Рис. 9. Профессиональный технический фен  

Иногда есть необходимость прогреть спираль фитинга феном, для возможности его сварки, так как при определенном значении сопротивления данного фитинга может быть превышена максимальная выходная мощность аппарата, что повлечет за собой сообщение об ошибке и отказе продолжения процесса сварки. Выход – прогреть спираль фитинга, поскольку с повышением температуры  увеличивается и сопротивление фитинга.

Довольно часто возникает вопрос о сварке  муфты диаметром 160 мм производства Georg Fischer при помощи польского аппарата KMT2000. Данная муфта является для этого аппарата пределом по мощности и в холодное время года бывает много обращений с вопросом: почему аппарат не варит. Все очень просто – сама муфта холодная и сопротивление может упасть на несколько сотых, а то и десятых Ома, что отображается на экране аппарата при его включении. Поэтому зимой достаточно данную муфту просто прогреть – и все, сварка пойдет. Но нужно не забывать, что и трубу тоже обязательно нужно прогреть – иначе сварка состоится, но сварочный шов не будет соответствовать требованиям и потом не выдержит испытания!

В виду частых вопросов по поводу совместимости аппарата и муфт у такого производителя, как KamiTech приводим справочную таблицу предельных  сопротивлений фитинга в зависимости от модели аппарата (табл. 1).

Таблица 1. Предельно допустимое сопротивление для сварки фитинга в зависимости от модели аппарата фирмы Kamitech

У такого производителя, как например Fusion Provida, при заявленном максимальном выходном токе на фитинг (аппарат модели АМ85) в 90 А (порог срабатывания системы защиты по превышению тока) имеем такую картину – при сварке фитинга на 39,5 В – предельно допустимое сопротивление – 0,44 Ом, а при напряжении сварки фитинга в 40 В – 0,45 Ом. Т.е. если на дисплее при идентификации (измерении сопротивления спирали) фитинга аппарат пишет значение, ниже приведенного для данной модели – сварка не состоится. Аппарат заблокируется по ошибке превышения максимальной выходной мощности. Из данной ситуации есть два выхода:

1)    если измеренное сопротивление отличается от предельного для данного аппарата всего на сотые доли Ома – хватит того, чтобы  немного прогреть спираль фитинга феном. После этого процесс сварки начнется и завершится успешно, так как при включении самого цикла сварки спираль разогреется еще больше и соответственно сопротивление ее изменится в еще большую сторону;

2) заменить сам сварочный аппарат на аппарат большей мощности. Однако если таких муфт мало (например, нужно быстро сдать объект, а для завершения работ требуется всего 3-10 сварок) – то можно просто взять на время у кого-то на прокат более мощный аппарат.  

В отличие от других производителей аппараты компании Georg Fischer могут производить сварку  во всем диапазоне диаметров фитингов – от самых мелких (от Ø 25 мм) – до фитингов больших диаметров  (до  Ø 710 мм) за счет новой силовой системы внутри аппарата. Соединительные детали диаметром 710 мм – это максимальный размер выпускаемых промышленностью  терморезисторных фитингов. Свыше данного диаметра производятся системы со встраиваемыми спиралями–нагревателями внутри трубы.

Если фитинг имеет рабочее напряжение, отличающееся от указанных выше, то определить «потянет» ли этот фитинг определенный сварочный аппарат можно исходя из закона Ома, зная максимальную выходную мощность Р (Вт) и напряжение сварки фитинга U (В): 

                                           R = U²/P.                  (1)

При этом после расчета результат  округляется до сотых долей Ома в большую сторону, как это делается в миникомпьютере аппарата.

Следующий момент связан с прогревом фитинга на температуру, при которой можно сварить данный фитинг. Для расчета температурной зависимости сопротивления фитинга можно воспользоваться формулой:

                                   ΔR = α·R·ΔT,               (2)

 где α - температурный коэффициент электрического сопротивления, C^-1; R – текущее (индицируемое) сопротивление фитинга, Ом; ΔT – разница между температурой нагрева фитинга Т_нагр и окружающего Вас воздуха Т_окр, °С, т.е. градусы, на которые нагревают деталь:

                           ΔT = Т_нагр – Т_окр.            (3)

Для определения значения изменения сопротивление можно использовать табличные данные в зависимости от материала самой спирали внутри фитинга (табл. 2).

Таблица 2. Значения α для основных металлов, применяющихся при изготовлении фитинга в диапазоне температур от 0 до 100 °C

Как правило основными материалами для изготовления спирали фитинга являются константан и нихром.

Таким образом можно определить – на сколько изменится сопротивление фитинга в зависимости от температуры его спирали. Переделав формулу (2) для нахождения значения требуемой температуры нагрева спирали получим: 

                                 ΔТ = ΔR/ (α·R),       

где ΔR – разница между сопротивлением фитинга и граничным сопротивлением аппарата, Ом; R – сопротивление спирали фитинга при окружающей температуре, Ом.

Феном можно подогреть не только трубы и свариваемую деталь, при очень низких температурах им  можно разогреть и аппарат, если он не хочет варить и блокируется ошибкой по заниженной наружной температуре, хоть это и не разрешается правилами сварки. Ведь не зря в документации к сварочному оборудованию приводятся рекомендуемые граничные температуры работы – от 5 до 40 ^оС, которые критичны не для работы аппарата, а для процесса сварки (ее качества) и соблюдения стандарта сварки – в данном случае немецкого DVS 2207, в соответствие с которым выпускают соединительные детали и оборудование большинство производителей Евросоюза. Самый оптимальный случай в данной ситуации – это наличие палатки и обогревателя внутри нее – тогда и аппарат блокироваться не станет.

Важное замечание – концы свариваемых труб обязательно нужно закрыть заглушками во избежание образования сквозняка и нарушения из-за этого сварного шва! 

Недопустимо прикладывать излишнее усилие при одевании силовых наконечников аппарата на штекеры фитинга. Это приводит к выходу из строя самих наконечников. Причина трудности их подключения как правило вызвана тем, что при установке фитинга на трубу в пазах для подключения аппарата скапливается много грязи и они просто забиваются. Нужно всего-навсего их прочистить. Не следует прикладывать чрезмерные усилия и при снятии силовых наконечников с фитинга. В немецком стандарте процесс сварки прописан очень четко – при подключении кабели не должны быть натянуты или нагружены чем либо, а свободно лежать или висеть без лишнего веса на них. Очень много обращений в сервисные центры связанно именно с использованием плохих наконечников на силовых кабелях. В этом месте необходим очень хороший контакт во избежание искрения и сбоев в работе аппарата, так как через данное соединение проходит очень большая мощность, которая иногда достигает до 3,5  кВт при напряжении всего в 40 В.

Проиллюстрируем результаты пренебрежения рекомендациями при подготовительных работах и объясним, почему так получается.

Например, определенный нормативами зазор между соединительной деталью и трубой должен быть в диапазоне 0,1-0,3 мм. Если зазора нет, то посадка плотная (рис. 10), т.е. возможна ситуация, когда при достаточно тонких трубах давление расплава, объемное количество которого увеличивается примерно на 30 %, вызывает потерю устойчивости трубы (локальное изменение ее геометрии). В места деформации нагретой трубы в фитинге и устремляется расплав, оставляя недостаточно проплавленным остальное сечение и, при определенных условиях, образуются усадочные раковины на участках сосредоточения большого количества расплава. Поэтому иногда стоит скребком или другим устройством для зачистки оксидного слоя снять намного больший слой для обеспечения небольшого люфта между фитингом и трубой.

Инструкцией на проведение сварочных работ не оговаривается усилие зажима труб в позиционере. При сильном зажиме труб в процессе остывания сварного соединения возможно появление сдвиговых усилий на трубы, направленных к участкам зажима в позиционере. Это может отрицательно сказаться на процессе кристаллизации расплава сварного соединения, поскольку он должен происходить при неподвижном положении труб и соединительной детали. Также при сварке седелок особое внимание следует обращать на величину усилия прижима седелки к трубе, не допуская ее пережима с образованием вогнутости в зоне под седелкой, но, в то же время, обеспечивая плотный их контакт (рис. 11).

Также нужно заметить, что любой терморезисторный аппарат должен проходить раз в год поверку, во избежание некачественных  (бракованных) сварных стыков из-за вышедших за предел допустимого калибровочных параметров.

Рис. 10. Смещение проволоки в расплаве, обусловленное чрезмерным давлением при установке муфты на трубу или смещением спирали в процессе при плотной посадке, а возможно также и наличием влаги в месте расплава

 Рис. 11. Последствия плохой зачистки трубы (не удаленные влага и грязь) и смещения тройника в процессе сварки

Правильная  и бережная эксплуатация сварочного оборудования, соблюдение правил выполнения процесса терморезисторной сварки и требований техники безопасности обеспечат качественные и надежные сварные соединения и безаварийную эксплуатацию трубопроводных систем.

Литература

1. DVS2207. Part 1. Welding of thermoplastics – Heated tool welding of

pipes, pipeline components and sheets made of PE-HD.

2. ДБН В.2.5-41:2009 «Газопроводы из полиэтиленовых труб. Часть I. Проектирование. Часть II. Строительство».