Rozpory a hlavní chyby hrdlového svařování – Prof Tech Instrument

Výběr výrobce a materiálu

Podle všech norem musí být polypropylenové trubky a tvarovky vyrobeny z náhodného kopolymeru propylenu (označení – PPR, PP-R, PP-RC nebo PP Typ3). Na rozdíl od levnějších homopolymerů propylenu a blokových kopolymerů ztrácí statistický kopolymer při zvýšení teploty dopravované vody pevnost mnohem méně a lze jej provozovat při 70–75 °C (krátkodobě při 85 °C). Rozlišení typů polypropylenu není možné ani vizuálně, ani pomocí jednoduchých zkoušek. Pokud bezohledný výrobce vyrobil trubky a tvarovky z čistého propylenového blokového kopolymeru nebo s jeho příměsí, můžete se o tom dozvědět, až když potrubí začne rychle stárnout při vysokých teplotách – postupným zvětšováním průměru a snižováním tloušťky stěny. V tomto případě existuje jediné doporučení – používat osvědčenou značku.

Svařování polypropylenových trubek a tvarovek vyhřívaným nástrojem do zásuvky je známo nejen odborníkům, ale také všem, kteří za posledních 10–15 let opravovali potrubí v bytě nebo venkovském domě. S očekáváním širokého profesionálního využití této metody svařování má však smysl pozastavit se nad nezřejmými chybami a protichůdnými doporučeními, se kterými se svářeč setká.

Ovládání vstupu

SP 40-102-200 kromě vnější kontroly trubek a tvarovek doporučuje zkontrolovat shodu jejich geometrie s hodnotami uvedenými v technické dokumentaci. Problém je, že ruské GOST nepopisují požadovanou geometrii – ani vyhřívaný nástroj (trysky), ani PP trubky a tvarovky pro hrdlové svařování.

Referenčním mezinárodním normativním dokumentem popisujícím geometrii vyhřívaného nástroje pro hrdlové svařování je DVS 2208-1 (Německo). Hlavní myšlenkou je, že jak trn, tak vyhřívaná objímka nástroje ve své střední části mají průměr odpovídající jmenovitému průměru svařovaného potrubí. Obě pracovní plochy trysek jsou kónické (kužel – asi 0,5°).

Referenčním standardním dokumentem popisujícím geometrii polypropylenových trubek a tvarovek pro hrdlové svařování je DIN 16962. Hlavní myšlenkou je, že plastovou trubku lze zasunout do objímky vyhřívaného nástroje pouze silou a pouze tehdy, když je vnější povrch trubky roztavený. A to tak, že trn vyhřívaného nástroje lze zasunout do tvarovky pouze silou a až při natavení vnitřního povrchu tvarovky.

Nejrelevantnější a nejjednodušší částí vstupní kontroly polypropylenových trubek a tvarovek je proto kontrola, že do studené tvarovky nelze vložit studenou trubku. Kromě toho musíte zajistit, aby studená tvarovka ani studená trubka nemohly být kombinovány s tryskou pro svařování za studena. Pokud tomu tak není, nebude možné kvalitní spojení trubky s tvarovkami metodou hrdlového svařování.

V praxi mají svařovací trysky extrémně zřídka nesprávnou geometrii – dokonce i čínské a turecké trysky jsou vyráběny na CNC strojích v souladu s požadavky DVS 2208-1. Pokud polypropylenová tvarovka (nebo trubka) volně lícuje s tryskou pro svařování za studena, pak to v 99,99 % případů znamená, že tvarovka nebo trubka jsou vadné.

Výběr a nastavení svařovacího zařízení <br />

Výkon ohřívače

V praxi bylo prokázáno, že požadovaný výkon ohřívače, vyjádřený ve wattech, je přibližně roven 10násobku průměru svařované plastové trubky, vyjádřeno v mm. Jinými slovy, 500wattový ohřívač svařuje polypropylenovou trubku a tvarovku ∅50 mm. Pro svařování trubek a tvarovek ∅1200 mm postačí 125W ohřívač. Levné turecké a čínské přístroje mají v ohřívači dvě topná tělesa, z nichž každé se zapíná samostatným vypínačem. Každý z prvků má dostatečný výkon pro maximální svařovací nástavec, který lze na ohřívač nainstalovat. Druhý topný článek by měl být považován za náhradní nebo zapnutý, aby se rychle zahřála studená „páječka“.

Typy termostatů

Elektronický (neboli mikroprocesor) je nejpokročilejší termostat. Teplotní senzor je vysoce přesný termistor. Snímač je umístěn uvnitř ohřívače, což snižuje setrvačnost řídicího systému. Elektronický regulátor přivede ohřívač co nejrychleji na nastavenou teplotu a následně ji co nejpřesněji udržuje.

Na levnějších svářecích strojích se jako regulátor teploty používá kapilárový termostat. V tělese ohřívače je také umístěno teplotní čidlo (kapilára). Princip činnosti jakéhokoli tepelného relé je však jako u jednoduché žehličky: pokud teplota vzroste oproti nastavené teplotě o Ät, ohřev se vypne, když se topidlo ochladí o Ät vzhledem k nastavené teplotě, topení se znovu zapne. Graf teplotních výkyvů je pilovitý. V tomto případě může být Ät 5–10 °C. Nejhorší termostat je bimetalový termostat. Nejen, že je zde graf teploty pilovitých zubů, ale citlivým prvkem (senzorem) je bimetalová deska, kterou nelze umístit dovnitř ohřívače. Takový systém má velkou setrvačnost – ohřívač se může ochladit o obrovskou t, než termostat „pocítí“ nějaké změny.

Ruční páječka nebo mechanické zařízení?
DVS 2208-1 doporučuje ruční hrdlové svařování plastových trubek a tvarovek pouze do ∅40 mm a od ∅50 mm a více mechanické centralizátory schopné fixovat trubku a tvarovku koaxiálně a zajistit jejich vzájemný pohyb dostatečnou silou. Z hlediska pohodlí a kvality práce je to celkem logické. Na druhou stranu, mechanické zařízení jsou úplně jiné peníze. Proto je velmi žádaná výkonná ruční „páječka“ se svařovacími nástavci do 125 mm, jen vyžaduje více lidí pro provádění svařování.

Výběr svařovacích nástavců

Při výběru svařovacích nástavců má smysl věnovat pozornost především kvalitě teflonové povrchové úpravy. Antiadhezivní vlastnosti teflonu lze zkontrolovat pomocí prosakujícího kuličkového pera. Pokud se vám podaří na teflonu nechat kapku pasty, je to špatné. Kapka pasty se nepřilepí na dobrý teflonový povlak a zůstane na rukojeti. Jak odolný povlak je, ukáže až čas.

Teplota vyhřívaného nástroje

Optimální teplota pracovních ploch svařovacích trysek je 260 °C (s povolenými odchylkami ±10 °C) – bez ohledu na průměr svařovaného potrubí. Pokud je teplota vyšší, dochází ke dvěma negativním efektům – tepelná degradace polypropylenu ve svařovací zóně a degradace teflonového povlaku svařovacích trysek. Pokud je teplota nižší, bude ohřev svařovaných ploch trvat déle, než je doporučeno pro teplotu 260 °C (tabulka). V tomto případě hrozí, že se stěna trubky a (nebo) tvarovky prohřeje a ztratí svou tuhost. Některé trubky s malou tloušťkou stěny nelze svařovat ani při teplotě 260 °C. Doporučuje se jednou zkontrolovat, zda je zařízení nastaveno na 260°C pomocí kontaktního teploměru. Měření by měla být prováděna na pracovních plochách svařovacích trysek.

Svařovací příprava

Řezání trubek

K řezání plastových trubek použijte speciální nůžky nebo válečkové řezačky trubek. Pokud je množství práce malé, lze plastové trubky řezat běžnou pilkou. Řezání musí být provedeno pokud možno kolmo k ose trubky. V opačném případě mohou mezi koncem trubky a vnitřním dorazem tvarovky zůstat mezery. Na hotovém potrubí představují úseky s menší tloušťkou stěny a větším vnitřním průměrem než původní potrubí. Návrhový provozní tlak těchto úseků je nižší než u zbytku potrubí.

Kalibrace

• typ A. Bell – kratší. Požadavky na přesnost průměrů svarových ploch jsou nižší, tato přesnost je plně zajištěna při výrobě trubek a tvarovek. Svařovací síla je vyšší;
• typ B. Zvonek je delší. Požadavky na přesnost průměrů svařovaných ploch jsou vyšší, díky tomu je síla pro svařování nižší. Aby však byla zajištěna taková přesnost, musí být potrubí před svařováním kalibrováno speciálním „kalibrátorem“.

Čištění svařovaných povrchů

DVS 2207-11 doporučuje mechanicky očistit svařovaný povrch polypropylenové trubky pomocí škrabky a poté otřít průmyslovým lihem. SP 40-102-2000 efektivně doporučuje důkladně odmastit povrch, který má být svařován, „otřením směsmi speciálně doporučenými pro tyto účely“. V praxi je tento požadavek zcela nebo téměř zcela opomíjen. Svařovací plocha a promíchání vrstev materiálu při hrdlovém svařování jsou tak velké, že drobné znečištění svařovaných ploch v podobě prachu a zoxidované polypropylenové vrstvy nemůže oslabit svarový spoj pod pevnost trubky. Pokud je armatura nebo konec svařované trubky otevřeně potřísněn topným olejem nebo pokryt vrstvou nečistot, pak je v tomto případě samozřejmě nutné omýt vhodnou „chemikálií“.

Srážení hran

DVS 2207-11 doporučuje srazit vnější hranu konce trubky pod úhlem 15° a do hloubky 2 nebo 3 mm, v závislosti na průměru.

SP 40-102-2000 doporučuje odstranit „vnější zkosení pod úhlem 45° až 1/3 tloušťky stěny trubky“ na konci trubky. Úkosovací nástroj 45 stupňů je standardní ruční „úkosovač“.

Ať už je úhel zkosení jakýkoli, zaoblená základna svařovací trysky nataví konec trubky se zkosením snadněji než bez zkosení. Při hrdlovém svařování polypropylenových trubek a tvarovek malých průměrů se však tento požadavek také zanedbává.

Použití značky na potrubí

Školicí střediska doporučují změřit hloubku tvarovky až k vnitřnímu dorazu, pomocí značky označit trubku v této vzdálenosti od konce a pomocí této značky vizuálně kontrolovat hloubku zasunutí trubky do navařovací trysky a následně do tvarovky .

DVS 2207-11 také doporučuje použití značky. A pro určení vzdálenosti od konce trubky nabízí celou tabulku, kde vzdálenost ke značce závisí na průměru trubky. Pro všechny polohy je tato vzdálenost o 2–3 mm menší než hloubka svařovací trysky. SP 40-102-2000 navrhuje aplikovat značku ve vzdálenosti od konce trubky „rovné hloubce hrdla spojovací části plus 2 mm“, což zásadně odporuje doporučením DVS. V praxi svářeč vždy pocítí rukou okamžik kontaktu – jak tvarovky, tak trubky – na základně svařovací trysky. A pak – okamžik, kdy se konec trubky zastaví na zarážce tvarovky. A zkušený svářeč cítí, jakou sílu použít, aby dosáhl ideálního spojení.

Časté chyby

Pokud se při kombinaci plastové trubky s tvarovkou trubka nezasune do tvarovky až k vnitřnímu dorazu, zůstane mezi koncem trubky a vnitřním dorazem tvarovky mezera. Na hotovém potrubí je tato mezera úsekem s menší tloušťkou stěny a větším vnitřním průměrem než má původní potrubí. Návrhový provozní tlak tohoto úseku je nižší než u zbytku potrubí. Takovéto „podzavedení“ trubky do tvarovky je typické zejména tehdy, když při ohřevu nebyla trubka zasunuta do svařovací trysky až na doraz. V tomto případě není vada zvenčí patrná, ale uvnitř armatury zůstává „slabý článek“. Další častou chybou je použití nadměrné síly při zahřívání a/nebo vyrovnávání plastové trubky s tvarovkou. V tomto případě se mezi koncem trubky a vnitřním dorazem tvarovky vytlačí velká vnitřní housenka. Na hotovém potrubí tento otřep vytvoří vážnou překážku pro proudění kapaliny nebo plynu.

Nízkotlaké polyetylenové trubky se svařují na hrdlových a tupých svařovacích strojích a také pomocí elektrofúzních spojek. Aby se zabránilo úniku, je důležité používat kvalitní pájecí zařízení. Hodně ale také záleží na zkušenostech svářeče. V tomto článku se podíváme na klíčové chyby, kterých se začátečníci při svařování dopouštějí. To vám ušetří čas a peníze a pomůže vám rychleji se naučit vytvářet kvalitní připojení.

Chyby při přípravě trubky ke svařování

Těsnost spoje a pevnost spoje závisí na správné přípravě HDPE trubky pro svařování. Poměrně často se při pájení dělá řada chyb, a to právě ve fázi přípravy.

Špatné čištění

Čištění vnější vrstvy je nutné při elektrofúzním svařování HDPE trubek nebo pájení nástrčnou páječkou. Polyetylen je oxidován vnějším prostředím, což způsobuje, že se vnější vrstva stává žáruvzdornou. Pokud není mechanicky čištěn, je možné místní nedohřátí, které povede k netěsnosti (zejména v systémech s vysokým tlakem od 6 atm).

Abyste předešli chybám při pájení, použijte mechanickou škrabku. Je vhodný pro trubky o průměru 16 – 200 mm. Polyetylenové trubky s velkými obvody se mohou obtížněji otáčet kolem osy, proto se používají speciální zařízení k odstranění horní vrstvy bez otáčení obrobku.

Další chybou při ručním odstraňování oxidu je nedostatečná délka odstraňování vnější vrstvy. Proto je nutné nejprve změřit hloubku spojky a změřit tuto hodnotu na potrubí s rezervou 5 – 10 mm.

Zaolejovaný špinavý povrch

Konec HDPE trubky může být pokrytý pískem, špínou nebo nečistotami nahromaděnými během přepravy, skladování, nakládání nebo vykládání. Na plastu jsou stopy technických kapalin. Častou chybou u jakékoli metody svařování je zapomenutí odmastit povrch. V případě pájení natupo stačí koncovku a 20 mm kolem ní otřít lihovou utěrkou. Při pájení zásuvek nebo elektrotavení otřete alkoholem celou délku, která jde dovnitř tvarovky a trochu dále pro rezervu. Bez takového přípravného opatření brání inkluze ve formě úlomků a mastnoty spolehlivému spojení polyethylenu na molekulární úrovni.

Špatná fixace

Další chybou při pájení trubek je nedostatečná fixace nebo slabá fixace obrobků. V případě svařování na tupo se používá centralizátor, kdy půlměsíce různých tlouštěk dosahují souososti konstrukce. Metoda elektrofúze využívá pásové svorky pro velké průměry a kovové svorky se závity pro malé kruhy. To zajišťuje rovné potrubí a zabraňuje deformacím a netěsnostem.

Nerovnoměrné zrno konce

Další chybou při svařování na tupo je křivě řezaná HDPE trubka. Pokud řežete polyetylenový polotovar řetězovou pilou, skládačkou, kotoučovou pilou nebo bruskou, okraj bude nevyhnutelně nerovný. Při spojení konců, i když se vezme v úvahu tavení do 5 mm, jsou možné píštěle. Proto, aby se předešlo chybám, musí být hrany opracovány lícovacím nástrojem určeným pro odpovídající průměr HDPE trubky.

Nesprávná poloha spojky

Častou chybou při pájení nízkotlakých polyetylenových trubek je nesprávné umístění spojky. To má za následek malou plochu svaru mezi oběma stranami, což může mít za následek netěsnost nebo špatnou strukturální integritu.

Některé tvarovky mají zarážku, která omezuje pohyb trubky. Při montáži je před pájením nutné obrobek zatlačit až na doraz. U jiných spojek doraz není, takže chyba spočívá v nerovnoměrném rozložení hran trubky uvnitř spojky – jedna zašla příliš daleko a druhá jen 20 – 30 mm. Aby se předešlo takové chybě, je nutné:

1. Změřte spojku metrem.
2. Vydělte délku dvěma.
3. Pomocí světelné značky označte získanou hodnotu na každém okraji potrubí.
4. Nasaďte spojku na konce a zatlačte ji až ke značkám.

Poté, co se ujistíte, že se obě značky nacházejí poblíž okrajů spojky, můžete se strojem začít svařovat. Při vkládání opravovaného dílu do stávající komunikace je zvláště důležité použít jasně viditelné referenční značky. Pro vložení části trubky, která má být vyměněna, musí být spojka zcela zatlačena na jeden z okrajů a poté vrácena na opačnou stranu.

Různé SDR

Ve fázi nákupu dílů pro pájení trubek můžete udělat chybu výběrem trubek a tvarovek s různými hodnotami SDR. Zkratka označuje poměr průměru HDPE trubky k tloušťce její stěny. Například dva polotovary se stejným vnějším průměrem mohou mít různé tloušťky – 4 a 15 mm. V souladu s tím je nebude možné kvalitativně propojit. Pokud zvolíte spojku s nižší SDR než má trubka, nebude možné obrobky do sebe ani zasunout.

Chyby při svařování trubek

Při samotném procesu svařování nebo při pájení HDPE trubek dochází k dalším běžným chybám, kterých je třeba se vyvarovat. Mezi nimi:

• Nesprávná doba ohřevu. Tabulky optimálních časů ohřevu v závislosti na tloušťce stěny a průměru potrubí jsou součástí návodu k samotnému zařízení. Pokud je přívod tepla nedostatečný, polyethylen se jednoduše nespojí, což povede ke zničení spojení. Přehřátí je také považováno za chybu při svařování, protože pak jsou konce silně nataveny a deformovány.
• Nedostatečná doba chlazení. Některé svářečky pro HDPE trubky automaticky vypočítají dobu chlazení na základě informací z čárového kódu spojky. Při svařování natupo je nutné data zadávat ručně, takže je důležité neudělat chybu. Nedostatečná doba chlazení může vést ke snížení pevnosti spoje a deformaci.
• Nesprávný výpočet tlaku. Při pájení na tupo se tlak na spojení stran vypočítá pomocí vzorce. Nedostatečná lisovací síla oslabuje pevnost švu. Přebytek – vytváří zbytečné vyboulení, zkracuje délku potrubí, které nemusí stačit pro připojení.

Firma PROSVAR vyrábí spolehlivé přístroje pro svařování a pájení trubek z nízkotlakého polyetylenu. Prodáváme přístroje pro správnou přípravu konců, opracování, odmašťování a fixaci obrobků. Elektrofúzní svařovací stroje automaticky obdrží všechny parametry pro zajištění správného spoje, což snižuje počet možných chyb. Poskytujeme školení, jak používat naše vybavení pro začátečníky. Chcete-li se dozvědět více o rozmanitosti našich HDPE pájecích strojů nebo získat radu ohledně samotného procesu, volejte 8 (800) 301-11-81.