Как спаять пластиковые трубы: Как спаять полипропиленовые трубы правильно, пошаговая инструкция

Пайка труб ПВХ. Способы пайки труб ПВХ и необходимое оборудование

Трубы ПВХ (поливинилхлорид) являются оптимальной альтернативой металлическим аналогам в сфере водоснабжения, канализации и отопления. Особенность изготовленных из них трубопроводов заключается в том, что при их монтаже не применяется сварка в традиционном понимании, то есть с использованием сварочного аппарата. Соединение осуществляется с помощью специального паяльника, клея, муфт или фланцев. Исключение составляет корпус с резьбой.

Трубы из поливинилхлорида паяются горячим или холодным способом

Содержание

• 1 Преимущества и недостатки труб из ПВХ
• 2 Способы пайки труб из ПВХ и необходимое оборудование
• 3 Способы пайки труб из ПВХ

Преимущества и недостатки труб ПВХ

Изделие производится из непластифицированного поливинилхлорида в виде одно- или трехслойных трубных изделий. Их поставка осуществляется стандартными длинами 600, 300, 200, 100 и 50 см. К основным преимуществам труб ПВХ можно отнести:

• длительный срок эксплуатации;
• устойчивость к коррозии и агрессивным средам;
• хорошая пропускная способность;
• антистатическая и взрывобезопасность;
легкий вес
• ;
• возможность сделать самому;
• относительно низкая стоимость и др.

Наряду с перечисленными преимуществами, эти изделия имеют ряд недостатков. Главное — ограниченный диапазон рабочих температур. Трубы из поливинилхлорида способны длительное время транспортировать рабочую среду при значении этого параметра всего +45°С, а кратковременно +65°С. При низких температурах этот пластик становится хрупким. Кроме того, хотя поливинилхлорид не поддерживает горение, нагрев этого материала выше +120°С вызывает его разложение, сопровождающееся выделением удушающего и ядовитого хлороводорода.

Совокупность вышеперечисленных факторов делает невозможным использование труб ПВХ для обустройства промышленной канализации.

Свойства труб ПВХ существенно ограничивают область их применения

Способы пайки труб ПВХ и необходимое оборудование

Соединение труб ПВХ пайкой осуществляется несколькими способами. Выбор конкретной технологии зависит от типа трубопровода – безнапорный он или напорный. В многоэтажных жилых домах и загородных коттеджах наряду с напорными трубами создают канализационные системы, в основном, первого типа. Сварка их компонентов выполняется двумя способами:

• пайка специальным паяльником;
• «холодная сварка». Простота – главное преимущество этого метода. Чтобы спаять элементы пластикового трубопровода своими руками, достаточно использовать специальный агрессивный клей, способный растворять твердый пластик.

Полезный совет! Даже зная, как паяются трубы ПВХ холодной сваркой, соблюдайте меры предосторожности. Работать необходимо в защитных очках и перчатках.

Вышеупомянутый специальный паяльник оснащен нагревательным элементом, в котором закреплены гильзы нужного диаметра. Работает утюг (название этого устройства звучит на сленге профессионалов) от промышленной сети переменного тока.

Для горячей пайки труб ПВХ используйте нагревательный прибор с насадками, соответствующими диаметру труб

На сегодняшний день в торговой сети имеется множество моделей оборудования, с помощью которых можно паять трубы ПВХ своими руками. При выборе обратите внимание на наличие терморегулятора и на то, чтобы язык, на котором написана инструкция, был вам понятен. Тогда можно паять с соблюдением всех требований технологии, и соединение получится максимально качественным. максимально надежный.

Перед покупкой устройства также стоит обратить внимание на:

• страну производителя. Это определяет стоимость и качество устройства;
• материал изготовления устройства и уровень сборки;
• наличие и комплект насадок. В набор обычно входит пара таких аксессуаров на несколько диаметров;
• мощность. Для пайки труб ПВХ диаметром 16. ..63 мм будет достаточно мощности 680 Вт. При диаметре 63…75 мм можно купить устройство мощностью 850 Вт. Если диаметр превышает 125 мм, остановите свой выбор на более мощном устройстве – от 1200 Вт. По мнению специалистов, оптимальная мощность паяльника составляет 1,5 кВт. Купив прибор с таким значением этой характеристики, вы точно не прогадаете, если планируете паять трубы своими руками в домашних условиях.

Как паять трубы ПВХ

Данная процедура выполняется по единой схеме и не зависит от мощности используемого паяльника.

Трубы нужной длины можно отрезать ножовкой, но тогда требуется более тщательная зачистка среза

Последовательность действий следующая:

1. Подготовить стыки. Чтобы обеспечить идеальное прилегание соединяемых изделий, обрежьте концы труб специальным труборезом.
2. Наденьте на жало паяльника насадку, передающую тепло к месту соединения.
3. Включите паяльник в бытовую сеть 220 вольт и дождитесь, пока он прогреет сопло.
4. На один из концов насадки с подогревом наденьте муфту, а в другой вставьте трубу.
5. После прогрева наружной поверхности трубы и внутренней поверхности муфты снимите эти элементы с патрубка.
6. Вдавить трубу в гильзу, вставив одно изделие в другое. Остыв и затвердев, ПВХ восстановит свои свойства, в результате чего образуется единая корка, изолирующая стык.
7. Дождавшись окончательной стабилизации шва, повторить эту процедуру на свободном конце муфты со следующим элементом трубы.

Полезный совет! Прежде чем приступить к пайке, убедитесь, что срез ровный. Для этого проводят несколько контрольных срезов, соблюдая в обязательном порядке угол 90 градусов. Удалите все заусенцы наждачной бумагой.

Для холодного способа пайки труб используется клей

Теперь несколько слов о том, как паять трубы ПВХ своими руками методом холодной сварки. Предварительно нанесите на их поверхность и на поверхность арматуры отметки, с помощью которых вы сможете правильно расположить эти детали в пространстве при монтаже с учетом горизонтального угла и особенностей проводки.

Затем нанесите клей на концы соединяемых элементов, быстро соедините и прижмите их. Зафиксируйте трубы в этом положении на 15 секунд. Подавать воду в них можно не ранее, чем через час после окончания работ.

Основным преимуществом холодной сварки является возможность установки трубопровода в труднодоступных местах. А соблюдая простые рекомендации и правила, вы исключите возможность протечек. По некоторым данным, срок службы такого соединения достигает 50 лет!

Разрушения пластиковых сварных труб

Home›Insight › Отказы пластиковых сварных труб

• 23.11.2021
• Понимание

Материалы, химия и биология

Джонатан Эмм

Главный юрист

• +44 161 493 1860
• +44 7768 821 689

Напишите мне

Сварка пластмасс — это техника, которую многие люди, кажется, неправильно понимают. Стороннему наблюдателю это кажется довольно простым; вы нагреваете пластиковую поверхность до тех пор, пока она не размягчится, прижимаете ее к другой пластиковой поверхности и ждете, пока соединение остынет. Дело сделано?

Неудачный сварной стык между трубой и коленчатым фитингом из высотного офисного здания.

Не совсем так. Существует множество различных методов сварки пластмасс, и каждый из них имеет свои тонкости, особенности и детали, которые необходимо учитывать и понимать, если сварка должна быть выполнена успешно.

Сварка пластмасс используется во многих отраслях промышленности и для многочисленных применений, но одна из наиболее важных – это пластиковые (полимерные) трубопроводы. С точки зрения Хокинса, это также, вероятно, наиболее распространенное применение сварки пластмасс, для которого мы расследуем и сообщаем о причинах отказов.

Для судебно-медицинского эксперта ключом к обнаружению причины отказа пластикового сварного соединения является правильное понимание того, как этот сварной шов мог быть выполнен успешно. Это знание дает нам хорошее представление о том, на что следует обращать внимание, чтобы затем объяснить, почему сварка не работает так, как ожидалось. Первая часть этой статьи будет кратким введением в общие методы сварки пластмасс (труб) и ключи к их правильному использованию. Во второй части статьи будут описаны некоторые типичные типы отказов и представлены некоторые примеры, которые Хокинс видел в ходе наших исследований.

УСПЕШНАЯ СВАРКА ПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ

В принципе упрощенный взгляд на то, как делаются сварные швы пластмасс, описанный в первом абзаце этой статьи, верен. Это процесс, который включает в себя размягчение и соединение поверхностей материалов или деталей (труб) для создания соединения. Существует множество доступных методов, с помощью которых можно достичь размягчения пластиковых поверхностей двумя способами:

1. Применение или создание тепла
2. «Растворение» полимера на склеиваемой поверхности с помощью химического растворителя

 

Сварка пластмасс используется только с термопластичными полимерами (не реактопластами). Это означает, что свариваемые материалы будут размягчаться при высоких температурах и затвердевать при низких (т.е. нормальных) температурах. Хороший сварной шов должен создавать «идеальную» смесь полимерных «цепочечных» молекул в смешанной области, образованной поверхностями двух частей.

Способность термопластичных полимеров как размягчаться (или плавиться), так и затвердевать без какого-либо необратимого изменения их свойств позволяет термоклей или используемые методы термической сварки. Две пластиковые поверхности толкаются или прижимаются друг к другу после размягчения под действием тепла. Затем они удерживаются вместе по мере того, как пластик остывает и затвердевает, устраняя границу между двумя частями. Однако в методах термической сварки можно найти множество методологий. Некоторые общие процедуры кратко описаны в следующем разделе.

При сварке растворителем химический растворитель смешивается с полимерными «цепями» на поверхности пластика, что дает этим полимерным цепям больше свободы для перемещения друг вокруг друга и для смешивания с цепями соседней детали. После того, как две части соединены вместе, растворитель испаряется, а затем смешанные полимерные поверхности снова затвердевают в течение короткого периода времени (обычно несколько минут).

Двухсекционные пластиковые сварные соединения. «Коленчатый» шов слева был выполнен методом «горячего плавления», в то время как пример справа был выполнен «сваркой растворителем». Стрелки указывают смешанные «области сварки», где поверхности смешались, чтобы эффективно сформировать единую деталь.

ОБЩИЕ МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПЛАСТИКОВ

Термосварка:  Распространенный метод, при котором тепло воздействует непосредственно на соединяемые поверхности с помощью нагретой матрицы или инструмента (иногда «стержня») для расплавления поверхностей труб. Это характерно для трубопроводов водопроводного типа, где используется нагретый «папа» для раструбов фитингов, таких как колена или муфты, и «мама» для концов труб (см. ниже).

Техник использует нагретый инструмент (выделено выделено) для сварки труб между собой.

Сварка горячей пластиной: Этот метод часто используется для относительно больших или громоздких деталей, таких как пластиковые трубы большого диаметра. Две части (например, концы труб) помещаются в инструмент по обе стороны от нагретой «пластины». Контакт с горячей пластиной размягчает концы труб, после чего пластину снимают, чтобы концы труб можно было соединить вместе до того, как они остынут. Это создает «стыковое» соединение между двумя отрезками трубы.

Инструмент для сварки горячей пластиной, используемый для соединения секций пластиковой трубы большого диаметра.

Электромуфтовая сварка: Это еще один метод, который часто используется для соединения секций пластиковых труб. Концы труб помещаются в электромуфтовый «сварной патрубок» или «хомут» (похожий на соединительный фитинг), который содержит тонкие металлические проволоки, нагреваемые электрическим током. Затем к ошейнику подключается машина с помощью пары кабелей, которые передают электрический ток по проводам. Машина обрабатывает сварку автоматически, контролируя температуру и время.

По следующей ссылке показана электромуфтовая сварка в видеоклипе (опубликованном на YouTube компанией KPS Petrol Pipe System ^TM ): https://youtu.be/CIXvfBfrByw

Сварка с помощью скоростной сварки:

  В этой технике сварщик использует ручной инструмент, визуально похожий на паяльник, для расплавления пластиковой поверхности. Инструмент подается с пластиковым «сварочным стержнем» (часто через трубку), который добавляет пластиковый наполнитель между склеиваемыми поверхностями. Этот метод обычно используется для ремонта (см. ниже). Хотя он часто используется с трубами, он в равной степени применим и к другим пластиковым деталям.

Производится ремонт пластикового компонента.

Инфракрасная/бесконтактная сварка:   Во многом похожа на сварку горячей пластиной, но использует инфракрасный (бесконтактный) источник тепла для размягчения поверхности трубы (или детали). Отсутствие прямого контакта устраняет риск потери материала из-за «прилипания» к нагревательной плите, но этот процесс обычно требует больше энергии, чем сопоставимый метод нагрева с прямым контактом.

Сварка горячим газом/горячим воздухом:   Это еще один «бесконтактный» метод термической сварки, в котором используется «пистолет» горячего воздуха (или газа) для размягчения пластиковых поверхностей, а также присадочный стержень для добавления материала к суставу. Этот метод также часто используется для ремонта в качестве альтернативы скоростной сварке.

Экструзионная/инъекционная сварка:  Эти методы используются для больших/громоздких деталей и обычно выполняются с использованием ручного инструмента, который «выдавливает» или «впрыскивает» поток (часто называемый «валиком») расплавленного полимера. в сварной шов. Экструзионная сварка обычно используется для сварки поверхностей больших и громоздких деталей, тогда как инжекционная сварка в основном используется для ремонта.

Наконечник «инжектора» обычно уже, чем у экструдера, и он нагнетает расплавленный полимер в пустоту или щель, чтобы заполнить ее и произвести ремонт.

Ручной экструзионный сварочный аппарат используется для сварки швов. Фото любезно предоставлено The Three Essentials for Plastic Welding – Articles – STANMECH Technologies Inc

КЛЮЧЕВЫЕ СООБРАЖЕНИЯ ДЛЯ УСПЕШНОЙ СВАРКИ ПЛАСТИКОВ

Успешная сварка пластмасс требует определенных знаний, опыта и соответствующего планирования; это тот случай, если вы свариваете трубы или любые другие детали. Во-первых, для рассматриваемых частей должна быть выбрана правильная техника. Например, из методов, описанных выше, термосварка отлично подходит для выполнения многих соединений между трубами относительно небольшого диаметра, например, для водопровода в коммерческом или большом жилом здании. Для сравнения, электромуфта или метод на основе растворителя могут быть более подходящими для труб большего диаметра, таких как канализационные трубы в коммерческом здании. Сварка горячей пластиной больше подходит для больших региональных водопроводных или газораспределительных труб. Необходимо учитывать детали процесса сварки, наряду с другими проблемами, такими как затраты на рабочую силу и энергию.

С технической точки зрения есть несколько фундаментальных факторов, которые необходимо учитывать для успешной сварки пластмасс. Кратко их можно обобщить следующим образом:

1. Свариваемость: некоторые типы термопластичных материалов по своей природе более «свариваемы», чем другие.
2. Выбор материалов: разнородные полимеры обычно плохо смешиваются. Для достижения успеха следует использовать одни и те же или очень похожие типы пластика.
3. Подготовка поверхности: пыль, масло, жир, грязь и влага препятствуют процессу смешивания. Перед сваркой может потребоваться удалить окисленные или деградировавшие поверхности.
4. Место и условия сварки: затрудненный доступ к деталям (например, при размещении в узких нишах или под высокими потолками) может сильно затруднить успешную сварку. Кроме того, условия окружающей среды (например, жарко/холодно, влажно/сухо, ветрено и т. д.) будут влиять на параметры сварки, такие как время достижения подходящей температуры сварки, а также время, необходимое для охлаждения материала. после присоединения.

Слева: сварка в ограниченном пространстве может быть очень сложной. Справа: сварка в экстремальных погодных условиях сопряжена с интересными проблемами. (Изображение взято из Pipeline Welding — Beading In A Blizzard — YouTube)

После выбора материалов и техники, а также планирования подготовки, условий и параметров, есть три основных фактора для достижения успешного сварного шва:

1. Время: Необходимо дать достаточно времени для того, чтобы свариваемые поверхности достигли нужной температуры, чтобы можно было смешивать, а также для того, чтобы детали снова остыли.
2. Температура: Должна быть достигнута достаточная температура для достижения нужной степени размягчения. Однако слишком высокая температура может привести к вытеканию расплавленного полимера из соединения или вызвать объемное повреждение или деформацию свариваемых труб/деталей. Каждый тип пластика и каждый отдельный компонент имеют определенный температурный диапазон, в котором следует работать.
3. Давление: Между деталями должно быть приложено достаточное давление, чтобы способствовать смешиванию поверхностей, но не настолько сильное, чтобы либо сжимать материал. вдали от рабочей зоны или повредить детали.

 

ТИПИЧНЫЕ РАЗРУШЕНИЯ ПЛАСТИКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Разрушения пластмассовых сварных соединений можно разделить на следующие категории:

1. Трещины и полости
2. Включения
3. Деформация
4. Расслоение швов

 

Трещины и полости : Это может быть вызвано деградацией полимерного материала; например, при воздействии тепла во время или после процесса сварки или при химическом воздействии, например, при сварке растворителем. Такое воздействие может не вызвать немедленного разрушения, но может инициировать процесс либо медленного роста трещины, либо процесса, при котором общие свойства и целостность пластиковой трубы со временем ухудшаются. Если пластиковая труба выходит из строя таким образом, в районе сварного соединения или рядом с ним, то одной из задач судебно-медицинских экспертов Хокинса является определение того, было ли повреждение вызвано или инициировано либо во время процесса сварки, либо после него, когда труба находилась в процессе сварки. услуга.

Медленный рост трещин является относительно распространенным видом разрушения пластиковых трубопроводов из-за таких механизмов, как растрескивание под воздействием окружающей среды (ESC). Пример, показанный ниже, относится к трубе, которая, как считалось, вышла из строя из-за ESC, вызванного воздействием химического вещества в воде, которую несли трубы (после установки). Однако подобные отказы могут быть вызваны воздействием других химических веществ, например, используемых при сварке растворителем.

Пример трубы из АБС-пластика в разрезе с мелкими продольными трещинами на внутренней (внутренней) поверхности.

Включения:  Означает «посторонние предметы», которые попадают в сварочный материал при размягчении пластика. Чаще всего они являются результатом плохой очистки и подготовки поверхности, а также могут быть вызваны нечистой средой во время процесса сварки. Например, было бы очень трудно избежать загрязнения частицами песка, если бы сварка пластика проводилась на ветреном пляже или в пустыне без надежной защиты. Инородные частицы могут выступать в качестве концентрации напряжения и/или точек начала образования трещин, поэтому, если трубопровод подвергается воздействию напряжения во время эксплуатации, это может привести к механическому отказу (от перегрузки). Присутствие посторонних частиц также снижает общую прочность и качество сварного соединения, поэтому добросовестный техник должен позаботиться о том, чтобы сварочный материал был как можно более чистым.

Другим типом включений могут быть «пузырьки» газа или воздуха, которые попадают в материал сварного шва. Это имеет тот же эффект, что и инородная частица, поскольку действует как потенциальная начальная точка трещины, а также снижает общую прочность сварного шва.

Деформация:   Этот тип отказа включает два основных типа. Во-первых, в процессе сварки стык может перегреваться, что приводит к размягчению и деформации склеиваемых поверхностей, а иногда и всего материала трубы. Во-вторых, две детали (например, труба и фитинг) могут быть неправильно выровнены при сварке, поэтому либо образуется неправильный угол или положение, либо труба не вставляется на полную глубину фитинга. Отказы от деформации не всегда являются катастрофическими, но они могут вызвать проблемы, либо нарушая поток жидкости через какой-либо трубопровод, либо вызывая трудности с установкой или применением.

Разделение стыка:   Это один из наиболее распространенных типов поломки во всех трубопроводах, в том числе там, где они соединяются с помощью сварки пластика. Отрывы чаще всего являются результатом ошибки в процессе сварки, которая не позволяет получить полноценный сварной шов. Например, полимерные поверхности могли быть недостаточно нагреты из-за неправильного или неполного контакта с нагревательным инструментом (например, при термосварке), или детали могли быть извлечены из источника тепла слишком рано, до того, как была достигнута необходимая температура. было достигнуто.

Пример, показанный во введении к этой статье, был таким случаем. Недостаточный нагрев не позволял полностью вставить трубу в коленчатый раструб, а это означало, что поверхности компонентов не стыкуются должным образом. Изображения ниже иллюстрируют влияние этого недостатка тепла на целостность и долговечность соединения, когда участок вышедшего из строя соединения был «раздавлен» в губках тисков, и такое же испытание было применено к хорошо сделанному локтевому суставу. . В хорошо сделанном стыке (слева) остался целым, несмотря на то, что стенки трубы были прижаты «плашмя». Однако недостаточно нагретый стык (справа) вышел из строя, несмотря на то, что деформировался значительно меньше, чем хорошо сделанный стык. Отсутствие тепла, подаваемого на соединение справа, означало, что прочность соединения была намного ниже, чем должна была быть, из-за неполного смешивания поверхностей полимера.

Участки двух сварных соединений, выполненных термосваркой, «сминаются» в тисках.

В другом примере разрыва стыка произошел отказ нескольких стыков в трубопроводе ABS, по которому шла горячая вода в промышленном здании. Соединения были выполнены с помощью сварки растворителем, и было обнаружено, что некоторые соединения полностью или частично разошлись в средней точке сварных соединений (см. ниже). Однако при разрезе швов никаких дефектов там не было видно. В основе сварных соединений, сваренных растворителем, часто находится «зона воздействия растворителя» (SAZ), где остатки растворителя все еще присутствуют внутри полимерного материала, поскольку они не полностью испарились.

Частично разделенный сварной шов в трубопроводе из АБС-пластика.

После расследования в этом случае было обнаружено, что температура стеклования (T _g ) АБС-полимера была значительно снижена в SAZ по сравнению с «объемным» материалом. В таких полимерах, как ABS, T _g — это температура, выше которой материал из относительно твердого и жесткого становится мягким, вязким и «резиноподобным». На участках трубопровода, где температура воды была самой высокой, Т _г в САЗ было превышено, что привело к размягчению стыков, поэтому внутреннее давление воды раздвинуло их.

Отказы, подобные показанным выше, также могут возникать, если перед вводом соединения в эксплуатацию выдерживается недостаточное время для охлаждения (или испарения). Если сварной шов не полностью «застыл», то (например) приложение внутреннего давления может раздвинуть соединение.

В заключение я надеюсь, что эта статья продемонстрировала, что сварка пластиковых труб является универсальным процессом с многочисленными преимуществами. Эти преимущества включают снижение веса и стоимости (по сравнению с использованием креплений или металлических труб), а также эстетические и водо-/газонепроницаемые соединения, которые являются прочными, гибкими и долговечными. Однако достижение всех этих преимуществ зависит от принятия правильных решений в отношении используемых материалов и процессов, а также от правильного и последовательного выполнения для создания успешных сварных соединений. Плохие решения и неправильная техника приведут к разочарованию, а когда пластиковые сварные соединения выходят из строя, результатом часто становится очень липкое (и дорогостоящее) месиво! Инженеры компании Hawkins могут оказать квалифицированную помощь в определении причин этих сбоев, а также дать полезные рекомендации по предотвращению повторения дорогостоящих сбоев.

ОБ АВТОРЕ

Джонатан Эмм (Jonathan Emm) — сертифицированный инженер по материалам, который исследует дефекты материалов в металлах, полимерах и композитах. Он также расследует утечки воды и масла, телесные повреждения, насильственные проникновения и пожары.