Способ сварки толстостенных полимерных труб
Владельцы патента RU 2688518:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (RU)
Изобретение относится к сварке полимерных труб нагретым инструментом встык и может использоваться при сварке толстостенных труб. Техническим результатом является повышение качества сварного соединения. Технический результат достигается способом сварки толстостенных полимерных труб, который заключается в сварке нагретым инструментом встык. При этом посередине обоих торцов полиэтиленовых труб предварительно вырезаются одинаковые круговые канавки с закругленным дном и глубиной, обеспечивающей размещение поверхностного оксидного слоя со средней части поверхностей торцов. Причем время нагрева должно соответствовать времени нагрева трубы в два раза уменьшенной толщины стенки.
Область, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сварке полимерных материалов и может использоваться при сварке толстостенных полимерных труб.
Уровень техники
Известно техническое решение (1. Тарногродский В.П., Кораб Г.Н. и Колоскова Е.Ю. Устройство для стыковой сварки труб из термопластичных материалов. А.с. SU 1052402 А. Опубл. 07.11.83. Бюл. №41), в котором с целью повышения качества сварки, механически перемешивают расплавленный слой труб при извлечении нагревателя, зубья которой имеют винтовую поверхность. Недостатком такого технического решения является сложная технология изготовления нагревательного элемента, а также снижение качества сварного соединения в результате попадания в шов частиц поверхностных слоев, подвергнувшихся термоокислительной деструкции в процессе взаимодействия нагревателя с торцами свариваемых полимерных труб и окружающим воздухом.
Наиболее близким техническим решением является (2. СП 42-103-2003 Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов. Издание официальное. ЗАО «ПОЛИМЕРГАЗ». М: 2004. С. 19-23), в котором соединение полиэтиленовых труб между собой выполняют сваркой встык нагретым инструментом. Недостатком данного технического решения является увеличение времени нагрева с увеличением толщины стенки трубы приводящее к возникновению газовых пор на поверхностях торцов соединяемых труб.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является сокращение времени нагрева при сварке встык нагретым инструментом толстостенных полимерных труб для исключения порообразования на поверхностях торцов соединяемых труб.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в получении качественного сварного соединения толстостенной полимерной трубы и значительном уменьшение размеров грата.
Существенные признаки, характеризирующие изобретение.
Ограничительные: соединение труб из полиэтилена производится сваркой встык нагретым инструментом.
Отличительные: предварительно на торцах свариваемых труб вырезаются одинаковые круговые канавки с закругленным дном.
Известно, что с увеличением толщины стенки трубы время нагрева увеличивается пропорционально (3. Электронный ресурс: https://svarkagid.ru/tehnologii/polietilenovyh-trub.html). Увеличение времени нагрева, связано с увеличением глубины проплавления для выдавливания под давлением осадки из центральной части стыка ингредиентов, препятствующих сварке (4. Сварка полимерных материалов: Справочник / Зайцев К.И., Мацюк Л.Н. и др. - М: Машиностроение. 1988. С. 73-75).
Осуществление изобретения
Способ осуществляется следующим образом. При начале производства сварки встык нагретым инструментом, после операции торцевания свариваемых концов полимерной трубы, прилагаемый к сварочному оборудованию торцеватель с гладкими ножами заменяется на другой торцеватель, в котором вместо гладких ножей имеются ножи для вырезания канавки в середине торцов свариваемых труб. Для исключения образования центров концентрации напряжений на углах дна канавки, режущий конец ножей представляет собой полукруг. Вторым торцевателем вырезают канавку с заданной глубиной, обеспечивающей размещение поверхностного оксидного слоя со средней части поверхностей торцов. Затем производится сварка встык согласно инструкции, но время нагрева должно соответствовать времени нагрева трубы в два раза уменьшенной толщины стенки, так как увеличения глубины проплавления не требуется в связи с тем, что часть расплава, находящаяся у стенок трубы выдавится наружу, а часть расплава, выдавливаемого при давлении осадки, вместо выхода наружу заполнит канавку.
Таким образом, предварительное образование канавки в середине торцов свариваемых труб приведет к двухкратному уменьшению времени нагрева, что приведет к исключению порообразования на поверхностях торцов соединяемых труб.
Способ сварки толстостенных полимерных труб, заключающийся в сварке нагретым инструментом встык, отличающийся тем, что посередине обоих торцов полиэтиленовых труб предварительно вырезаются одинаковые круговые канавки с закругленным дном и глубиной, обеспечивающей размещение поверхностного оксидного слоя со средней части поверхностей торцов, а время нагрева должно соответствовать времени нагрева трубы в два раза уменьшенной толщины стенки.
