СПОСОБ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ Российский патент 2009 года по МПК F16L13/00 F16L47/00 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сварке полимерных труб встык и может использоваться при сварке полиэтиленовых труб при низких температурах окружающего атмосферного воздуха, что предусмотрено нормативными документами.

Уровень техники

Известно техническое решение (1. Сварка полимерных материалов: Справочник / К.И.Зайцев, Л.Н.Мацюк, А.В.Богдашевский и др.; Под общ. ред. К.И.Зайцева, Л.Н.Мацюк. - М.: Машиностроение, 1988. - 312 с.), в котором концы труб центрируют по наружной поверхности, производят срезание неровностей торца трубы, торцы труб приводят в непосредственный контакт с нагретым до или выше температуры плавления материала трубы инструментом, имеющим плоскую поверхность оплавления, затем инструмент удаляют и оплавленные торцы осаживают под давлением и выдерживают под этим давлением определенное время, диктуемое скоростью охлаждения и релаксационными процессами в сварном соединении. Недостатком данного технического решения является получение некачественного сварного соединения при низких температурах окружающего воздуха.

Наиболее близким является техническое решение (2. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов СП 42-103 - 2003. - Издание официальное. - М., ЗАО «ПОЛИМЕРГАЗ», 2004. - 84 с.), в котором при более широком интервале температур окружающего воздуха, чем от минус 15°С до плюс 45°С, сварочные работы рекомендуется выполнять в помещениях (укрытиях), обеспечивающих соблюдение заданного температурного интервала (п.6.48). Недостатком указанного способа является трудоемкость и большие затраты времени на строительство сооружения и на достижение регламентированной температуры воздуха внутри сооружения и на концах свариваемых полимерных труб.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является получение качественного сварного соединения полимерной трубы без строительства специального сооружения при температурах окружающего атмосферного воздуха ниже регламентируемого.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в получении при низких температурах окружающей среды сварного шва такого же качества, что и при сварке в регламентированном температурном интервале окружающего воздуха.

Существенные признаки, характеризирующие изобретение

Ограничительные: сварку производят путем центрирования концов трубы по наружной поверхности, срезания неровностей торцов труб, приведения торцов трубы в непосредственный контакт с нагретым инструментом, имеющим плоскую поверхность оплавления, затем инструмент удаляют и оплавленные торцы труб осаживают под давлением и выдерживают под этим давлением определенное время, диктуемое скоростью охлаждения и релаксационными процессами в сварном соединении.

Отличительные: зону термического влияния трубы предварительно нагревают до температуры не более чем наибольшее значение регламентированного интервала температуры атмосферного воздуха при проведении сварочных работ до достижения в зоне термического влияния температурного поля, близкого к однородному, а охлаждение сварного шва производят в замкнутом ограниченном объеме, температура которого устанавливается в интервале температур, предусмотренном нормативными документами.

Известно, что зоной термического влияния считается пространственная область вблизи сварного шва, где температура материала выше температуры деструкции материала, которая, например, для полиэтилена ПЭ 63 и ПЭ 80 составляет 80°С (3. А.К.Родионов, Ф.И.Бабенко, Н.А.Коваленко и др. Трещиностойкость сварных стыковых соединений полиэтиленовых труб // Материалы. Технологии. Инструменты. - 2003. - Т.8, №3. - С.19-20). Учитывая то обстоятельство, что при сварке встык оплавлением деструкция полимера происходит на определенном участке, необходимо перед процессом сварки температуру этого участка довести до соответствующей температуры, предусмотренной нормативными документами.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена схема предварительного нагревания торцов свариваемой полимерной трубы. На фиг.2 приведена схема охлаждения сварного шва в замкнутом ограниченном объеме.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. Концы свариваемых труб 1 (фиг.1) центрируют по наружной поверхности и производят механическую обработку торцов соединяемых труб с целью обеспечения их плотного прилегания друг к другу, а также для снятия окисленных поверхностных слоев. Затем концы труб 1 приводят в непосредственный контакт с нагретым инструментом 2, имеющим нагревательный элемент 3, путем ввода концов свариваемых труб на глубину h, большую, чем длина зоны термического влияния l, в цилиндрические глухие отверстия в виде кольцевой проточки с эластичными элементами 4, обеспечивающими идеальный тепловой контакт соприкасающихся поверхностей, стенки которых имеют температуру из регламентированного интервала температуры атмосферного воздуха при проведении сварочных работ, и выдерживают определенное время до достижения средней температуры зоны термического влияния значения температуры инструмента. Продолжительность нагрева находят решением задачи теплопроводности из условия достижения однородного распределения температуры в зоне термического влияния. После достижения в зоне термического влияния температурного поля, близкого к однородному, инструмент удаляют. Затем нагретым до или выше температуры плавления материала трубы другим инструментом оплавляют торцы свариваемых труб. Затем инструмент удаляют, а оплавленные торцы осаживают под давлением и выдерживают под этим давлением определенное время. Для поддержания такой же скорости охлаждения и таких же релаксационных процессов в сварном соединении, какие получаются при сварке при регламентированных температурах, охлаждение производят в замкнутом ограниченном объеме 5 (фиг.2) с использованием теплоизолирующего материала 6, температура которого поддерживается в регламентированном интервале с помощью нагревательных элементов (не показано) и за счет теплоты сварного соединения. Для достижения лучшей теплоизоляции между стенкой трубы 1 и теплоизолирующим материалом 6 имеется эластичный материал 7. Таким образом, температура в зоне термического влияния при любых низких температурах атмосферного воздуха принудительным образом становится равной регламентированной температуре. Произведенный в таких условиях сварочный шов обладает всеми прочностными свойствами сварного шва, полученного при температурном интервале, предусмотренном нормативными документами.

Изобретение относится к области сварки полимерных труб встык оплавлением и может использоваться для сварки полиэтиленовых труб. Техническим результатом изобретения является получение при низких температурах окружающей среды сварного шва такого же качества, что и при сварке в регламентированном температурном интервале окружающего воздуха. В способе сварки полимерной трубы, заключающемся в оплавлении торцов трубы нагретым до или выше температуры плавления материала инструментом, осаживании после удаления инструмента оплавленных торцов под давлением и выдерживании под этим давлением определенное время, температуру в зоне термического влияния свариваемых труб предварительно доводят до температуры из регламентированного температурного интервала путем предварительного нагревания инструментом до достижения однородного распределения температуры и последующего удаления инструмента, а оплавление торцов производят другим инструментом, при этом охлаждение сварного шва и зоны термического влияния трубы производят в замкнутом ограниченном объеме, обеспечивающем температуру окружающего воздуха вокруг сварного соединения из регламентированного интервала температуры окружающего атмосферного воздуха. 2 ил.

Способ сварки полимерной трубы, заключающийся в оплавлении торцов трубы нагретым до или выше температуры плавления материала инструментом, осаживании после удаления инструмента оплавленных торцов под давлением и выдерживании под этим давлением определенное время, отличающийся тем, что температуру в зоне термического влияния свариваемых труб предварительно доводят до температуры из регламентированного температурного интервала путем предварительного нагревания инструментом до достижения однородного распределения температуры и последующего удаления инструмента, а оплавление торцов производят другим инструментом, при этом охлаждение сварного шва и зоны термического влияния трубы производят в замкнутом ограниченном объеме, обеспечивающем температуру окружающего воздуха вокруг сварного соединения из регламентированного интервала температуры окружающего атмосферного воздуха.