Способ муфтовой сварки полимерных труб


 


Владельцы патента RU 2450202:

Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области сварки полимерных труб соединительными деталями с закладным нагревателем и может использоваться для сварки полиэтиленовых труб при более низких температурах окружающего воздуха, чем предусмотрено нормативными документами. Способ сварки полимерной трубы заключается в подготовке концов труб, установке и закреплении концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем, подключении детали к сварочному аппарату, в задании программы процесса сварки, пуска процесса сварки, нагрева и охлаждения соединения. Температуру в области оплавления предварительно доводят до определенного значения из регламентированного интервала температур отдельным источником электропитания. Значение температуры датчика температуры сварочного аппарата поддерживают равным значению заданной определенной температуры нагретой области оплавления сварного соединения. Охлаждение сварного соединения осуществляют в теплоизоляционной рубашке, обеспечивающей такой же темп охлаждения, как и при температурах окружающего воздуха из регламентированного интервала. Изобретение направлено на получение качественного сварного соединения без строительства специального сооружения. 1 табл.

 

Область, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сварке полимерных труб соединительными деталями с закладными нагревателями и может использоваться при сварке полиэтиленовых труб при низких температурах окружающего воздуха.

Уровень техники

Известно техническое решение (1. 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°C до плюс 45°C, сварочные работы рекомендуется выполнять в помещениях (укрытиях), обеспечивающих соблюдение заданного температурного интервала (п.6.48). Недостатками указанного способа являются трудоемкость и большие затраты времени на строительство сооружения и на достижение регламентированной температуры воздуха внутри сооружения и на концах свариваемых полимерных труб.

Наиболее близким является техническое решение (2. Роберт Эккерт. Соединительные детали для полиэтиленовых труб. Конструкция фитингов с закладной нагревательной спиралью и ее влияние на качество сварного соединения // Полимергаз. - 2003. - №3. С.44-49), в котором используется метод предварительного прогрева для сокращения зазора между фитингом (муфтой) и трубой за счет расширения фитинга, т.к. зазор может негативно сказаться на сварке. Во время предварительного прогрева в зоне контакта труба-фитинг создается температура ниже температуры плавления полиэтилена. Недостатком технического решения является то, что создать такое тепловое воздействие, действующее локально непосредственно на поверхность трубы, возможно лишь с помощью фитинга с открытой нагревательной спиралью. Поэтому метод неприменим с фитингами с закрытой нагревательной спиралью, а также данное техническое решение неприменимо для сварки при температурах ниже регламентированных без строительства специального сооружения.

Раскрытие изобретения

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

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

Существенные признаки, характеризирующие изобретение.

Ограничительные: сварку производят путем установки и закрепления концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем (муфты), подключения детали с закладным нагревателем к сварочному аппарату, задания программы процесса сварки, пуска процесса сварки, нагрева и охлаждения соединения.

Отличительные: деталь с закладным нагревателем предварительно прогревается отдельным источником питания до достижения в области оплавления определенной регламентируемой температуры, для датчика температуры сварочного аппарата задается значение той определенной температуры в области оплавления сварного соединения, а охлаждение сварного соединения производится в теплоизоляционной рубашке.

Известно, что в программу процесса сварки вводятся кроме данных штрих-кода, прилагаемого к детали с закладным нагревателем, еще и температура окружающего воздуха, где находится датчик температуры сварочного аппарата.

Осуществление изобретения

Способ осуществляется следующим образом. Очистка и циклевка от загрязнений свариваемых поверхностей, установка и закрепление концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем. Перед проведением сварки на отрезки полимерных труб и деталь с закладным нагревателем наматывают теплоизоляционный материал, толщину которого определяют расчетным путем из условия обеспечения такого же темпа охлаждения соединения в диапазоне температур окружающего воздуха от -50°C до -15°C, как и при допустимых температурах окружающего воздуха без теплоизоляции. Деталь с закладным нагревателем подключают к источнику питания для предварительного прогрева. Продолжительность и мощность прогрева находят расчетами теплового процесса сварки из условия достижения однородного распределения заданной температуры в детали с закладным нагревателем и трубе. После прогрева, во время технологической паузы к клеммам муфты переключаются токоподводящие провода от сварочного аппарата. Считывающим карандашом сварочного аппарата проводится считывание штрих-кода и запуск сварки, при этом датчик температуры находится в среде, где температура поддерживается равной значению заданной температуры. После запуска сварка соединяемых деталей проходит в автоматическом режиме, а охлаждение сварного соединения происходит в надетой на сварное соединение теплоизоляционной рубашке.

Пример. Для муфтовой сварки труб из полиэтилена ПЭ 80 ГАЗ SDR11 63×5,8 ГОСТ Р 50838-95 при нормированных температурах, например при +20°C продолжительность оплавления составляет около 70 сек. Перед проведением сварки на отрезки полиэтиленовых труб и муфту устанавливают теплоизоляционный материал толщиной 3 см. Толщину теплоизоляции получают с помощью расчетов путем сравнения режимов остывания при допустимых и низких температурах. Продолжительность прогрева определяют из условия, что средняя температура в области оплавления после технологической паузы 2 минуты становится равным примерно 20°C. Например, при температуре окружающего воздуха -30°C согласно расчетам предварительный прогрев проводится 13 минут (таблица 1).

Таблица 1
Расчетные продолжительности прогрева при различных температурах окружающей среды
Температура окружающего воздуха, °C Расчетное время прогрева, мин Максимальная температура в соединении, °C Средняя температура в зоне оплавления после технологической паузы (2 мин), °C
-50 21 42 20
-45 19 40 20
-40 17 40 20
-35 15 40 20
-30 13 39 20
-25 11 37 20
-20 10 35 20

К клеммам закладного нагревателя подключается источник питания и подается напряжение 8 B. Максимальная температура в конце прогрева составит +39°C. В конце технологической паузы продолжительностью 2 мин средняя температура в области оплавления муфты и труб становится равной 20°C. При достижении 20°C в области оплавления к клеммам муфты подключается сварочный аппарат и проводится автоматическая сварка, при этом для датчика температуры сварочного аппарата имитируется искусственная температура 20°C. Сварочный аппарат согласно имитированной температуре окружающего воздуха в автоматическом режиме производит сварку. Охлаждение сварного соединения проводится в теплоизоляционной рубашке.

Таким образом, температура в области оплавления муфты и труб при любых низких температурах окружающего воздуха становится равной 20°C за счет предварительного прогрева и теплоизоляции. Произведенное в таких условиях сварное соединение обладает всеми прочностными свойствами сварного соединения, полученного при температурном интервале, предусмотренном нормативными документами.

Способ сварки полимерной трубы, заключающийся в подготовке концов труб, установке и закреплении концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали с закладным нагревателем, подключении детали к сварочному аппарату, в задании программы процесса сварки, пуска процесса сварки, нагрева и охлаждения соединения, отличающийся тем, что температуру в области оплавления предварительно доводят до определенного значения из регламентированного интервала температур отдельным источником электропитания, а значение температуры датчика температуры сварочного аппарата поддерживают равным значению заданной определенной температуры нагретой области оплавления сварного соединения с последующим охлаждением сварного соединения в теплоизоляционной рубашке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству трубопроводов. .

Изобретение относится к способу и устройству для соединения термопластиковых труб, изготовленных посредством спиральной намотки полого профиля. .

Изобретение относится к области строительства трубопроводов. .

Изобретение относится к способу изготовления трубопровода. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях при изготовлении труб и емкостей различного назначения из композиционных материалов.

Изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов сетей холодного, горячего водоснабжения и отопления, транспортирующих воду с температурой от 5 до 95°С и другие жидкие и газообразные среды, к которым трубы из структурированного полиэтилена химически стойки.

Изобретение относится к области строительства трубопроводного транспорта и предназначено для изоляции неразъемных стыковых соединений предварительно теплоизолированных труб в полимерной оболочке при строительстве трубопроводов тепловых сетей, водопроводов, нефтепроводов, при подводной прокладке трубопроводов.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при строительстве трубопроводов из полимерных труб. .

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при соединении полимерных труб, армированных жестким металлическим каркасом в виде продольных стержней, размещенных равномерно по окружности, и навитой на них поперечной арматуры.

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при соединении труб, изготовленных из полимерных материалов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности при изготовлении оболочек (корпусов, труб, обечаек и емкостей различного назначения) из композиционных материалов. Способ включает примотку металлического патрубка к наматываемой на оправке оболочке с протягиванием слоя ткани по патрубку таким образом, что каждый последующий слой ткани перекрывает предыдущий слой и кольцевые выступы, выполненные на внешней поверхности патрубка, между которыми уложен предыдущий слой ткани. При этом все слои закрепляют кольцевыми жгутами композиционного материала. В процессе примотки патрубка к наматываемой на оправке оболочке первый тканевый слой закрепляют в ближайшей к оболочке выемке между выступами кольцевыми слоями жгутов. После закрепления тканевый слой разворачивают на 180º и укладывают на оправку. Последующие слои закрепляют кольцевыми жгутами во второй, третьей и т.д. выемках между выступами, также разворачивают на 180º и укладывают на оправку. Техническим результатом является повышение надежности работы узла соединения за счет исключения работы на сдвиг полимерного композиционного материала. 9 ил.

Группа изобретений относится к соединениям трубопроводов. Соединительная деталь для внешнего конца многослойного трубопровода содержит соединительную трубу, на внешней стороне которой выполнена радиально вертикальная стенка, которая расширена в осевом направлении на радиальном расстоянии от внешней стороны тела. Внешняя сторона соединительной трубы, вертикальная стенка и расширенный участок охватывают кольцевое установочное пространство, в которое может быть непосредственно вставлен внешний конец трубопровода. Внутренняя стенка соединительной трубы армирована прилегающим армирующим слоем, который имеет большую прочность, чем материал соединительной трубы, при этом слой снабжен осевыми зацепляющими элементами, а внутренняя стенка снабжена осевыми соединительными элементами, которые соответствуют зацепляющим элементам и соединены с ними. Также описан сварочный аппарат для соединения, способ соединения и узел из многослойного трубопровода и соединительной детали. Изобретение повышает надежность соединения трубопровода. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх