Сварка враструб нагретым инструментом

Труба и соединительный элемент (фитинг) свариваются в раструб. Нагретый инструмент состоит из двух частей – муфты и дорна – которые крепятся на нагревателе сварочного аппарата. После нагрева инструмента до рабочей температуры внешняя поверхность трубы нагревается муфтой нагретого инструмента, одновременно с этим внутренняя поверхность фитинга нагревается дорном нагретого инструмента. По достижении оплавления внешней поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга нагретый инструмент удаляется из зоны сварки, а труба и фитинг совмещаются и остужаются. Внешний диаметр трубы незначительно выше номинального диаметра, а внутренний диаметр фитинга – незначительно меньше номинального диаметра трубопровода. Например, труба диаметром 20 мм на самом деле имеет наружный диаметр 20,3-20,5мм, а фитинг соответствующего размера имеет внутренний диаметр 19,5-19,7мм. При этом диаметры рабочих поверхностей сварочных насадок в их средней части соответствуют номинальному диаметру. Таким образом, труба и фитинг без нагрева не могут быть совмещены ни со сварочными насадками, ни друг с другом.

По мере совмещения трубы с муфтой нагретого инструмента наружный слой трубы оплавляется и выдавливается наружу в форме валика (грата), а внутренние слои прогреваются достаточно, чтобы упруго сжаться и позволить трубе войти в муфту нагретого инструмента. Похожий эффект наблюдается при совмещении фитинга с дорном нагретого инструмента. При совмещении трубы и фитинга после нагрева труба упруго сжимается, а фитинг упруго растягивается. В результате нагретые свариваемые поверхности давят друг на друга, вытесняя воздух и обеспечивая перемешивание расплавленного материала.
Сравнительно сложное описание принципа раструбной сварки, однако, выражается для монтажника в выполнении довольно простых действий, не отнимающих много времени для выполнения соединения.

2. Подготовка к сварке

Свариваемую внешнюю поверхность трубы рекомендуется подготовить с помощью калибратора и фаскоснимателя. Калибратор устраняет т.н. эллипсность трубы и, в случае необходимости, уменьшает ее внешний диаметр до нормы, при этом удаляя возможные загрязнения и оксидный слой.

СП 40-102-200 рекомендует на концах труб снимать наружную фаску под углом 45° на 1/3 толщины стенки трубы с помощью т.н. фаскоснимателя. Для труб небольшого диаметра (до 40мм) этой рекомендацией обычно пренебрегают. Для труб диаметром 50мм и выше – пренебрегать не стоит. Фаскосниматель позволяет также снять внутреннюю фаску с торца трубы для уменьшения возможного внутреннего грата и риска уменьшить внутреннее сечение трубопровода в месте сварки.

Замечание: В подавляющем большинстве случаев нет необходимости делать на внешней стороне трубы отметку глубины входа трубы в муфту сварочной насадки. Эта глубина, так же как и глубина погружения нагретого дорна сварочной насадки в фитинг, – величина стандартизованная для каждого диаметра трубопровода. На практике труба вставляется в муфту сварочной насадки, пока не упрется в дно муфты. Фитинг надевается на нагретый дорн, пока не упрется в основание дорна – в этот же момент вершина дорна касается внутреннего ограничителя фитинга.

Внимание! После того как труба уперлась в дно муфты сварочной насадки, а внутренний ограничитель фитинга уперся в вершину дорна сварочной насадки, не следует продолжать давить на трубу и фитинг с прежней силой. Просто зафиксируйте положение трубы и фитинга на время нагрева. Продолжая прилагать усилие, вы рискуете смять торец трубы и внутренний ограничитель фитинга в процессе нагрева.

Если по какой-либо причине глубина фитинга не соответствует размерам нагретого инструмента, следует измерить глубину фитинга вручную и сделать отметку на внешней стороне трубы.

3. Процесс сварки

В отличие от стыковой сварки, где нагрев свариваемых поверхностей производится невысокой температурой в течение длительного времени для избежания внутренних напряжений в материале, при раструбной сварке температура нагретого инструмента завышена, и нагрев происходит быстро. Выбор температуры нагретого инструмента при разработке технологии раструбной сварки основывался на нескольких ограничениях:

• Оплавление свариваемых поверхностей (наружной поверхности трубы и внутренней поверхности фитинга) должно осуществляться быстро, чтобы труба и фитинг не успели прогреться насквозь. Иначе они потеряют форму, совместить их будет невозможно. Поэтому температура нагретого инструмента должна быть высокой.
   
• Излишний перегрев нагретого инструмента ведет к существенной термической деградации материала трубы и фитинга.
   
• Политетрафторэтилен (тефлон), которым покрыты рабочие поверхности нагретого инструмента, длительно работоспособен при температурах до 260°С, при более высоких температурах он постепенно деградирует.

С учетом всех ограничений для раструбной сварки принята температура нагретого инструмента 260°С с допустимыми отклонениями ±10°С, которая не зависит от диаметра свариваемого трубопровода.

Такой режим нагрева приводит к последующему созданию некоторого вредного внутреннего напряжения материала в зоне соединения. Однако это компенсируется почти двойной толщиной стенки полученного трубопровода в зоне соединения и большой площадью сварки (гораздо больше площади торца трубы при сварке встык).

Температура нагретого инструмента задается оператором на панели управления (если таковая имеется у аппарата), автоматика аппарата поддерживает ее на постоянном уровне в пределах погрешности этого аппарата.

Фитинг совмещается с дорном нагретого инструмента до упора, одновременно труба совмещается с муфтой нагретого инструмента до упора (или, как в вышеописанном случае, до отметки на трубе).

Замечание: Если одновременное совмещение невозможно, следует начать с фитинга.

После упора не следует прилагать дальнейших усилий по совмещению трубы и фитинга с нагретым инструментом – при дальнейшем нагреве это может привести к деформации торца трубы и внутреннего упора фитинга, и в конечном счете – к уменьшению внутреннего сечения трубопровода в месте сварки. От момента достижения упора начинается отсчет времени нагрева (см. табл).