Даль-мол

г. Хабаровск, ул.Зелёная, д.8А, офис 409

тел. (4212) 65-87-57

Соединительные детали для полиэтиленовых труб

 Трубопроводы являются основными средствами производства. Большая часть капитала строительного предприятия, занимающегося газо, водоснабжением или канализацией, заключена в подземной инфраструктуре трубопроводной сети, существенным аспектом экономичности которой и условием надежного выполнения своей функции является, конечно, надежность. В рамках этой статьи рассматриваются аспекты надежности сварки с помощью закладного нагревательного элемента как метода соединения полиэтиленовых труб.
Современные полиэтиленовые трубопроводы гарантируют строительной фирме и ее клиентам долгую, надежную и, что не менее важно, экономичную эксплуатацию.

По современным данным, подтвержденным почти 50 годами практики, прогнозируемый срок службы высокопроизводительных полиэтиленовых трубопроводных систем третьего поколения составляет более 100 лет.
Вопрос надежности трубопровода встает уже в процессе:
проектирования и подбора подходящего способа прокладки;
подбора применяемых материалов для труб,
фитингов, арматуры;
подбора подходящего сертифицированного
строительного предприятия с квалифицированным
персоналом;
планирования профилактических проверок
трубопровода.
Однако бессмысленно говорить только о трубе, не рассматривая систему в целом и не акцентируя внимания на соединительных деталях. Только подходящая, надежная и экономичная соединительная техника является гарантом правильной эксплуатации всей системы.

 
Соединительная техника
Свариваемость полиэтилена и беспроблемное управление сварочной техникой представляют собой существенное преимущество для полиэтилена по сравнению с другими материалами. Гомогенное сварное соединение материала удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к трубному материалу, и даже существенно превосходит их при применении закладного электронагревателя.
Сварной трубопровод, в отличие от трубопроводов с применением механических компонентов, не подразделяется на отдельные составляющие – труба/фитинг/труба, а представляет собой единую неразборную систему из гомогенного материала. Таким образом, применение эластомерных уплотняющих компонентов, например, в арматуре, сводится к минимуму.
При прокладке труб в грунте применяются стыковой и электромуфтовый способы сварки. Фитинги имеют сертификаты DVGW и соответственно маркируются. Квалификация сварщика должна соответствовать положению GW 330 норм DVGW, проверка сварного соединения – положению GW 331 норм DVGW для газо и водоснабжения. Речь идет как о строительстве промышленных трубопроводов, так и систем удаления сточных вод. Действуют также специальные нормы DVS (немецкий союз сварщиков), подробно определяющие показатели сварки.
Основной областью применения метода стыковой сварки является сварка труб большого диаметра (> DN 200, d 225), а также прокладка межпоселковых трубопроводов, что объясняется, прежде всего, большими затратами времени, необходимыми для создания сварного соединения.
Метод электромуфтовой сварки применяется во многих областях. Для домовых вводов диаметром до 63 мм и отводов с помощью седелок используются практически только фитинги с закладным нагревательным элементом.
Для труб больших диаметров электромуфтовая сварка также предпочтительна благодаря простому и надежному монтажу, возможности быстрой подготовки фитингов к сварке, короткому времени сварки и уменьшению связанных с этим расходов на персонал и глубинную прокладку.
Для труб диаметром до 710 мм фитинги с закладным нагревателем способны решить проблемы врезки в уже существующие трубопроводы, при необходимости изменения направления трубопровода или его ремонте, когда сварка встык нецелесообразна по техническим или экономическим соображениям. Основные преимущества электромуфтовой сварки заключаются в следующем:
простой монтаж;
высокая надежность;
быстрая сварка фитингов;
экономичное и эффективное применение;
универсальное применение в отношении
полиэтилена и толщины его стенки (SDR);
практичность при монтаже в траншее.

Конструкция
Существенным геометрическим аспектом при расчете конструктивных параметров сварной муфты с закладным нагревателем является глубина вставки трубы. Она состоит:
из сварной зоны, т. е. поверхности гомогенного соединения фитинга с трубой. Упрощенно можно сказать, что чем больше длина сварной зоны, тем больше прочность и надежность сварного соединения на практике;
из внутренней и наружной холодных зон, задачей которых является:
– удерживание расплава, возникающего в процессе сварки;
– компенсация небольших несоосностей и углов, обусловленных процессом монтажа;
– выравнивание или компенсация отклонений формы трубы от идеального состояния, например, овальность, конусообразность концов труб либо срез трубы, выполненный под углом, отличным от 90°, которые также обусловлены условиями монтажа на стройплощадке.
Не подверженные температурному воздействию холодные зоны «тормозят» распространение расплава. Полиэтилен, расплавившийся в процессе сварки, охлаждается в холодных зонах, так что в месте стыка создается равномерное давление расплава. Параметр «давление расплава» является наряду со временем сварки и температурой сварки величиной, определяющей качество сварного соединения. Недостаточное удерживание сварного давления может вести к выходу расплава из зоны сварки, ухудшить качество стыка труба–фитинг и потому недопустимо.
Чем длиннее холодные зоны, тем лучше будет происходить компенсация напряжений на изгиб, которые возникают, например, при применении трубы в бухте. Эти напряжения практически не влияют на зону сварки, т. к. труба выравнивается благодаря длинным холодным зонам и, соответственно, большей глубине вставки муфты. Эти требования нашли отражение в конструкции удлиненной муфты Frialong, которая применяется в первую очередь при сварке трубы в бухте.

Открытая или закрытая нагревательная спираль – только ли риторический вопрос?
Две принципиально разные конструкции фитинга были предложены несколько десятилетий назад, а споры и дискуссии об этом не затихают до сих пор. Оба варианта – спираль, находящаяся в толще полиэтилена, и открытая, видимая в просвете фитинга, – многократно оправдали себя в течение многолетнего использования. Тем не менее, сильные и слабые стороны геометрии нагревательной спирали проявляются на стройплощадке.
В начале процесса сварки происходит разогрев нагревательной спирали. В случае закрытой нагревательной спирали должен вначале расплавиться слой полиэтилена. Благодаря термическому расширению материала фитинга в расплавленном состоянии этот круговой слой закрыт.
Только потом происходит перенос энергии из зоны сварки к трубе. Это затрудняет перенос тепла в зону контакта труба–фитинг из-за слоя полиэтилена, закрывающего спираль, значительная доля энергии тратится на разогрев фитинга. Следствием этого является ассимметричная зона
расплава (рис. 4) относительно поверхности контакта фитинга с трубой (ассимметричный эллипс), большая часть которого находится в фитинге; кроме этого, уменьшается тепловая мощность, необходимая для заполнения зазора между трубой и фитингом. Положение нагревательной спирали и толщина полиэтиленового слоя, которые, конечно же, оказывают основное влияние на подвод тепловой энергии к трубе, не могут быть определены покупателем при монтаже (это возможно лишь разрушающим методом либо путем просвечивания детали).
В случае открытой нагревательной спирали с началом процесса сварки перенос тепла к трубе происходит в форме излучения тепла и конвективных воздушных потоков, обусловленных различным уровнем температуры в зоне контакта. Хотя воздух, как и полиэтилен, является плохим проводником тепла, но при расстояниях между муфтой и трубой менее 0,1 мм перенос тепла происходит практически мгновенно.
Следствием этого является очень быстрое заполнение зазора между фитингом и трубой, т. к. муфта растет по направлению «внутрь», а труба – «наружу». По сравнению с фитингами с закрытой спиралью фронт сварки не ровный, а волнообразный. В результате площадь соприкосновения значительно увеличивается.