RU2810859C1 - Method of socket welding of polymer pipes at low air temperatures - Google Patents

Method of socket welding of polymer pipes at low air temperatures Download PDF

Info

Publication number
RU2810859C1
RU2810859C1 RU2023119009A RU2023119009A RU2810859C1 RU 2810859 C1 RU2810859 C1 RU 2810859C1 RU 2023119009 A RU2023119009 A RU 2023119009A RU 2023119009 A RU2023119009 A RU 2023119009A RU 2810859 C1 RU2810859 C1 RU 2810859C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
heating device
pipes
temperature
welded joint
Prior art date
Application number
RU2023119009A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Дмитриевич Петров
Глеб Владимирович Ботвин
Елена Викторовна Данзанова
Николай Павлович Старостин
Ольга Александровна Аммосова
Максим Филиппович Татаринов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2810859C1 publication Critical patent/RU2810859C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: welding of polymer pipes.
SUBSTANCE: invention can be used for socket welding of polyethylene pipes at ambient temperatures lower than those provided for in regulatory documents. Before welding, a separate heating device is installed on the pipes and fittings at the site of the future welded joint. A separate heating device consists of a flexible material such as silicone, equipped with a temperature sensor, controller and power wires. A certain voltage is applied to the heating device and the internal and external walls of the pipes and fittings are preheated. Next, a certain free cooling time is maintained (a process pause) to level the temperature field in the welding area. During the process pause, part of the heating device is removed from the inner walls of the parts being welded. Part of the device on the outer walls of the fitting remains in place. The welding process is then started through the socket terminals using a standard welding machine. After welding, a separate heating device maintains the cooling rate of the welded joint, as at permissible ambient temperatures.
EFFECT: dynamics of the temperature field in the heat-affected zone during welding and cooling of the welded joint at any low temperatures is forcibly maintained close to the temperature field during welding in a regulated temperature range, taking into account the ambient temperature.
1 cl, 3 dwg

Description

Область, к которой относится изобретениеField to which the invention relates

Изобретение относится к сварке полимерных труб и может использоваться при муфтовой сварке полимерных труб при низких температурах окружающего воздуха.The invention relates to welding of polymer pipes and can be used for sleeve welding of polymer pipes at low ambient temperatures.

Уровень техникиState of the art

Известно техническое решение (1. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов СП 42 - 103 - 2003. - Издание официальное. - М. ЗАО «ПОЛИМЕРГАЗ», 2004. - 84 с.), в котором при более широком интервале температур окружающего воздуха, чем от минус 15 °С до плюс 45 °С, сварочные работы рекомендуется выполнять в помещениях (укрытиях), обеспечивающих соблюдение заданного температурного интервала (п. 6.48). 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.A known technical solution (1. Design and construction of gas pipelines from polyethylene pipes and reconstruction of worn-out gas pipelines SP 42 - 103 - 2003. - Official publication. - M. ZAO "POLIMERGAZ", 2004. - 84 p.), in which, with a wider interval ambient temperatures than from minus 15 °C to plus 45 °C, welding work is recommended to be performed in rooms (shelters) that ensure compliance with the specified temperature range (clause 6.48). The disadvantage of this method is that it is labor intensive and takes a lot of time to build the structure and to achieve the regulated air temperature inside the structure and at the ends of the polymer pipes being welded.

Наиболее близким является техническое решение (2. Пат 2450202. Способ муфтовой сварки полимерных труб. Опубл. 10.05.2012, бюл. № 13), в котором в процессе сварки при низких температурах воздуха (ниже минус 15 ºС) используется метод предварительного подогрева зоны термического влияния сварного соединения муфты (фитинга) и трубы путем подачи напряжения на закладной нагреватель фитинга отдельным источником электропитания, а после сварки охлаждение сварного соединения производится под слоем теплоизоляции. Подогрев производится до достижения температуры области оплавления из регламентированного интервала температур, а показание датчика температуры сварочного аппарата, исходя из которой производится сварка, поддерживается равным значению температуры нагрева зоны термического влияния сварного соединения. Недостатком технического решения является необходимость применения дополнительного мощного источника питания и теплоизоляции различной толщины и размеров для различных температур окружающего воздуха и типоразмеров труб, также то, что необходимо искусственно поддерживать температуру для штатного датчика температуры сварочного аппарата равной значению температуры нагретой в зоне термического влияния сварного соединения и использование теплоизоляции при охлаждении сварного соединения.The closest is the technical solution (2. Pat. 2450202. Method of sleeve welding of polymer pipes. Published 05/10/2012, Bulletin No. 13), in which during the welding process at low air temperatures (below minus 15 ºС) the method of preheating the thermal zone is used influence of the welded joint of the coupling (fitting) and pipe by supplying voltage to the embedded heater of the fitting with a separate power source, and after welding, cooling of the welded joint is carried out under a layer of thermal insulation. Heating is carried out until the temperature of the melting zone is reached from the regulated temperature range, and the reading of the temperature sensor of the welding machine, based on which welding is performed, is maintained equal to the heating temperature of the heat-affected zone of the welded joint. The disadvantage of the technical solution is the need to use an additional powerful power source and thermal insulation of various thicknesses and sizes for different ambient temperatures and pipe sizes, and also that it is necessary to artificially maintain the temperature for the standard temperature sensor of the welding machine equal to the value of the temperature heated in the heat-affected zone of the welded joint and use of thermal insulation when cooling a welded joint.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение сварки полимерных труб при температурах окружающего воздуха ниже регламентируемых.The objective of the present invention is to simplify the welding of polymer pipes at ambient temperatures below the regulated ones.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в том, что при любых низких температурах и диаметрах муфт наряду со стандартным сварочным аппаратом используется отдельное нагревательное устройство, состоящее из незамерзающего материала, типа силикона, термодатчика и контроллера. Отдельное нагревательное устройство производит предварительный подогрев свариваемых деталей перед сваркой и поддерживает скорость остывания сварного соединения соответствующей скорости остывания при регламентированной температуре окружающего воздуха.The technical result achieved when solving the problem is that at any low temperatures and coupling diameters, along with a standard welding machine, a separate heating device is used, consisting of a non-freezing material such as silicone, a temperature sensor and a controller. A separate heating device preheats the welded parts before welding and maintains the cooling rate of the welded joint at the corresponding cooling rate at a regulated ambient temperature.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.Essential features characterizing the invention.

Ограничительные: сварку производят путем установки и закрепления концов свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления с одновременной посадкой детали (муфты/фитинга) с закладным нагревателем, подключения детали с закладным нагревателем к сварочному аппарату, пуска процесса сварки.Restrictive: welding is carried out by installing and securing the ends of the pipes to be welded in the clamps of the centering device with simultaneous seating of the part (coupling/fitting) with an embedded heater, connecting the part with an embedded heater to the welding machine, and starting the welding process.

Отличительные: при муфтовой сварке полимерных труб при температурах воздуха ниже регламентируемых, перед сборкой соединения, на фитинг и свариваемые концы труб устанавливается отдельное нагревательное устройство. Отдельное нагревательное устройство управляется микроконтроллером, в котором заложена программа, позволяющая производить предварительный подогрев по всей области с внутренней и наружной стенок свариваемых муфты и труб в области оплавления и выравнивание до достижения температуры из допустимого для сварки интервала, а также регулировать требуемую скорость остывания сварного соединения после сварки. Так как режим процесса сварки зависит кроме как от данных штрих-кода детали еще и от температуры окружающего воздуха, то для запуска процесса сварки для датчика температуры сварочного аппарата задается значение температуры зоны термического влияния сварного соединения перед сваркой.Distinctive: when socket welding of polymer pipes at air temperatures below the regulated ones, before assembling the joint, a separate heating device is installed on the fitting and the welded ends of the pipes. A separate heating device is controlled by a microcontroller, which contains a program that allows preheating throughout the entire area from the inner and outer walls of the welded coupling and pipes in the melting area and leveling until the temperature reaches the permissible range for welding, as well as adjusting the required cooling rate of the welded joint after welding Since the mode of the welding process depends, in addition to the barcode data of the part, also on the ambient temperature, to start the welding process, the temperature value of the heat-affected zone of the welded joint before welding is set for the temperature sensor of the welding machine.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 приведено сварное муфтовое соединение с установленным отдельным нагревательным устройством перед сваркой. На фиг. 2 приведено отдельное нагревательное устройство во время сварки. На фиг. 3 приведено отдельное нагревательное устройство. 1 - полимерные трубы; 2 - муфта с закладным нагревателем; 3 - закладной нагреватель; 4 - отдельное нагревательное устройство; 5 - термодатчик; 6 - клеммы закладного нагревателя; 7 - индикатор; 8 - контроллер нагревательного устройства; 9 - провода питания нагревательного устройства; 10 - провод термодатчика.In fig. Figure 1 shows a welded coupling joint with a separate heating device installed before welding. In fig. Figure 2 shows a separate heating device during welding. In fig. 3 shows a separate heating device. 1 - polymer pipes; 2 - coupling with embedded heater; 3 - embedded heater; 4 - separate heating device; 5 - temperature sensor; 6 - terminals of the embedded heater; 7 - indicator; 8 - heating device controller; 9 - power wires for the heating device; 10 - temperature sensor wire.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Способ осуществляется следующим образом. Перед сваркой при низких температурах окружающего воздуха производится сборка свариваемых труб 1 и муфты 2. В сборку входят такие мероприятия как: очистка и циклевка от загрязнений, установка и закрепление концов свариваемых труб и муфты с закладным нагревателем 3 в зажимах центрирующего приспособления и подключением к сварочному аппарату муфты через клеммы 6. Перед сборкой на муфту и концы труб устанавливается отдельное нагревательное устройство 4 с термодатчиком 5 и проводами питания 9. Посредством смартфона со специальным мобильным приложением, присоединенным через радиосвязь с контроллером нагревательного устройства, считывается штрих-код муфты для расчета параметров предварительного подогрева и контролируемого охлаждения. После расчета параметров начинается предварительный подогрев нагревательным устройством свариваемых деталей. Свариваемые трубы и муфты подогреваются со всех сторон, т.е. с внутренних и наружных стенок. После окончания предварительного подогрева выдерживается время (технологическая пауза) для достижения более однородной температуры в области оплавления муфты и труб. Во время технологической паузы отдельное нагревательное устройство удаляется с концов труб и внутренней стенки фитинга. На внешней стенке фитинга нагревательное устройство остается. Производится сборка сварного соединения. Затем считывающим карандашом сварочного аппарата проводится сканирование штрих-кода и запуск сварки, при этом датчик температуры находится в среде, где температура поддерживается значению температуры из допустимого интервала. Далее сварочным аппаратом производится стандартная сварка, при этом отдельное нагревательное устройство остается обернутым поверх сварного соединения. После сварки процесс охлаждения контролируется отдельным нагревательным устройством для поддержания заданной скорости остывания. Параметры предварительного подогрева, технологической паузы и охлаждения полимеров заранее заложены в программу нагревательного устройства в виде формул, в которых переменными величинами являются данные со штрих-кодов фитингов и температура окружающего воздуха.The method is carried out as follows. Before welding at low ambient temperatures, the pipes to be welded 1 and the coupling 2 are assembled. The assembly includes such activities as: cleaning and scraping of contaminants, installation and fastening of the ends of the pipes to be welded and the coupling with an embedded heater 3 in the clamps of the centering device and connection to the welding machine couplings through terminals 6. Before assembly, a separate heating device 4 with a temperature sensor 5 and power wires 9 is installed on the coupling and pipe ends. Using a smartphone with a special mobile application connected via radio communication with the heating device controller, the coupling barcode is read to calculate preheating parameters and controlled cooling. After calculating the parameters, preheating of the welded parts with a heating device begins. The pipes and couplings being welded are heated from all sides, i.e. from internal and external walls. After the end of preheating, time is maintained (technological pause) to achieve a more uniform temperature in the area of fusion of the coupling and pipes. During a process pause, a separate heating device is removed from the ends of the pipes and the inner wall of the fitting. The heating device remains on the outer wall of the fitting. The welded joint is being assembled. Then, the bar code is scanned with the reading pencil of the welding machine and welding is started, while the temperature sensor is in an environment where the temperature is maintained at a temperature value within the permissible range. Next, the welding machine performs a standard weld, while a separate heating device remains wrapped over the welded joint. After welding, the cooling process is controlled by a separate heating device to maintain the specified cooling rate. The parameters for preheating, technological pause and polymer cooling are pre-set into the heating device program in the form of formulas in which the variables are data from the barcodes of the fittings and the ambient air temperature.

Claims (1)

Способ муфтовой сварки полимерных труб, заключающийся в том, что при низких температурах воздуха сварка производится как при регламентируемых температурах за счет подачи определенного напряжения для предварительного подогрева с внутренних и наружных стенок свариваемых деталей перед сваркой и регулируемого охлаждения сварного соединения после сварки, отличающийся тем, что используется отдельное нагревательное устройство, состоящее из гибкого материала типа силикона, оснащенное термодатчиком, контроллером и проводами питания, позволяющее поддерживать необходимую температуру в зоне сварного соединения.A method of sleeve welding of polymer pipes, which consists in the fact that at low air temperatures welding is carried out as at regulated temperatures by applying a certain voltage for preheating from the internal and external walls of the welded parts before welding and controlled cooling of the welded joint after welding, characterized in that a separate heating device is used, consisting of a flexible material such as silicone, equipped with a temperature sensor, controller and power wires, which allows maintaining the required temperature in the welded joint area.
RU2023119009A 2023-07-19 Method of socket welding of polymer pipes at low air temperatures RU2810859C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810859C1 true RU2810859C1 (en) 2023-12-28

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343331C2 (en) * 2006-12-14 2009-01-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Welding method of polymeric 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
RU2744141C2 (en) * 2019-05-13 2021-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of welding plastic pipes by connecting parts with an embedded heater

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343331C2 (en) * 2006-12-14 2009-01-10 Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Welding method of polymeric 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
RU2744141C2 (en) * 2019-05-13 2021-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Method of welding plastic pipes by connecting parts with an embedded heater

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Старостин Н.П., Герасимов А.И., Ботвин Г.Б., Данзанова Е.В. Сварка полипропиленовых труб при отрицательных температурах. Журнал "Строительство уникальных зданий и сооружений". ISSN 2304-6295. 4 (55). 2017 7-18. Старостин Н.П., Аммосова О.А. Сварка полиэтиленовых труб встык нагретым инструментом при низких температурах. Журнал "Нефтегазовое Дело" 2015, т. 13, N2, с. 126-132. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ATE206084T1 (en) PROCESS FOR WELDING PLASTIC PIPES AND SLEEVE FOR CARRYING OUT THE PROCESS
RU2810859C1 (en) Method of socket welding of polymer pipes at low air temperatures
RU2641925C2 (en) Improved methods of creating an electrofusion connection
ATE423671T1 (en) METHOD AND DEVICE FOR BUTT WELDING INTERNAL COATED PIPES
US11674631B2 (en) Electrofusion of pipe liners
CN104816467A (en) Intelligent welding method for electrofusion pipe fittings
RU2450202C2 (en) Procedure for socket welding of polymer pipes
KR101457110B1 (en) Method for connecting double insulation pipe and method and apparatus for manufacturing connection pipe with roller rotation plate
NO20050997L (en) Welding of rudder
RU2744141C2 (en) Method of welding plastic pipes by connecting parts with an embedded heater
CN206316583U (en) Pipeline intermediate frequency internal heater
RU2665393C2 (en) Method of thermoplastic pipes welding
KR20160113617A (en) Reinforcement device for optical-fiber splice sections
CN105798412A (en) Pipeline brazing method
CN112984281B (en) Control method and system for mechanical joint coating of oil and gas pipeline
RU2396478C1 (en) Procedure for welding polymer pipes
CN108265162A (en) Local heat treatment device used after laser repair of shaft parts and temperature control method
CN1108996A (en) Electric soldering method
KR102193812B1 (en) Method of preheating for welding thick plate/pipe using induction heating
JPH11192665A (en) Method for controlling energization of electrical fusion-bond joint
JPH09292084A (en) Electro-fusion joint and its fusion method
SU1578014A1 (en) Method of butt welding of plastic tubes
JP3072925U (en) Generator integrated EF controller
KR101547471B1 (en) welding assistant device for manufacturing a heat exchanging module of a Heat Recovery Steam Generator
CN104455883A (en) Butt joint method of HDPE winding pipes