Журнал Полимерные трубы - Технологии и материалы

Розшифрування штрих-кодів з’єднувальних деталей із закладним нагрівальним елементом

Метод терморезисторного зварювання полімерних труб за допомогою з’єднувальних  деталей із закладним нагрівальним елементом почали застосовувати при будівництві трубопроводів у середині 50-х років минулого століття і з того часу він впевнено завойовує ринок, потіснивши стикове зварювання і практично повністю витіснивши розтрубне зварювання.

Терморезисторне зварювання – єдиний метод, який не має нормативних обмежень ані за класом поліетилену, ані за зовнішнім діаметром поліетиленових труб. У кожному конкретному випадку споживач може сам вирішувати, який метод зварювання застосовувати, керуючись передусім нормативними документами та економічною доцільністю.

Порівняно з іншими методами  терморезисторне зварювання має наступні переваги:

• підвищену надійність отриманого зварного з’єднання за рахунок більшої площі зварних поверхонь;

• можливість зварювати труби з товщиною стінки  меншою за 5 мм;

• автоматичний процес  зварювання з протоколюванням параметрів зварювання, що усуває вплив “людського чинника”;

• зварювальне обладнання просте у використанні, легке і компактне; вартість такого обладнання у 3–5 разів нижча за вартість обладнання для стикового зварювання;

• на відміну від інших методів терморезисторне зварювання дозволяє зварювати труби діаметром до 710 мм.

Особливо терморезисторне зварювання ефективне під час роботи за умов обмеженого простору та при здійсненні врізок у діючі трубопроводи. На ринку України наявна продукція провідних європейських виробників терморезисторних з’єднувальних деталей: Georg Fischer (Швейцарія), Friatec (Німеччина), AGRU (Австрія), Fusion (Велика Британія) Trans-Quadro, FОХ (Польща) та інших.

Процес промислового виробництва терморезисторних з’єднувальних деталей відбувається таким чином: на компонент пресформи майбутньої з’єднувальної деталі намотується металевий дріт, потім пресформа із намотаною спіраллю (закладним нагрівальним елементом) поступає у термопластавтомат і під тиском заливається поліетиленом (ПЕ 100).  Закладний нагрівальний елемент  має спеціальні контакти для підключення до зварювального апарату.

Характеристики матеріалу для з’єднувальних деталей не можуть бути нижчими за характеристики матеріалу, з якого виготовлена поліетиленова труба.

Під час зварювання електричний струм подається на спіраль, яка, нагріваючись, розплавляє контактні поверхні (внутрішню поверхню з’єднувальної деталі та зовнішню поверхню труби), забезпечуючи таким чином надійне зварне з’єднання.

Виробники пропонують свої оригінальні конструктивні рішення з’єднувальних терморезисторних деталей, що передбачають різні режими зварювання.

1. Ручний – величина напруги та часу зварювання встановлюються вручну за паспортними даними з’єднувальної деталі.

2. Штрих-код – зчитування інформації про режим зварювання з’єднувальної деталі за допомогою світлового (зчитувального) олівця або сканера. Під штрих-кодом розміщено 24 цифри.

3. Аварійний штрих-код – послідовне введення цифр штрих-коду. Може застосовуватися в ряді зварювальних апаратів останніх моделей при відсутності сканера.

4. Магнітна картка – зчитування інформації про режим зварювання з’єднувальної деталі спеціальним пристроєм.

5. Fusamatic – час зварювання визначається через опір додатково вмонтованого у деталь резистора.

6. Саморегулювання (RAR) – немає конкретного часу зварювання. Процес зварювання вважається завершеним, коли розплавлений матеріал виходить у спеціальний отвір і тисне на термочутливий елемент (мікровимикач) за фіксованого рівня напруги.

7. Мемо – параметри зварювання записані на мікросхемі (вмонтованій у з’єднувальну деталь), яка регулює процес зварювання.

Ще донедавна апарати для терморезисторного зварювання мали оригінальні клеми і підходили тільки для з’єднувальних деталей конкретних виробників. Відповідно користувач був “прив’язаний” до з’єднувальних деталей фірми, для якої був пристосований апарат. Зараз  виробляються здебільшого універсальні зварювальні апарати, придатні для зварювання з’єднувальних терморезисторних деталей різних виробників, а в комплект до зварювального апарату входять змінні насадки відповідних діаметрів.

Найбільш поширеним і універсальним способом введення інформації про з’єднувальні деталі є штрих-код (рис. 1). При введенні інформації зі штрих-кодів у пам’ять апарата здійснюється зворотний контроль з’єднувальної деталі перед початком зварювання. У випадку невідповідності параметрів деталі та введеної інформації процес зварювання блокується. Варто також звернути увагу на цифри штрих-коду. Наявність великої кількості нулів на ньому свідчить про відсутність інформації з певних питань, що звужує можливості контролю, тобто зворотного зв’язку апарата із з’єднувальною деталлю. Застосовуючи такі деталі, необхідно ставитись до них з більшою увагою.

Найчастіше штрих-коди наклеєні на зовнішню поверхню з’єднувальної деталі. Також деякі виробники додатково наклеюють ще одну картку з інформацією для ручного зварювання. Інформацію про виробника та з’єднувальну  деталь, а саме «дату виготовлення», «марку поліетилену», «діаметр розтрубів» та інше, виробники , як правило, наносять безпосередньо на поверхню деталі, що на думку автора є частиною захисту від підробок. Одними з найбільш захищених від підробок є деталі швейцарської компанії Georg Fischer (рис. 2). В комплекті з кожною з’єднувальною деталлю йде пластикова картка зі штрих-кодом та магнітною стрічкою на зворотній стороні, де зазначено усю інфрмацію про дану деталь. Слід також зазначити, що усі терморезисторні з’єднувальні деталі незалежно від їх розміру повинні мати індивідуальну герметичну упаковку.

Серед конструктивних відмінностей з’єднувальних деталей від різних виробників – глибина “холодної” і “гарячої” зон муфти (Friatec, Georg Fischer) удвічі більша за наведену в чинних нормативних документах України. Ряд фірм використовують у своїх виробах відкриті нагрівальні спіралі. Тривалість прогрівання під час зварювання скорочується, але температура спіралі буде значно вищою, ніж у деталі із закритою спіраллю (~280 °С), тому на гарячій поверхні деталі можлива часткова деструкція поліетилену, особливо у разі повторного зварювання. Однак вважається, що така конструкція спіралі руйнує оксидну плівку на внутрішній поверхні з’єднувальної деталі.

Конструктивною відмінністю з’єднувальних деталей Georg Fischer є фіксація труби з деталлю за допомогою шурупів, які наявні на кінцях деталі, і  деякою мірою виконують роль позиціонера при зварюванні.

З’єднувальні терморезисторні деталі виробляють, як правило, з поліетилену марки ПЕ 100, рідше – із ПЕ 80 , з різними значеннями SDR: 11; 9; 7,4.

Застосування з’єднувальних деталей із закладним нагрівальним елементом для зварювання поліетиленових трубопроводів з кожним роком набуває все більшої популярності. З одного боку це пов’язано із нормативними документами, де чітко вказані випадки обов’язкового застосування з’єднувальних деталей із закладним нагрівальним елементом при будівництві поліетиленових газопроводів. З іншого –  даним методом зварювання зручно будувати трубопроводи різного призначення з поліетиленових труб малих діаметрів, які, поставляються у бухтах, проводити врізки у діючі газо- і водопроводи під тиском та ремонти поліетиленових трубопроводів.

Простота обслуговування обладнання для зварювання з’єднувальних деталей із закладним нагрівальним елементом та незначна його маса  порівняно з обладнанням для інших методів зварювання (стиковим, розтрубним) робить терморезисторне зварювання мобільним. Також під час терморезисторного зварювання відбувається “негласний контроль” за діями зварника, зберігається інформація про режим зварювання стиків та є можливим друкування протоколів зварювання. Це підвищує відповідальність виконавців робіт та полегшує підготовку документації при здачі об’єктів.

Більшість інформації, яка ховається за цифрами штрих-коду можливо і не потрібна зварювальнику, однак цікавість завжди бере верх. Нажаль не всі знаки штрих-коду були розкодовані, тому дослідження будуть проводитись і  надалі.

Весь штрих-код складається із двадцяти чотирьох знаків, які розбиті на дванадцять сегментів (рис. 3.). Кожен із сегментів складається із однієї-трьох цифр, які в сумі несуть певну інформацію про з’єднувальну деталь або відповідають за пункти режиму зварювання.

Знаки штрих-коду від першого до восьмого використовуються виробниками для опису конструкції з’єднувальної деталі, режимів зварювання та охолодження. При чому кожен непарний знак з перших восьми цифр (1, 3, 5, 7) містить додаткову інформацію.

Сегмент перших двох знаків вказує на конструкцію виробу (муфта, сідло, заглушка тощо). Так, зокрема компанії Trans Quadro і Georg Fischer, ставлячи першою цифру 9, вказують на те, що деталі мають розтруб при з’єднанні з основною трубою. У випадку сідлового відводу, який механічно фіксується на основній трубі перед зварюванням, на штрих-коді Georg Fischer першою цифрою є 0 (рис. 4).

Першим знаком крім цифр 0 та 9 може бути й інші цифри, наприклад німецька фірма Friatec, що виробляє з’єднувальні деталі під торговою назвою Frialen, першою цифрою у штрих-коді  ставить 3 (див. рис. 1). В такому випадку другим знаком для муфт є цифра 6, для сідел різної конструкції – 0, а для втулки під фланець – цифра 3.

Однак найчастіше виробники ставлять першою цифру 9, яка з другим знаком першої пари  вказує на тип з’єднувальної деталі. Наприклад,

93 – редукція

94 – трійник із фрезою для врізки у трубу або без фрези;

95 –муфта;

96 – заглушка

97 – трійник;

98 – коліно;

99 – не використовується.

Якщо штрих-код з’єднувальних деталей (рис. 5) починається на 93 або 94 (редукції та сідлові відводи) – вираз двох різних діаметрів визначається за допомогою таблиці (табл. 1).

Редукція буде описуватися наступним виразом:

(код максимального діаметра × 31) + (код мінімального діаметра).

Наприклад, редукція  Ø 110/Ø 63                   (8 × 31)+(5) = 253;

редукція Ø 25/Ø 20                                          (1 × 31)+(0) = 31;

редукція Ø 63/Ø 32                                          (5 × 31)+(2) = 157.

У другому сегменті знаки три-чотири – перша цифра відповідає за кореляцію енергії (тепла) через напругу або струм, який подається на спіраль шляхом управління цими величинами через різницю температур, різницю тиску або контроль енергії.

У випадку коли перша цифра другої пари  має вид :

– напруга або струм керується різницею температури;

напруга або струм керується різницею тиску;

6Х– напруга або струм керується через різницю напруги або контроль енергії.

Третій сегмент – знаки п’ять-шість – описує цикл подачі напруги або струму при зварюванні. П’ятий знак відповідає за процес прогріву та зварювання. Йдеться про цикли подачі сили струму та їх можливий контроль при прогріві.

Цифра  0 вказує на однорідний рівномірний цикл прогріву у зоні зварювання.

Цифра 3 вказує на  циклічність зварюванням з повторенням (синусоїда).

Цифра 6 вказує на  температурний цикл зварювання.

Четвертий сегмент знаків (знаки сім-вісім) відповідає за  час охолодження зварного з’єднання.

Якщо сьомий знак позначений  цифрами 0, 1, 2, то процес охолодження відбувається без індикації часу, тобто час вказаний знаком вісім не відповідає нижче приведеним значенням часу. При цифрі 3 процес охолодження відбувається з індикацією часу або є інформація в зовнішній таблиці, наприклад мінімальний час охолодження вказаний збоку на штрих-коді (див. рис. 1 і 2). При цифрах 4, 5, 6, 7, 8, 9 індикація часу охолодження подається в зовнішній таблиці, а цифра восьмого знаку трактується як помилка.

На даний час тільки сьомий знак, позначений 3, вказує на відповідність кодування часу охолодження знаком вісім: 0 - 5 хвилин; 1 – 10 хвилин; 2 – 15 хвилин; 3 – 20 хвилин; 4 – 30 хвилин; 5 – 45 хвилин; 6 – 60 хвилин; 7 – 75 хвилин; 8 – 90 хвилин; 9 – інформація віднесена до зовнішньої таблиці. Дійсно, якщо подивитись на знаки сім і вісім на рис. 1, то восьмий знак, позначений 1, не відповідає часу охолодження (10 хвилин) у порівнянні з написом на штрих-коді  20 хвилин. У той самий час на рис. 4 є повна відповідність між восьмим знаком штрих-коду і написом на карточці.

Знаки п’ятого сегменту – дев’ять-десять-одинадцять – відповідають за діаметр розтруба з’єднувальної деталі (мм), при чому знак дев’ять відповідає за сотні міліметрів, знак десять – за десятки міліметрів, а знак одинадцять – за одиниці міліметрів.

Наприклад,  діаметр розтруба  20 мм відповідає кодуванню   020;

діаметр розтруба 110 мм відповідає кодуванню   110;

діаметр розтруба  630 мм відповідає кодуванню   630.

Шостий сегмент – дванадцятий знак – відображує регулювання біжучої напруги і струму при зварюванні.  Якщо дванадцятим знаком є цифри 1, 2, 3, 7, 8 – регулювання відбувається за напругою, а у випадку цифр 4, 5, 6, 9, 0 – регулювання відбувається силою струму.

 

Таблиця 1. Коди діаметрів розтрубів при визначенні знаків

102_48

Фактично дванадцятий знак вказує в якому місці поставити кому між числами для знаків п’ятнадцять-шістнадцять-сімнадцять, які відповідають за опір спіралі з’єднувальної деталі (табл. 2).

Таблиця 2. Встановлення величини опору (знаки п’ятнадцять-шістнадцять-сімнадцять)

102_48a

За регулювання напругою чи струмом відповідають знаки сьомого сегменту – тринадцять-чотирнадцять залежно від кодування знаку двонадцять (див. табл. 2). У випадку напруги знаки тринадцять і чотирнадцять можуть змінюватись у діапазоні від 06 до 89. При цьому вибрана напруга буде сталою протягом усього циклу прогріву на кінцях клем з’єднувальної деталі.

Наприклад, 35 вольт кодується так:

знак тринадцять = 3;

знак чотирнадцять = 5.

Поряд із загальноприйнятим вибором напруги зварювання у штрих-кодах фірм Trans Quadro, FОХ і „Пластфасон” знаки тринадцять і чотирнадцять закодовані  цифрам 99, що відповідає напрузі зварювання 39,5 В (див. рис. 5). Зазначені компанії дублюють величину напруги на окремій карточці, тому при ручному вводі напруги помилки не повинно бути.

Сила струму за допомогою знаків тринадцять і чотирнадцять може змінюватись у діапазоні від 02 до 99. Вибрана сила струму буде підтримуватись протягом усього циклу прогріву.

Наприклад, 4 ампери кодується так:

знак тринадцять = 0;

знак чотирнадцять = 4.

Знаки восьмого сегменту – п’ятнадцять-шістнадцять-сімнадцять – відповідають за опір спіралі, яка вмонтована у з’єднувальну деталь. Як вже було сказано величина опору визначається знаком двонадцять, який встановлює порядок величини опору. Наприклад, знаками п’ятнадцять-шістнадцять-сімнадцять закодовано наступну величину: 002, відповідно до знаку двонадцять величина опору буде такою:

● величина 002 відповідає 002 Ом (у двонадцятому знаку стоять цифри 1 або  4);

● величина 002 відповідає 00,2 Ом (у двонадцятому знаку стоять цифри 2, 5, 7 або 9); 

● величина 002 відповідає 0,02 Ом (у двонадцятому знаку стоять цифри 3, 6, 8 або  0). 

За час прогріву з’єднувальних деталей відповідають знаки дев’ятого сегменту – дев’ятнадцять-двадцять-двадцять один. Час вимірюється  у секундах у діапазоні від 001 до 899 секунд. Відповідно знак дев’ятнадцять показує сотні секунд, знак двадцять – за десятки секунд, а знак  двадцять один –  одиниці секунд.

Наприклад, кодування 048 відповідає часу зварювання 48 секунд (див. рис. 2)

Для з’єднувальних деталей великого діаметру, де час зварювання перевищує 899 секунд кодування здійснюється у хвилинах. Знаком дев’ятнадцять в такому випадку є цифра 9, а далі наступні два знаки  вказують на кількість хвилин зварювання.

Наприклад, у штрих-коді для муфти діаметром 630 мм знаки дев’ятнадцять-двадцять-двадцять один виражені цифрами 935, що відповідає зварюванню муфти протягом 35 хвилин або 35×60=2100 секунд. Аналогічно розраховується час зварювання для муфти діаметром 400 мм, де знаки дев’ятнадцять-двадцять-двадцять один виражені цифрами 929, що відповідає зварюванню муфти протягом 29 хвилин або 29×60=1740 секунд.

Нижче штрих-кодів на з’єднувальних деталях вказані SDR труб, які можна зварювати цими деталями. Незважаючи на те, що муфта діаметром 630 мм має SDR 17 виробники рекомендують нею зварювати труби із SDR від 11 до 33,  однак муфту діаметром 400 мм (рис. 6, а), яка теж має SDR 17, виробники рекомендують застосовувати  для зварювання труб з SDR від 17 до 33. Причиною такої відмінності, на думку автора, є більша механічна міцність терморезисторної муфти діаметром 630 мм (рис. 6, б).

В прямокутнику на деталі вказано рік та поточний тиждень року,  часто помилково останні дві цифри трактують, як місяць.

Після “сніжинки” вказується мінімальний час охолодження зварного з’єднання.

Ця стаття не є повним дослідженням розшифрування штрих-кодів з’єднувальних деталей, оскільки не всі виробники дають повну інформацію з цього питання. В майбутніх публікаціях автори планують розглянути цю тему детальніше.

102_45

Рис. 1. Зразок штрих-коду з параметрами зварювання, наклеєного на з’єднувальну деталь фірми Frialen. Штрих-код повинен бути в комплекті до кожної терморезисторної деталі

102_45a   102_45b

Рис. 2. Зразок картки зі штрих-кодом фірми Georg Fischer

а – штрих-код та інформація про режим зварювання; б – запис інформації на магнітному носії

102_46

Рис. 3. Сегменти штрих-коду терморезисторних з’єднувальних фасонних деталей

1 – відповідає за конструкцію фасонної деталі; 2 – кореляція енергії (тепла) через напругу або струм; 3 – цикл подачі напруги або струму при зварюванні; 4 – час охолодження; 5 – діаметр деталі або кодування основного діаметра та  бокового відводу; 6 – встановлення порядку (коми) при визначенні опору спіралі для позиції 8; 7 – напруга зварювання; 8 – опір спіралі  (Ом) без визначення порядку (див. поз. 6); 9 – контроль величини опору спіралі; 10 – час пропускання струму  (сек.); 11, 12 – на даний час не розшифровані

102_46a

Рис. 4. Зразок штрих-коду сідлового трійника 63/32 (фірма Trans Quadro)

102_47


Рис. 6. Штрих-коди муфт великого діаметра фірми Georg Fischer

102_49

Автор: Ігор Крупак 

 

 

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА