Фитинги с закладными нагревателями для сварки полиэтиленовых труб газопровода

Соединение полиэтиленовых труб газопроводов производится двумя способами сварки:
- встык;
- с использованием деталей с закладными нагревателями.

О первом способе рассказано ранее. В этом случае не требуется дополнительных деталей, трубы свариваются торцами. Для второго метода необходимы специальные детали с закладными нагревателями.

Соединительные детали

Общие требования к соединительным деталям для полиэтиленовых газопроводов содержатся в ГОСТ Р 58121.3 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен. Часть 3. Фитинги». Стандарт распространяется на различные типы деталей. Нас интересуют раструбные и седловые фитинги с закладными нагревателями – металлическими спиралями, расположенными в детали.

Рис.1 Сварка муфтой с закладными нагревателями

Принцип сварки прост. Трубы вставляют в деталь (рис.1). Сварочный аппарат подключают к контактам и подают напряжение. Спираль разогревается и расплавляет полиэтилен. После охлаждения формируется неразборное герметичное соединение.

Большинство предприятий производит фитинги из полиэтилена низкого давления высокой плотности марки ПЭ100.

Рис. 2 Штрих-код на полиэтиленовом фитинге

Современные сварочные аппараты позволяют установить параметры сварки - время и напряжение, для каждого конкретного фитинга. Они наносятся на деталь в виде штрих-кода, что исключает принципиальные ошибки, такие как, неверный ввод времени и напряжения сварки в ручном режиме. Код фитинга нанесен на каждой детали в форме лейбла (рис.2), что исключает возможность его утери. Интересный факт: способ автоматического кодирования информации о товаре был запатентован в США в далеком 1952 году. Но потребовалось более 20 лет до реального внедрения изобретения. Первой покупкой с использованием штрих-кода стало приобретение жевательной резинки в 1974 году в штате Огайо.

Соединительные детали для полиэтиленовых труб

Полиэтиленовые трубы соединяются неразъемными сварными соединениями, которые выполняют с помощью специальных фитингов. Слово «фитинг» происходит от английского «fitting», производное от fit «прилаживать, монтировать, собирать». Это соединительная часть трубопровода, служащая для разветвления, поворотов, переходов на другой диаметр, а также при необходимости сборки и разборки труб.

Требования к полиэтиленовым фитингам устанавливаются ГОСТ Р 58121.3 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен. Часть 3. Фитинги». Стандарт устанавливает общие характеристики фитингов, изготовленных из полиэтилена и предназначенных для транспортирования газообразного топлива.

Фитинги с закладными нагревателями состоят из полиэтиленового корпуса в виде муфты, отвода, перехода и т.п., на внутренней поверхности которого расположена спираль. Спираль может быть открытой, то есть частично выступать из поверхности детали, или покрытой тонким слоем полиэтилена. Открытая спираль обеспечивает постоянную теплопередачу и однородное соединение материалов во время сварки. Качество сварки не зависит от оксидного слоя в фитинге, зона сварки симметрична.

Рис.3 Отвод без закладных нагревателей

Существуют соединительные детали без закладных нагревателей (отводы, тройники, переходы, заглушки и др.), которые называют гладкими или «спиготами» (рис.3). Если использовать терминологию ГОСТ Р 58121.3, то «спиготы» относятся к деталям с трубным концом, а детали с закладными нагревателями имеют раструбный конец. У фитинга с трубным концом наружный диаметр равен номинальному наружному диаметру соединяемой трубы. Спиготы могут привариваться к трубам встык или деталями с закладными нагревателями.

Фитинги должны иметь гладкие наружную и внутреннюю поверхности. Не допускаются царапины, раковины, пузыри, вздутия, посторонние включения.

Фитинги с раструбными концами

Рис.4 Муфта с закладными нагревателями

В корпусе муфты с закладными нагревателями (рис.4) расположена спираль, которая имеет контакты для подключения сварочного аппарата. Аналогичную конструкцию имеют раструбные концы иных соединительных деталей: отводов и переходов, а также заглушек. Спираль может быть закрытой, как на рисунке 4, или открытой, то есть выступающей наружу, как на рисунке 5. Второй вариант размещения нагревателя обеспечивает более равномерный и одновременный прогрев фитинга и трубы. Но существует риск повреждения спирали при нарушении технологии монтажа, а именно, при несоосном вставлении конца трубы в деталь.

Рис. 5 Муфта с открытой спиралью

Внутри муфты посредине расположен упор, который не позволяет вставленной в корпус трубе продвинуться дальше установленного положения. При необходимости упор может удаляться. Существуют муфты, не имеющие упоров. Тогда глубина проникновения трубы определяется как половина длины муфты.

Рис.6 Фитинги полиэтиленовые электросварные

Кроме полнопроходных муфт в качестве фитингов для полиэтиленовых труб используют:

- отводы, которые служат для монтажа поворотов и изменения направления трубопроводов. Самые распространенные - под углом 90 0 (рис.6, а). Вместе с тем, производятся отводы на 110, 300 и 450;

- тройники для ответвлений от трубы, которые могут иметь все три патрубка с закладными нагревателями или два патрубка с закладными нагревателями и один без спирали (рис.6, б);

- переходные (редукционные) муфты, которые служат для изменения диаметра газопровода;

- заглушки.

Рис.7 Заглушка

Для заваривания концов газопроводов условным проходом от 20 до 225 мм, а также в качестве заглушки (условный проход 32 и 40 мм) для заваривания надстройки FRIALEN арматуры для врезки под давлением применяют заглушки MV (рис.7). Они имеют открытую нагревательную спираль, значительную глубину стенок, холодные зоны в торцах и посередине детали, что обеспечивает качественную приварку. FRIALEN арматура для врезки под давлением в отличие от обычных седловых отводов имеет в верхней части гладкую поверхность, что позволяет провести приварку заглушки MV.

Седловые отводы

Рис.8 Соединение седлового отвода с закладными нагревателями с полиэтиленовой трубой

Для врезки ответвлений в построенные полиэтиленовые газопроводы служат седловые отводы (седелки), которые применяются на водопроводах давлением до 1,6 МПа и газопроводах давлением до 1,0 МПа. Седелки с закладными нагревателями бывают двух типов: устанавливаемые на трубу с помощью отдельного зажима (рис.8, а) или посредством разрезной муфты (рис.8, б). Спираль закладного нагревателя расположена в нижней части отвода, в месте соприкосновения с полиэтиленовой трубой.

В отводе размещается встроенный режущий инструмент - фреза, которая движется по резьбе и приводится в действие шестигранным ключом. При движении по резьбе прорезается стенка трубы – производится фрезерование. Тут самое главное – вовремя остановиться. Известны случаи, когда при врезке фреза проходила дальше и прорезала противоположную стенку трубы. Отводной патрубок седлового отвода может иметь трубный конец или раструбный конец с закладными электронагревателями.

Рис.9 Вентиль для врезки DAV

1 – корпус; 2 – контакт для сварки; 3 – фреза; 4 – металлическая гильза; 5 – вращающийся шпиндель; 6 – внутреннее уплотнение в нижнем положении; 7 – внешнее уплотнение; 8 – выходной патрубок

В крановые седелки (вентили для врезки) встроена фреза для врезки в распределительный газопровод, которая в нижнем положении является запорным элементом, перекрывающим поток газа. Вентили для врезки DAV (рис.9) производит компания FRIATEC AG (Германия). Они привариваются к верху распределительного газопровода спиралью закладного нагревателя, для подключения которой к сварочному аппарату служат клемма 2. Такая же клемма расположена с другой стороны. В полиэтиленовом корпусе 1 располагается фреза 3 с жесткими верхним и нижним упорами. Фреза перемещается в металлической гильзе 4. Движение фрезы вверх-вниз происходит при вращении шпинделя 5 из легированной стали. Уплотнение фрезы 6 в нижнем положении состоит из трех колец: полиэтилен – металл фрезы, кольцо, металл фрезы – металл гильзы.

Внешнее уплотнение 7 также имеет три уровня, оно предотвращает выход газа в окружающую среду. Система уплотнений позволяет обеспечить класс герметичности А. Вентили для врезки DAV можно приваривать к полиэтиленовым газопроводам условным проходом от 50 до 400 мм, диаметр выходного патрубка от 32 до 63 мм. Они устанавливаются под ковер, для управления шпинделем имеется телескопическая штанга из нержавеющей стали с длиной до 3 м. При монтаже вентилей для врезки не требуется установка отключающего устройства: крановая седелка выполняет две функции – как устройство для врезки и как запорная арматура.

Рис.10 Ремонтная накладка

Для ремонта небольших повреждений поверхности газопровода можно использовать ремонтные накладки (рис.10), которые представляют собой деталь с закладными нагревателями в форме полуцилиндра. Она устанавливается на поверхность полиэтиленовой трубы и приваривается аналогично седелке.

Сварка полиэтиленовых газопроводов деталями с закладными нагревателями чаще всего применяется при небольших диаметрах труб. В результате получаются качественные неразъемные соединения, обеспечивающие герметичность коммуникации в течение всего периода эксплуатации.

Больше статей в сфере промышленной безопасности найдете здесь, а выбрать программу обучения в УЦ "Академия Безопасности" можно здесь.