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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/02—Welded joints
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
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
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
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)
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)
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)
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 |
-
2016
- 2016-04-11 RU RU2016113937A patent/RU2615890C1/en active
Patent Citations (4)
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)
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)
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 |