CC BY
34
ІНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ КСТНИК М» 2 <*» 2010
УДК421.7Я.44 в д СОКОЛОВ
Е. А. БОНДАРЕНКО
Омский государственный технический университет
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Рассмотрены вопросы обеспечения качества сварных соединений полиэтиленовых труб при сварке на установках с ручным управлением, предложены усовершенствования таких установок, применяемых при строительстве водопроводных сетей.
Ключевые слова: водопровод, полимеры, центратор, нагреватель, сварное соединение, степень автоматизации.
В настоящее время все большее распространение получает строительство трубопроводов различного назначения из полимерных материалов, обладающих значительно большим ресурсом работы но сравнению со стальными трубопроводами. Строительство таких трубопроводов, как правило, ведут с использованием стыковой сварки нагретым инструментом. Для выполнения сварочных работ применяются сварочные установки с гидравлическим приводом различной степени автоматизации: с ручным управлением, со средней степенью автоматизации и высокой степенью автоматизации. Нормативными документами на строительство газопроводов из полиэтилена рекомендуются к применению аппараты со средней, или высокой степенью автоматизации. При выполнении сварочных работ такими аппаратами снижаются объемы контроля сварных стыком физическими методами контроля (ультразвуком). При сварке аппаратами с ручным управлением гидроприводом сварные стыки газопроводов, как правило, должны быть подвергнуты 100% контролю ультразвуком.
Контроль качества сварных соединений пластмассовых водопроводов из полиэтилена, согласно нормативным документам, не предусматривает неразрушающего контроля физическими методами, поэтому в практике строительства обычно используются установки с ручным управлением, имеющие относительно низкую стоимость и простоту в управлении.
В то же время пластмассовые трубопроводы систем водоснабжения зачастую работают при более высоких нагрузках, чем газопроводы. Связано это с применением в расчетах рабочего давления (МОР) в 2 раза меньшего коэффициента безопасности (1,25 вместо 2,5 д ля газопроводов). В связи с этим вопрос о качестве сварных соединений таких трубопроводов также является весьма актуальным.
Основное отличие автоматизированных установок заключается в управлении их микропроцессорным блоком, позволяющим устанавливать и фиксировать значения цикловых изменений давления в рабочей системе гидропривода, фиксировать продол-р жительности различных выдержек цикла сварки, а
В также обеспечивать минимальные значения техно-
| логической паузы (времени на удаление нагревателя
| из зоны сварки). Кроме того, автоматизированные
установки, снабжаются устройствами слежения за Иг/Д перемещением каретки, которые позволяют отсле-
живать в процессе сварки величины деформации свариваемых кромок при оплавлении, нагреве и осадке и записывать их в память микропроцессора установки. Такие установки обеспечивают высокое качество сварных соединений, но применение их ири строительстве водопроводных систем сдерживается пока относительно высокой стоимостью оборудования.
Обеспечение качественного выполнения сварных соединений на установках с ручным управлением затрудняется отсутствием у оператора возможности объективного контроля вышеупомянутых параметров режима в процессе выполнения сварки. Тем не менее, на наш взгляд, обеспечить качествештую сварку на машине с ручным управлением можно путем незначительного усовершенствования установок и без значительного увеличения их стоимости.
Современные сварочные установки для работы в полевых условиях включают принятый в современной международной и отечественной практике набор переносных блоков: центратор для закрепления свариваемых концов труб; торцеватель с электроприводом и электронагреватель —для механической обработки и оплавления свариваемых торцов; гидростанцию с электрошкафом для питания и управления работой установки. Примером такой установки могут служить установки ПСУ225 и ПСУ-400М, совместной разработки кафедры ОиТСП ОмГТУ и ФГУП ОЗПМ (11, представленные на рис. 1.
Основной узел установки — центратор, обычно представляет собой, закрепленные на сварной раме
Рис. I. Сварочные установки ПСУ225 и ПСУ-400М
Рис. 2. Схема работы устройства для удаления нагревателя из зоны сварки
Рис. 3. Центри тор со шкалой перемещения подвижной каретки
направляющие с зажимами для крепления концов свариваемых труб, при этом, одна из двух пар зажимов выполнена подвижной и снабжена парой іид-роцилиндров, обеспечивающих осевое перемещение одной из свариваемых заготовок и создание сварочного усилия.
Управление подвижной кареткой в ус тановках с ручным управлением осуществляется с пульта управления гидростанцией. В процессе выполнения сварочных операций сварщик устанавливает и контролирует по показаниям манометра величину давления в рабочей сети установки, определяя продолжительности отдельных этапов цикла сварки по хронометру.
Усовершенствования установок с ручным управлением заключаются в обеспечении их устройствами для закрепления нагревателя установки на направляющих центратора, с фиксированием его в рабочем положении и возможностью удаления из зоны сварки с помощью пружинного механизма, путем открытия фиксирующей защелки при отводе подвижной каретки от нагревателя. Схема работы устройства показана на рис. 2.
Кроме того, центратор установки снабжается специальной линейкой со шкалой, позволяющей сварщику контролировать величины смещений подвижной каретки на различных этапах процесса сварки и показанной на рис. 3.
Снабжение такими простыми устройствами серийных установок с ручным управлением, позволяет сварщику, во-первых, существенно снизить продолжительность технологической паузы, что является основным преимуществом установок с высокой степенью автоматизации по сравнению с установками со средней степенью автоматизации. Во-вторых, сварщик получает возможность объективно контролировать величины осадки в процессе оплавления (подгонки) торцов и осадки на этапе стыковки заготовок после удаления нагревателя в процессе выдержки соединения под давлением.
Контрольные значения указанных параметров, полученные экспериментальным методом, путем замера фактических перемещений, при соблюдении рекомендуемых НТД значений параметров режима сварки, введены в технологические инструкции по эксплуатации установок, или технологические карты, регламентирующие сварку труб определенных типоразмеров и материалов (2).
Выполнение экспериментов по сварке труб из полиэтилена с применением разработанных приспособлений на установках типа ПСУ и механическими испытаниями полученных соединений показали на существенное повышение стабильности показателей качества сварки по принятой в нормативных документах методике оценки.
Библиографический список
1. Соколов В. А. Пероносные установки ПСУ-225 и ПСУ-400М для сварки полиэтиленовых трубопроводов в нолевых условиях / В.А Соколов. Л.А Шестсль, Ю. Р. Муштайкин. // Сварочное производство. — 1999. - N«9. - С. 49 -50.
2. Соколов В.А. Исследование и разработка оборудования для сварки полиэтиленовых трубопроводов / В.А. Соколов, Н.Е. Дмитриев, Ю.Р. Муштайкин // Роли инноваций в развитии регионов (В рамках форума Промтехэксио-99). Материалы Межрег.науч.-практ. конф. - Омск: Изд-воОмГТУ. 1999. - С. 19 -20.
СОКОЛОВ Валерий Алексеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и технология сварочного производства». БОНДАРЕНКО Елена Анатольевна, студентка 1-го курса гр. СПМ-519 магистратуры по программе 150400.68.06, кафедра «Оборудование и технология сварочного производства».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 12.03.2010 г.
© В. А Соколов, Е. А Бондаренко
