого механического воздействия. В случае сварки седелки оставьте притягивающие ремни натянутыми на всё время остывания.

ВАЖНО: Остыванию как таковому при сварке с закладными нагревателями придают незаслуженно мало значения. К этому провоцируют сварочные аппараты, которые в конце процесса нагрева отображают сообщение типа «Сварка завершена». Ни в коем случае не следует понимать это буквально, поскольку завершен только процесс нагрева, а остывание еще даже не начиналось. В этот момент полиэтилен на границе трубы и фитинга находится в вязко-текучем состоянии (см.п.4.1), и ему еще предстоит отдать накопленное тепло глубоким слоям трубы и фитинга, и только после этого – в воздух. Ни в коем случае не прилагайте нагрузок к сварному соединению до его остывания хотя бы до температуры 40-45°C. Особенно важно – не прилагайте нагрузок к закладным деталям комбинированных фитингов.

7.2 Подготовка для соединительных муфт, отводов, тройников, заглушек

7.2.1 Набор необходимых принадлежностей

Кроме сварочного аппарата для сварки с ЗН, вам потребуются (см.рис.32):

1. Электросварной фитинг – соединительная муфта, отвод, тройник или заглушка;
2. Позиционер для фиксации и исправления овальности труб (иногда фиксацию можно обеспечить подручными средствами);
3. Ручной или механический скребок;
4. Труборез (можно заменить ножовкой по дереву);
5. Жидкость для обезжиривания поверхностей;
6. Чистая салфетка или ветошь;
7. Маркер для пластиковых труб.

Рис.32 Принадлежности для приварки соединительной муфты

7.2.2 Обрезка и очистка

ПЭ трубы, подготовленные для сварки, должны быть отрезаны перпендикулярно оси, без запилов, стружек и т.п.

Избегайте заметной овальности труб. Овальность труб вычисляется как

D_{e max} – максимальный наружный диаметр,
D_{e min} – минимальный наружный диаметр,
D_n – номинальный диаметр трубы.
Если овальность вызвана тем, что ПЭ труба поставлялась в бухте, рекомендуется размотать трубу за сутки до укладки и сварки, это уменьшит овальность и несколько распрямит трубу.
Овальность перед сваркой не должна превышать 1,5%. В противном случае следует применять специальные зажимы для исправления овальности или позиционеры с жесткими хомутами.

Предварительно очистите концы ПЭ труб от грязи и пыли. Затем маркером отметьте участок, который необходимо очистить скребком (см.рис.35). Длина этого участка должна быть на 10 мм больше глубины проникновения трубы в фитинг. Если полиэтиленовый фитинг имеет внутренний ограничитель, то глубина проникновения определяется как расстояние от ограничителя до наружного среза фитинга. У некоторых соединительных муфт внутреннего ограничителя нет, тогда глубина проникновения определяется как половина длины соединительной муфты.

Рис.35 Отметка длины зачистки маркером

Очистите наружную поверхность трубы от слоя окисленного полиэтилена. В "эконом-варианте" это можно сделать ручным скребком (см.рис.36). Очистка должна быть равномерной, на глубину около 0,1 мм для ПЭ труб диаметром до 63 мм и около 0,2 мм для ПЭ труб диаметром более 63 мм. Равномерность очистки можно визуально проконтролировать по равномерности стружки на торце трубы.
Затем удалите стружку, сняв скребком фаску под углом 45° на торце трубы.

Следует, однако, учитывать, что очистка полиэтиленовой трубы ручным скребком - процесс очень трудоемкий и медленный, особенно в случае труб больших диаметров. Представьте себе трубу ∅225 мм. Вы не можете вращать тот конец, который является частью ранее сваренного трубопровода. И поднять трубу на значительную высоту - тоже не можете, поскольку она жесткая и тяжелая. Очистка нижней части трубы ручным скребком производится вслепую, в результате на поверхности трубы остаются неочищенные полосы. Это одна из типичных причин непроваров и последующей разгерметизации ПНД трубопровода.

Для обеспечения гарантированной равномерной очистки трубы профессионалы используют механическое приспособление для снятия оксидного слоя (см.рис.37). Кроме гарантии качества, такое приспособление в разы увеличивает скорость работы и, таким образом, снижает ее стоимость.

Ни в коем случае не используйте для механической очистки ПЭ труб наждачную бумагу, рашпиль, абразивные круги или ножовочные полотна. Такие способы очистки не удалят слой окисленного полиэтилена, а только поцарапают его (см.рис.38). Это неизбежно приведет к непровару и последующему расслоению трубы и фитинга (см.рис.39).

Электросварной фитинг достаньте из упаковки непосредственно перед сваркой и обезжирьте его внутреннюю поверхность тканью или салфеткой, смоченной обезжиривающим средством (см.рис.40). После этого не касайтесь внутренних поверхностей фитинга пальцами.
Если у вас нет уверенности, что после механической очистки трубы никто не касался ее руками, обезжирьте свариваемую поверхность трубы тем же способом (см.рис.41).

7.2.3 Позиционирование

Исключительно важно обеспечить соосное расположение фитинга и труб и неподвижность такого расположения в течение всего цикла сварки с закладными нагревателями, включая фазу остывания. Фитинг не должен выполнять функции несущего элемента сборки. Для этой цели используют позиционер (см.рис.42), который помогает:

• Обеспечить соосность свариваемых труб;
• Выровнять овальность труб;
• Зафиксировать трубы на время сварки и последующего остывания.

Овальность ПЭ трубы или перекос трубы относительно электросварного фитинга неизбежно приведут к образованию увеличенного зазора между трубой и спиралью, в результате – к недостаточному нагреву трубы, но к избыточному нагреву и расплавлению фитинга. Расплавленный полиэтилен вытечет через большой зазор наружу (см.рис.43). Еще хуже, если он вытечет внутрь и уменьшит внутренний проход трубопровода.

Второе обязательное условие при позиционировании – труба должна полностью накрывать зону нагрева (закладную спираль) и заходить в холодную зону на существенную длину. В случае с соединительной муфтой торцы труб должны доходить до середины внутренней холодной зоны.
Если торец одной из труб находится в зоне нагрева или даже на границе зоны нагрева с холодной зоной, расплавленный полиэтилен прольется внутрь и частично перекроет внутренний проход трубопровода (см.рис.44). Самое страшное - если труба лишь немного перекрывает зону нагрева, а остальная часть зоны нагрева остается свободной (см.рис.45). В этом случае возможны любые катастрофические последствия – задымление вплоть до возгорания полиэтилена, перекрытие внутреннего прохода трубопровода, отслоение спирали, возможно даже с коротким замыканием между витками и с повреждением сварочного аппарата. И в любом случае, слишком малая площадь сварки не обеспечит должной прочности соединения.

Чтобы быть уверенным, что труба вошла в фитинг на необходимую глубину (не больше и не меньше), предварительно отметьте маркером глубину проникновения трубы в фитинг (см.рис.46).
ВНИМАНИЕ! Не полагайтесь на внутренний упор, если таковой есть у соединительной муфты. При совмещении трубы и электромуфты вы можете малейший перекос принять за достижение внутреннего упора, особенно на больших диаметрах. Не поленитесь сделать предварительную отметку на трубе!

Рис.46 Нанесение отметки после очистки

Зафиксируйте одну из труб в хомутах позиционера и наденьте на нее фитинг до отметки (см.рис.47).
Вставьте вторую трубу в фитинг до отметки и зафиксируйте вторую трубу в хомутах позиционера (см.рис.48). Теперь фитинг установлен на трубах в положении, в котором должен быть приварен.
Рекомендуется на обеих трубах отметить место среза фитинга несмываемым маркером, длина метки – не менее 1/3 окружности трубы. Такие метки помогут после сварки определить, не сместился ли фитинг в процессе сварки.

В отсутствие позиционера добиться соосного и неподвижного расположения ПЭ труб и ПЭ фитинга можно с помощью подручных предметов (см.рис.49).
Однако для исправления овальности труб все равно потребуется специальное приспособление. Простейшее приспособление - две штанги на шпильках. (см.рис.50)
ЗАМЕЧАНИЕ: Самый простой способ убедиться в исправлении овальности и соосном расположении деталей - убедиться, что электросварной фитинг свободно поворачивается вокруг оси трубы. Это является свидетельством того, что фитинг не поддерживает вес одной из труб, а обе трубы вполне цилиндрические.

В случае ремонта поврежденного ПНД трубопровода свариваемые трубы, как правило, не допускают осевого перемещения, но могут отгибаться. В этом случае полиэтиленовый фитинг (соединительную муфту) надевают вначале на одну из труб на всю длину (см.рис.51). А затем, после соосного расположения труб, передвигают на вторую трубу до метки (см.рис.52).

Подключите разъемы сварочных проводов к контактам фитинга (см.рис.53).

Рис.53 Подключение сварочных проводов

На этом подготовка к сварке закончена. Далее следуйте инструкции к аппарату для сварки с закладными нагревателями.

7.3 Подготовка для седелок

7.3.1 Набор необходимых принадлежностей

Для приварки полиэтиленовой седелки с отводом к полиэтиленовой трубе потребуются (см.рис.54):

1. Сама седелка;
2. Прижим седелки (поставляется с седелкой или является отдельным приспособлением);
3. Комплект болтов (поставляется с седелкой);
4. Ручной скребок;
5. Жидкость для обезжиривания поверхностей;
6. Чистая салфетка или ветошь;
7. Отвертка или внутренний шестигранник для болтов;
8. Если седелка имеет внутреннюю фрезу для врезки под давлением, то потребуется внутренний шестигранник для фрезы;
9. Маркер для пластиковых труб.

Если седелка не имеет встроенной фрезы, потребуется ключ с насадкой-фрезой соответствующего диаметра (см.рис.55).

7.3.2 Очистка

Определите будущее расположение электросварной седелки и маркером отчертите на трубе ее периметр (см.рис.56).

Рис.56 Пометка периметра седелки

Механическая очистка скребком и обезжиривание свариваемой поверхности трубы производится так же, как и в случае сварки соединительных муфт, отводов и тройников (см.рис.57). Свариваемая поверхность седелки обезжиривается тканью или салфеткой, смоченной обезжиривающей жидкостью (см.рис.58).

7.3.3 Позиционирование

Установите электросварную седелку на трубу, вставьте болты с шайбами, наденьте на болты прижим седелки и наживите гайки на болты. Выровняйте седелку по очищенной поверхности трубы и затяните болты (см.рис.59). Затем подключите сварочные провода к электроконтактам седелки (см.рис.60).

На этом подготовка к сварке закончена. Далее следуйте инструкции к аппарату для сварки с закладными нагревателями.

7.3.4 Сверление отверстия в трубе

После остывания сварного соединения отвинтите крышку седелки. Если седелка имеет встроенную фрезу, вставьте ключ для фрезы (см.рис.61) и вращайте по часовой стрелке до полной перфорации стенки трубы. Этот момент будет заметен по резкому снижению усилия вращения ключа. Для уверенности поверните ключ еще на 2 оборота. Затем вывинтите фрезу против часовой стрелки до упора.
ВНИМАНИЕ! Не сверлите отверстие до сварки, это может привести к деформациям во время сварки.

Если электросварная седелка не имеет внутренней фрезы, высверлите отверстие в трубе ключом с насадкой-фрезой. Диаметр фрезы выбирайте несколько меньше диаметра внутреннего отверстия седелки.

После сверления отверстия плотно навинтите крышку седелки, предварительно убедившись в наличии внутреннего резинового уплотнительного кольца (см.рис.62).

Автор: Жуков Александр Владимирович