Электрофузионная сварка – технология соединений труб

Электрофузионная сварка – технология соединений труб

Промышленно-производственной сферой часто  используются соединение полипропиленовых труб посредством электрофузионной сварки (EW — Electrofusion welding). Технология предполагает использование специальных электрофузионных муфт, седельных фитингов, а также наличие блока управления (ЭБУ). Посредством этих аксессуаров делается электрофузионная сварка полипропиленовых труб. Принцип теплового слияния полипропилена заключается в нагреве двух поверхностей до заданной температуры с последующей их сплавкой путём приложения достаточной силы.

Электрофузионная сварка: принцип действия

Электрофузионные фитинги оснащены электрической нагревательной катушкой, на которую электрофузионный блок управления (ЭБУ) подаёт электрическую энергию.

В результате прохождения тока через катушку происходит нагрев материала. От нагрева участок полипропилена плавится, образуя расширяющийся «бассейн», который входит в контакт с поверхностью трубы.

Контакт нагретого материала с поверхностью трубы приводит к плавлению трубной поверхности и смешению расплава фитинга. Момент смещения важен для получения хорошего сварного шва.

После завершения нагревательного цикла, сплавленные детали охлаждаются естественным образом, расплавленный материал затвердевает, образуя прочное соединение.

Процедуры подготовки и сборки аналогичны для всех существующих систем электрофузионной сварки. Однако некоторые конструкции фитингов требуют установки времени плавления на ЭБУ вручную.

В свою очередь другие виды фитингов включают вспомогательные средства автоматического распознавания и устанавливаются с помощью автоматических ЭБУ.

Большая часть используемых фитингов предназначены под сплав при напряжении ЭБУ на выходе — 39,5 В. Меньшая часть, составляющая более крупные соединители, предназначена под рабочее напряжение — 79 В.

Горячие и холодные зоны, иногда называемые зонами плавления и охлаждения, образуются после возбуждения катушки. Важный параметр — длина этих зон.

Параметром длины каждой зоны гарантируется, что плавка и слияние контролируется на точно указанной длине гнезда фитинга. То же самое касается контроля давления расплава в течение всего процесса.

Точно контролируемый шаг и позиционирование катушки относительно внутренней поверхности гнезда, — эти действия обеспечивают равномерное распределение тепла.

Блоки управления электрофузионной сваркой (ЭБУ)

Блоки управления электрофузионной сваркой предназначены для работы от электросети или источника питания полевого генератора, обеспечивающих рабочее напряжение 110/220 вольт.

Электрофузионный блок управления
Один из современных наборов, представляющих собой модуль управления электрофузионным процессом плавки полипропилена. В зависимости от диаметров и толщины свариваемых деталей используются блоки разной мощности

Номинальная мощность установок составляет 3,5 — 7,5 кВт для фитингов на 39,5 вольт и 6 — 7 кВт для фитингов на 79 вольт. Также эксплуатируются ЭБУ в сочетании с интегральным генератором.

Все эксплуатируемые ЭБУ, изготовленные после 1 января 1996 года, выпущены под реализацию на рынке Европе. Устройства соответствуют «Директиве по электромагнитной совместимости» и маркируются аббревиатурой «СЕ».

Электрофузионные фитинги, поставляемые европейскими производителями, обычно оснащаются клеммами диаметром 4,0 — 4,7 мм под соединение с модулем ЭБУ.

Электрофузионные блоки управления под штрих-коды

Некоторые конструкции блоков для электрофузионной сварки поддерживают функцию считывания штрих-кода при подключении блока к электросварному фитингу.

Такие машины оснащены устройством считывания штрих-кода, обозначенного на корпусе электрофузионного фитинга. После ввода данных штрихового кода, электроника ЭБУ отображает описание фитинга и размер.

Эти данные необходимо проверить оператору перед тем, как продолжить процесс электрофузионной сварки. Система штрих-кода автоматически корректирует время сварки в малом диапазоне, компенсируя тем самым изменения температуры окружающей среды.

Штрих-код полипропиленовых изделий
На верхнем рисунке код партии электрофузионного фитинга. На нижнем штрих-код: 1 — код для сплава; 2 — код отслеживания продукции. Оба варианта кодов могут считываться (или вводиться) модулями управления

Фирменные ЭБУ обычно содержат средства регистрации данных для обеспечения корректности параметров сварки. Выходной разъем позволяет загружать эту информацию в компьютерную базу данных или на принтер.

Так получают полную необходимую информацию о сварных суставах, которые необходимо сделать. Самые современные блоки управления электрофузионной сваркой оснащаются функциями подтверждения наличия зажима в процессе цикла сварки.

Такие установки предоставляют фотографические данные и сведения совместного размещения на основе технологий спутниковых навигационных систем.

Дополнительный контроль качества соединения достигается с помощью ЭБУ, которые способны блокировать процесс, если обнаруживают несоответствия в процедуре сварки.

Чтобы восстановить работу, оператору необходимо получить авторизацию до того момента, как устройство будет разблокировано, а электрофузионная сварка продолжена.

Последовательность электрофузионной сварки

Технологическими изображениями ниже демонстрируется последовательность проведения электрофузионной сварки от момента возбуждения катушки до завершения слияния свариваемых частей трубы. Весь цикл контролируется электронным путем при помощи блока управления электрофузией.

Схема электрофузионной сварки
Схема процесса: 1 — отверстие индикатора; 2- катушка; 3 — верхняя часть муфты; 4 — терминал; 5,6 — полипропилен; 7,8 — заполненные индикаторы, указывающие на завершение спайки

Пользование влажными салфетками

Предпочтительно выполнять сварку электрофузионным методом без использования влажных салфеток. То есть предполагается использование новых (полученных от производителя) труб, отлаженная примерка фитингов, немедленная сборка и производство электрофузионной сварки.

Если же технологические условия нарушены, что может привести к загрязнению и очистке труб, либо повреждениям фитингов, в этом случае предписываются влажные салфетки (90% изопропилового спирта и 10% воды). Отдельный тип влажных салфеток необходимо использовать для очистки мелких труб и фитингов.

Общая процедура очистки не регламентируется, но окончательные действия вытирания поверхностей следует выполнять в осевом направлении. Независимо от того, очищаются трубы или фитинги или только одна из деталей, обработанные поверхности должны быть сухими перед началом электрофузионной сварки.

Применять влажные салфетки не требуются при условии:

  • отсутствия загрязнений на концах труб,
  • выполненной механической очистки и проверки,
  • немедленного сопряжения с фитингом сразу после очистки,
  • соответствия цикла электрофузионной сварки требованиям WIS 4-32-08

При использовании влажных салфеток следует соблюдать следующую процедуру:

  1. Для создания эффективного барьера между ладонями рук и поверхностью трубы следует использовать прокладку из 4 — 5 салфеток для каждой трубы или фитинга, подлежащего обработке.
  2. После удаления загрязнений следует дождаться полного испарения средства очистки с поверхности трубы перед вставкой внутрь фитинга.
  3. Процесс очистки необходимо выполнить дважды с использованием 4 — 5 свежих салфеток на каждой стороне трубы/фитинга для качественной электрофузионной сварки.

Электрофузионная сварка овальных труб

Полиэтиленовые трубы, поставляемые в катушках, имеют тенденцию проявлять дефект овальности, степень которой зависит от многих факторов, но прежде всего от SDR (отношение диаметра и толщины стенки) трубы (до 6% для SDR11, до 12% для SDR17).

Полиэтиленовые трубы в катушках
Поставки полиэтилена в катушках нередко чреваты тем, что длительное пребывание в таком состоянии приводит к появлению дефекта овальности

Следовательно, концы труб необходимо повторно закруглить и выровнять с использованием подходящего оборудования, прежде чем начинать электрофузионную сварку.

Для электрофузионной сварки труб диаметром до 63 мм включительно, должны использоваться зажимы, выравнивающие и удерживающие трубу.

Для производства электрофузионной сварки труб диаметром более 63 мм, следует применять оборудование с возможностью повторного округления.

Часто применяются скользящие зажимы, состоящие из двух половинных оболочек, которые располагаются по окружности трубы и соединяются болтами. Так удаётся восстановить округлость при подготовке к сварке.

Зажимы могут использоваться в сочетании с подходящими трубными вставками, также предназначенными для поддержания округлости во время выполнения электрофузионной сварки.

При использовании метода вставки, заглубления или направленного бурения, прямая длина трубы может быть соединена стыком с концом катушки, чтобы уменьшить влияние кривизны и овальности.

В последнее время разработано оборудование для повторного гидравлического округления, чем обеспечивается возможность прямого соединения труб электрофузионным муфтовым способом сварки.

Помимо отмеченных вариантов, используются отжимные элементы для введения шарнирного эффекта, однако необходимость повторного округления трубы по-прежнему будет необходима.

При использовании обжимного оборудования важно соблюдать требования производителей. Доступны выпрямители труб, приспособленные под трейлеры катушек. Такие устройства снижают кривизну и овальность при укладке и сварке.

Требования к источнику питания ЭБУ

Важно обеспечить оптимальные требования к мощности источника питания, которым обеспечивается электрофузионная сварка.

Поэтому необходимо не только правильно подобрать электрофузионный блок управления сваркой, но также блок питания / генератор.

Генератор для электрофузионной сварки
Монтаж полипропилена нередко приходится делать в условиях отсутствия стационарного электричества. Здесь поможет генератор питания электрофузионной аппаратуры

Приведённая ниже таблица показывает требования относительно потребляемой мощности источника питания/генератора. Однако для продукта каждого отдельного производителя параметры могут отличаться.

Условный проход фитинга, мм Напряжение клемм, В Мощность питания, А
20 – 32 39,5 2 – 4
40 – 75 39,5 6 – 9
90 – 140 39,5 11 – 16
160 – 225 39,5 20 – 29
250 – 400 39,5 26 – 31

В тех случаях, когда требуется большой ток, не исключена потребность адаптера на переключение от 16-амперных разъемов блока управления электрофузионной сваркой к 32 амперным разъёмам генераторной установки. Такими аксессуарами, как правило, обеспечивает производитель ЭБУ.

Переходные фитинги и процедура соединения

Переходные фитинги с размерами от 25 х 19 мм до 63 x 500 мм, изготавливаются путем фиксации короткого полиэтиленового патрубка на обрабатываемом латунном компоненте.

Латунный компонент содержит гайку с накаткой, предотвращающей чрезмерное затягивание. Раструб спроектирован так, чтобы легко взаимодействовать с фитингом для электрофузионной сварки.

Переходные фитинги поставляются в комплекте и не требуют максимальной гибкости. Перед монтажом с помощью электрофузионной сварки фитинг должен быть очищен на концах, при этом соблюдаются обычные процедуры электрофузионной технологии.

Перед началом цикла сварки латунный компонент следует полностью затянуть, используя ключ, поставляемый в комплекте. Для уплотнения резьбы используется стандартная лента PTFE.

После сварки допускается вносить незначительные корректировки в резьбовой компонент. Регулировку необходимо ограничить на 1/4 оборота, так как чрезмерное перемещение способно повредить составные части латунного перехода.

Электрофузионная сварка от начала до конца

  1. Отрезать трубы под прямым углом, удалить заусенцы.
  2. Очистить загрязненные концы труб.
  3. Не снимая защитной пленки, приставить электрофузионный фитин к месту сварки и очертить трубу по окружности примерно на 15 мм за пределы глубины гнезда.

    Подготовка к электрофузионной сварке
    Обрезка полипропилена специальным резаком и разметка установки электрофузионного фитинга с учётом некоторого запаса по длине
  4. Используя инструмент подготовки конца трубы, удалить часть поверхности трубы над отмеченной областью, предпочтительно в виде сплошной ленты или полосы.
  5. Снять защитную плёнку с фитинга, убедиться в полной чистоте отверстий.
  6. Водяные трубы и фитинги очистить при необходимости с помощью салфеток. Для газовых труб применение очистки салфетками нежелательно протирать.
  7. Вставить концы труб в фитинг так, чтобы обеспечить плотный контакт с центральным упором. Отметить трубу по окружности у кромок фитинга.
  8. Для всех электрофузионных фитингов (муфт, переходников, угольников, тройников) должны использоваться зажимы. Зажимы следует отрегулировать в соответствии с конкретным размером и типом фитинга. Если возможно, провернуть фитинг, чтобы убедиться, что концы труб правильно выровнены.
  9. Если используется генератор в качестве источника питания ЭБУ, проверить объём топлива, чтобы успешно завершить сварку. Запустить генератор и проверить корректность работы.
  10. Подключить выходные вилки ЭБУ на клеммы фитинга. Порядок подключения проводников к терминалам некритичен.
  11. Изучить внимательно инструкцию ЭБУ, если электрофузионная сварка выполняется впервые. Какой бы режим не использовался (ручной или автомат), необходимо контролировать время сварки и охлаждения, а также напряжение.

    Сварка электрофузионным методом
    Подготовка поверхности полипропилена, установка и подключение модуля управления электрофузионным процессом
  12. Во время процесса следить за индикаторами сварки. Уровень индикаторов зависит от многих факторов, включая внешнюю температуру, диаметр и овальность трубы.
  13. После сварки оставить соединение в зажимах до полного охлаждения (параметр, указанный на фитинге). При этом выводы клемм допускается осторожно снять, не нарушая соединения.

Если цикл электрофузионной сварки закончился аварийно досрочно, прежде всего, следует проверить источник питания.

Затем проверяется наличие выдачи неисправностей на дисплее ЭБУ. Если используется преобразователь напряжения  (110/220), убедиться, что провод питания имеет допустимый размер длины.

Нельзя увеличивать длину проводов от ЭБУ до фитинга больше установленной. Также ни при каких обстоятельствах недопустимо пытаться выполнить второй цикл сварки на фитинге. Не допускается нагружать сваренную систему до полного охлаждения места стыка (температура окружающей среды).


На основе информации: GPS


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *