Plastics_8_2010

w w w . p l a s t i c s . r u 45 СПЕЦТЕМА /СКЛЕИВАНИЕ И СВАРКА П Л А С Т И К С № 8 ( 9 0 ) 2 0 1 0 Сварка полиэтиленовых труб явилась важным компонентом при выполнении ряда всесоюзных и региональных программ по внедрению полимерных труб и сварки трубопроводов в коммунальном, водохозяй- ственном и промышленном строительстве, в энергетике, на предприятиях химии, нефте- химии и нефтегазопромыслах. В 1985 году была начата реализация программы газифи- кации сельскойместности Татарстана (вклю- чающая прокладку ПЭ-трубопроводов), которая к настоящему времени в основном завершена. Методы сварки Из разнообразных методов сварки поли- меров, известных специалистам, при стро- ительстве трубопроводов наиболее широко применяется контактная сварка встык как основной, надежный и экономичный метод соединения труб различных диаметров в по- левых условиях, на стройплощадках и в це- ховых условиях, при изготовлении сварных фитингов (рис. 3) и укрупненных узлов. Однако при стыковой сварке заготовок малых диаметров возникают проблемы центровки. Поэтому при сварке заготовок диаметром меньше 63 мм (ПЭ- и ПП-трубы и фитинги) обычно отдают предпочтение соединениям раструбной конструкции с применением литых фитингов. При рас- трубной сварке используют как контактный метод нагревания свариваемых деталей, так и сварку с закладными спиралями. Сфера применения электродиффузионной сварки с закладными спиралями постоянно расширя- ется, и ее разновидности рекомендованы для сварки труб больших диаметров. Фитинги с закладными нагревателями сравнительно дороги, поэтому особенно эффективны при соединении длинномерных труб муфтами и врезке в трубопроводы с помощью седелок (рис. 4). Экструзионная сварка обычно применя- ется при изготовлении крупногабаритных и мелкосерийных деталей, изделийи укрупнен- ных узлов сложной конструкции (рис. 5). Фрикционная сварка не получила ши- рокого применения при сварке труб, также как и радиационная (ИК-излучением). В отдельных специальных технологиях при- меняют раструбно-стыковые конструкции соединений. Газовая (прутковая) сварка, ввиду ее низкой прочности и еще более низ- кой надежности, имеет очень ограниченное применение при сварке полимерных труб. Многие другие методы сварки не выдержали конкуренции или не подтвердили своей цен- ности на практике. Главные проблемы Сварка полимерных труб часто является завершающим технологическим процессом переработки экструзионных марок поли- олефинов (преимущественно полиэтиленов и полипропиленов в количестве нескольких миллионов тонн в год), а также некоторых других полимеров. Спецификой сварки является ее осуществление не только в цехах трубных заводов и заготовительных мастерских, но и на стройплощадках или в условиях сооружения протяженных трасс. Руководят сварочно-монтажными работами не переработчики пластмасс, а инженеры строительных специальностей. Строители лучше знакомы с основными положениями металловедения, чем с актуальными вопро- сами полимерного материаловедения. Ча- сто близкое знакомство с полимерами на- чинается прямо на строительной площадке (рис. 6). В процессе сварки полимеры разогрева- ются, переходят в вязко-текучее состояние, деформируются, приводятся в плотный кон- такт и затем охлаждаются. Поэтому техноло- гический процесс сварки безусловно каса- ется сферы материаловедения полимеров, где интегрируются положения ряда научных дисциплин: химии, физики, физикохимии полимеров, механики и реологии полимеров с общими технологическими принципами сборки узлов из отдельных деталей и дости- жениями электроники. На результаты сварки влияют химическое строение звеньев макромолекул, мономер- ный состав полимеров, макромолекулярная структура (средняя молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, сте- пень и тип разветвленности, наличие сшитых структур). Часто, особенно при чрезмерно высокой температуре свариваемых поверх- ностей, огромную роль играют изменения структуры полимеров в результате термо- окислительной деструкции. Группа параметров, влияющая на каче- ство сварки, может контролироваться не- посредственно в ее процессе. Это геометрия свариваемых деталей, качество подготовки поверхностей и основные параметры сварки (температура расплава, давление на поверх- ности сварки и длительность каждой стадии сварки). При кажущейся простоте разнообразные технологические процессы сварки поли- мерных труб требуют очень серьезного от- ношения к соблюдению многочисленных норм технологического режима. Проблема контроля качества сварных соединений не имеет простых решений, поскольку не су- Рисунок 3. Контактная сварка фитингов в трубозаготовительной мастерской Рисунок 4. Врезка в действующий газопровод седелкой с закладными нагревателями Рисунок 5. Оболочка предызолированного отвода сварена с применением экструзионной сварки