Авторство и авторские права на статью принадлежат компании «АДР-Технология»
При использовании материалов – обязательна активная ссылка на www.adr-t.ru

1 Монтаж полиэтиленовых труб своими руками

Русскому человеку, у которого стоит задача проложить ПЭ трубопровод, а знаний и опыта нет, заманчиво найти подробную и корректную инструкцию по сварке ПНД труб своими руками в домашних условиях. Это похвальное свойство нашего пытливого ума иногда приводит к массе проблем.

Давайте разберемся, стоит ли делать это своими руками. Если стоит, то как?

Любая инструкция по сварке полиэтиленовых труб в специализированном учебном центре». Действительно, автору приходилось встречать людей, которым когда-то «дядя Вася показал», как варить. После этого человек проработал несколько лет и считает себя авторитетным профи. А при ближайшем рассмотрении оказывается, что он все эти годы методично вредил народному хозяйству России.

К сожалению, большинство Российских учебных центров образованы при коммерческих фирмах, торгующих сварочным оборудованием какой-либо определенной марки. Учебный центр сам по себе дело не прибыльное, коммерческая фирма содержит его в основном для «проталкивания» своего товара. Вряд ли можно надеяться, что в таком центре вам дадут подробные и объективные знания по технологии сварки полиэтиленовых труб. И уж тем более, вряд ли научат выбирать оборудование среди конкурирующих марок.

Вторая проблема – в учебный центр будущего сварщика калачом не заманишь. Технология сварки полиэтилена ошибочно представляется простой, а времени всем не хватает.

Автор поставил себе несколько задач:

  • В меру своих сил способствовать тому, чтобы в нашей стране полиэтиленовые трубопроводы были надежными. А для этого:
  • Не просто дать формальное описание различных режимов стыковой сварки, а подробно объяснить, почему так. Иначе русского человека не переубедить.
  • На основе объяснения физических принципов стыковой сварки развенчать некоторые популярные мифы. Иначе любой менеджер торгующей организации уверенным голосом делает из нашего человека идиота.
  • На основании действующих нормативов объяснить требования к сварочному оборудованию и научить это оборудование выбирать. Иначе, опять же, продавцы обманут.

Автор берет на себя смелость утверждать, что внимательное изучение всего, что написано далее, может служить инструкцией по сварке полиэтиленовых труб своими руками. Только практика потребуется.

2 Общая идея

Сварка пластмассовых труб нагретым инструментом встык заключается, в принципе, в нагреве торцов до расплавления материала и в последующем сжатии торцов для образования стыкового соединения и остывания шва (рис.1).

Нагрев свариваемых поверхностей производится плоским металлическим нагретым инструментом с тефлоновым покрытием, который после нагрева удаляется из зоны сварки.

Рис. 1 Сварка труб встык

Однако сварка качественного стыкового соединения требует от оператора аккуратного выполнения целого ряда условий. В итоге процесс сварки встык нагретым инструментом состоит из 5 основных фаз с точно нормированными режимами.

3 Назначение технологии стыковой сварки

Сварка встык – один из трех способов сварки полиэтиленовых труб, обеспечивающих прочность сварного соединения не ниже прочности самой трубы. Два других способа – сварка с закладными нагревателями и сварка нагретым инструментом в раструб.

Технология стыковой сварки позволяет соединять трубы из любых термопластов I и II группы – ПЭ, ПП, ПВДФ, ПВХ и пр. Другими словами, из полимеров, которые при нагреве способны перейти в вязко-текучее состояние, а после остывания – снова затвердеть без существенного изменения физико-химических свойств.

Основное достоинство технологии стыковой сварки перед другими видами сварки пластиковых труб – в том, что для прокладки прямых участков трубопроводов не требуются расходы на соединительные детали; свариваются непосредственно отрезки труб.

Недостаток – в том, что, независимо от диаметра свариваемых труб, требуется строгое выполнение многочисленных требований технологии стыковой сварки, а сварка одного стыкового шва занимает сравнительно много времени.

Чем выше диаметр свариваемых труб, тем ощутимее превосходство достоинств технологии стыковой сварки над ее недостатками. Поэтому для диаметров ниже 63 мм сварка встык нагретым инструментом применяется очень редко. Что касается пластиковых труб диаметром выше 110 мм, то это, как правило, трубы из полиэтилена. Поэтому в подавляющем большинстве случаев технология стыковой сварки используется для соединения полиэтиленовых труб.

И наоборот, полиэтиленовые трубы в большинстве случаев соединяются по технологии стыковой сварки. Можно сказать, что «сварка полиэтиленовых труб» и «стыковая сварка труб» – почти синонимы.

Единственное ограничение – сварка стыковых швов не рекомендуется на безнапорных трубопроводах канализации из полимерных труб, т.к. на внутренней поверхности трубопровода в результате сварки стыкового соединения образуется валик оплавленного материала (т.н. грат), который может стать местом скопления твердых частиц и причиной засорения безнапорного трубопровода. Если внутренний грат срезается, то стыковые сварные соединения могут использоваться даже для прокладки канализации. Проблема в том, что на готовом трубопроводе факт удаления внутреннего грата практически невозможно проверить. Вероятно, поэтому основное «узаконенное» применение технологии стыковой сварки – монтаж напорных трубопроводов:

Наружные водопроводы из полиэтиленовых труб

В части технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб СНиП 3.05.04-85* ссылается на один из первых Российских нормативных документов, в которых эта технология описана – ОСТ 6-19-505-79.

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 (п.4.11 СП). Материал труб – только ПЭ, способы сварки полиэтиленовых труб – «…встык нагретым инструментом или при помощи деталей с закладными электронагревателями» (п.4.13 СП).

Здесь нет ни собственного описания технологии стыковой сварки, ни ссылки на другой нормативный документ. Зато собственная технология стыковой сварки полиэтиленовых труб описана в Газпромовском СТО 2-2.1-411-2010.

Нефтепроводы из полиэтиленовых и полипропиленовых труб

Монтаж нефтепроводов из пластиковых труб подчиняется ВСН 003-88 Миннефтегазстроя. Материал труб – ПЭ или ПП, способы сварки – нагретым инструментом встык или в раструб (п.7.5.3.1. ВСН).

ВСН 003-88 содержит описание технологии стыковой сварки полиэтиленовых (ПНД) и полипропиленовых труб, сходное с самыми привычными в России технологиями DVS 2207-1 и DVS 2207-11 соответственно.

Технологические трубопроводы

Монтаж технологических трубопроводов из пластиковых труб подчиняется СНиП 3.05.05-84. Трубы из полимерных материалов здесь собирательно называются «пластиковыми». Методы сварки не определены. Однако методы контроля качества сварки пластиковых труб здесь определены, в том числе, для стыковых соединений (п.4.23. СНиП).

Важно

Очевидно, что сварка враструб требует соблюдения элементарных требований безопасности. Наряду с ними важно ответственно подходить к качеству выполнения работ. Так, необходимо до упора вводит трубу в муфту. В противном случае данный участок в уже готовом трубопроводе будет отличаться меньшей по толщине стенкой и, соответственно, большим диаметром внутри. В результате здесь будет более низкое давление.

Если же при совмещении деталей прилагалось излишнее усилие, то внутри может образоваться слишком большой валик (грат), который будет препятствовать потоку газа либо жидкости.

Такова специфика раструбной сварки. При грамотном подходе к выполнению работ соединение труб будет предельно качественным и долговечным.

Соединение в раструб

Раструбный способ сварки обеспечивает стопроцентное качество соединения, то есть его прочность такая же, как и прочность самого изделия. Это достигается за счет того, что деталь нагревается до вязко-текучего состояния и соединяется при дополнительном давлении.

Происходит перемешивание соприкасающихся слоев и диффузия макромолекул при дополнительном давлении, возникающем при введении трубы в муфту.

Для получения такого качественного шва требуется соблюдать несколько правил:

  • свариваемые поверхности должны быть очищены от жира и других загрязнений;
  • внешний слой тоже считается загрязненным, так как мог подвергнуться воздействию ультрафиолета или окислению;
  • непосредственно перед сваркой рекомендуется кроме протирки спиртом сделать механическую очистку скребком.

После завершения сварки труб нельзя ускорять процесс охлаждения холодным воздухом или водой. Это может привести к внутренним напряжениям, которые в свою очередь вызовут образование раковин.

При работах в условиях низких температур наоборот нужно завернуть стык какой-нибудь теплоизолирующей тканью для обеспечения медленного равномерного остывания полипропиленовых труб.

Достоинства и недостатки

Несомненным достоинством раструбной сварки полипропиленовых труб является стопроцентная гарантия качества шва. Фактически получается монолитное изделие. Часто при намеренном разрушении излом происходит где угодно, но только не по месту сварки.

К оператору сварки не предъявляются никакие требования по квалификации, ее может сделать любой человек.

Для изделий диаметром до 40 мм используется дешевое ручное сварочное оборудование.

Требует высокую температуру нагрева соединяемых поверхностей (до 260 ⁰С). При этом имеет малое время нагрева и высокую скорость сварки.

Невозможно сваривать тонкостенные изделия из-за чрезмерно быстрого нагрева, который приводит к таким деформациям, что нет возможности ввести трубу в муфту.

При совмещении трубы и фитинга с нагревателем или друг с другом после нагрева требуется значительное усилие. При диаметрах более 50 мм соединение вручную практически невозможно, требуется использование механических и других приспособлений.

Неэкономично при строительстве магистрального трубопровода.

Как происходит соединение

Простота сварки заключается в том, что полипропилен начинает плавиться при температуре 170 ⁰C. Разогревая соединяемые поверхности до температуры 250-300 ⁰C, и плотно соединяя их, получают монолитное изделие при последующем охлаждении.

Раструбный сварочный аппарат представляет собой устройство с нагревательным элементом, имеющим регулятор нагрева и насадки под различные толщины.

Пара насадок представляет собой один цилиндр с внешней рабочей зоной для разогрева внутренней поверхности муфты. Второй цилиндр имеет рабочую зону внутреннюю для разогрева внешней поверхности полипропиленовой трубы.

Насадки аппарата для раструбной сварки делают из металла с хорошей теплопроводностью. У них есть антипригарное тефлоновое покрытие с металлизацией. Трубу и муфту закрепляют на насадке, затем включают аппарат.

Через заданное время разогрев до необходимой температуры детали отключается. После этого труба вводится в муфту. За несколько секунд, пока идет остывание, происходит прочное сваривание изделий. Технология сварки – проще некуда.

Характеристики сварочного оборудования

Для сварки полипропиленовых труб диаметром до 40 мм удобнее использовать ручной паяльник. При работе с трубами большего диаметра рекомендуется применять механические модели, обеспечивающие высокую надежность соединения.

Характеристики сварочных аппаратов для ПЭ изделий:

  • Напряжение в сети – от 110 до 230 В.
  • Мощность в зависимости от модели – 650-1800 Вт.
  • Частота при сварке – 50/60 Гц.
  • Температура нагревания – 200-300 градусов.
  • Диаметр соединительных фитингов – от 20 до 160 мм.

Еще один важный фактор, влияющий на производительность оборудования – тип температурного датчика. Самый бюджетный вариант – капиллярный термостат, работающий по принципу утюга – при достижении заданной температуры нагревание прекращается, а затем снова возобновляется по мере остывания.

Современные модели оснащаются электронными датчиками, которые обеспечивают высокую скорость нагревания, а также позволяют поддерживать заданную температуру с точностью до градуса.

В завершении стоит отметить, что применение полипропиленовых труб позволяет снизить затраты на прокладку трубопровода, а раструбная сварка, в свою очередь, обеспечивает высокую скорость монтажа.

Специфика техники

Метод сварки в раструб — доступен и прост. Даже не имея опыта, можно получить достойный результат, не говоря уже о квалифицированном мастере.

Сердцевиной сварочного аппарата является тэн – нагревательный элемент, на который фиксируется насадка. С одной стороны, к тэну подсоединяют фитинг, с другой – трубу.

При включении устройства, с помощью тэна, начинается нагрев насадки. Насадка, в свою очередь, нагревает внутреннюю часть фитинга и край трубы. После того, как полипропилен начнет плавиться, труба легко соединяется с фитингом вручную.

В этом заключается вся суть раструбной сварки. Этот способ доступен каждому, даже неопытный рабочий быстро справится со свариванием и получит надежный и герметичный шов.

Комплектующие


Механическое раструбное сваривание

Для работы с аппаратом муфтовой сварки, вам понадобятся дополнительные комплектующие: особые насадки и режущие инструменты.

Насадки для сварочных аппаратов нужны для нагрева деталей. В основном они покрыты тефлоном и достаточно долго служат. Но всё равно, периодически требуется их менять.

Это расходной материал, поэтому у вас должна быть замена устаревшей насадке. Подбор насадок для сварки зависит от диаметра трубы.

Для порезки труб необходимо иметь режущие инструменты. Эти комплектующие помогут смонтировать водопровод в соответствии с вашими размерами.

Но помните, что есть трубы, на которые в качестве армирующего слоя может быть нанесен алюминий. Перед началом проведения сварочных работ, алюминиевый слой необходимо удалить.

4 Нормативная база сварки встык

Как видно из п.3, до недавнего времени в России была значительная неразбериха с технологией стыковой сварки, поскольку несколько действующих нормативных документов давали собственную ее трактовку, и потому большинство сварщиков предпочитали доверять стройной немецкой технологии DVS. А требования к оборудованию стыковой сварки в России вообще не были определены никаким нормативом.

С начала 2013 г. в РФ начали действовать сразу два нормативных документа:

  • ГОСТ Р 55276 – на технологию стыковой сварки ПЭ труб при монтаже водопроводов и газопроводов, на основе перевода международного стандарта ISO 21307;
  • ГОСТ Р ИСО 12176-1 – на оборудование для стыковой сварки, на основе перевода международного стандарта ISO 12176-1.

Принятие ГОСТа на оборудование было безусловно полезным. К сожалению, это не значит, что самое низкосортное импортное оборудование сразу отсеялось. Но, во всяком случае, немногочисленные Российские производители оборудования теперь вынуждены работать над качеством, а потребитель получил подсказку по оценке качества приобретаемого оборудования.

ГОСТ на технологию стыковой сварки навел относительный порядок. Во всяком случае, привел к единообразию технологии стыковой сварки ПЭ труб на территории РФ. Но проблемы остались.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 наряду с традиционным режимом сварки при низком давлении (схожа с DVS 2207-1 и старыми Российскими нормативами) узаконил режим сварки полиэтиленовых труб при высоком давлении, которая раньше применялась только в США. Этот режим предъявляет повышенные требования к оборудованию, зато позволяет заметно сократить время сварочного цикла.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 вряд ли годится для непосредственного использования на стройплощадке, поскольку ориентирован не на сварщика, а на разработчика технологической карты сварки полиэтиленовых труб.

ВАЖНО! ГОСТ Р 55276 не решил проблему ограничений, которыми страдали старые Российские нормативы и по сей день страдают все иностранные нормативы. Во-первых, допустимый диапазон температур воздуха от +5 до +45°С, в то время как огромная часть территории РФ вынуждена начинать сварку когда болота замерзнут. Во-вторых, максимальная толщина стенки труб 70 мм, в то время как толщина стенки фактически производимых труб давно перевалила за 90 мм. И в-третьих, материал труб – только традиционный полиэтилен низкого давления (ПНД) с показателем текучести расплава не ниже 0,2 г/10 мин (при 190/5), в то время как для производства труб большого диаметра давно используются нестекающие марки полиэтилена среднего давления с ПТР ниже 0,1 г/10 мин (при 190/5). Для условий, выходящих за проверенные рамки температуры воздуха и толщин стенок, некоторые производители рассчитали технологию сварки полиэтиленовых труб путем экстраполяции действующих нормативов, но эта теоретическая технология пока не проверена долгосрочными испытаниями. Для нестекающих марок полиэтилена технологии сварки труб нет даже в теории. В итоге в условиях, выходящих за ограничения проверенной технологии, в России выполняется около 80% всех сварок!

Краткая информация

Прежде чем приступать к работе, давайте вникнем в суть. Чем характерен метод раструбной или как еще называют, муфтовой сварки?

Технология элементарно проста – локальный нагрев конца полипропилена и фитинга. Несмотря на незамысловатость, этот способ очень надежен. Он позволяет герметично образовывать прочный и долговечный шов.

Существует не один вид сварочных устройств и все имеют определенные функции и технические свойства. Чтобы выбрать оптимальный вид устройства раструбного сваривания, рассмотрим их преимущества.

Виды устройств


Процесс раструбного сваривания
В зависимости от поставленной задачи можно использовать механический либо ручной аппарат раструбного сваривания.

Для раструбного сваривания труб диаметром менее 50 мм используются приборы ручного типа. Они наиболее широко применяются в быту и для выездных работ. Обычно его возможностей хватает для монтажа разводки системы водоснабжения.

Однако, ручной прибор вполне способен справиться и с большим диаметром. Заводы-изготовители производят модели сварочных аппаратов, которые можно использовать при работе с диаметром до 125мм.

Такой охват популярных размеров труб делает ручной аппарат универсальным и компактным бытовым устройством.

Особенности монтажа

При пайке ПНД труб нужно учитывать, что сварочное соединение является неразъемным. Для изготовления прочного сварочного соединения, необходимо применять специализированное оборудование. Изначально лучше попробовать выполнить работу на черновых деталях.

При создании соединения на обжимных фитингах, необходимо выбирать возможность разъединения отдельных элементов. Стык, изготовленный на фитингах, может выдержать нагрузку индивидуального водяного отопления, но он не рассчитан на гидроудары или промышленное давление. Сварочный шов подходит для скрепления деталей большого диаметра.

Способы сварки

Технология сварки полиэтиленовых труб проводится несколькими методами. Каждый из них имеет определенные особенности, требует применения разных видов инструментов, расходных материалов.

Раструбный

Для сварки ПЭ труб раструбным методом необходимо использовать специальные фитинги. Дополнительно понадобятся следующие инструменты:

  • калибратор;
  • труборез;
  • сварочный аппарат для полимерных материалов;
  • инструмент для снятия фаски;
  • набор насадок для нагревания.

Пошаговая инструкция по проведению работ:

  1. Разрезать трубы по нужным размерам.
  2. Инструментом для снятия фаски обработать соединяемый край.
  3. Откалибровать отверстие, чтобы получилась идеальная окружность.
  4. Протереть стыкуемые поверхности от пыли, обезжирить.
  5. Выставить температуру нагрева сварочного аппарата на 210 градусов по Цельсию. После нагрева до этой температуры, на аппарате загорится индикатор.
  6. На две насадки, закрепленных на сварочном аппарате, установить подготовленную трубу, муфту.
  7. После нагрева, снять две детали, соединить их вместе.

Дождаться остывания шва.

Встык

Метод применяется для сваривания изделий, толщина стенок которых превышает 5 мм. Требуемое оборудование, инструменты:

  1. Механизм для обработки срезов — торцеватель.
  2. Приспособление для соосного выставления двух деталей относительно друг друга — центратор.
  3. Система управления для автоматизированных процессов.
  4. Сварочный аппарат, применяемый для торцевого соединения.
  5. Привод для соединения отдельных элементов.
  6. Редукционные вкладыши.

Процесс проведения работ:

  1. Закрепить два конца трубопровода в центровочной станине.
  2. Зачистить, снять фаску с соединяемых мест.
  3. Сварочное зеркало разогревает две части трубопровода одновременно.
  4. Под давлением две части удерживаются до остывания.

Чтобы сделать прочный шов, необходимо ознакомиться с таблицей сварки полиэтиленовых труб встык.

Сварочный аппарат для полиэтиленовых труб

Экструдером

Пайка трубы ПНД экструдером применяется на производстве при изготовлении трубопроводов сложной формы. Пошаговая инструкция по выполнению работ:

  1. Обрезать детали по нужным размерам, зачистить их от заусенцев.
  2. Очистить места среза от грязи, обезжирить их.
  3. Точечной сваркой скрепить детали между собой.
  4. Проварить стык экструдером.

Чтобы довести шов до приемлемого вида, нужно дождаться остывания пластмассы, зачистить его наждачной бумагой.

Электросварными фитингами

Сварка ПНД труб электромуфтами считается дорогим методом, которые требует покупки определенных расходников, инструментов. Электросварные фитинги — это детали из полимерных материалов, которые имеют несколько нагревательных элементов, вмонтированных внутри. При использовании фитингов нужно применять специальный сварочный аппарат, который не имеет нагревающегося сегмента.

Необходимое оборудование

Для стыковой сварки полиэтиленовых труб используют узкоспециализированные сварочные аппараты. Эти устройства имеют модульную конструкцию, которая включает:

  1. Центратор с одной или двумя парами статичных и динамичных хомутов. Необходим для фиксации, осевого центрирования и сведения труб.
  2. Торцеватель. Служит для обработки кромок и формирования контактных поверхностей непосредственно перед свариванием.
  3. Сварочное зеркало. Играет роль нагревательного элемента, его задача – перевести пластик в торцевых частях труб из твердого в жидко-вязкое состояние.
  4. Привод (ручной или электрический). Необходим для формирования и сохранения усилия сжатия в момент соединения торцевых частей труб.

Для труб небольшого диаметра выпускают и более примитивные системы, которые предполагают ручное механизированное соединение элементов с заранее подготовленными кромками. При работе с подобным оборудованием не обойтись без внешних труборезов.

Важно!

Не каждый стыковой сварочный аппарат может варить газовые трубы. Это зависит от нескольких факторов:

Во-первых, аппарат должен быть гидравлическим, так как от силы сжатия зависит прочность стыка и величина максимально допустимого давления транспортируемой жидкости. Ручные механические аппараты годятся для сварки только водопроводных труб, тем более, чем выше диаметр труб у механических аппаратов, тем меньшее показатель сжатия на стык и тем меньше максимальное давление потоков транспортируемой жидкости.

Во-вторых, сварочный аппарат должен иметь блок протоколирования всего сварочного процесса.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *