RU2615890C1 - Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end - Google Patents

Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end Download PDF

Info

Publication number
RU2615890C1
RU2615890C1 RU2016113937A RU2016113937A RU2615890C1 RU 2615890 C1 RU2615890 C1 RU 2615890C1 RU 2016113937 A RU2016113937 A RU 2016113937A RU 2016113937 A RU2016113937 A RU 2016113937A RU 2615890 C1 RU2615890 C1 RU 2615890C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
pipe
pipes
welded
temperature
Prior art date
Application number
RU2016113937A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Павлович Старостин
Ольга Александровна Аммосова
Мария Александровна Васильева
Глеб Владимирович Ботвин
Елена Викторовна Данзанова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2016113937A priority Critical patent/RU2615890C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615890C1 publication Critical patent/RU2615890C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/02Welded joints

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: method is carried out by reduction of residual stresses in the pipe and coupling walls by reduction of the temperature distribution non-uniformity in the welded flared end joint due to the gradient pre-heating from the opposite to the welding surfaces pipe and coupling sides.
EFFECT: quality welding joint production without the construction of special facilities.
5 dwg

Description

Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к сварке полимерных труб нагретым инструментом в раструб и может использоваться при сварке полипропиленовых труб при отрицательных температурах окружающего воздуха.The invention relates to the welding of polymer pipes with a heated tool into a socket and can be used when welding polypropylene pipes at low ambient temperatures.

Уровень техникиState of the art

Известно техническое решение (1. СП 40-101-96. Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер»; введ. 09.04.96. - Официальное издание, Минстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1997), заключающееся в оплавлении поверхности свариваемой трубы и раструба муфты с помощью гильзы и дорна инструмента, нагретого до или выше температуры плавления материала трубы, соединения после удаления инструмента оплавленных поверхностей и выдерживания определенное время, диктуемое скоростью охлаждения и релаксационными процессами в сварном соединении.Known technical solution (1. SP 40-101-96. Design and installation of pipelines made of polypropylene "Random copolymer"; introduced. 04/09/96. - Official publication, Ministry of Construction of Russia. M: GUP TsPP, 1997), which consists in reflowing the surface the pipe to be welded and the socket of the sleeve using a sleeve and mandrel of a tool heated to or above the melting temperature of the pipe material, joining after removing the tool melted surfaces and holding for a certain time, dictated by the cooling rate and relaxation processes in the welded joint.

Недостатком данного технического решения является получение некачественного сварного соединения при отрицательных температурах окружающего воздуха.The disadvantage of this technical solution is to obtain low-quality welded joints at low ambient temperatures.

Известно техническое решение (2. Ведомственные строительные нормы по проектированию и монтажу внутренних систем водоснабжения из полипропиленовых труб «Рандом сополимер» (PPRC) ВСН 47-96; введ. 01.08.96. - М.: Ротапринт Мосоргстроя. 1996), в котором при необходимости выполнения сварочно-монтажных работ при температуре наружного воздуха ниже 0°C сварку труб следует производить в обогреваемых помещениях (п. 4.13).A technical solution is known (2. Departmental building codes for the design and installation of internal water supply systems from polypropylene pipes "Random copolymer" (PPRC) VSN 47-96; introduced. 01.08.96. - M.: Rotaprint Mosorgstroya. 1996), in which the need for welding and installation work at an outdoor temperature below 0 ° C, pipe welding should be performed in heated rooms (Section 4.13).

Недостатком указанного способа является трудоемкость и большие затраты времени на строительство сооружения и на достижение регламентированной температуры воздуха внутри сооружения и на концах свариваемых полимерных труб и соединительных деталей.The disadvantage of this method is the complexity and time-consuming construction of the structure and the achievement of a regulated air temperature inside the structure and at the ends of the welded polymer pipes and fittings.

Наиболее близким является техническое решение (3. Старостин Н.П., Аммосова О.А., Ботвин Г.В. Тепловой процесс сварки полипропиленовых труб в раструб при низких температурах // Сварка и диагностика. 2015. №6. С. 57-61), в котором при сварке полипропиленовых труб нагретым инструментом в раструб при отрицательных температурах окружающего воздуха, для обеспечения равномерного распределения температуры и снижения температурных напряжений в стенке свариваемых трубы и муфты, необходимо предварительно подогреть трубу на длину вылета, превышающую глубину раструба, и муфту на глубину раструба до температуры выше 20°С специальными сменными насадками для подогрева, устанавливаемыми к нагревательной пластине дополнительного сварочного аппарата. После подогрева свариваемые детали свободно охлаждаются для получения равномерного распределения температуры из допустимого для сварки интервала в стенках свариваемых концов трубы и муфты. После подогрева производится сварка при допустимых температурах (сварку полипропиленовых труб разрешается производить при температурах окружающего воздуха выше 0°С, полиэтиленовых труб от -15°С до +45°С). Остывание сварного соединения после сварки производится в теплоизоляционной камере. Толщина теплоизоляции рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить скорость остывания сварного соединения такую же, как при стандартной сварке в условиях положительных температур окружающего воздуха.The closest is the technical solution (3. Starostin NP, Ammosova OA, Botvin GV Thermal process of welding polypropylene pipes into a socket at low temperatures // Welding and diagnostics. 2015. No. 6. P. 57- 61), in which when welding polypropylene pipes with a heated tool into a socket at negative ambient temperatures, in order to ensure uniform temperature distribution and reduce temperature stresses in the wall of the pipe and coupling being welded, it is necessary to preheat the pipe to a length of departure exceeding the depth in the socket, and a box a depth of the socket to a temperature above 20 ° C special interchangeable nozzles for the heating to be established to the additional heat plate welding machine. After heating, the parts to be welded are freely cooled to obtain a uniform temperature distribution from the interval allowed for welding in the walls of the pipe and coupling ends being welded. After heating, welding is carried out at permissible temperatures (welding of polypropylene pipes is allowed at ambient temperatures above 0 ° C, polyethylene pipes from -15 ° C to + 45 ° C). Cooling of the welded joint after welding is carried out in a heat-insulating chamber. The thickness of the insulation is calculated in such a way as to ensure the cooling rate of the welded joint is the same as with standard welding in conditions of positive ambient temperatures.

Недостатком данного решения является большой градиент температуры между свариваемым участком и холодной частью трубы, из-за которого возникают остаточные напряженные участки в сварном соединении.The disadvantage of this solution is the large temperature gradient between the welded section and the cold part of the pipe, due to which residual stressed sections arise in the welded joint.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является получение качественного сварного соединения полимерной трубы без строительства специального сооружения при отрицательных температурах окружающего воздуха.The objective of the invention is to obtain a high-quality welded joint of a polymer pipe without the construction of a special structure at negative ambient temperatures.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в получении при низких температурах окружающего воздуха сварного шва со сниженными остаточными напряжениями в стенках трубы и муфты.The technical result achieved by solving the problem lies in obtaining at low ambient temperatures a weld with reduced residual stresses in the walls of the pipe and coupling.

Существенные признаки, характеризирующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: перед сваркой предварительно подогревают концы свариваемых трубы и муфты, сварку производят путем оплавления наружной поверхности трубы и внутренней поверхности муфты инструментом, нагретым до или выше температуры плавления материала трубы, и соединения оплавленных свариваемых деталей после удаления инструмента. Охлаждение сварного шва и зоны трубы производят в теплоизоляционной камере.Restrictive: before welding, the ends of the pipe and coupling to be welded are preheated, welding is performed by melting the outer surface of the pipe and the inner surface of the coupling with a tool heated to or above the melting temperature of the pipe material, and joining the fused welded parts after removing the tool. Cooling of the weld and the pipe zone is carried out in a heat-insulating chamber.

Отличительные: предварительный подогрев трубы и муфты производят со стороны противоположной поверхности сварки, т.е. трубу подогревают со стороны внутренней поверхности, а муфту - со стороны наружной поверхности, до максимальной рабочей температуры свариваемых деталей (для полипропилена 95°С, для полиэтилена 80°С и т.д.).Distinctive: the pipes and couplings are preheated from the side of the opposite welding surface, i.e. the pipe is heated from the side of the inner surface, and the coupling from the side of the outer surface, to the maximum working temperature of the parts to be welded (for polypropylene 95 ° C, for polyethylene 80 ° C, etc.).

Так как остаточные напряжения в стенках трубы и муфты появляются из-за неравномерности распределения температур, то снижение градиента температуры в области сварки снизит и температурные напряжения в стенках свариваемых деталей.Since the residual stresses in the walls of the pipe and coupling appear due to the uneven distribution of temperatures, a decrease in the temperature gradient in the welding area will also reduce the temperature stresses in the walls of the parts being welded.

Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing

На фиг. 1 приведена схема предварительного подогрева, сварки и остывания в теплоизоляционной камере полимерных труб. На фиг. 2 приведено распределение температуры по радиусу r раструбного сварного соединения в момент окончания сварки полипропиленовых труб марки PPRC PN20 63×10,5 при температурах окружающего воздуха Токр=20°С и Токр=-40°С.In FIG. 1 shows a diagram of preheating, welding and cooling in a heat-insulating chamber of polymer pipes. In FIG. Figure 2 shows the temperature distribution along the radius r of the socket weld at the time of welding of polypropylene pipes of the PPRC PN20 63 × 10.5 grade at ambient temperatures T okr = 20 ° C and T okr = -40 ° C.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ осуществляется следующим образом. На нагревательную пластину (1) дополнительного сварочного аппарата для раструбной сварки, нагретую до максимальной рабочей температуры полимера, устанавливаются насадки для предварительного подогрева конца трубы и муфты (2) (фиг. 1, а). Форма насадок такова, что подогрев осуществляется со стороны, противоположной поверхности сварки, труба (3) подогревается со стороны внутренней поверхности, муфта (4) со стороны наружной поверхности (фиг. 1, б). Подогрев производится до достижения температуры свариваемых поверхностей трубы и муфты до температуры из регламентированного интервала производства сварки (градиентный подогрев). Продолжительность градиентного подогрева находят решением задачи теплопроводности, исходя из температуры окружающего воздуха, теплофизических свойств и геометрических размеров трубы и соединительной детали (3. Старостин Н.П., Аммосова О.А., Ботвин Г.В. Тепловой процесс сварки полипропиленовых труб в раструб при низких температурах // Сварка и диагностика. 2015. №6. С. 57-61). Далее производят сварку нагретым инструментом (5) в раструб полимерных труб как при допустимых температурах (фиг. 1, в). Охлаждение производят в теплоизоляционной камере 6) (фиг. 1, г) определенных размеров, в которой за счет накопленной в процессе сварки теплоты сварного соединения поддерживается температура в регламентированном температурном интервале.The method is as follows. On the heating plate (1) of the additional welding machine for socket welding, heated to the maximum working temperature of the polymer, nozzles are installed for preheating the end of the pipe and coupling (2) (Fig. 1, a). The shape of the nozzles is such that the heating is carried out from the side opposite to the welding surface, the pipe (3) is heated from the side of the internal surface, the coupling (4) from the side of the external surface (Fig. 1, b). Heating is carried out until the temperature of the welded surfaces of the pipe and coupling is reached to a temperature from the regulated interval of welding production (gradient heating). The duration of the gradient heating is found by solving the heat conduction problem based on the ambient temperature, thermophysical properties and geometric dimensions of the pipe and the connecting part (3. Starostin NP, Ammosova OA, Botvin GV. Thermal process of welding polypropylene pipes into a socket at low temperatures // Welding and diagnostics. 2015. No. 6. P. 57-61). Next, welding with a heated tool (5) is carried out in the socket of polymer pipes as at permissible temperatures (Fig. 1, c). Cooling is carried out in a heat-insulating chamber 6) (Fig. 1, d) of certain sizes, in which the temperature is maintained in a regulated temperature range due to the heat of the welded joint accumulated during welding.

Пример. При сварке полипропиленовых труб марки PPRC PN20 диаметром 63 мм при температуре окружающего воздуха минус 40°С на пластину дополнительного сварочного аппарата, нагретую до 95°С (максимальная рабочая температура полипропилена) устанавливаются насадки (гильза и дорн), для предварительного подогрева. С помощью гильзы подогревается труба с внутренней стороны, с помощью дорна - муфта с наружной стороны. Продолжительность градиентного подогрева, согласно расчетам составила: для трубы - 420 с, для муфты - 360 с, поэтому подогрев трубы следуют начать на 60 с раньше для одновременного начала процесса нагрева (оплавления). Далее производится сварка нагретым до 270°С инструментом в раструб полипропиленовых труб.Example. When welding polypropylene pipes of the PPRC PN20 brand with a diameter of 63 mm at an ambient temperature of minus 40 ° C, nozzles (sleeve and mandrel) are installed on the plate of the additional welding machine heated to 95 ° C (maximum working temperature of polypropylene) for preheating. Using the sleeve, the pipe is heated from the inside, with the mandrel - the coupling from the outside. The duration of the gradient heating, according to the calculations, was: for the pipe - 420 s, for the coupling - 360 s, therefore, the heating of the pipe should be started 60 s earlier to simultaneously start the heating (reflow) process. Next, welding is carried out with a tool heated to 270 ° C into the socket of polypropylene pipes.

На фиг. 2 приведено распределение температуры по радиусу раструбного сварного соединения в момент окончания сварки при температурах окружающего воздуха Токр=20°С и Токр=-40°С. Видно, что после сварки с предварительным градиентным подогревом при температуре окружающего воздуха - 40°С в середине сварного раструбного соединения такое же распределение температуры, как после сварки при Токр=20°С. Для поддержания необходимого темпа охлаждения производится выдержка сварного раструбного соединения в теплоизоляционной камере.In FIG. 2 shows the temperature distribution along the radius of the socket welded joint at the time of welding at ambient temperatures T okr = 20 ° C and T okr = -40 ° C. It can be seen that after welding with preliminary gradient heating at an ambient temperature of 40 ° C in the middle of the welded socket joint, the same temperature distribution as after welding at T okr = 20 ° C. To maintain the required cooling rate, the welded socket joint is held in the heat-insulating chamber.

Таким образом, при указанных режимах сварка при отрицательных температурах окружающего воздуха с предварительным градиентным подогревом обеспечивает сниженние остаточных напряжений в стенках трубы и муфты.Thus, under these conditions, welding at negative ambient temperatures with preliminary gradient heating provides reduced residual stresses in the walls of the pipe and coupling.

Claims (1)

Способ сварки полимерных труб, заключающийся в оплавлении предварительно подогретых трубы и муфты нагретым инструментом в раструб, соединении после удаления нагретого инструмента оплавленных поверхностей и выдерживании времени охлаждения в теплоизоляционной камере, отличающийся тем, что предварительный подогрев трубы и муфты производят с помощью гильзы и дорна, нагретыми до максимальной рабочей температуры свариваемых материалов со сторон, противоположных поверхностям сварки, до достижения температуры оплавляемых поверхностей из регламентированного интервала температур производства сварки.A method of welding polymer pipes, which consists in melting a preheated pipe and sleeve with a heated tool into a socket, joining the melted surfaces after removing the heated tool and keeping the cooling time in a heat-insulating chamber, characterized in that the pipe and coupler are preheated using a sleeve and mandrel, heated up to the maximum working temperature of the materials being welded from sides opposite to the welding surfaces, until the temperature of the surfaces being melted is reached from regulated temperature range of welding production.
RU2016113937A 2016-04-11 2016-04-11 Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end RU2615890C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113937A RU2615890C1 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113937A RU2615890C1 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615890C1 true RU2615890C1 (en) 2017-04-11

Family

ID=58642335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113937A RU2615890C1 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615890C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687900C1 (en) * 2018-03-28 2019-05-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of welding polymer pipes
CN113239594A (en) * 2021-05-21 2021-08-10 燕山大学 Method for improving welding quality of metal pipe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282781C2 (en) * 2005-01-11 2006-08-27 ЗАО "МосФлоулайн" Method and device for joining pipelines with polymeric shell
RU2383811C1 (en) * 2008-07-16 2010-03-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Method for welding of polymer pipes
RU2396478C1 (en) * 2008-12-15 2010-08-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Procedure for welding polymer pipes
RU2450202C2 (en) * 2010-07-19 2012-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Procedure for socket welding of polymer pipes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2282781C2 (en) * 2005-01-11 2006-08-27 ЗАО "МосФлоулайн" Method and device for joining pipelines with polymeric shell
RU2383811C1 (en) * 2008-07-16 2010-03-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Method for welding of polymer pipes
RU2396478C1 (en) * 2008-12-15 2010-08-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Procedure for welding polymer pipes
RU2450202C2 (en) * 2010-07-19 2012-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Procedure for socket welding of polymer pipes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СТАРОСТИН Н.П. и др. Тепловой процесссварки полипропиленовых труб в раструб при низких температурах, Сварка и диагностика, 2015, N6, с.57-61. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687900C1 (en) * 2018-03-28 2019-05-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of welding polymer pipes
CN113239594A (en) * 2021-05-21 2021-08-10 燕山大学 Method for improving welding quality of metal pipe
CN113239594B (en) * 2021-05-21 2022-03-11 燕山大学 Method for improving welding quality of metal pipe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2615890C1 (en) Welding method by the heated tool into the polimeric pipes flared end
JP6553604B2 (en) Fittings enabling nondestructive pressure testing of seal integrity
GB2520717A (en) Techniques for coating pipeline field joints
RU96105414A (en) METHOD FOR CONNECTING REINFORCED PIPES FROM THERMOPLASTES AND PIPES UNITED BY THIS METHOD
NO141924B (en) METHOD AND APPARATUS FOR HEAL SEALING ARTICLES OF POLYOLEFIN MATERIALS
EP3022043A1 (en) Improved electrofusion fittng methods
KR101627908B1 (en) Joining Method for Polyethylene Pipes Using Butt Fusion
US20070262075A1 (en) Heat Plate for Welding the Pipe with Multi-Walls and the Method for Welding the Same
EA201301003A1 (en) METHOD AND KNOT OF CONNECTING A PIPE WITH A COUPLING ELEMENT
US20160341446A1 (en) Pressure tank for a water heater in stainless steel, and also a method for manufacture of a pressure tank
RU2343331C2 (en) Welding method of polymeric pipes
RU2665393C2 (en) Method of thermoplastic pipes welding
CN105383053A (en) Novel outdoor water supply network construction method
Ammosova et al. Modeling the thermal process of welding polyethylene pipes with a heated tool into a socket at low temperatures
RU2396478C1 (en) Procedure for welding polymer pipes
CN103901098A (en) Internal defect processing method for welded joint
RU2450202C2 (en) Procedure for socket welding of polymer pipes
RU2383811C1 (en) Method for welding of polymer pipes
US825589A (en) Process of making hermetically-sealed conduits.
CN100556648C (en) The fusion process of pipeline
RU2744141C2 (en) Method of welding plastic pipes by connecting parts with an embedded heater
KR101664309B1 (en) Apparatus for clamping pipes in butt fusion of polyethylene pipes
RU2342592C1 (en) Mode of limitation of height of internal flash at edge - to edge contact heat welding of plastic pipes and device for to this effect
RU2376444C1 (en) Process system for tubing string repair
RU2375548C1 (en) Tubing string maintenance method

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20191203