Протиріччя та основні помилки розтрубного зварювання - Проф Тех Інструмент
Вибір виробника та матеріалу За всіма нормами, поліпропіленові труби та фітинги повинні виготовлятися з рандом-сополімеру пропілену (маркування – PPR, PP-R, PP-RC або PP Typ3). На відміну від більш дешевих гомополімеру та блок-сополімеру пропілену, рандом-сополімер значно менше втрачає міцність при підвищенні температури води, що транспортується, і може експлуатуватися при 70–75 °С (короткочасно – при 85 °С). Ані візуально, ані простими тестами відрізнити типи поліпропілену неможливо. Якщо недобросовісний виробник виготовив труби та фітинги з чистого блок-сополімеру пропілену або з його домішкою, дізнатися про це можна лише тоді, коли трубопровід при високих температурах почне стрімко старіти – поступово збільшувати діаметр та знижувати товщину стінки. Рекомендація у разі одна – використовувати перевірену марку.
Вхідний контроль
СП 40-102-200, крім зовнішнього огляду труб та фітингів, пропонує перевіряти відповідність їхньої геометрії величинам, зазначеним у технічній документації. Проблема в тому, що українські ГОСТи не описують необхідну геометрію – ані нагрітого інструменту (насадок), ані труб та фітингів із ПП для розтрубного зварювання.
Еталонний міжнародний нормативний документ, що описує геометрію нагрітого інструменту для розтрубного зварювання – DVS 2208-1 (Німеччина). Головна ідея – у тому, що і дорн, і гільза нагрітого інструменту у своїй середній частині мають діаметр, що відповідає номінальному діаметру трубопроводу, що зварюється. Обидві робочі поверхні насадок – конічні (конусність – близько 0,5 °).
Еталонний нормативний документ, що описує геометрію поліпропіленових труб та фітингів для розтрубного зварювання – DIN 16962. Головна ідея – у тому, щобпластикова труба могла бути введена в гільзу нагрітого інструменту тільки через силу та лише при оплавленні зовнішньої поверхні труби. І щоб дорн нагрітого інструменту міг бути введений у фітинг також через силу і тільки при оплавленні внутрішньої поверхні фітинга.
Тому найактуальніша і найпростіша частина вхідного контролю поліпропіленових труб та фітингів – перевірка того, що холодну трубу неможливо ввести у холодний фітинг. Крім того, необхідно переконатися, що ні холодний фітинг, ні холодна труба не можуть бути поєднані з холодною насадкою зварювальної. Якщо це не так, якісне з'єднання труби з фітингами методом розтрубного зварювання буде неможливо.
На практиці зварювальні насадки дуже рідко мають неправильну геометрію – навіть китайські та турецькі насадки виготовляють на верстатах з ЧПУ згідно з вимогами DVS 2208-1. Якщо поліпропіленовий фітинг (або труба) вільно поєднуються з холодною зварювальною насадкою, то в 99,99% випадків це означає, що фітинг або труба браковані.
Вибір та налаштування зварювального обладнання
Потужність нагрівача
На практиці доведено, що необхідна потужність нагрівача, виражена у ватах, приблизно дорівнює 10-кратному значенню діаметра пластикової труби, що зварюється, вираженому в мм. Іншими словами, 500-ватний нагрівач зварює поліпропіленову трубу та фітинг ∅50 мм. А 1200-ватного нагрівача достатньо для зварювання труб та фітингів ∅125 мм. У дешевих турецьких і китайських апаратів у нагрівач залито два нагрівальні елементи, кожен з яких включається окремим вимикачем. Кожен з елементів має достатню потужність для максимальної зварювальної насадки, яка може бути встановлена на нагрівач. До другого нагрівального елементупотрібно ставитися як до запасного або включати його для швидкого розігріву холодного паяльника.
Типи терморегулятора
Електронний (або мікропроцесорний) – найдосконаліший терморегулятор. Датчик температури – високоточний терморезистор. Датчик розташований усередині нагрівача, що зменшує інерційність системи регулювання. Електронний регулятор максимально швидко виводить нагрівач на задану температуру, а потім максимально точно її підтримує.
На більш дешевих зварювальних апаратах як регулятор температури використовується капілярний термостат. Датчик температури (капіляр) також знаходиться у тілі нагрівача. Однак принцип роботи будь-якого термореле – як у простої праски: якщо температура зросла щодо заданої на Ät, нагрівання вимикається, коли нагрівач охолоне на Ät щодо заданої температури, нагрівання знову вмикається. Графік коливань температури – пилкоподібний. При цьому може становити 5–10 °С. Найгірший терморегулятор – біметалеве термореле. Мало того, що тут також пилкоподібний графік температури, ще чутливим елементом (датчиком) є біметалічна пластина, яку всередину нагрівача ніяк не помістиш. Така система має високу інерційність – нагрівач може встигнути охолонути на величезну t, перш ніж термореле «відчує» якісь зміни.
Ручний «паяльник» чи механічний апарат? DVS 2208-1 рекомендує ручне розтрубне зварювання пластикових труб і фітингів тільки до ∅40 мм, а від ∅50 мм і вище – механічні центратори, здатні зафіксувати трубу та фітинг співвісно та забезпечити їх взаємне переміщення з достатнім зусиллям. З погляду зручності та якості виконання робіт – цілком логічно. З іншого боку, механічний апарат – це зовсімінші гроші. Тому потужний ручний «паяльник» зі зварювальними насадками до 125 мм має великий попит, просто для виконання зварювання потрібна більша кількість людей.
Вибір зварювальних насадок
При виборі зварювальних насадок варто звертати увагу, перш за все, на якість тефлонового покриття. Антиадгезійні властивості тефлону можна перевірити за допомогою кулькової ручки, що підтікає. Якщо вдається залишити крапельку пасти на тефлоні погано. До хорошого тефлонового покриття крапля пасти не прилипне, залишиться на стрижні ручки. А наскільки покриття довговічне – покаже лише час.
Температура нагрітого інструменту
Оптимальна температура робочих поверхонь зварювальних насадок становить 260 °С (з допустимими відхиленнями ±10 °С) – незалежно від діаметра трубопроводу, що зварюється. Якщо температура вища, негативних ефектів два – температурна деградація поліпропілену в зоні зварювання та деградація тефлонового покриття зварювальних насадок. Якщо температура нижче – нагрівання поверхонь, що зварюються, буде займати більше часу, ніж рекомендовано для температури 260 °С (табл.). У цьому випадку є ризик, що стінка труби та (або) фітингу прогріється наскрізь та втратить жорсткість. Навіть за температури 260 °З деякі труби з малою товщиною стінки зварити не вдається. Рекомендується за допомогою контактного термометра один раз переконатися, що апарат налаштований на 260 °С. Вимірювання слід проводити на робочих поверхнях зварювальних насадок.
Підготовка до зварювання
Різка труб
Для різання пластикових труб використовують спеціальні ножиці або роликові труборізи. Якщо обсяг роботи невеликий, пластикові труби можна пиляти звичайним ножівкою по дереву. Різання необхідно проводити якомога більш перпендикулярно до осітруби. В іншому випадку між торцем труби та внутрішнім упором фітинга можуть залишитися проміжки. На готовому трубопроводі вони є ділянки з меншою товщиною стінки і більшим внутрішнім діаметром, ніж у вихідної труби. Розрахунковий тиск експлуатації цих ділянок нижчий, ніж у решти трубопроводу.
Калібрування
DVS 2208-1 описує два стандарти на розтрубне зварювання пластикових труб – тип А та тип Б:
- тип А. Раструб - коротший. Вимоги до точності діаметрів поверхонь, що зварюються, - нижча, така точність цілком забезпечується при виробництві труби і фітингів. Зусилля для зварювання – вище;
- тип Б. Раструб - достовірніше. Вимоги до точності діаметрів поверхонь, що зварюються - вище, завдяки цьому зусилля для зварювання - менше. Але для забезпечення такої точності потрібне калібрування труби перед зварюванням спеціальним калібратором.
Очищення поверхонь, що зварюються
DVS 2207-11 рекомендує механічно очистити поверхню поліпропіленової труби, що зварюється, за допомогою скребка, а потім - протерти її технічним спиртом. СП 40-102-2000 обтічно радить ретельно знежирити поверхню, що зварюється «шляхом протирання спеціально рекомендованими для цих цілей складами». На практиці цією вимогою повністю або майжеповністю нехтують. Площа зварювання та перемішування шарів матеріалу при розтрубному зварюванні настільки великі, що невеликі забруднення зварюваних поверхонь у вигляді пилу та окисленого шару поліпропілену не можуть послабити зварне з'єднання нижче міцності труби. Якщо ж фітинг або кінець труби, що зварюється, відверто вимазані мазутом або покриті шаром бруду, то в цьому випадку, звичайно ж, їх необхідно відмити підходящою «хімією».
Зняття фаски
DVS 2207-11 рекомендує знімати фаску із зовнішньої кромки торця труби під кутом 15° та на глибину 2 або 3 мм, залежно від діаметра.
СП 40-102-2000 пропонує на торці труби знімати "зовнішню фаску під кутом 45° на 1/3 товщини стінки труби". Інструмент для зняття 45-градусної фаски – стандартний ручний фаскознімач.
Яким би не був кут фаски, округлою основою зварювальної насадки торець труби з фаскою оплавляється легше, ніж без фаски. Тим не менш, при розтрубному зварюванні поліпропіленових труб і фітингів невеликих діаметрів цією вимогою також нехтують.
Нанесення мітки на трубу
Навчальні центри рекомендують виміряти глибину фітинга до внутрішнього упору, нанести маркером на трубі мітку на такій відстані від торця і використовувати цю мітку для візуального контролю глибини введення труби у зварювальну насадку, а потім у фітинг.
DVS 2207-11 також рекомендує наносити мітку. А для визначення відстані від торця труби пропонує цілу таблицю, де відстань до мітки залежить від діаметра труби. По всіх позиціях ця відстань на 2–3 мм менша за глибину зварювальної насадки. СП 40-102-2000 пропонує нанесення мітки на відстані від торця труби, що дорівнює глибині розтруба сполучної деталі плюс 2 мм, що в корені суперечить рекомендаціям DVS. Насправді ж зварювальникзавжди відчуває рукою момент упору - як фітинга, так і труби - в основі зварювальної насадки. І потім момент упору торця труби в обмежувач фітинга. А досвідчений зварювальник відчуває, яке зусилля при цьому докладати, щоб отримати ідеальне з'єднання.Типові помилки
Якщо при суміщенні пластикової труби з фітингом труба не введена у фітинг до внутрішнього упору, між торцем труби і внутрішнім упором фітинга залишається проміжок. На готовому трубопроводі цей проміжок є ділянка з меншою товщиною стінки і більшим внутрішнім діаметром, ніж у вихідної труби. Розрахунковий тиск експлуатації цієї ділянки нижчий, ніж у решти трубопроводу. Таке «недовведення» труби у фітинг особливо типове, якщо при нагріванні труба не була введена у зварювальну насадку до упору. У цьому випадку зовні шлюб не помітний, але всередині фітинга залишається слабка ланка. Інша типова помилка – застосування зайвого зусилля під час нагрівання та (або) суміщення пластикової труби з фітингом. В даному випадку між торцем труби та внутрішнім упором фітинга видавлюється великий внутрішній грат. На готовому трубопроводі цей грат створить серйозну перешкоду потоку рідини чи газу.