СПОСОБ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ Российский патент 2010 года по МПК F16L13/02 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сварке полимерных труб встык и может использоваться при сварке полиэтиленовых труб при высоких температурах окружающего атмосферного воздуха из регламентированного интервала температуры производства сварочных работ.

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.

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), при закрытом конце трубы для предотвращения сквозняков внутри свариваемых труб.

Недостатком данных технических решений является получение некачественного сварного соединения, обусловленное разной скоростью остывания сварного шва снаружи и внутри трубы, а также разной скоростью остывания сварного шва по периметру внутри трубы при высоких температурах окружающего атмосферного воздуха из регламентированного интервала температуры производства сварочных работ.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является получение качественного сварного стыкового соединения полимерной трубы.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в получении одинаковой скорости остывания сварного шва на внутренней и внешней сторонах сварного соединения.

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, затем удаление инструмента и осаживание оплавленных торцов труб под давлением и выдерживание под этим давлением определенное время, диктуемое скоростью охлаждения и релаксационными процессами в сварном соединении.

Отличительные: во время выдержки под давлением осаживания внутреннюю полость сваренной трубы продувают наружным атмосферным воздухом.

Известно, что при низких скоростях остывания расплавов поликристаллических полимерных материалов размер сферолитных образований увеличивается (3. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс: Учебное пособие для вузов. - Л.: Химия, 1983. С.22, 26.), что, в свою очередь, снижает прочностные свойства материала (4. Кайгородов Г.К. и Каргин В.Ю. Влияние скорости охлаждения полиэтиленового сварного шва на его прочность // Трубопроводы и экология, 2001, № 2. - С.13-14). При сварке встык оплавлением после осаживания торцов полимерной трубы горячий воздух накапливается на месте стыка не только из-за процесса сварки, но и по причине приподнятости свариваемого участка трубы, так как при операциях торцевания, оплавления и осаживания концы свариваемых труб зажимаются в специальных захватах сварочного оборудования, расположенных выше своего основания, стоящего на поверхности земли. Кроме того, при больших диаметрах свариваемой трубы градиент температуры в полости трубы по сечению трубы по месту сварного соединения значительнее, чем больше диаметр и толще стенка свариваемой трубы из-за большого количества тепла, отдаваемого сварным швом при остывании. По этой причине остывание участка сварного шва в верхней области внутри трубы будет происходить в среде воздуха с более высокой температурой, чем в нижней области. Для устранения неравномерной скорости остывания сварного шва внутри трубы после операции осаживания накапливающийся в области сварного шва внутри трубы горячий воздух необходимо продуть наружным атмосферным воздухом, обеспечив тем самым такие же условия остывания сварного соединения внутри трубы, как и с наружной поверхности.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. Концы свариваемых труб центрируют по наружной поверхности и производят механическую обработку торцов соединяемых труб с целью обеспечения их плотного прилегания друг другу, а также для снятия окисленных поверхностных слоев. Оплавляют торцы свариваемых труб. Затем инструмент удаляют, а оплавленные торцы осаживают под давлением и выдерживают под этим давлением. Для достижения равномерной скорости охлаждения сварного шва внутри трубы в один из концов свариваемой трубы подают атмосферный воздух с температурой окружающей среды при открытом положении другого конца. Продувание воздухом производят после операции осаживания. Таким образом, воздух с высокой температурой в области сварного шва внутри трубы на период остывания сварного шва не накапливается. Температура по всему сечению внутри трубы в области сварного соединения становится равной температуре окружающего атмосферного воздуха, что обеспечивает скорость охлаждения по всему внутреннему периметру сварного шва одинаковой, что обеспечивает однородный размер сферолитных образований в зоне сварного шва внутри полимерной трубы. Произведенный в таких условиях сварочный шов обладает одинаковыми прочностными свойствами по всему периметру сварного шва.

Изобретение относится к области сварки полимерных труб встык оплавлением и может использоваться для сварки полиэтиленовых труб при высоких температурах окружающего атмосферного воздуха из регламентированного интервала температуры производства сварочных работ. Изобретение обеспечивает одинаковую скорость охлаждения сварного шва во внутренней поверхности полимерной трубы по всему периметру. После операции осаживания в один конец сваренной трубы подают атмосферный воздух под давлением при открытом состоянии другого конца трубы. Произведенный в таких условиях сварочный шов обладает одинаковыми прочностными свойствами по всему периметру сварного шва.

Способ сварки полимерных труб, заключающийся в центрировании концов свариваемых труб, механической обработке торцов, оплавлении торцов труб, осаживании после удаления инструмента оплавленных торцов под давлением и выдерживании под этим давлением, отличающийся тем, что после операции осаживания внутреннюю полость трубы продувают наружным атмосферным воздухом.