Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной Советский патент 1992 года по МПК F16L47/06 

Изобретение относится к области соединений пластмассовых и металлических труб, точнее к способам неразъемного соединения полиэтиленовых труб со стальными.

Целью изобретения является повышение прочности и герметичности соединения полиэтиленовой трубы со стальной путем обеспечения сохранности адгезива в процессе сборки.

При осуществлении спосо5а соединения полиэтиленовой трубы со стальной, включающего механическую обработку конца стальной трубы и его нагрев, формование цилиндрического раструба на конце полиэтиленовой трубы, нанесение адгезива на конец стальной трубы и введение его в раструб полиэтиленовой, согласно предполагаемому изобретению, на конец стальной трубы в холодном состоянии наносят адге- зиб в виде клея-расплава в форме ленты методом намотки, конец трубы с адгезивом

вводят в раструб полиэтиленовой трубы, после чего конец стальной трубы в собранном состоянии подвергают индукционному нагреву до температуры Тн, определяемой из соотношения

Тц - КтТпл,

(1)

где Тпл - температура плавления полиэтилена, °С;

Ki - коэффициент, равный 1,7-2,2 с выдержкой t(c) K2(52 (2) где д - толщина ленты - адгезива, мм;

Ка - коэффициент, равный 90- 110 с/мм2.

На фиг. 1 показана конструкция неразъемного соединения полиэтиленовой трубы со стальной; на фиг. 2 - узел I на фиг 1; на фиг. 3 - собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной в устройстве для индукционного нагрева.

VI

О

о ю

ND 00

Соединение полиэтиленовой трубы со стальной по данному способу осуществляют в следующей последовательности.

На предварительно механически обработанный концевой участок стальной трубы 1 в холодном состоянии наматывают ленту - адгезив 2 с шагом намотки, преимущественно равным 0,5 ширины b ленты, после чего конец трубы 1 вводят в заранее сформованный раструб 3 полиэтиленовой трубы 4.

Для повышения надежности соединения, что особенно важно при сооружении напорных и других ответственных трубопроводов, на собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной перед нагревом надевают пластмассовую усиливающую муфту 5, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба 3. Пластмассовая муфта 5 может быть сформована из полиэтиленовой трубы или получена другим способом, например прессованием.

По окончании сборки стальную трубу 1 в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до температуры Тн, определяемой из соотношения (1) с ёыдер- жкой t(c), определяемой соотношением (2). При этом собранное соединение труб 1 и 4 закрепляют в зажимах 6 и 7 устройства для индукционного нагрева (фиг. 3).

Индуктор 8 устанавливают с перекрытием длины прогреваемого участка соединения со стороны стальной трубы на величину, примерно в 2-3 раза превышающую толщину стальной трубы.

В процессе индукционного нагрева стальной трубы расплавляется адгезив и контактирующая с ним внутренняя поверхность раструба полиэтиленовой трубы. На границе сталь - адгезив образуется адгезионное соединение, а на границе адгезив - полиэтилен образуется сварное соединение. После естественного или принудительного охлаждения соединение приобретает прочность и плотность.

Пример. По способу были соединены полиэтиленовые трубы ПНД 63Т ОГОСТ 18599-83 со стальными трубами наружным диаметром 57 мм и толщиной стенки 3 мм ГОСТ 107104-76.

Концы стальных труб на длине 70 мм обработали на токарном станке до диаметра 56 мм с шероховатостью поверхности по 3-4 классу по ГОСТ 2789-73, на торцах была снята фаска размером 5 мм под углом 30° к оси трубы.

На концах полиэтиленовых труб сформовали раструбы с цилиндрической частью

длиной 75-80 мм и внутренним диаметром 57 мм.

Из патрубков полиэтиленовых труб сформовали усиливающие муфты длиной

90 мм и внутренним диаметром 67 мм. Затем на концы стальных труб нанесли в соответствии со схемой (фиг. 2) адгезив-ленту шириной 10 мм и толщиной д - 0,3 мм из сополимера этилена с винилацетатом

0 (СЭВА) марки 11306-075. ТУ 6-05-1G-36-78, после чего насадили раструбы полиэтиленовых труб и на собранные соединения натянули усиливающие муфты.

Полностью собранные соединения под5 вергли индукционному нагреву в поле высокой частоты от генератора частотой 2500 Гц мощностью 50 кВт до температуры стальной трубы 180-280°С с выдержкой при данной температуре 6-12 с. После нагрева соедине0 ния охлаждали естественным путем до нормальной температуре вне индуктора.

Полученные соединения были подвергнуты гидравлическим и механическим испытаниям до разрушения и испытанию на

5 стойкость (долговечность) при постоянном внутреннем давлении по ГОСТ 18599-83 и ГОСТ 24157-80.

Результаты испытаний (см. таблицу) показали, что режимы нагрева, при которых Ki

0 и Ка соответствуют заданным пределам, позволяют получить соединения, прочность которых при растяжении составляет 23.9- 24,5 кН и разрушение происходит по основному материалу полиэтиленовой трубы, а не

5 по соединению. Нарушение заданных условий (режимы 1,5,6,10) приводит к снижению качества соединений. Так, при температуре нагрева 180°С (Ki я 1,5) или снижении продолжительности нагрева до 6 с («2 67) резко

0 снижается прочность соединений при осевом растяжении (режимы 1,6). Увеличение температур и продолжительности нагрева выше заданного предела не оказывает влияния на прочность при растяжении. Однако

5 в этих случаях падает стойкость соединения к воздействию внутреннего давления. Так, при Тн 280°С (Ki 2,3) патрубки разрушались при давлении 2,6-4,8 МПа, а при выдержке 12 с К2 133 соответственно при

0 давлении 2,8 - 3,2 МПа режимы 5,10.

Испытания на долговечность проводили на указанных оптимальных режимах, испытания показали, что долговечность всех соединений при постоянном внутреннем

5 давлении 3,0 МПа и температуре испытаний 20°С превышает 1 ч.

Указанный метод испытаний является контрольным для труб из полиэтилена. По своим прочностным свойствам и долговечности соединения, выполненные предложенным способом, не уступают полиэтиленовым трубам и их применение не требует снижения рабочих давлений п напорных полиэтиленовых трубопроводах. Неразьем- ные соединения, изготовленные в соответствии с прототипом, могут эксплуатироваться при рабочих давлениях до 0,3 МПа (СНиП 3.05.02-88), в то время как полиэтиленовые трубопроводы для транспорта газа предназначены для давлений до О 6 МПа (ТУ 6-19-352-87), а для транспорта жидких сред до 1, МПа (ГОСТ 18599-83). Вследствие этого взамен неразъемных соединений приходится применять дорогостоящие разъемные соединения, поскольку они равнопрочны полиэтиленовым трубам.

Формула изобретения

1. Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной-, включающий механическую обработку конца стальной трубы и его нагрев, формование цилиндрического раструба на конце полиэтиленовой трубы, нанесение адгезива на конец стально йтрубы и введение его в раструб полиэтиленовой,

и

отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и герметичности соединения путем обеспечения сохранности эдгезива в процессе сборки адгезив в форме ленты из клея-расплава наносят методом намотки, а конец стальной трубы в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до температуры Тн. определяемой из соотношения:

Тн К1ТПл,

15

20

где ТПл - температура плавления полиэтилена, °С;

Ki - коэффициент, равный 1,7-2,2,

с выдержкой t . где д - толщина ленты адгезива. мм. К2 - коэффициент, равный 90- 110 с/ мм.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что перед нагревом на собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной надевают усиливающую пластмассовую муфту, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба полиэтиле- 25 новой трубы.

Сущность изобретения: конец стальной трубы обрабатывают механически и его нагревают. Формируют цилиндрический раструб на конце полиэтиленовой трубы. Наносят адгезив на конец стальной трубы и вводят его в раструб. Адгезив в форме ленты из клея наносят методом намотки. Конец стальной трубы в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до т- ры, определяемой из заданного соотношения. Перед нагревом на собранное соединение надевают усиливающую пластмассовую муфту, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 3 ил.

ФИГ. I

ФИГ. 2

I /2

ФИГ. 3