Приложение ДА (справочное). Процедура сварки заготовок из новых марок и композиций полиэтилена в неблагоприятных погодных условиях и неудобных условиях

Приложение ДА
(справочное)

Процедура сварки заготовок из новых марок и композиций полиэтилена в неблагоприятных погодных условиях и неудобных условиях

ДА.1 Область применения

Приложение ДА устанавливает общие принципы сварки ПЭ труб и фитингов нагретым инструментом встык, включая сварку заготовок, изготовленных из новых, "слабостекающих" и "однореакторных" марок ПЭ, сварку в неблагоприятных и неудобных условиях, а также уточняет подходы к контролю качества сварных соединений.

Примечание - Для того, чтобы обеспечить высокое качество сварки заготовок, изготовленных из новых, "слабостекающих" и "однореакторных" марок ПЭ, сварку в неблагоприятных и неудобных условиях, полезно получить сведения о свойствах материала от производителя труб и фитингов. Необходимо, особенно в отсутствие данных о сырье, привлечь к разработке проекта производства работ (технологической инструкции или спецификации по сварке) экспертов, обладающих необходимыми теоретическими знаниями и практическим опытом подобных работ.

ДА.2 Дополнительные основные положения процесса сварки по процедуре Р4

До начала основных сварочных работ трубы и фитинги, подлежащие сварке, должны пройти полный входной контроль согласно действующим нормам, включая контроль упруго-деформационных показателей труб и пробных сварных соединений. По результатам входного контроля строительная организация оформляет заключение о качестве труб, фитингов, содержащее допуск заготовок к сооружению данного объекта, и согласует это заключение с заказчиком, а при необходимости - и с контролирующими органами.

Допуск сварщиков к работе осуществляется после контроля их квалификации, включая сварку допускных швов заготовок по свойствам, аналогичным планируемым при строительстве. Погодно-климатические условия и сварочное оборудование при сварке допускных швов должны совпадать с реальными. Допуск дается в письменном виде на основании документально оформленных актов об испытаниях допускных швов (включая механические испытания) и согласуется с заказчиком.

Оборудование для сварки должно пройти документально оформленный контроль качества. Причем сварочные машины должны быть проверены на пригодность к сварке по процедуре Р4. Допуск сварочного оборудования к работе осуществляется по согласованию с заказчиком.

Примечания

1 Программы автоматизированных машин должны обеспечивать беспрепятственное варьирование значений основных параметров сварки согласно требованиям технологии.

2 В соответствии с ИСО 12176-1 вместо манометра для измерения усилия перемещения и смыкания торцов может быть использован калиброванный механический динамометр.

Процедура Р4 сопровождается обязательным пооперационным контролем, который осуществляет старший сварщик, ставящий свое клеймо на сваренный шов. Пооперационный контроль документируется производителем работ в журнале сварочных работ.

Примечание - Компьютерное протоколирование сварки является эффективным способом получения и хранения объективных данных о процессе сварки и рекомендуется к использованию в процедуре Р4. Компьютерное протоколирование сварки не является обязательным и не отменяет журналы сварочных работ.

Вопросы контроля сварных соединений рассмотрены в разделе 4 приложения Б.

ДА.3 Процедура сварки Р4

Стыковая сварка по данной процедуре сварки должна быть выполнена, как указано в таблице ДА.1.

Таблица ДА.1 - Основные и вспомогательные параметры процедуры сварки Р4

Параметр	Единица измерения	Значение
Номинальная*(1) температура нагревателя при сварке в теплом помещении	°С	200
Номинальная*(1) температура нагревателя при сварке вне помещения	°С	220
Давление выравнивания в плоскости сварки*(2)	МПа	от 0,1 до 0,55
Минимальный размер первичного валика (ориентировочный)	мм
Минимальное время прогрева*(3)	с
Давление на оплавляемых торцах при прогреве	МПа	сверх давления перемещения
Максимальное время технологической паузы	с
Давление в плоскости сварки при соединении оплавленных заготовок с охлажденными стыками*(2)	МПа	От 0,10 до 0,55
Максимальное время достижения сварочного давления	с
Минимальное время охлаждения в машине под давлением*(4)	мин
Минимальное время охлаждения вне машины*(5)	мин	-
*(1) Оптимальная температура нагревателя выбирается в диапазоне от 190°С до 245°С, см. также пояснения к таблице. *(2) Оптимальное давление выбирается на основании информации производителя труб и опытных данных, полученных при отладке технологии. *(3) Может быть увеличено сварщиком на 20% от минимального значения. Увеличение выше 20% производится после документированной оптимизации с полным контролем пробных стыков. *(4) Время охлаждения в машине под давлением должно увеличиваться соответственно при всех корректировках параметров, увеличивающих количество тепла, поглощенного сварным соединением при сварке, не взирая на температуру наружной поверхности грата. *(5) Охлаждение вне машины не регламентируется в процедуре Р4, но может быть отражено в требованиях к монтажу трубопровода.

Пояснения к таблице ДА.1

1. Основания для увеличения температуры нагревателя.

Априорные данные:

- относительно малая толщина стенки трубы;

- низкая температура окружающей среды;

- проблемы с термостатированием зоны сварки;

- сведения об относительно высоких теплофизических характеристиках материалов заготовок (температуры плавления, теплового эффекта плавления);

- сведения о высокой вязкости расплава ПЭ.

Данные, полученные в процессе отладки технологического процесса:

- неудовлетворительная форма грата, маленький валик;

- недостаточный эффект от увеличения длительности прогрева.

Примечание - Нельзя рекомендовать увеличение температуры нагревателя в отсутствие надежных сведений о термостабильности ПЭ.

С увеличением толщины стенки и температуры окружающей среды температуру нагревателя снижают.

2. Основания для увеличения давления выравнивания и сварки.

Априорные данные:

- сведения о высокой вязкости расплава.

Выявляемые в процессе отладки технологического процесса:

- неудовлетворительная форма грата, маленький валик;

- недостаточный эффект от увеличения длительности прогрева и температуры нагревателя.

При сварке тонкостенных труб возможность увеличения давления ограничивается потерей устойчивости.

Если температура нагревателя и время прогрева увеличены, следует снизить давление сварки.

3. Основания для увеличения длительности прогрева.

Априорные данные:

- низкая температура окружающей среды;

- проблемы с термостатированием зоны сварки;

- сведения об относительно высоких теплофизических характеристиках материалов заготовок (температуры плавления, теплового эффекта плавления);

- сведения о высокой вязкости расплава ПЭ.

Выявляемые в процессе отладки технологического процесса:

- неудовлетворительная форма грата, маленький валик;

- недостаточный эффект от увеличения температуры нагревателя и давления сварки.

4. Основания для увеличения давления прогрева.

Априорные данные:

- неблагоприятные и неудобные условия сварки (в т.ч. низкая температура окружающей среды, проблемы с термостатированием зоны сварки, большие суточные перепады температуры воздуха и свариваемых заготовок, неравномерный разогрев солнечным облучением);

- любые причины, которые могут привести к потере соосности заготовок в течение цикла сварки, нарушению контакта между нагревателем и торцами заготовок на стадии прогрева;

- большой диаметр и толщина свариваемых труб;

- сведения о высокой вязкости расплава ПЭ.

Выявляемые в процессе отладки технологического процесса и при основной сварке:

- непровары и несплавления в готовом сварном соединении.

При сварке труб из низковязких полиэтиленов в благоприятных и удобных условиях нет необходимости повышать давление прогрева значительно выше давления перемещения. Тем не менее, нужно всегда гарантировать полный физический контакт между нагревателем и торцами оплавляемых заготовок на всем протяжении прогрева, и поэтому необходимо регламентировать минимальное, но контролируемое давление прогрева, превышающее давление перемещения.

5. Основания для увеличения времени охлаждения под давлением.

Априорные данные:

- увеличение температуры нагревателя и длительности прогрева;

- слишком долгая стадия выравнивания;

- высокая температура окружающей среды.

Выявляемые в процессе отладки технологического процесса и при основной сварке:

- раковины;

- подгратовые трещины.

Процедура (циклограмма) сварки Р4 представлена на рисунке ДА 1.

ДА.4 Контроль качества сварных соединений в процедуре Р4

Контроль сварных соединений (КСС) в процедуре Р4 представляет собой последний компонент интегрированной системы контроля процесса сварки, кратко изложенной в разделе Б2 приложения Б.

Необходимыми основными видами КСС являются неразрушающие методы: визуальный осмотр и обмер грата, которые должны проводиться согласно нормам, утвержденным в установленном порядке. Как правило, нормы предусматривают 100% визуальный и измерительный контроль соединений. Нормы визуального и измерительного контроля должны учитывать, что формы и размеры валиков грата при сварке новых марок ПЭ могут отличаться от формы и размеров валиков грата старых марок ПЭ.

Необходимыми разрушающими методами являются испытания соединений на одноосное растяжение. Им подвергаются пробные, допускные и контрольные сварные соединения, отбираемые в количестве, например, 1% от числа сваренных стыков. В настоящее время в международной и национальных практиках получили распространение несколько методик испытаний, различающихся по форме образцов и способу их нагружения. Общим у этих методик является следующий критерий качества сварки: разрушение образца со сварным соединением должно иметь пластический характер. Этот критерий и может использоваться при КСС в процедуре Р4. Вместе с тем следует обсуждать возможность унификации методик разрушающих испытаний.

В качестве специального метода КСС, который может применяться при подтверждении корректности новых технологических решений, может быть использовано длительное осевое растяжение в режиме ползучести в условиях, обеспечивающих квазихрупкое разрушение.

Срезая грат можно обнаружить размешенные под ним непровары и несплавления, после чего появляются экспериментально обоснованные причины корректировок основных параметров сварки. Однако практика срезания расплавленного грата, как показывает опыт, чревата появлением артефактных трещин. Не менее опасно срубать остывший грат. Целесообразно срезать грат у контрольных сварных соединений, вырезанных из трубопровода. При этом должны использоваться специальные приспособления, исключающие повреждения основного материала и шва.

Испытания внутренним гидростатическим давлением, включая длительные, полезны, но дают информацию только о герметичности соединений, а не о его прочности и надежности, поскольку осевые напряжения в трубе от внутреннего давления вдвое меньше тангенциальных, а коэффициент прочности сварки нагретым инструментом встык превышает 0,5.

Рентгенография и ультразвуковые методики КСС за многие годы не получили теоретического обоснования для контроля сварки нагретым инструментом встык и не нашли доказательств практической полезности. Поэтому их применение не предусматривается.