Технология пайки полипропиленовых труб

Сварка труб и деталей полипропиленовых труб (далее PPR) уже существует несколько десятков лет. Тем не менее на практике все ещё встречаются дефекты работы таких систем, которые показывают, что элементарные базовые знания процесса сварки или отсутствуют, или недостаточно соблюдаются. Вот почему для избегания аварийности в инженерных сетях, пайка полипропиленовых труб осуществляется строго с применением технологических режимов.

Основы материала PPR

Полиэтилен был разработан в 1933 году и впервые применён в системах защиты кабеля для радиолокационной изоляции. Первые трубы из ПВХ были введены в 1940 годах для использования в системах канализационных дренажей. В 1950 годы в Нидерландах были установлены пластиковые трубы для питьевой воды под давлением. Полиэтилен использовался для создания воздуховодов и дренажных трубопроводов в Великобритании. Широкое применение пластиковых систем по всему миру началось в 1980 годах.

PPR является одним из видов пластика, который расплавляется при нагревании (пластификации) и затвердевает при охлаждении. В своей основной структуре PPR состоит из длинных молекулярных цепей, так называемых макромолекул, которые состоят из одних и тех же основных строительных блоков (этилена), имеющих частично кристаллическую структуру.

Полиэтилен существенно отличается по своей структуре и профилю свойств от других материалов, что неизбежно сказывается на технологии сварки и монтажа. Он является хрупким при температуре ниже -50 С, так как аморфные области замораживаются. Выше этой температуры аморфные области смягчаются, и размягчённые области действуют, как буферы под механическим напряжением.

Это объясняет хорошую ударопрочность, а также гибкость PPR во время установки. При температуре от 130 С, размягчается кристаллическая решётка, и он находится в пластическом состоянии, которое используется при сварке. Примерно с 340 С PPR начинает разлагаться, а при большей температуре начинает гореть.

Теория пластиковой сварки

В принципе, при сварке PPR пластмасс комбинация пластифицированных слоёв изделия по соединению происходит путём приложения давления для формирования соединения материала. Процессы, происходящие во время пайки:

• адсорбция;
• диффузия;
• вязкоупругость и ползучесть.

Основные факторы, влияющие на паяние:

• температура сварки;
• сила сварки;
• время сварки.

Все три размера характерны для любого свариваемого термопластика и должны находиться в строго определённых допускаемых диапазонах. Даже если только один из этих трёх факторов выйдет за пределы этих допусков, качество сварного шва не может быть гарантировано.

Для того чтобы узнать при какой температуре паять полипропиленовые трубы 20, необходимо обратиться к специальной таблице.

Влияние температуры

Для сварки PPR материал сначала должен быть введён в термопластичное состояние. В этом состоянии макромолекулы свободно перемещаются без стойких межмолекулярных связей. Растворение полукристаллических структур, пока не происходит, так как они плавятся при более высоких температурах. Это свободное перемещение должно быть в такой степени, чтобы молекулярные связи могли смешиваться в интерфейсах соседних структур и снова затвердевать, при охлаждении полукристаллических структур.

Это смешивание происходит только в пограничных областях. Кстати, термин пластик указывает на то, что материал не жидкий, а пластический (вязкий поток). Это связано с длинными цепями молекул, смешивающихся при плавлении. Пластик также может быть в жидком и даже в газообразном состоянии, но это происходит при высоких температурах или при слишком длительных периодах воздействия тепла, когда фрагменты цепей разрушаются. PPR имеет очень широкий термопластичный диапазон от примерно 140 до 300 С. Однако опыт показал, что он обладает лучшей (долгосрочной) прочностью при температуре сварки от 200 до 220 С.

Низкие или более высокие температуры оказывают неблагоприятное влияние на прочность. Пайка полипропиленовых труб температура нагрева до технологических норм обеспечивает долговременный период эксплуатации систем. Из-за низкой теплопроводности полиэтилена и большой толщины материала требуется довольно длительное время прогрева, чтобы достаточно пластифицировать их соединительные части.

Сварка при температуре окружающей среды и полуфабрикатов ниже + 5 С не допускается. При более низких температурах возникает проблема внешних воздействий в сварке, например, мороз, точка росы и т. д.

Влияние силы и времени спайки

Целью применения сварочной силы является приведение деталей по пластифицированному соединению в контакт друг с другом таким образом, чтобы молекулярные цепи могли достаточно перемешиваться и образовывать полукристаллические структуры, которые определяют прочность PPR. Требуемое усилие сварки (удельное давление соединения) для PPR указано в строительных нормах и определяется, как сила на площадь поверхности. Если сварочное давление неправильно рассчитано или сварочная машина неисправна, например, из-за утечки поршневых уплотнений, существует риск, что качество сварки будет низким, а соединение дефектным.

Это происходит из-за того, что в пограничных более холодных слоях будет происходить недостаточное перемешивание слоёв и, следовательно, снижение прочности. Кроме того, избыточное давление вызывает недопустимо большие деформации сдвига, что, в свою очередь, приводит к увеличению остаточных напряжений в сварном шве. Слишком высокие остаточные напряжения могут значительно снизить прочность соединяемых изделий.

При стыковой сварке несколько раз приходится учитывать временные интервалы.

Наиболее важными являются:

1. Время прогрева и нагрева (пластифицирование) материала, подлежащего сварке, до нужной температуры сварки, для установления нужной температуры паяльника для полипропиленовых труб.
2. Время нарастания давления соединения. Давление сварки равномерно нарастает в течение заданного времени сборки в соответствии с нормами до тех пор, пока не будет достигнуто давление соединения.
3. Время охлаждения, в течение которого пластифицированный материал в плоскости соединения остывает до тех пор, пока сварной шов не сможет быть повторно напряжён, обычно через 8—24 часа после сварки. На этот процесс очень негативно влияет неравномерное или искусственно ускоренное охлаждение (например, водой), что может привести к искажению или неприемлемо высоким остаточным напряжениям.

Таблица температуры пайки полипропиленовых труб.

Минимальное время охлаждения без перемещения.

На качество сварных соединений также влияют и другие факторы: влажность, ветер, температура окружающего воздуха, подготовка шва, резка труб, удаление оксидного слоя также существенно влияют на качество сварного шва.

Меры предосторожности

Работа при монтаже PPR является опасной и должна проводиться при строгом соблюдении правил безопасности и технологических норм к сварке сортаментов труб, обозначенных заводом изготовителем.

При проведении сварочных работ нужно соблюдать общие правила:

1. Защитить трубы от возможного удара или повреждений.
2. Не использовать трубы, которые деформируются или трескаются на режущей кромке.
3. Не сваривать грязные трубы или фитинги.
4. Вырезать детали только специальными ножницами.
5. После сварки можно изгибать трубы и фитинги максимум на 5 градусов. В ситуациях, требующих изгиба, использовать горячий воздух 140 C вместо прямого нагрева пламенем.
6. Избегать контакта сварочного материала с химикатами.
7. Не использовать конические редукторы на соединениях, избегая чрезмерного затягивания.
8. После установки выполнить проверку на герметичность.

Технология сварки

Параметры сварки, такие как температура, нагрев, время удержания и охлаждения, должны строго соблюдаться. Сварочное оборудование и его площадь должны быть защищены от влаги и грязи. Общие этапы сварочных работ:

1. Отмерить трубу, приспособлением обозначить на ней глубину проникновения втулки и фитинга. Знак должен оставаться видимым при нагревании и соединении.
2. При использовании сварочного аппарата его настройку необходимо проверить перед началом работы.
3. Установить температуру сварки на нагревательном элементе по таблице нагрева полипропиленовых труб.
4. Разделение трубки осуществляется с помощью обычных инструментов в пластиковых трубопроводах.
5. Трубы должны быть разделены под прямым углом и, если необходимо, зачищены внутри.
6. Трубы под Ду 20 не нуждаются в механической обработке, трубы большего диаметра должны быть подготовлены для безупречного сварного шва, скосив конец трубы. С другой стороны, механическая обработка абсолютно необходима из наружного диаметра трубы более 50 мм.
7. Вставить трубу и фитинг в нагревательные инструменты. Время прогрева начинается, когда труба и формованная деталь полностью помещены в нагревательную втулку.
8. После прогрева медленно снимите формованную деталь и трубку с нагревательных инструментов, откиньте нагревательный элемент и немедленно соедините трубку и формуемую деталь, пока она не достигнет отметки (которая должна оставаться снаружи). В течение времени соединения сваренная часть трубы и фитинга должна оставаться неподвижной, без какого-либо вращения и повременить с другими процедурами монтажа.
9. Проверить качество сварки. Наружный плавкий шов должен равномерно располагаться присутствовать вокруг трубы.
10. До начала испытания под давлением все сварные швы должны быть полностью охлаждены. Как правило, необходимо наблюдать период ожидания, по крайней мере, одного часа после завершения последнего сварочного процесса.

Наиболее частыми дефектами сварных соединений являются дефекты, вызванные из-за недостаточного соединения:

• несоблюдение времени разогрева, соединения и удержания;
• нарушение технологических температур сварки (слишком высокий или слишком низкий);
• загрязнение поверхности свариваемых деталей;
• неправильное соединение материалов;
• остатки материала на нагревательном элементе.

Преимущества и недостатки трубопроводов

Трубная система PPR является единственной в своём роде пластиковой системой, в которой трубы и фитинги состоят из одного и того же материала, что снижает вероятность отказа, такие системы рассчитаны на срок более 50 лет. Преимущества:

1. Трубы PPR устойчивы к коррозии, в их случае отложений ржавчины или известняка не происходит.
2. Трубы не пропускают ультрафиолетовые лучи, поэтому внутри их не образуются водоросли или бактерии.
3. Сопротивление труб не позволяет изменять вкус или запах воды.
4. На месте сварки не образуется утолщения.
5. Они обеспечивают экономию в 70% при выполнении строительно — монтажных работ из-за минимальных технологических потерь.
6. Они подходят для использования при температурах от -20 oc до + 95 oc.
7. Продукт, полученный из отходов сырой нефти (пластик является побочным продуктом), PPR полностью утилизируется.
8. Изоляция в 35 раз выше, чем у меди, что делает её энергосберегающим продуктом.
9. Все фитинги привариваются к трубе и поэтому не подлежат повторному использованию.

Недостатки трубопроводов PPR:

1. Они не предназначены для наружной установки, где они подвергаются воздействию прямых солнечных лучей.
2. Если установки выполнены, продукт должен быть специально окрашен для защиты от солнца, высушивающего содержание масла, присутствующего во всех пластмассах.
3. Реконструкция и ремонт систем труб PPR можно выполнять только с помощью инструмента для сварки плавлением.

Области применения пластиковых труб:

• водопроводные сети;
• оросительные трубы;
• горная техника;
• воздуховоды;
• канализационные сети;
• газоснабжение;
• отопительная техника;
• шланги;
• системы защиты кабеля;
• системы охлаждения;
• пищевая промышленность;
• вентиляционные каналы;
• оборудование для бассейнов.

Сварка полипропиленовых труб требует основных знаний сварки. Это знание и его соответствующее применение в соответствии с государственными нормами и правилами позволяют производить сварные швы, которые имеют длительный срок службы, намного превышающий сроки эксплуатации стальных труб.

Originally posted 2018-03-28 15:15:28.