Пластикові труби і фітинги дозволяють створювати водорозподільні, каналізаційні та опалювальні системи будь-якої складності. Вони не схильні до корозії, на них не осідають вапняні і сольові відкладення, що робить систему гігієнічної та довговічною. Нероз'ємні герметичні з'єднання виконуються виключно спеціалізованими зварювальними апаратами - по суті, електричними паяльниками не зовсім звичної форми.
Технологія дуже швидка: всього через кілька хвилин після з'єднання розігрітих в зварювальному апараті деталей вони остигають і їх можна монтувати, подавати рідину під тиском і т. Д. Але, є й зворотний бік медалі: монтажник доводиться діяти швидко: з'єднувати зняті зі зварювального апарату труби і фітинги буквально за секунди! Причому, не допускаючи їх провертання, один щодо одного. Так звана «технологічна пауза», після закінчення якої вирівнювати з'єднання вже не можна, дуже коротка. Для правильної взаємної орієнтації на фасонних деталях іспользу¬ются допоміжні маркування, а на трубах - колірні поздовжні смуги.
Зварне пластикове з'єднання може бути стикових і муфтові.
У першому випадку відбувається стиснення (механічне або гідравлічне) попередньо розігрітих поверхонь, що з'єднуються.
У другому (його ще називають розтрубною зварюванням), труба і фітінг розігріваються спеціальними насадками, а потім вставляються один в одного. Цей вид з'єднання зустрічається частіше, особливо в побутових умовах.
Форма нагрівального елементу може бути дископодібної або мечевидной - в залежності від того, для якого способу з'єднання термопластичних труб призначений даний зварювальний апарат (його ще називають паяльником). Перший варіант використовується при стиковому зварюванні: плоский дисковидний робочий елемент вводиться між торцями труб, що з'єднуються. Другий спосіб застосовується при муфтової (розтрубної) технології, коли на співвісні циліндричні насадки (штир, він же Дорн, і гільза; їх ще називають «парою») нагрівального елементу строго одночасно насаджуються відповідно труба і муфта (фітінг). У ряді моделей для розтрубної зварки застосовується здвоєна робоча поверхня, що дозволяє розігрівати одночасно дві пари деталей.
Якщо бути точним у формулюваннях, то муфтова (розтрубна) зварювання за всіма правилами іменується «контактним зварюванням труб профільним нагрітим інструментом в розтруб». Основна область застосування цього методу - зварювання поліпропіленових труб і фітингів для внутрішніх систем водопостачання та опалення.
Геометрія поліпропіленових труб і фітингів описується стандартом DIN 16962, а розміри інструменту для розтрубної зварки визначаються німецьким стандартом DIN DVS 2208-1, причому вони наведені для муфти і дорна, нагрітих до робочої температури.
Розтрубний (муфтовий) спосіб зварювання рекомендовано застосовувати для труб діаметром 63 мм і менше, а більш товсті і / або толс¬тостенние (стінки більше 4 мм) трубопроводи краще варити встик, при цьому, по можливості, фіксуючи їх в зварювальних лещатах. Втім, стандарт DIN DVS 2208-1 пропонує використовувати розтрубний інструмент для труб діаметром до 40 мм, а для виробів діаметром понад 50 мм - використовувати механічні центрирующие пристосування. Крім усього іншого, потужні хомути центратора можуть компенсувати овальність труб, що з'єднуються, навіть товстостінних. Ось тільки ці пристосування досить дорогі, тому в нашій країні високий попит на ручні паяльники (в просторіччі «праски») з насадками діаметром до 125 мм, а для товстих труб центрирующим пристосуванням служать дві (і більше) пари рук.
Зазвичай, корпуси нагрівальних елементів виготовляють зі стійкого до корозії алюмінієвого сплаву, але застосовується і нержавіюча сталь. У більшості зварювальних апаратів нижнього цінового сегмента в нагрівальної поверхні приховані два незалежно питомих однакових нагрівальні елементи. По суті, один з них запасний. Втім, для прискорення розігріву холодного апарату можна включити їх одночасно, але після досягнення робочої температури один обов'язково слід вимикати.
Температура робочих поверхонь зварювального апарату зазвичай регулюється в межах від 150 до 320 ° С механічним (на основі біметалічного елемента) або електронним термостатом. Для роботи з поліпропіленом, зазвичай, виставляється температура 260 ° С, а для поліетиленових труб достаточ¬но 220 ° С. Звичайне час нагрівання інструменту до робочої температури складає до 10 хвилин. Бажано дотримання точності нагріву до ± 5 ° С.
Механічний терморегулятор з біметалічною пластиною такої точності забезпечити, як правило, не може - у нього величезна інер¬ціонность. Капілярний термостат, чутливий елемент якого розміщується всередині нагрівача, трохи краще: він утримує коливання температури в межах 5-10 ° С. Краще за всіх, очевидно, з вказаною завданням справляється мікропроцесорний терморегулятор, вимірювальним перетворювачем у якого виступає високоточний терморезистор. Він же є і найдорожчим, але це не той випадок, коли потрібно економити.
За допомогою мікропроцесора досягається автоматична термостабилизация високої точності. Комп'ютер використовується і для зчитування кодів труб і фітингів з подальшою передачею протоколу зварного з'єднання через порт USB.
Система контролю процесу в дорогих моделях може відстежувати такі параметри, як зварювальні напруження, опір і струм, вхідна напруга, контакт, коротке замикання, температуру навколишнього повітря і апарату, стан пам'яті, а також нагадувати про необхідність чергового технічного обслуговування.
При температурі вище 260 ° С можлива деградація, як поліпропілену в зоні зварювання, так і антипригарного покриття насадок. При більш низькій температурі різко зростає час нагрівання до досягнення потрібного ступеня пластичності і виникає ймовірність наскрізного прогріву труби / фитинга з подальшою втратою жорсткості деталі. З цієї причини краще заміряти температуру прогрітих робочих поверхонь зварювальних насадок на новому паяльнику за допомогою контактного термометра.
При будь-якої технології зварювання торці труб і / або фітингів повинні бути плоскими і перпендикулярними поздовжньої осі деталей, що з'єднуються. Навіть невеликі відхилення можуть привести до значного зниження якості зварювання. Зазвичай отклоне¬ніе поздовжньої осі оброблюваної деталі від осьової лінії зварювального апарата не повинна перевищувати 5 °. У деяких випадках (особливо на виробах досить великих діаметрів) необхідно зняття фасок. Для обробки торців застосовуються спеціальні інструменти - торцеватели (щось на зразок дискових рубанків), а для виготовлення фасок є Фаскознімачі. Глибина різу ножа торцеватели не повинна перевищувати 0,2 мм, в цьому випадку забезпечується максимально плоска форма торця оброблюваної деталі. Додатковий позитивний ефект торцювання - очищення контактної поверхні від забруднень.
За європейськими стандартами глибина фаски повинна становити 2-3 мм при нахилі 15 °, але у нас застосовуються інші вимоги - третина товщини стінки труби і 45 ° нахилу.
На практиці прийнятно і те, і інше.
При роботі з металопластиковими трубами (коли між шарами поліпропілену знаходиться проміжний шар алюмінієвої фольги) перед зварюванням необхідно прибрати металевий шар. Для цього використовується спеціалізований інструмент шейвер (в побуті часом іменований «зачисткою»), що видаляє верхній шар поліпропілену і лежить під ним шар металу. Крім ручних, існують також шейвера у вигляді насадки на шуруповерт, які значно полегшують життя майстра і підвищують проізводі¬тельность його праці.
Діаметр оброблюваних труб може лежати в межах 16-250 мм. Діаметри типових змінних насадок для муфтової зварювання становлять 16, 20, 25, 32, 40, 50 і 63 мм.
Іноді насадки покриваються тефлоном (як варіант - металізованим), що виключає пригорання оплавлятися матеріалу і полегшує їх очищення після виконання зварювального циклу. Металізований тефлон більш довговічний, але насадки з таким покриттям дорожче, що цілком природно. При нетипової геометрії труб застосовуються муфти і додаткові фітинги відповідної форми Труби і фітинги випускаються з наступних матеріалів: поліетилен (РЕ, ПЕ), поліпропілен (РР, ПП), полібутадієн (РВ, ПБ), полівінілхлорид (PVC, ПВХ) і полівініліденфторид (PVDF , ПВДФ). На нашому ринку найбільш поширені вироби з ПП і ПЕ, а ось ПВДФ зустрічається рідко в силу своєї дорожнечі.
Для надійної фіксації деталей, що з'єднуються застосовуються зварювальні лещата, які також сприяють забезпеченню кращої співвісності труб, що зварюються, дозволяючи стискати їх з контрольованим зусиллям. Механізм стиснення може бути гідравлічним, але в бо¬лее простих моделях це звичайний гвинтовий привід. Пристрій автоматичного відриву нагрівача дозволяє своєчасно, швидко і акуратно роз'єднувати зварюються труби і нагрівальний елемент.
При стиковому зварюванні для досягнення максимально можливого теплового контакту між торцем труби і дзеркалом нагрівального елементу необхідно притискати їх один до одного з певним зусиллям. Воно залежить від матеріалу труби, її діаметра і товщини стінок (орієнтовно для поліетилену низького тиску потрібно 1,5 кгс / см2, а для поліпропілену 1,0 кгс / см2). У міру пластификации деталі по периметру її торця під впливом осьового тиску утворюється валик, іменований грата. При надмірному осьовому тиску грат може бути надто об'ємистим, звужуючи робочий перетин трубопроводу.
Перед муфтової зварюванням варто переконатися, що в холодному стані труба в фітінг не входить - це обов'язкова умова отримання якісного стику.
Гільзи й дорни для нагрівального елементу виготовляються з конусностью в 0, 5 °, так, що діаметр їх робочої поверхні збігається з номінальним діаметром труби фитинга лише в середній частині.
Це робиться для того, щоб труба в гільзу, а фітінг на Дорн вставлялися з певним зусиллям. Досвідчений майстер відчуває момент, коли вставляється в гільзу труба увійшла до упору (передавлює - небажано через ризик утворення занадто великого грата, що зменшує пропускну спроможність магістралі). Менш впевненим в собі працівникам краще заміряти глибину гільзи і зробити відповідну відмітку на трубі. Недостатнє введення труби по глибині може призвести до утворення кільцевої зони з меншою товщиною стінки, що, для комунікацій під тиском, може стати причиною прориву.
У зварювальних насадок неодмінно повинен бути наскрізний повітряний канал. При його відсутності фітінг-заглушку на Дорн просто не надіти - стиснене повітря не пустить. Перевірити якість тефлонового покриття насадок найпростіше пастою з кулькової ручки - вона не повинна прилипати до деталі.
У комплект інструмента, призначеного для інтенсивного використання, крім декількох насадок і кейса для зберігання і перенесення входять, як правило, рівень, рулетка, різак для труб (ножиці або роликовий труборіз), торцеватели, шейвер і термозахисні рукавички.
Секрети технології зварювання пластикових труб
При першому використанні зварювального апарату для пластикових труб вигорає спеціальний захисний склад, яким на заводі-виробнику покривають деякі деталі, тому краще здійснювати урочистий пуск в експлуатацію на свіжому повітрі або в провітрюваному приміщенні. З'являється при цьому димок і характерний запах - нормальне явище.
Перед нагріванням деталей їх необхідно знежирити - якщо не спиртом, то хоча б миль¬ним розчином (в цьому випадку доведеться ще й просушити). Нехтування цією процедурою може призвести до різкого погіршення якості зварних швів.
При стиковому зварюванні відведення рухомий труби, видалення зварювального дзеркала і зведення торців труб, що з'єднуються слід виконувати максимально швидко, в термін, званий часом перестановки. Затягування процесу веде не тільки до охолодження матеріалу в зоні стикування, а й до його окислення, що негативно впливає на якість шва. Час перестановки вказується в зварювальних таблицях, якими комплектується кожен зварювальний апарат для пластикових труб.
У момент контакту торцевих поверхонь труб, в процесі їх відомості, швидкість зближення повинна бути мінімально можливою, в ідеалі - нульовий. Відповідно, відразу після торкання тиск не повинен бути значним, інакше різко збільшиться грат. У міру остигання прикладається зусилля необхідно плавно збільшувати до необхідного тиску охолодження. При цьому відбувається змішання тонкого поверхневого шару остиглого і окислившегося в ході перестановки матеріалу з глибинними шарами, що сприяє більш високій якості шва. Оптимальний період нарощування тиску охолодження називається часом опади і також вказується в свароч¬них таблицях.
Після опади тиск притиску повинно залишатися незмінним при кімнатній температурі навколишнього повітря до повного охолодження деталей, що з'єднуються. Длітель¬ность такого процесу залежить від матеріалу труб і приводиться в зварювальних таблицях. Прискорювати охолодження, тим більше із застосуванням холодної води, не можна: це веде до внутрішнього напруження в товщі шва і зниження міцності з'єднання.
При розтрубної зварюванні часом перестановки називають часовий інтервал, необхідний для зняття фитинга і труби відповідно з дорна і гільзи і введення труби в фітінг до упору. Утримання деталей, що з'єднуються в нерухомому стані до їх часткового охолодження відбувається протягом часу фіксації, після закінчення якого дзвінки перестає бути еластичним, і скорегувати його вже не вдасться.