Способ соединения труб Советский патент 1992 года по МПК B29C65/02 B29C65/10 

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов , Известен способ соединения пластмассовых труб, включающий нагрев под давлением и охлаждение соединения.

Недостаток известного способа заключается в том, что сварка встык требует большой точности стыковки, что очень трудно осуществить при большой длине и гибкости труб, причем место стыка является концентратором напряжения в процессе эксплуатации труб.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ соединения труб, включающий выполнение фаски на соединяемом конце одной из труб, центрирование труб в зажимах, оплавление

внутренней поверхности второй трубы в зоне соединения пламенем горелки с температурой 850-950°С, введение первой трубы во вторую и охлаждение соединения.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает прочного соединения металлической трубы с трубой из полимерного термопластичного материала из-за быстрого теплоотвода, наращивания вязкости в оплавленной части пластмассовой трубы при соприкосновении с холодным металлом и, следовательно, отсутствия диффузионного процесса в шве. При введении металлической трубы в трубу из полимерного материала перед торцовой частью металлической трубы образуется грат значительных размеров, уменьшающий сечение трубы в зоне шва. что приводит

VJ

Ю О

ю о

к увеличению сопротивления внутри трубопровода и снижению надежности соединения. Недостатком способа является также длительность процесса соединения.

Цель изобретения - повышение надежности соединения труб, одна из которых выполнена из металла, а вторая - из термопластичного полимерного материала, и ускорение процесса.

Указанная цель достигается тем, что перед центрированием труб на наружной поверхности металлической трубы в зоне соединения выполняют глухие гнезда глубиной, равной 2/4-3/4 толщины стенки металлической трубы, а после введения металлической трубы в трубу из полимерного материала осуществляют нагрев металлической трубы в зоне соединения до температуры 105-135°С и сжатие трубы из полимерного материала хомутом в виде гибкой металлической ленты до получения заклепок из полимера в глухих гнездах металлической трубы, причем оплавление внутренней поверхности трубы из полимерного материала пламенем горелки осуществляют в течение 15-20 с.

На чертеже изображены трубы в процессе соединения.

Способ соединения труб заключается в следующем.

Соединяют две трубы 1 и 2, одна из которых выполнена из металла, а вторая - из термопластичного полимерного материала соответственно. На соединяемом конце металлической трубы 1 выполняют фаску под углом 45°. На наружной поверхности металлической трубы 1 в зоне соединения выполняют глухие гнезда 3 глубиной, равной 2/3-3/4 толщины стенки металлической трубы. Гнезда высверливают фасонным сверлом диаметром 10-12 мм, обеспечивающем прочность соединения труб на срез по заклепкам, с одновременным скруглением острых кромок этим сверлом для уменьшения концентраторов напряжений в образующихся заклепках. Сверло затачивают по профилю высверливаемого гнезда. Затем трубы 1 и 2 центрируют соответственно в подвижном 4 и неподвижном 5 зажимах центрирующего устройства 6. Хомутом 7 в виде гибкой металлической ленты охватывают без давления зону соединения на поверхности трубы 2 из полимерного материала. Вводят в трубу 2 горелку, имеющую на выходе рассекатель (не показаны), осуществляя оплавление внутренней поверхности трубы 2 в зоне соединения пламенем горелки с температурой 800-S50°C в течение 15-20 с.Затем за

0,5-1 с убирают горелку и металлическую трубу 1 вводят в трубу 2 из полимерного материала, сопрягая холодную и нагретую поверхности труб 1 и 2 в зоне соединения.

В качестве горелки для нагрева внутренней поверхности трубы 2 из полимерного материала используют, например, паяльную лампу, а оплавление осуществляют от края по длине трубы 2, равной длине зоны соеди0 нения, После введения металлической трубы 1 в трубу 2 металлическую трубу 1 нагревают в зоне соединения до 105-135°С той же горелкой или любым другим нагревателем, Источник нагрева металлической

5 трубы предпочтительно расположить у ее торца сразу за зоной соединения - это в случае соединения обеих труб с большой протяженностью. В случае, когда металлическая труба является короткой, вводится

0 горелка внутрь металлической трубы. Внутренние слои полимерной трубы оплавляются и полимер затекает в глухие гнезда в металле. Одновременно или последовательно (сразу после начала прогрева металличе5 ской трубы) создают хомутом 7 в виде гибкой металлической ленты (предпочтительней стальной) давление на полимерную трубу в зоне соединения, достаточное, чтобы изменение вязкости размягченных внут0 ренних слоев полимерной трубы привело к образованию заклепок в глухих гнездах в металлической трубе.

Время нагрева устанавливают опытным путем в зависимости от глубины гнезд и,

5 следовательно, длины заклепок. Тонкостенные трубы из полиэтилена необходимо прогревать кратковременно ( 15 с),так как заклепки могут быть глубиной не больше 3/4 Т, где Т-толщина стенок металлической

0 трубы 1. Толстостенные трубы предпочтительно нагревать 20 с, в этом случае достаточно получить заклепки глубиной, равной 2/4 Т, чтобы обеспечить надежность соединения. После образования заклепок до за5 данного размера нагрев металла прекращают, хомут из металлической ленты убирают. Из металлических лент, применяемых в качестве гибкого хомута, преимущество за стальной лентой, так как материал

0 при гибкости имеет достаточную прочность и малую деформацию, что обеспечивает равномерность распределения давления по всему периметру соединяемой зоны. Затем соединение охлаждают.

5 Пример. Полиэтиленовую трубу (ПНП) диаметром 160 мм (толщина стенок 144 мм) соединяют с металлической трубой (ст. 20 или ст. 3) диаметром 160 мм. Длина полиэтиленовой трубы 8 м, а металлической 300 мм (толщина стенок 14 мм). На поверхности металлической трубы в зоне соединения в стационарных или полевых условиях по всему периметру равномерно, но не более 30% от всей площади поверхности во избежание разупрочнения металла в этой зоне, высверливают фасонным сверлом глухие гнезда диаметром 10 мм и глубиной 2/4 Т (толщины стенки металлической трубы). На конце трубы делают фаску под углом 45°. Для центрирования труб используют центрирующее устройство с подвижным и неподвижным зажимами. Перед неподвижным зажимом располагают хомут в виде гибкой металлической ленты, используемый для сжатия соединения при получении заклепок из металла.

В неподвижном зажиме закрепляют полиэтиленовую трубу, охватывают хомутом в виде гибкой металлической ленты по поверхности трубы в зоне соединения без давле- ния. В подвижном зажиме закрепляют металлическую трубу. В полиэтиленовую трубу вводят горелку и открытым пламенем при температуре 950°С оплавляют зону соединения в течение 20 с,мгновенно убирают нагреватель из трубы и вставляют металлическую трубу. Поверхностный слой оплавленного полиэтилена служит смазкой для введения металлической холодной трубы в полиэтиленовую трубу за минимально ко- роткое время. В то же время ограничение по толщине стенки количества оплавленных слоев позволяет при движении металлической трубы смещать малую массу полиэтилена и в конце зоны соединения образуется прочное соединение труб, что гарантирует надежность процесса.

После введения металлической трубы в полиэтиленовую на длину зоны соединения, равную 0,8-1,2 DH (где DH - наружный диа- метр трубы) гибкий металлический хомут, преимущественно из стали, затягивают, создавая давление на участок полиэтиленовой трубы в месте соединения, равное 1 кг. Нагревают металлическую трубу до 135 ± 5°С, вводя ту же горелку на 15с. За это время

полиэтиленовая труба на внутренней поверхности в зоне соединения размягчается и под давлением гибкой стальной ленты заполняют глухие гнезда в металлической трубе, образуя заклепки. Нагрев прекращают. В зависимости от условий соединения труб источник нагрева используют удобной конструкции, разогревая как с внешней, так и с внутренней стороны, металлическую трубу. Охлаждают соединение на воздухе без нагрузки.

При использовании той же горелки, имеющей на входе пламени рассекатель, при размягчении поверхности полиэтилена нагретым металлом над глухими гнездами одновременно происходит сглаживание грата в конце металлической трубы.

Формула изобрете ния Способ соединения труб, включающий выполнение фаски на соединенном конце одной из труб, центрирование труб в зажимах, оплавление внутренней поверхности второй трубы в зоне соединения пламенем горелки с температурой 800-950°С, введение первой трубы во вторую и охлаждение соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности соединения труб, одна из которых выполнена из металла, а вторая - из термопластичного полимерного материала, и ускорения процесса, перед центрированием труб на наружной поверхности металлической трубы в зоне соединения выполняют глухие гнезда глубиной 2/4-3/4 толщины стенки металлической трубы, а после введения металлической трубы в трубу из полимерного материала осуществляют нагрев металлической трубы в зоне соединения до 105-135°С и сжатие трубы из полимерного материала хомутом в виде гибкой металлической ленты до получения заклепок из полимера в глухих гнездах металлической трубы, причем оплавление внутренней поверхности трубы из полимерного материала пламенем горелки осуществляют в течение 15-20 с.

Использование: изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при строительстве магистральных трубопроводов для повышения надежности соединения труб, одна из которых выполнена из металла, а другая - из термопластичного полимерного материала, и ускорения процесса. Сущность изобретения: в способе соединения труб перед из центрированием на наружной поверхности металлической трубы в зоне соединения выполняют глухие гнезда. Глубина гнезд равна 2/4-3/4 толщины стенки металлической трубы. После введения металлической трубы в трубу из полимерного материала осуществляют нагрев металлической трубы в зоне соединения до 105-135°С и сжатие трубы из полимерного материала. Сжатие осуществляют хомутом в виде гибкой металлической ленты до получения заклепок из полимера в глухих гнездах металлической трубы. Оплавление внутренней поверхности трубы из полимерного материала пламенем горелки осуществляют в течение 15-20 с. 1 ил со