Брак стику - можлива помилка зварника
При монтажі поліетиленових труб найбільш застосовувані і популярні такі види зварювання як терморезисторна і стикова. Про принципи, технології та процес зварювання було сказано вже досить багато, і ця інформація є відкритою для фахівців, які займаються монтажем. Дана стаття присвячена помилкам, що допускаються зварювальниками при монтажі поліетиленових труб, які призводять до браку з'єднання (стику). Звичайно ж, ніхто не хоче ображати зварників і говорити, що вони допускають неточності при монтажі, але, як показала практика, наявність подібних помилок - реальний факт, і це необхідно враховувати. Як правило, при браці стику найчастіше звинувачують постачальників труби, зварювального обладнання або фасонних виробів, кажучи про погану якість продукції, що поставляється, і мало хто допускає можливість помилки зварника. Постачальник, захищаючись від таких претензій, змушений звертатися в незалежні лабораторії, в яких стики сумнівної якості випробовують і роблять відповідні висновки. У 90 відсотках випадків вина постачальників не підтверджується. Однак, з'ясовуючи це, монтажна організація повинна чекати висновку близько двох тижнів (а то і більше), а це час простою і відповідно штрафні санкції. Наші рекомендації допоможуть виключити розбіжності між постачальником і монтажною організацією, якщо правильно визначити якість стику на місці (в траншеї) або запобігти неправильні дії зварника під час зварювання і вжити заходів щодо усунення браку в лічені хвилини.
Також, в даній статті буде розглянута перевірка зварних стиків і деталей лабораторним методом, згідно вимог відповідної керівної і нормативної документації при будівництві газопроводів.
Поява браку стиків зумовлено насамперед людським фактором, тобто чим менше зварювальник виробляє дій зі зварювальним апаратом у процесі зварювання, тим якісніше виходить стик. Хороша якість зварених стиків досягається за рахунок використання сучасного автоматичного зварювального устаткування, де вплив людини відчутен тільки на стадії підготовки труби до зварювання. На жаль, таке обладнання досить дороге і не всі мають можливість його придбати. Альтернативою дорогому обладнанню можуть бути напівавтоматичні зварювальні апарати - вони дешевші і своєю якістю не поступаються автоматичним, однак у таких апаратах якість зварного стику безпосередньо залежить від правильності дій людини з цим обладнанням і трубою, яку необхідно зварити. Розглянемо тому вплив людського фактора на всі стадії стикового і терморезисторного зварювання з використанням напівавтоматичних станцій і типові помилки, які можуть призвести до утворення неякісного стику.
Найбільше проблем виникає при стиковому зварюванні, тому почнемо з нього. Умовно роботу зварювальника при стиковому зварюванні можна розбити на кілька стадій (етапів).
1. Підготовка труби до зварювання.
2. Установка тиску пересування (нульового тиску).
3. Торцювання.
4. Зварювання.
5. Остигання.
Перша стадія - підготовка до зварювання починається з визначення порівнянності труб на «однаковість», тобто дві зварювані частини труби повинні бути виконані з однієї і тієї ж марки полімеру, мати однакові товщини стінок і призначення - для газо- або водопостачання, або каналізації. У разі різних матеріалів і товщини стінок прийнятне тільки терморезисторне зварювання, правда, товщину стінки можна змінити за допомогою «проточки», але це більше стосується приварюваних фітингів до труби. Після визначення «однаковості» труби вона встановлюється в центратор. Центратор призначений для вирівнювання овальності труби і гарного затиску при контакті під час зварювання. В разі неправильного встановлення в кінцевому підсумку можуть вийти стики наступного виду (рис. 1).
На другій стадії відбувається установка тиску пересування (нульового тиску). Тиск пересування є одним з основних параметрів початкового процесу зварювання і, на жаль, на напівавтоматичних апаратах, воно повністю залежить від людського фактора. Відомо, що для отримання робочого тиску зварювання необхідно підсумовувати величини табличного показника тиску (він вказаний у таблицях зварювання) і тиску пересування. Табличний показник постійний для певного типу і розміру труби, а от другий показник є змінним і його треба обчислювати при зварюванні кожного нового стику. Неправильна установка нульового тиску призводить до недостатнього або надмірного робочого тиску (рис. 2).
При дотриманні правильних дій на перших двох стадіях, третя - торцювання - найбільш легка. Необхідно дочекатися, щоб у момент торцювання труб стружка з обох сторін торцювателя була рівномірною і цілісної, як мінімум, на два-три діаметра торцюємої труби.
Найбільше проблем виникає при стиковому зварюванні, тому почнемо з нього. Умовно роботу зварювальника при стиковому зварюванні можна розбити на кілька стадій (етапів).
1. Підготовка труби до зварювання.
2. Установка тиску пересування (нульового тиску).
3. Торцювання.
4. Зварювання.
5. Остигання.
Перша стадія - підготовка до зварювання починається з визначення порівнянності труб на «однаковість», тобто дві зварювані частини труби повинні бути виконані з однієї і тієї ж марки полімеру, мати однакові товщини стінок і призначення - для газо- або водопостачання, або каналізації. У разі різних матеріалів і товщини стінок прийнятне тільки терморезисторне зварювання, правда, товщину стінки можна змінити за допомогою «проточки», але це більше стосується приварюваних фітингів до труби. Після визначення «однаковості» труби вона встановлюється в центратор. Центратор призначений для вирівнювання овальності труби і гарного затиску при контакті під час зварювання. В разі неправильного встановлення в кінцевому підсумку можуть вийти стики наступного виду (рис. 1).
На другій стадії відбувається установка тиску пересування (нульового тиску). Тиск пересування є одним з основних параметрів початкового процесу зварювання і, на жаль, на напівавтоматичних апаратах, воно повністю залежить від людського фактора. Відомо, що для отримання робочого тиску зварювання необхідно підсумовувати величини табличного показника тиску (він вказаний у таблицях зварювання) і тиску пересування. Табличний показник постійний для певного типу і розміру труби, а от другий показник є змінним і його треба обчислювати при зварюванні кожного нового стику. Неправильна установка нульового тиску призводить до недостатнього або надмірного робочого тиску (рис. 2).
При дотриманні правильних дій на перших двох стадіях, третя - торцювання - найбільш легка. Необхідно дочекатися, щоб у момент торцювання труб стружка з обох сторін торцювателя була рівномірною і цілісної, як мінімум, на два-три діаметра торцюємої труби.
На четвертій стадії - самому процесі зварювання - якість стику залежить не тільки від майстерності зварника, але і від застосовуваного обладнання, зокрема від якості роботи нагріваючої плити, як основного елементу зварювального апарату. Що ж до людського фактора, то при прогріванні торців труби зварювальник може невірно підібрати час прогріву, якиий наводиться в таблицях зварювання, і допустити механічне пошкодження торців розігрітої труби в момент вилучення торцювателів (рис. 3).
Остигання (п'ята стадія) відбувається при робочому тиску. Якщо апарат справний, то на цій стадії вплив людського фактора на якість стику відсутній.
З вищенаведеного можна зробити висновок: приблизно 35% браку обумовлено несправностями використовуваного обладнання, а 65% - неправильною роботою зварювальника.
При терморезисторному зварюванні помилки відбуваються в основному на стадії підготовки труби і фітинга до зварювання, а також на етапі охолодження. У стадії зварювання помилки переважно викликані несправністю зварювального устаткування або джерела живлення, до якого це обладнання підключено, а також використанням неякісного фітинга. Якщо на даному етапі не використовувати допоміжне обладнання (наприклад, позиціонер), то це теж може призвести до браку стику (рис. 4). Процес підготовки до зварювання полягає в знятті оксидного шару на кінцях труби що зварюються, фаски на торцях, правильній установці фітинга і забезпеченні непотрапляння бруду на очищену поверхню, як труби, так і фітинга. Невиконання хоча б одного з цих пунктів, в кінцевому підсумку, тягне за собою брак стику (рис. 5). |  |
На стадії остигання при терморезисторному зварювання зварювану трубу слід не чіпати, не переміщувати і оберігати від зовнішніх пошкоджень.
Звичайно, все вищесказане стосується лише візуального контролю і остаточно про якість стику можна судити тільки після додаткових випробувань. Однак, якщо виходячи з зовнішнього вигляду стику можна швидко усунути брак, а не судитися з постачальниками (про що було сказано вище), то монтажна організація тільки буде у виграші.
Тепер розглянемо лабораторний метод перевірки якості зварного з'єднання, який може включати (залежно від типу з'єднання):
1. Випробування на осьовий розтяг.
2. Випробування при постійному внутрішньому тиску.
3. Випробування на відрив.
4. Випробування на стійкість до удару.
Випробуванню на осьовий розтяг (його ще часто називають фізико-механічним випробуванням) піддаються з'єднання, виконані зварюванням встик. Для даного випробування необхідно з випробуваного зразка вирізати лопатку-зразок (рис. 6). Вісь лопатки-зразка довжиною не менше 180 мм повинна бути паралельна осі труби. Зварений шов повинен розташовуватися посередині лопатки. Товщина зразка повинна бути рівною товщині стінки труби. Зразки не повинні мати раковин, тріщин та інших дефектів. Зразок-лопатку розтягують на розривній машині.
Детально методика випробувань викладена в ДСТУ Б В.2.7-73 «Труби поліетиленові для подачі горючих газів. Технічні умови »і ГОСТ 11262 «Пластмаси. Метод випробування на розтягування ».
Згідно з чинним в даний час ДБН В.2.5-20 "Газопостачання" якісним є стик, межа текучості при розтягуванні якого не менше межі текучості основного матеріалу труби. Більш прогресивним методом вважається визначення якості з'єднання за характером руйнування лопатки. Так, руйнування має статися за матеріалом труби або ж по зварному шву, але обов'язково мати при цьому пластичний характер. У разі крихкого руйнування зварений шов бракують.
Випробуванню при постійному внутрішньому тиску піддаються зварні з'єднання, виконані за допомогою терморезисторного та стикового зварювання (згідно вже згадуваному раніше ДБН В.2.5-20, п.17.9, «всі методи зварювання труб допускається випробовувати на стійкість при постійному внутрішньому тиску»). Випробування виконують на зразках, що представляють собою відрізки зварених між собою труб, забезпечені з двох сторін заглушками, які забезпечують герметизацію зразка і з'єднання з пристосуванням для подачі тиску. У разі випробування з'єднання типу «сідло» необхідно також заглушити відводи сідлового фітинга. Докладно з методикою випробування на стійкість при постійному внутрішньому тиску можна ознайомитися в ГОСТ 24157.
Детально методика випробувань викладена в ДСТУ Б В.2.7-73 «Труби поліетиленові для подачі горючих газів. Технічні умови »і ГОСТ 11262 «Пластмаси. Метод випробування на розтягування ».
Згідно з чинним в даний час ДБН В.2.5-20 "Газопостачання" якісним є стик, межа текучості при розтягуванні якого не менше межі текучості основного матеріалу труби. Більш прогресивним методом вважається визначення якості з'єднання за характером руйнування лопатки. Так, руйнування має статися за матеріалом труби або ж по зварному шву, але обов'язково мати при цьому пластичний характер. У разі крихкого руйнування зварений шов бракують.
Випробуванню при постійному внутрішньому тиску піддаються зварні з'єднання, виконані за допомогою терморезисторного та стикового зварювання (згідно вже згадуваному раніше ДБН В.2.5-20, п.17.9, «всі методи зварювання труб допускається випробовувати на стійкість при постійному внутрішньому тиску»). Випробування виконують на зразках, що представляють собою відрізки зварених між собою труб, забезпечені з двох сторін заглушками, які забезпечують герметизацію зразка і з'єднання з пристосуванням для подачі тиску. У разі випробування з'єднання типу «сідло» необхідно також заглушити відводи сідлового фітинга. Докладно з методикою випробування на стійкість при постійному внутрішньому тиску можна ознайомитися в ГОСТ 24157.
 |  |
Випробування проводиться при двох випробувальних температурах середовища - 20 і 80° С відповідно. Зразок u1087 занурюється у воду і витримується при заданому тиску (що визначається залежно від геометрії і типу матеріалу труби) заданий час. Якщо зразок зруйнувався до закінчення контрольного часу або втратив герметичність з'єднання, то результат вважається негативним (при чому, якщо руйнування сталося за основним матеріалом труби, то це свідчить про неякісну трубу, а не зварне з'єднання). Випробуванню на відрив піддаються зварні з'єднання, виконані за допомогою терморезисторного зварювання: для з'єднань типу «муфта» (з'єднання за допомогою муфт, редукційних муфт, трійників тощо) (рис. 7) і для з'єднань типу «сідло» (рис. 8). Зразок для випробування являє собою половину зварного з'єднання розрізаного уздовж труби паралельно її осі. На трубу встановлюються обтискні плити впритул до привареної деталі, які стискають трубу таким чином, щоб відстань між ними була рівною подвоєної товщіни стінки труби. Якісним вважається з'єднання, при якому відрив не сталося зовсім або виміряна довжина шва без ознак руйнування становить не менше 40% загальної довжини зони зварювання. |  |
 | Критерієм оцінки якості з'єднання при даному випробуванні є відсутність руйнування даного з'єднання або пластичний характер руйнування по замкнутому контуру. Випробуванню на стійкість до удару піддаються зварні з'єднання типу «сідло», виконані за допомогою терморезисторного зварювання. Для цього випробування вирізається зразок з привареним сидільного відводу (рис. 9). Суть випробування полягає у нанесенні удару вільно падаючим вантажем масою 5 кг з висоти 5 м. Удари проводяться два рази з обох сторін сидільного відводу. Після нанесення ударів зразок піддають випробуванню на герметичність. В оптимальному випадку перевірку якості стику проводять не тільки візуально, але і за допомогою лабораторних методів. Для повної картини оцінки якості всього звареного трубопроводу необхідно підходити комплексно. І все ж при дотриманні правильності процесу зварювання можна говорити про якість зварних з'єднань безпосередньо на об'єкті і переконуватися в цьому, проводячи випробування лабораторними методами. |
Джерело: "Полімерні труби - Україна"
