Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 12176-1-2021 "Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 июня 2021 г. N 551-ст) (документ не действует)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 12176-1-2021
"Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 июня 2021 г. N 551-ст)

Plastics pipes and fittings. Equipment for fusion jointing polyethylene systems. Part 1. Butt fusion

ОКС 25.160.30

Дата введения - 1 сентября 2021 г.
Взамен ГОСТ Р ИСО 12176-1-2011

Предисловие

1 Подготовлен Саморегулируемой организацией Ассоциация "Национальное Агентство Контроля Сварки" (СРО Ассоциация "НАКС") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 июня 2021 г. N 551-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12176-1:2017 "Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем. Часть 1. Сварка нагретым инструментом встык" (ISO 12176-1:2017 "Plastics pipes and fittings - Equipment for fusion jointing polyethylene systems - Part 1: Butt fusion", IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/ТС 138 "Пластмассовые трубы, фитинги и клапаны для транспортировки жидкостей", подкомитетом SC 4 "Трубы и фитинги пластмассовые для подачи газообразного топлива".

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Взамен ГОСТ Р ИСО 12176-1-2011

Введение

ИСО 12176 состоит из следующих частей под общим наименованием "Трубы и фитинги пластмассовые. Оборудование для сварки полиэтиленовых систем":

- часть 1. Сварка нагретым инструментом встык;

- часть 2. Сварка с закладными нагревателями;

- часть 3. Идентификация оператора;

- часть 4. Кодирование трассируемости.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные характеристики и требования к эксплуатации оборудования для сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) трубопроводных систем с использованием электрических нагревателей.

Настоящий стандарт применим к механическому оборудованию и оборудованию с давлением для сварки встык ПЭ труб и фитингов, предназначенных для подачи газообразного топлива в соответствии с ИСО 4437-2 [1] и ИСО 4437-3 [2] или для подачи воды для потребления человеком (включая неочищенную воду до обработки) и воды общего назначения в соответствии с ИСО 4427-2 [3] и ИСО 4427-3 [4].

Автоматическое оборудование для сварки встык должно отвечать дополнительным требованиям, приведенным в приложении А.

Примечание - Настоящий стандарт также применим к оборудованию для сварки встык труб с номинальными диаметрами и номинальными толщинами стенок большими, чем приведенные в настоящем стандарте.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

ISO 4287, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Terms, definitions and surface texture parameters [Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности]

ISO 11414, Plastics pipes and fittings - Preparation of polyethylene (PE) pipe/pipe or pipe/fitting test piece assemblies by butt fusion [Трубы и фитинги пластмассовые. Подготовка контрольного образца соединения труба/труба или труба/фитинг из полиэтилена (ПЭ), выполненного сваркой встык].

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

ИСО и МЭК поддерживают терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:

- Электропедия МЭК, которая доступна по адресу: http://www.electropedia.org/;

- платформа просмотра онлайн ИСО, которая доступна по адресу: http://www.iso.org/obp.

3.1 центратор (base framework): Конструкция, состоящая из двух или более направляющих и зажимов.

Примечание 1 - Обеспечивает соосность при нагреве и плавлении труб и/или фитингов.

3.2 сопротивление трению оборудования для сварки встык (frictional resistance of the butt fusion machine): Сила, необходимая для преодоления трения во всем механизме без установленной трубы.

Примечание 1 - См. подраздел 6.1.

3.3 номинальный наружный диаметр d _n (nominal outside diameter): Числовое значение размера, которое является общим для всех элементов трубопроводных систем из термопластов, кроме фланцевых и резьбовых соединений.

Примечание 1 - Это значение справочное.

3.4 номинальная толщина стенки e _n (nominal wall thickness): Числовое значение толщины стенки элемента.

Примечание 1 - Это значение приблизительно равно производственному размеру в миллиметрах.

3.5 компенсация сопротивления (drag compensation): Способность оборудования для сварки встык преодолевать механическое усилие и силу трения, внешние силы, препятствующие движению труб, для достижения и поддержания заданных параметров для сварки труб.

3.6 стандартное соотношение размеров; SDR (standard dimension ratio): Отношение номинального наружного диаметра d _n трубы к номинальной толщине ее стенки e _n.

[ИСО 4427-1:2007, 3.1.1.15]

4 Конструктивное исполнение

4.1 Общие положения

Температура окружающей среды, при которой допускается эксплуатация оборудования для сварки встык, находится в диапазоне от минус 10 °С до плюс 40 °С. Применение оборудования вне этого температурного диапазона должно быть согласовано потребителем с поставщиком оборудования.

4.2 Исполнение

Оборудование для сварки встык может иметь следующее исполнение:

- с механическим ручным приводом для создания усилия;

- гидравлическим ручным приводом для создания усилия;

- полуавтоматическим приводом с внешним питанием для создания усилия (с ручной предустановкой давления);

- полуавтоматическую систему с устройством мониторинга и протоколирования параметров сварки;

- автоматическую систему с контролем и протоколированием параметров сварки.

Оборудование, как правило, предназначено для конкретных диапазонов диаметров, размерных отношений SDR и циклов сварки.

Каждый компонент оборудования должен соответствовать действующим правилам безопасности.

Примечание - Например, правила безопасности для Европы регулируются [5].

Оборудование, протоколирующее параметры сварки, должно обеспечивать их передачу для дальнейшего использования.

5 Рама и зажимы

5.1 Общие положения

Оборудование для сварки встык, по возможности, не должно требовать технического обслуживания.

Центратор оборудования для сварки встык должен обеспечивать жесткость и устойчивость конструкции при минимальном весе.

Оборудование для сварки встык должно быть надежным при работе в монтажных условиях.

Оборудование должно обеспечивать возможность выравнивания и относительного перемещения труб и/или фитингов.

Оборудование для сварки встык должно включать в себя подставку для нагревателя и торцевателя. Такая подставка не должна влиять на передачу усилия на нагреватель и препятствовать выравниванию нагревателя во время нагрева.

Оборудование для сварки встык должно обеспечивать на рабочем месте при температуре окружающей среды и при нормальных условиях удовлетворительное соединение труб и фитингов в пределах допусков на размеры.

У оборудования, предназначенного для работы в узких траншеях, конструкция оборудования и зажимов должна позволять извлекать его из траншеи после сварки без повреждения ПЭ трубы.

Центратор должен иметь не менее двух зажимов: один неподвижный, а другой подвижный для позиционирования ПЭ труб во время сварочного цикла. Конструкция зажимов должна позволять быстро устанавливать и извлекать трубы.

Зажимы должны захватывать трубы и фитинги и иметь конструкцию, не допускающую повреждения поверхностей труб или фитингов.

В целях безопасности рекомендуется, чтобы зажимные губки были сконструированы таким образом, чтобы не допускать их сближения на расстояние менее установленного.

После замены частей оборудования для установки труб различного диаметра не должна требоваться настройка соосности. Зажимы, вставки и вкладыши не должны повреждать трубу или фитинг.

Зажимы и/или вкладыши для каждого размера трубы, по возможности, должны быть взаимозаменяемы для оборудования одного производителя.

Максимальное количество сменных зажимных вкладышей должно равняться трем у оборудования для труб диаметром d _n до 400 мм включительно и четырем у оборудования для труб диаметром d _n более 400 мм.

Оборудование должно иметь руководство по эксплуатации.

5.2 Направляющие элементы

5.2.1 Общие положения

Скользящие поверхности направляющих элементов должны быть защищены от коррозии, например хромированием.

Конструкция оборудования должна позволять извлекать нагреватель в течение максимального времени, указанного в таблице 1, а концы труб после нагрева сводить, не повреждая нагретые поверхности.

Таблица 1 - Максимальное время для извлечения нагревателя

Номинальная толщина стенки e n, мм	Максимальное время t max, с
e n 4,5	5
4,5 < e n 7	6
7 < e n 12	8
12 < e n 19	10
19 < e n 26	12
26 < e n 37	16
37 < e n 50	20
50 < e n 70	25
70 < e n 90	30
90 < e n 130	35

Система регулирования зажимов должна обеспечивать сопротивление трению, выдерживающее усилие для соединения при экстремальных температурах.

5.2.2 Жесткость при приложении давления

Оборудование для сварки встык должно обеспечивать жесткость и прочность, которые должны оцениваться после определения зазора между концами труб, находящимися в контакте. При измерении в соответствии с 10.3.4 зазор, определяемый как разница размеров Sp1 и Sp2 (см. рисунок 5), должен соответствовать таблице 2.

Таблица 2 - Максимальный зазор

Номинальный наружный диаметр d n, мм	Максимальный зазор между концами труб, мм
d n 315	0,25
315 < d n 630	0,50
630 < d n 800	0,65
800 < d n 1000	0,80
1000 < d n 1200	0,95
1200 < d n 1600	1,30
1600 < d n	0,2 % от d n

5.2.3 Жесткость при изгибе

Опора зажимов и несущая конструкция должны быть достаточно жесткими, чтобы сохранять осевое выравнивание с точностью до 0,2 мм по всей длине хода при испытании в соответствии с 10.1.2.1.

Угловое смещение зажатых труб не должно превышать 0,5 мм при определении в соответствии с 10.1.2.2.

У оборудования для ПЭ труб диаметром 315 мм и менее при удалении опорных роликов труб (см. рисунок 1) дополнительное смещение при изгибе рамы и зажимов оборудования не должно приводить к отклонению, превышающему значения, приведенные в таблице 3.

Таблица 3 - Максимальное дополнительное угловое смещение (определяют для труб с SDR 17,6 или SDR 17)

Номинальный наружный диаметр d n, мм	Максимальное дополнительное угловое смещение f max, мм
225	0,50
250	1
315	2

а) Имеются опорные ролики |l ₁ - l ₂| 0,5 мм

b) Опорные ролики сняты |l ₁ - l ₂| f _max + 0,5 мм

1 - зажим; 2 - труба; 3 - опорные ролики; l ₁ - зазор в верхней точке измерения; l ₂ - зазор в нижней точке измерения; f _max - максимальное дополнительное угловое смещение (см. таблицу 3)

Рисунок 1 - Зазор (угловое смещение) между трубами

5.2.4 Восстановление круглой формы трубы

Система зажимов для выравнивания должна обеспечивать возможность восстановления круглой формы трубы таким образом, чтобы овальность на конце трубы была не более 5 % от толщины стенки трубы, а смещение концов труб - не более 10 % от толщины стенки при проведении испытания на овальность в соответствии с 10.1.1.

6 Создание усилия

6.1 Общие положения

Применяют все типы приводов (например, ручной, гидравлический, пневматический, электрический) при условии, что они соответствуют настоящему стандарту.

Усилия, действующие на стыки труб, создаваемые в течение цикла формирования соединения, измеряют непосредственно или должны быть предусмотрены средства для определения усилий путем косвенного измерения соответствующих рабочих параметров оборудования, которые учитывают эффективность передачи усилия и сопротивление трению оборудования.

Для оборудования с гидравлическим приводом усилие может указываться в единицах приложенного давления в гидроцилиндре.

Для такого оборудования должна быть предоставлена специальная калибровочная таблица, которая показывает соотношение между реальным усилием и давлением, указанным манометром. Манометр должен быть откалиброван. Манометр должен соответствовать классу точности 1,0.

6.2 Ручные системы

Оборудование с механическим ручным приводом должно иметь:

- подвижный зажим с возможностью непрерывного и равномерного перемещения;

- систему контроля усилий, приложенных во время цикла сварки;

- систему для поддержания сварочного давления (для оборудования для сварки труб d _n < 63 мм такая система не требуется).

6.3 Гидравлические и пневматические системы

Оборудование для сварки встык должно поддерживать требуемое усилие в плоскости сварки на каждом этапе цикла сварки. В тех случаях, когда гидравлическое давление создается насосом с ручным управлением, насос должен управляться одним человеком для обеспечения всех требований к усилию и времени цикла сварки в диапазоне размеров труб, для которых предназначено оборудование для сварки встык.

Дисплей индикатора давления должен быть четким и легко читаемым с нормального рабочего расстояния.

Гидравлическая система должна быть защищена от избыточного давления.

Для производства сосудов, работающих под давлением, применяют национальные стандарты.

6.4 Электрические системы

Оборудование для сварки встык должно поддерживать требуемое усилие в плоскости сварки на каждом этапе цикла сварки.

Дисплей индикатора усилия должен быть четким и легко читаемым с нормального рабочего расстояния.

Для производства и обеспечения безопасности электрических систем применяют национальные стандарты.

6.5 Производительность

Для компенсации сопротивления оборудование для сварки встык должно иметь возможность не менее 30 %-ного превышения усилия сварки, указанного для максимального диаметра трубы и толщины стенки и цикла сварки, для которого предназначено оборудование.

Допустимое изменение сопротивления трению оборудования для сварки встык с подвижным зажимом в любом положении должно составлять менее 10 %.

7 Торцеватель

7.1 Общие положения

Торцеватель должен иметь двустороннюю поверхность торцевания с ручным, электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом и должен формировать чистые, плоские, параллельные сопрягаемые поверхности трубы и концов фитинга, перпендикулярные осевой линии трубы, подготовленные к нагреву.

Конструкция торцевателя должна обеспечивать удаление стружки от обрабатываемой поверхности торцевателя и отверстия трубы или фитинга. Полученная стружка должна быть видна оператору для определения окончания торцевания.

Торцеватели должны быть взаимозаменяемыми для любого оборудования для сварки встык того размера и типа, для которого оно предназначено. Они должны быть пригодными для торцевания всего диапазона размеров труб и материалов, для которых предназначено оборудование для сварки встык.

Режущие ножи должны быть съемными.

Должно быть предусмотрено предотвращение торцевания конца трубы/фитинга более, чем необходимо для получения качественного сварного соединения.

7.2 Производительность

Торцеватель должен обрабатывать торцы труб с обеих сторон и обеспечивать гладкий срез каждой поверхности плавления таким образом, чтобы максимальный зазор между поверхностями плавления, измеренный в соответствии с 10.2, не превышал допустимого по таблице 2.

8 Нагреватель

8.1 Общие положения

Нагреватель должен обеспечивать удовлетворительное оплавление концов труб и/или фитингов при подготовке к сварке. Нагреватель должен быть оснащен системой контроля температуры.

Нагреватели должны быть взаимозаменяемыми для любого оборудования для сварки встык того размера и типа, для которого оно предназначено.

Если нагреватель не может быть легко снят во время работы одним человеком из-за веса нагревателя или других факторов, то должны применяться гидравлические, пневматические или другие механические устройства, являющиеся частью оборудования для сварки встык.

Для оборудования с ручным управлением для сварки встык общая теплоемкость нагревателя должна быть такой, чтобы в случае отключения электропитания нагревателя при рабочей температуре он мог завершить получение удовлетворительного соединения. Если нагреватель не обеспечивает это требование, то на оборудовании для сварки встык должна быть предусмотрена аварийная сигнализация, извещающая о случайном отключении.

Система нагрева должна быть спроектирована таким образом, чтобы при нормальных условиях окружающей среды концы трубы и/или фитинга нагревались до рабочей температуры и поддерживались стабильные параметры сварки.

8.2 Размеры

Нагреватель должен иметь оптимальный размер, чтобы обеспечить требуемую теплопередачу к свариваемым концам.

Ширина х внутренней и наружной частей нагревателя (см. рисунок 2) должна соответствовать таблице 4.

Рисунок 2 - Размеры нагревателя

Таблица 4 - Ширина нагревателя

Номинальный наружный диаметр d n, мм	Ширина нагревателя х (см. рисунок 2), мм
d n 250	10
250 < d n 630	15
630 < d n 1600	20

Отклонения от плоскости на обеих сторонах поверхности нагревателя должны составлять  0,1 мм/100 мм.

Отклонение толщины нагревателя должно быть не более 0,2 мм для труб диаметром d _n до 250 мм и не более 0,5 мм для труб диаметром d _n свыше 250 мм, и нагреватель не должен иметь отверстий или винтов на поверхности, соприкасающейся с трубой.

8.3 Материалы и чистота поверхности

Нагреватель изготавливают из материалов, обладающих хорошей теплопроводностью и стойких к износу при нормальных условиях на месте проведения работ.

Поверхности, соприкасающиеся с трубой или фитингами, должны быть такими, чтобы к ним не прилипал расплавленный материал, их чистка проходила без повреждения поверхности и они могли бы противостоять износу при эксплуатации. Это достигается, например, путем нанесения на поверхность окрашенного политетрафторэтилена (ПТФЭ) или другой обработкой поверхности. Цвет покрытия ПТФЭ должен быть таким, чтобы после использования инструмента для сварки присутствие любых остатков ПЭ на поверхности было четко видно, независимо от снижения качества ПЭ или покрытия ПТФЭ. Применение любого типа спрея, например ПТФЭ, во время цикла сварки не допускается. Такое напыленное покрытие может попасть на оплавляемые поверхности в процессе получения соединения.

Нагреватель допускается изготавливать из хромированной или коррозионно-стойкой стали.

8.4 Система нагрева

Нагреватель должен иметь электрический подогрев.

Для систем нагрева с электронагревательными элементами нагреватель должен быть оснащен устройством для индикации температуры, которое четко и наглядно показывает достижение рабочей температуры. Этот температурный индикатор должен быть независимым от контроля любой другой температуры или системы контроля. Он должен быть защищен от механических, электрических или термических повреждений и должен быть заменяемым.

Нагреватель должен обеспечивать непрерывную работу в вертикальном положении при рабочей температуре в течение не менее 4 ч. По истечении этого периода температура рукоятки, измеренная при температуре окружающей среды и без воздействия солнечного излучения, не должна превышать 50 °С.

Должен быть установлен индикатор, показывающий, что нагреватель находится под электрическим напряжением и нагревается. Индикатор должен показывать рабочую температуру в пределах  5 °С от температуры нагревателя, измеренную в предварительно определенной контрольной точке.

Должны быть приняты меры, чтобы избежать случайного изменения заданной температуры.

8.5 Производительность

8.5.1 Шероховатость поверхности Ra, согласно ИСО 4287, хромированного нагревателя или изготовленного из коррозионно-стойкой стали должна быть менее 0,63 мкм при измерении в соответствии с 10.3.1; такой тип нагревателя не должен иметь антиадгезионного покрытия.

Если поверхность нагревателя имеет покрытие из ПТФЭ или какого-либо другого антиадгезионного материала, то при измерении в соответствии с 10.3.1 контактные поверхности должны иметь максимальную шероховатость Ra 2,5.

8.5.2 Покрытие должно выдерживать температуру 270 °С в течение не менее 1 ч. После охлаждения до температуры окружающей среды и повторного нагрева до рабочей температуры материал покрытия должен соответствовать всем предъявляемым к нему требованиям.

Система контроля температуры должна быть такой, чтобы температура контактной поверхности регулировалась с точностью до  7 °С от заданной температуры в диапазоне от 170 °С до 260 °С, при температуре окружающей среды в диапазоне от минус 10 °С до плюс 40 °С.

Система контроля температуры должна соответствовать этим критериям до и после 50 испытательных циклов нагрева и охлаждения в диапазоне от температуры окружающей среды до рабочей температуры в соответствии с 10.3.2.

8.5.3 Мощность и коэффициент теплопередачи должны быть такими, чтобы температура поверхности трубы максимального диаметра и толщины могла подняться от минус 5 °С до плюс 180 °С менее чем за 20 с при условии, что нагреватель находится при рабочей температуре и приложено заданное давление для формирования валика. Температура нагреваемой поверхности трубы должна измеряться при температуре трубы минус (5  2) °С. Испытания должны проводиться в соответствии с 10.3.3.

В случае если температура нагреваемой поверхности трубы не может быть измерена при температуре минус (5  2) °С, то начальную температуру нагреваемой поверхности следует выбирать в диапазоне от минус (5  2) °С до (23  2) °С, и она должна быть определена производителем.

9 Источник питания

Оборудование для сварки встык должно обеспечивать удовлетворительную работу от внутреннего источника питания или генератора.

Оборудование, предназначенное для работы с переносными генераторами, должно учитывать гармонические искажения, уровни индуктивного и реактивного сопротивления генератора, которые могут повлиять на его максимальную доступную выходную мощность.

Отклонение входного напряжения должно составлять  15 % от номинального значения.

Производитель оборудования для сварки встык должен установить допустимые пределы частоты тока, вырабатываемого генератором.

10 Методы испытаний

10.1 Рама и зажимы

10.1.1 Эффективность восстановления круглой формы трубы (см. рисунок 3)

Следует отрезать два образца от трубы с SDR 11 максимального диаметра для испытуемого оборудования и длиной, не менее чем в два раза превышающей диаметр трубы. Далее следует сжать каждый образец в тисках или на прессе до диаметра, равного 80 % от номинального наружного диаметра. Если длина образца не позволяет сжать его по всей длине, образец располагают таким образом, чтобы его концы выступали за пределы губок тисков или стола пресса не более чем на 25 мм. Выдерживают образцы в сжатом состоянии в течение 15 мин, затем устанавливают трубу в оборудование для сварки встык в положение для сварки, чтобы больший размер был перпендикулярен оси поворота и/или плоскости смыкания зажимов. Устанавливают и затягивают зажимы с удерживаемыми концами труб в типовой позиции для сварки в соответствии с инструкцией производителя оборудования.

d _max - максимальный диаметр трубы

Рисунок 3 - Расположение зажимов

С помощью штангенци