Машини за заваряване на полиетиленови тръби

Заваряването е универсален метод за свързване както на метални, така и на пластмасови тръби. Тъй като пластмасовите тръби започнаха да се прилагат все повече в мрежи за водоснабдяване, канализация, дренаж, газификация, поливане и защита на кабели за комуникационни линии в сгради и извън тях, за инфраструктурни проект, се наложи използването на специално оборудване, което да гарантира осъществяването на надеждни връзки в тези тръбопроводни системи чрез заваряване според съществуващите изисквания и стандарти. Ще разгледаме различни варианти на машини за заваряване на основна група пластмасови тръби – полиетиленовите, с техните възможности и особености на процесите. Всички те се предлагат на българския пазар под различни марки и с различни модели.

В процесите на заваряване се прилагат топлина и натиск в зоната на контакта на материалите и се получава неразглобяемо съединение. Полиетиленът е в групата на термопластичните пластмаси, които подлежат на заваряване. При определени температури те преминават в течно състояние и в условия на контакт на повърхности се осъществява дифузия или обмен на макромолекули между тях. Предимства на този начин на свързване са висока производителност, ниска трудоемкост, икономичност и голяма якост и плътност на съединението.
Заваряването на полиетиленови тръби е доказан и надежден начин за тръбни връзки, спечелил доверието на професионалистите в брашна. Получената по този метод връзка има по-голяма трайност от самата тръба, нещо впечатляващо, като се има предвид, че сме свикнали да възприемаме местата на тръбните връзки като най-уязвими в тръбопроводните мрежи. Заваряването на полиетиленови тръби променя тази визия и се превръща в най-популярния метод за свързване.

Особености при тръбни връзки чрез заваряване
Полиетиленова тръбна мрежа, в която отделните части са свързани чрез заваряване, се конкурира по продължителност на експлоатационния период с аналогична дълга тръбопроводна линия без тръбни връзки. Техниките на заваряване на полиетиленови тръби гарантират че по цялата дължина на тръбопровода ще се съхрани присъщата за материала гъвкавост. След заваряването тръбите могат да бъдат положени по конвенционалния метод в изкоп, но не съществува пречка, така свързани, да се инсталират по алтернативна технология – например безизкопно или без пясъчно легло.

Методите за заваряване на такива тръби са различни – челно заваряване, заваряване чрез електромуфи, полифузно заваряване и екструзия. Разнообразни са и машините за тяхното осъществяване – ръчни, механични, електрохидвалични, с различна степен на автоматизация. Изборът на метод и машина се прави от квалифициран специалист в зависимост от вида на тръбата (плътност на полиетилена, устойчивост на напукване, диаметър, профил на стената и т.н.) и приложението є. Във всички случаи изборът трябва да е съобразен с изискванията и стандартите за различни приложения. Само квалифицирани специалисти могат да обработват и инсталират такива тръби.

Преди започване на процесите на заваряване полиетиленовите тръби трябва да се огледат за повреди от транспортирането и други дефекти. Частите с установена нередност се изрязват с фино назъбена ножовка или резач за полиетиленови тръби. За да се направи перпендикулярен на оста на тръбата срез, се използва трион-пасвател. След това е необходимо почистване на краищата от всевъзможни замърсявания и наслагвания в резултат от окислителни процеси. Това ще гарантира стабилна връзка. Използването на специално оборудване за заваряване на полиетиленови тръби ще осигури неподвижност на тръбите в процесите на нагряване, притискане, свързване и в последващото охлаждане след заваряване. Така тръбните връзки ще бъдат фиксирани при точно съвпадане на контактните повърхности.

Машини за челно заваряване на полиетиленови тръби с контактно нагряване
Челното заваряване на полиетиленови тръби е технология, която се използва в продължение на години. За осъществяване на връзката се използва специално оборудване за челно заваряване на полимерни тръби. Краищата на тръбите се поставят и свързват в машина, предназначена за целта. Преди свързване те се изравняват, фиксират и шлифоват със специално електрическо устройство, което гарантира пълно съвпадение на двата края. Процесът се извършва под налягане в нагревателния елемент и се нарича центриране. След това краищата на тръбите се затоплят чрез нагряващи плочи с фотопластично покритие, чиято температура се контролира посредством термостат. Това става при понижено налягане. Нагревателните плочи се поставят между подлежащите на съединяване краища на тръбите. Когато краищата са достатъчно разтопени, плочите се отстраняват, тръбните краища се притискат един към друг и се изчаква тръбната връзка да се охлади. Качеството на връзката може лесно да се установи чрез визуален контрол на шева отвън.

Ако се заваряват челно многопластови полиетиленови тръби от различни производители може да се наложи сваляне на защитното покритие преди заваряване и след това поставяне на изолираща защита на заварената връзка. Зоната на заваряване се предпазва от влага, вятър, слънчева светлина и температури по-ниски от 00С. За правилно заваряване с контактно нагряване на тръби се спазват изисквания за квалификация на заварчиците в съответствие с DVGW GW 330, респективно с DVS 2212-1, изисквания за изпълнение в съответствие с DVS 2207-1 и използване на техническо обезпечение в съответствие с DVS 2208-1, както и контрол на заваръчните дейности от заваръчен надзор в съответствие с DVGW GW 331, респективно DVS 2212-1 Приложение 1. Това са изискванията на най-голямата сертифицираща организация в Европа в газовата и водната индустрия.

Автоматичните машини за челна заварка имат шаси с пусков бутон за задвижване на подвижната част на рамата, хидравлично управляващ блок, фреза за почистване на челата с бутон за безопасност, нагревателен елемент с незалепващо покритие и редукторни челюсти. Улеснено меню позволява въвеждане на данни за материала. Процесът на заваряване е напълно автоматичен, а данните за него се записват във вградена памет и се прехвърлят на принтер или компютър с подходящ софтуер, който обработва и архивира заваръчни протоколи. Всички параметри на процесите се регулират автоматично, а за визуален контрол на сигурността стойностите им се показват на дисплей чрез диаграма.

Най-новите ръчни и полуавтоматични машини за челно заваряване предлагат нови опции като автоматичен контрол на топлия елемент в зависимост от характеристиките на тръбите и генериране на протоколи, които са събрани в един контролен пулт с малко тегло. Този иновативен контрол на хидравликата позволява протоколиране в съответствие с ISO. Параметрите се настройват и проследяват на дисплей и се съхраняват в паметта за документиране. Пренасяне на данни става с два USB порта. Важна част от оборудването за челно заваряване е устройство за генериране на протоколи от процесите на заваряване. То ръководи оператора по време на процеса, показва параметрите му и генерира доклад.

Описаните автоматични и полуавтоматични машини за челно заваряване на полиетиленови тръби са с електрохидравлично задвижване. Те могат да се използват за напорни полиетиленови тръбопроводи, особено такива с големи диаметри и подложени на значително механично натоварване. Челно заваряване може да се извърши и с машина с механично задвижване. При нея процесът се управлява от оператор, който прави съединението чрез работно усилие. Препоръчва се такива машини да се използват само при свързване на тръби, които по време на експлоатация няма да бъдат подложени на високо вътрешно налягане.

Оборудване за електродифузно заваряване на полиетиленови тръби чрез електромуфи
Елекромуфите представляват монолитни фитинги за свързване на тръбите чрез електрозаварка. Те са фасонни, фланцови полиетиленови части с вградени електронагревателни спирални елементи. Когато по тях протича електричен ток, те действат като нагреватели за тръбата, които разтапят полетилена и така фитингите се заваряват към стените на тръбите. Уредът за заваряване се включва към електрическата мрежа или към генератор за променлив ток. Тръбите се вмъкват в електрозаваръчните фитинги. Кабелът на уреда се свързва към буксите на фитингите при равномерно разпределение на теглото. Дисплеят на уреда показва настройките на заваряване, които при необходимост могат да се променят като се зададат нови параметри. Заваряването се извършва по указанията на производителя. След приключване кабелът на заваръчния уред се сваля от фитинга. Изчаква се заварката да се охлади и при наличие на натрупване на материал по заваръчния шев, той може да се отстрани ръчно с клещи.

Новите варианти на машини за електродифузно заваряване на полиетиленови тръби са леки, компактни и лесни за работа, като в същото време са достатъчно мощни за заваряване на фитинги с диаметър над 700мм. Имат голям дисплей за удобен контрол. Протоколите се правят по най-нов ISO стандарт. Новите технологии позволяват следене и откриване на грешки в процеса, неизправности, повредени реотани на муфите и промяна на захранващото напрежение. Някои модели имат дори сигнал за предстоящ сервизен преглед.

Машини за полифузно заваряване на полиетиленови тръби
Технологията тук е подобна на челното заваряване – фитингът и краят на тръбата се загряват до високо пластично състояние, краят на тръбата се вмъква във фитинга в това състояние, фиксира се и се изчаква изстиване до получаване на хомогенна връзка с голяма якост. Нарича се още муфова заварка и може да се използва за напорни тръбопроводи. Ръчните апарати за този тип заварка са подходящи за тръби и фитинги с външен диаметър до 40мм. Въпреки че заваряването на полиетиленови тръби с по-големи диаметри с ръчни апарати като цяло е проблемно, в тази група машини съществуват и такива модели, които при особена необходимост, могат да се използват за такава цел.

Те имат нагревателен метален елемент и ненагряваща се дръжка. Има варианти с вграден механичен термостат и с настройващи се електронни терморегулатори. Температурата може да се настройва освен електронно, аналогово или скокообразно с превключване на определена температура. Има и модели с непроменлива фиксирана температура. В зависимост от нуждите се конструират машини с различна форма и диаметър на нагревателния елемент, които винаги е покрит с незалепващо покритие, за да се избегне залепване на загряваните материали. За полифузно заваряване на тръби с диаметър над 40мм обикновено се използват механично задвижвани машини. Благодарение на особеностите в конфигурацията си тези машини осъществяват безупречно центриране на съединяваните тръби и фитинги, като облекчава и ускорява процесите.

Оборудване за заваряване на полиетиленови тръби чрез екструзия
За заваряване чрез екструзия се използват добавки, които са подобни по състав до основния материал на тръбата – в случая полиетилен. Екструдер подава допълнителния материал в пластифициран вид в зоната на заваряване чрез заваръчна глава с дюза. Стационарните екструдери обикновено са големи и тежки, което създава проблем в преместването им на строителната площадка. Те обикновено се използват в производствени линии. При ръчните заваръчни екструдери нещата не стоят така. Те са компактни и леки, с тях се работи лесно и все по-често се използват за свързване на полиетиленови тръби, фасонни изделия и листове. При тях има варианти с вградено и отделно, външно подаване на топъл въздух. Могат да се използват в производствените заводи и на местата за инсталация за различни тръбни диаметри.

Машини за заваряване на други полиетиленови материали