Протокол сварки полиэтиленовых труб образец: Протокол и технологическая карта на сварку полиэтиленовых труб

Содержание

Аттестация (полимеры) — ООО «Корпорация «Энергокомплекс»

 

ООО «Корпорация «Энергокомплекс», член СРО Ассоциации «НАКС» (свидетельство о членстве №0104), проводит аттестацию сварщиков пластмасс и сварщиков-операторов по системе НАКС. Теоретические знания и практические навыки сотрудников предлагаем проверить на базе аттестационного центра нашей компании в Екатеринбурге согласно ПБ 03-273-99 «Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» и РД 03-495-02 «Технологический регламент проведения аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» на основании поданной заявки на аттестацию.

На странице вы найдете актуальную информацию о документах, требуемых для оформления заявки и прохождения аттестации.

Получение документов

Сварщики, успешно прошедшие аттестацию НАКС по полиэтилену (сварка нагретым инструментом (НИ) и с закладными нагревателями (ЗН), получают I уровень профподготовки (аттестованный сварщик) и подтверждающие документы:

  • аттестационное удостоверение НАКС, которое регистрируется в реестре системы аттестации сварщиков и прочих специалистов сварочного производства;
  • протокол, подписанный аттестационной комиссией.

Аттестованный сварщик получает первоочередное право на проведение ответственных работ на объектах, относящихся к опасным производственным (подконтрольных Ростехнадзору).

Для того чтобы пройти аттестацию, необходимо предоставить документы:

  • Заявка на аттестацию полиэтиленовых трубопроводов – СКАЧАТЬ
  • Согласие, подтверждающее разрешение на обработку личных данных – СКАЧАТЬ
  • Документы для первичной аттестации – СКАЧАТЬ
  • Документы для периодической аттестации – СКАЧАТЬ
  • Документы для дополнительной аттестации – СКАЧАТЬ

 

При заполнении заявки на аттестацию сварщика необходимо учесть направление его производственной деятельности и следующие характеристики:

  1. Способ сварки:
  • НИ — сварка нагретым инструментом;
  • ЗН
    — сварка с закладными нагревателями.
  1. Степень автоматизации:

При сварке труб нагретым инструментом (НИ):

  • СР — стыковая сварка с ручным управлением;
  • ССА — стыковая сварка со средней степенью автоматизации.

При сварке труб с использованием деталей с закладными элементами (ЗН):

  • ЗНР — сварка с ручным заданием параметров;
  • ЗНШ – сварка в режиме штрих-кода или магнитной карты.

Степень автоматизации сварочного оборудования, используемого при проведении практического экзамена, определяет заявитель.

  1. Вид деталей (контрольного сварного соединения – далее КСС):
  • Т (Т) – труб;
  • (Т+О) — трубы с отводом;
  • (Т+М+Т) — трубы с трубой через муфту.
  1. Тип соединения:

       стыковые:

  • без разделки кромок — СБ

       нахлесточные:

  • муфтовое соединение труб — М
  • соединение труб с седловым отводом — О
  1. Группы свариваемых материалов:
  • М61 — полиэтилен
  1. Марка основных материалов: ПЭ 80, ПЭ 100.

Сварка КСС

Виды КСС соединений, выполняемых сварщиком при аттестации, назначает аттестационная комиссия с учетом заявки на проведение аттестации.

  1. Количество контрольных сварных соединений труб из полимерных материалов, выполняемых сваркой нагретым инструментом (НИ)
    в стык, зависит от степени автоматизации сварочного оборудования:
  • СР — 3 образца;
  • ССА — 2 образца;
  • СВА — 1 образец.
  1. При выполнении КСС из полимерных материалов способом ЗН сваривают два контрольных соединения:
  • одно муфтовое — М
  • одно соединение с седловым отводом – О

Одно из соединений должно быть выполнено с ручным заданием параметров сварки — ЗНР.

правила в кабинете информатики — 100hits.ru

Протирочные машины. Протирание — это не только процесс измельчения, но и разделения, т.е. отделения массы плодоовощного сырья от косточек, семян и кожуры на ситах с диаметром ячеек 0,,0 мм. Финиширование — это дополнительное измельчение протертой массы пропусканием через сито диаметром отверстий 0,,6 мм.  Правила эксплуатации и безопасность труда. Перед началом работы на протирочной машине проверяют санитарное состояние, правильность сборки и надежность крепления сита, терочных дисков, сменного ротора, надежность крепления всех деталей машины.

После этого проверяют надежность и исправность установленного заземления. Затем машину проверяют на холостом ходу. Правила безопасной эксплуатации овощерезательных машин: 1. Приступать к работе на машине могут только работники, имеющие сухую и специальную форму одежды. 2. Проверяют санитарно-техническое состояние, правильность сборки, надежность крепления ножей, ножевых блоков и решеток, а также прочность крепления бункера.

4. Правила работы машинами. При работе машиной класса Iследует применять индивидуальные средства защиты: диэлектрические перчатки, галоши, коврики и т.п.), за исключением случаев, указанных ниже. Допускается производить работы машиной класса I, не применяя индивидуальных средств защиты, в следующих случаях, если  При эксплуатации машин необходимо соблюдать все требования инструкции по их эксплуатации, бережно обращаться с ними, не подвергать их ударам, перегрузкам, воздействию грязи, нефтепродуктов.

Машины, не защищенные от воздействия влаги, не должны подвергаться воздействию капель и брызг воды или другой жидкости. Производительность протирочных машин предварительной протирки определяется по формуле: где D-диаметр ситового барабана протирочной машины, м; L — длина била, м; n — число оборотов бил в минуту  Машины и механизмы, для измельчения. Устройство, принцип действия, правила эксплуатация и техника безопасности. Определение производительности и потребной мощности.

Машины предназначены для измельчения мяса и рыбы на фарш, повторного измельчения котлетной массы и набивки колбас при помощи мясорубки. Правила эксплуатации и безопасность труда. Перед началом работы на протирочной машине проверяют санитарное состояние, правильность сборки и надежность крепления сита, терочных дисков, сменного ротора, надежность крепления всех деталей машины.

После этого проверяют надежность и исправность установленного заземления. Затем машину проверяют на холостом ходу.  Протирочная машина МП 1 — лоток, 2 — решетка, 3 — лопастной ротор, 4 — загрузочный бункер, 5 — люк для отходов, 6 — ручка с эксцентриковым зажимом, 7 — емкость для сбора отходов, 8 — клиноременная передача, 9 — электродвигатель.

Таблица Правила эксплуатации и безопасность труда. Перед началом работы на протирочной машине проверяют санитарное состояние, правильность сборки и надежность крепления сита, терочных дисков, сменного ротора, надежность крепления всех деталей машины. После этого проверяют надежность и исправность установленного заземления. Затем машину проверяют на холостом ходу.

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки одноступенчатой протирочной машины непрерывного действия. Оборудование, инструменты и инвентарь: одноступенчатая протирочная машина, кастрюли вместимостью 2 3 л (2 шт.), деревянный толкач, секундомер, штангенциркуль. Продукты: яблоки-5,0кг; томаты-5,0кг; косточки-5,0кг. Изучение устройства и принципа работы. Одноступенчатая протирочная машина (рис) состоит из корпуса, привода, бичевого вала и ситового барабана, смонтированных на общей раме.

Протирочная машина непрерывного действия предназначена для удаления косточек из различных фрук. Правила эксплуатации протирочных машин. Перед включением машин и механизмов в работу проверяют их санитарное состояние, заземление, прочность крепления рабочих органов и инструментов, бункеров и загрузочной воронки.

Затем включают машину на холостом ходу. Убедившись в исправности и не выключая двигателя, производят загрузку продуктов. Запрещается проталкивать или поправлять застрявшие продукты руками во время работы машины, так как это может быть причиной травматизма.

Сварочное оборудование NOWATECH для сварки ПЭ труб и фитингов до 1600 мм

Главная / Сварочное оборудование NOWATECH для сварки ПЭ труб и фитингов до 1600 мм

См. также:
Ручные сварочные экструдеры

Компания-производитель Nowatech начал свою деятельность в 1997-м году. На сегодняшний день её клиентами являются более 2150 компаний не только в самой Европе (Польша, Германия, Бельгия, Испания, Швеция и др.), но также в странах СНГ и даже Австралии. 

Приобретая сварочные аппараты производства Nowatech, Вы получаете уверенность в многолетней надежной работе сварочного и удовольствие от самого процесса сварки.

Предлагаем Вам широкую линейку высококачественного сварочного оборудования для сварки пластиковых (ПЭ, ПП) труб и фитингов — гидравлические стыковые сварочные аппараты для сварки встык полиэтиленовых ПЭ труб и фитингов до 1600 мм и электромуфтовые аппараты для сварки фитингов с ЗН элементом, сварочные машины для сварки сегментных ПЭ фитингов (тройники, отводы, крестовины) до 630 мм и дополнительное оборудование для сварки (угловые, редукционные вкладыши, ролики для труб, пережимы для труб, скребки, позиционеры и центраторы, палатки, тенты, принтеры, штрих-код сканеры и т.д.), сварочные аппараты для раструбной сварки ПП полипропиленовых  труб и фитингов до 110 мм.

 

 

В нашем ассортименте сварочного оборудования Вы сможете найти:

Электромуфтовые сварочные аппараты Nowatech для сварки полиэтиленовых труб фитингами с закладным нагревательным элементом разных производителей, с автоматическим управлением и системой регистрации параметров сварки или без таковой системы протоколов сварных швов:

Электромуфтовый сварочный аппарат Nowatech ZEEN с функцией протоколирования параметров сварных швов

 

Электромуфтовый сварочный аппарат Nowatech ZERN (без функции протоколирования)

Гидравлические стыковые сварочные аппараты Nowatech для сварки встык ПЭ труб и фитингов диаметром от ø 50 мм до ø 1600 мм:

Полуавтоматические гидравлические стыковые сварочные аппараты Nowatech ZHCN-E с функцией протоколирования параметров сварки

Гидравлический сварочный аппарат Nowatech ZHCN для сварки встык ПЭ труб

Гидравлический сварочный аппарат Nowatech ZHCB для сварки встык (ручное управление)

Сварочная машина Nowatech ZHSN для сварки ПЭ сегментных фитингов диаметром до ø 630 мм

 

Сварочный аппарат Nowatech ZPEN для сварки враструб ПП труб и фитингов и для строительства и монтажа внутренних инженерных систем в диапазоне диаметров от ø 16 до ø 110 мм

Дополнительное оборудование Nowatech для сварки (принтер, сканер, ручной или гидравлический пережим для труб, монтажные палатки (тенты), ручные и механические скребки, ролики для труб, редукционные вкладыши и вкладыши для сварки труб и фитингов под углом, фаскосниматели для ПЭ труб и фитингов)

Также мы можем предложить Вам аренду сварочных аппаратов Nowatech для электромуфтовой и стыковой сварки (встык) ПЭ труб и фитингов

 

 См. также Запорная Арматура

Проверка сварных соединений пластиковых труб (технический отчет)

Райхерт, Конни. Проверка сварных соединений пластиковой трубы . США: Н. П., 2005. Интернет. DOI: 10,2172 / 888552.

Райхерт, Конни.

Проверка сварных соединений пластиковой трубы . Соединенные Штаты.https://doi.org/10.2172/888552

Райхерт, Конни. Чт. «Проверка сварных соединений в пластиковых трубах». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/888552. https://www.osti.gov/servlets/purl/888552.

@article {osti_888552,
title = {Проверка сварных соединений в пластиковой трубе},
author = {Reichert, Connie},
abstractNote = {Стандартный метод соединения пластиковых труб в полевых условиях - это процесс стыковой сварки.Как и в случае с любым другим трубопроводом, качество соединений сильно влияет на общую эксплуатационную безопасность системы. В настоящее время не существует простого, надежного и экономичного метода оценки качества сварных соединений в полевых условиях. Визуальный осмотр и опрессовка - это современные методы неразрушающего контроля, которые не дают никаких гарантий относительно долгосрочной работы трубопровода. В рамках этого проекта разработан, продемонстрирован и апробирован метод неразрушающего контроля на месте стыковых сварных соединений в газораспределительных пластиковых трубопроводах.Система контроля включает лазерную систему распознавания изображений, которая автоматически генерирует и интерпретирует цифровые изображения стыков труб и присваивает им оценку «годен / не годен», что устраняет предвзятость оператора при оценке качества стыков. Запатентованный EWI процесс, метод проверки зоны сварного шва (WZIM), был разработан, в котором локальное тепло прикладывается к области соединения для снятия остаточных напряжений, образованных первоначальной операцией соединения, что позволяет выявить состояние поверхности соединения. В случаях, когда соединение не формируется в оптимальных условиях и межмолекулярные силы между контактирующими поверхностями недостаточно сильны, релаксация макромолекул в поверхностном слое заставляет материал отодвигаться, обнажая линию плавления.Если соединение прочное, изображение линии склейки не проявляется. Чтобы установить первоначальную осуществимость подхода, сварные швы выполнялись в стандартных и нестандартных условиях. Эти сварные швы были подвергнуты WZIM и двум разрушающим формам испытаний: краткосрочному испытанию на растяжение и долгосрочному испытанию на разрыв при ползучести. Похоже, существует прямая корреляция между WZIM и результатами разрушающих испытаний. Хотя WZIM кажется более чувствительным, чем можно проверить с помощью деструктивного тестирования, подход кажется верным.},
doi = {10.2172 / 888552},
url = {https://www.osti.gov/biblio/888552}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2005},
месяц = ​​{9}
}

(PDF) Разработка технологии сварки трубопроводов морской воды из термопласта

После получения шва размером 2.5–3

мм (0,1–0,12 дюйма), обычно для труб

с наружным диаметром 355 мм (14 дюймов), давление было

уменьшено до 4 кг / см2 (57 фунтов / дюйм2) ( P2).

Нагрев продолжался 420 с (t2),

, который был назван периодом выдержки,

, который был принят равным 30 с / дюйм. диаметром

тер. Это было названо шагом непрерывного нагрева.

В конце этапа непрерывного нагрева

давление в системе было сброшено

, и трубы раздвинулись.Без повреждения поверхностей нагретых труб

нагревательное зеркало

было снято. Проведена оперативная проверка оплавленных поверхностей

труб —

изд. Они должны были быть плоскими. Если бы они имели

вогнутую форму, это указывало бы на достаточное давление во время нагрева, а

было бы неприемлемым, и в этом случае концы труб

пришлось бы обрезать

и снова нагреть. После обеспечения плоских поверхностей борта

оба конца труб

снова были перемещены встык друг против друга.Это называется этапом переключения

, и он должен происходить в течение очень короткого промежутка времени

(t3) и очень важен для получения хорошего сварного соединения. Это время

(t3) равно 7 с и выражается в (3 +

0,01d) секундах.

Затем трубы

прижали друг к другу путем приложения гидравлического давления

(P1). Это называется этапом создания давления

, и для получения хорошего соединения

необходимо выполнить

в течение 12 с (t4).На этом этапе происходит диффузия intermol-

ecular от одной трубы

к другой через поверхность поверхности

. По мере того, как давление сохраняется, с увеличением во времени

размер валика увеличивается медленно, и, одновременно, расплавленный материал HDPE

затвердевает, в то время как

стык охлаждается. Охлаждение должно занимать

место при естественной конвекции в открытой атмосфере

, принудительное охлаждение не допускается.Размер (ширина) валика должен был составлять

,

должен был быть доведен до 20 мм (0,8 дюйма) для

— размер используемой трубы. После 1440 с (t5)

периода охлаждения в системе было сброшено давление

. Во время этого процесса

трубы не следует трогать или снимать

со сварочного аппарата

, пока соединение не остынет до 55 ° C

(131 ° F).

На рис. 5 показан график зависимости давления от времени

и типичные значения для различных

этапов сварки труб из ПНД.Вид

одного из принятых сварных швов

показан на рис. 6A, B.

Заключительный контроль

В конце был проведен визуальный осмотр всех

вокруг сварных швов

для проверки на деформацию , профиль un-

ровность, неровная поверхность шва,

овальность (<5%) и перекос. Ширина борта

должна быть от 2 до 2½

раз больше высоты борта. Глубина V-образной канавки

между двумя бортами должна быть больше

, чем половина высоты борта.

После завершения всех сварных швов морской трубопровод

(рис. 7) и наземный трубопровод

были подвергнуты гидроиспытаниям при давлении 10 кг / см2 (142

фунт / дюйм2). Было обнаружено, что трубопровод

не имеет утечек, трещин или деформаций

и поэтому был допущен к развертыванию —

. Морская часть трубопровода

была проложена в море и

подключена к одному концу берегового трубопровода

, в то время как другой конец берегового трубопровода

был подключен к водозаборному насосу

.

Документация и

Запись

С начала процесса сварки

параметры сварки для каждого сварного шва

записывались в табличный журнал

. К ним относятся номер сварного шва

ber, дата и время сварки, сила сопротивления

оборудования, температура, продолжительность времени

и гидравлическое давление

, применяемое на каждом этапе, а также детали проверки сварных швов

, например,

максимальное отверстие между трубами до

перед сваркой, несоосность до и

после сварки, ширина валика, профиль сварного шва

напильник, деформация, неровные поверхности,

глубина V-образной канавки и овальность.Все данные обследования

, включая испытание Hydro

, были полностью задокументированы.

Выводы

Стыковое соединение термопластическим плавлением

Процедура сварки и процедура проверки

Были подготовлены кедры для сварки

Внешний диаметр 355 мм (14 дюймов), толщина 27 мм

(1,06 дюйма) .-толстые) трубы ПНД. Отвердители pro

были аттестованы, а водозаборный трубопровод

для морской воды, состоящий из морской части длиной 450 м —

(1500 футов) и

длиной 150 м (длиной 500 футов). береговая деталь

, изготовлена ​​качественными сварными швами

.Морской трубопровод

был успешно проложен в море с

из-за каких-либо повреждений сварных швов, а

был соединен с береговым трубопроводом.

Трубопровод подключен к береговому насосу

, система забора забортной воды

работает успешно.

Благодарности

Авторы выражают благодарность доктору С.В.

Нарасимхану, бывшему заместителю директора

tor, Chemistry Group, BARC, и доктору С.

В. П. Венугопалан, руководитель отдела биообрастания и

Секция процессов биопленки, вода и

Отдел химии пара

, BARC за поддержку и поддержку

.

Ссылки

1. Аль-Муханна, К., и Хабиб, К.

2010. Коррозионное поведение различных сплавов

, подвергшихся воздействию непрерывного потока морской воды

с помощью электрохимического воздействия — спектроскопия

(EIS). Опреснение

250: 404–407.

2.Colt, J., Plesha, P., and Huguenin,

J. 2006. Влияние чистого всасывающего напора

на конструкцию и работу насосных систем морской воды

для использования в

НОЯБРЬ 2016 / WELDING JOURNAL 4

Рис. 7 — Морская часть трубопровода ПНД

(450 м), сооруженная на берегу

.

Рис. 6 — А — Готовый сварной шов ПНД; Б — увеличенный вид сварного валика.

WJ

Трубы и фитинги из ПНД Системы полиэтиленовых трубопроводов

4- Чтобы совместить водопроводные трубы и удобный выбор для загрузки, необходимо сделать это.

Перед погружением трубы в воду должен быть соответствующий береговый пандус, а при снятии пола труба его необходимо очистить, чтобы не повредить поверхность трубы.

5- Для подготовки модернизации подводного дна и осуществления контроля перехода с суши на воду.

Следует уделять первоочередное внимание трубе в траншее до тех пор, пока вода не будет набирать без остановки, чтобы обеспечить дополнительную защиту. Для защиты от всевозможных происшествий, которые могут повлиять на водопровод, в траншее необходимо вырыть по длине и глубине.Настолько, что выполняемая операция промывки должна оставаться надежной, даже если акула Умеда образовала море. Которая будет удерживаться для защиты и стабилизации трубопровода, высотой 30-50 см может быть укреплением на наполнителе.

6- Обратный трубопровод для формирования одного элемента трубопровода

Ресурсы, сделанные birleştirildik, концы водопроводных труб перед оставшимися частями начнут еще ползать.

По возможности следует уменьшить вес над водопроводной трубой, соединенной с водой после плавучей платформы.Если вес невозможен, это нужно делать, не касаясь водопровода.

7. Подключение весового блока

Требуется достаточное оборудование и транспортные средства для выполнения операции. Выполнение весовой сборки, снизу из нижней части трубы были сняты блоки, сверху помещены для сжатия верхней части трубы, также требуется использование этого оборудования и транспорта. Чтобы уменьшить вес подключенной водяной трубы, ее следует оставлять вниз по пандусу.В любом случае поверхность трубы для удаления минимального количества аппарелей должна быть как можно ближе к воде

8- Прикреплена к погружной трубе (7 можно безопасно выполнять одновременно с присутствующим веществом)

Вес можно легко загрузить через прилагаемую рампу для водопровода. При попадании в воду по трубам вода по пандусам способна удерживать вес благодаря пандусу. Не следует использовать веревку для удержания материала трубы, так как вместо нее рекомендуется использовать цепь с широкими полосами.

9- Погружение трубы в указанную точку

Для подготовки первой погружной трубы протягивается над установленной линией трубы. Погруженная в процесс запуска земля продолжает погружаться в воду. Для обеспечения того, чтобы трубу сначала нужно поднять до начала трубы, создайте воздушный карман. Один из вопросов, который следует учитывать в процессе погружения, — это завершение процесса фальцовки без риска чрезмерного изгиба. При контролируемом введении в водопровод не будет такой проблемы.Погружен в ситуацию, которая может возникнуть во время подачи, в противном случае удерживайте сжатый воздух от клапана и направляйте воду, чтобы снова плавать. Однако сжатый воздух не следует использовать более чем на 50%, давление в трубе из-за давления воды опасно.

10. Подготовка перехода с суши на воду

Установка полезна для контроля веществ, упомянутых ниже, с конца;
— Правильный фитинг трубы HDPE
— Обычное отсутствие весового блока
— Проверка наличия контакта с любым материалом, который может вызвать повреждение вокруг трубы
— Удаление контрольного наполнителя и временная установка материала на место обязательно должны быть проверены специалистами.

Проверка сварных соединений в пластиковых трубах

Стыковая сварка полиэтиленовых (PE) труб успешно применяется в газораспределительной отрасли для различных применений, от городских магистралей до коммунальных сетей. Несмотря на то, что отказы стыковых сварных соединений полиэтиленовых труб случаются нечасто, наличие точного и экономичного неразрушающего метода оценки качества стыкового соединения труб в полевых условиях важно для обеспечения целостности труб. Однако из-за технических ограничений технологии, доступной в настоящее время для инспекции стыковой сварки полиэтилена, большинство газовых компаний полагаются на визуальный осмотр для определения целостности стыка.Визуальный осмотр может быть полезен, но не дает убедительных доказательств будущей производительности.

WZIM Inspection Equipment

Система, разрабатываемая в этом проекте, будет использовать основанную на лазере технологию контроля, которая оценивает изображения сварных швов на основе «метода контроля зоны сварного шва» (WZIM). WZIM разработан для создания лазерных изображений линии соединения сварных швов в условиях нагрева и автоматического цифрового сравнения изображений с базой данных известных неисправных характеристик соединения, чтобы указать совместимость.WZIM — единственный метод, специально предназначенный для устранения дефектов «холодного плавления», когда слабое межфазное соединение между соединяемыми концами труб является причиной большинства отказов, возникающих в полевых условиях. Этот метод может применяться для неразрушающего контроля всех типов стыковых сварных соединений и материалов из полиэтилена.

EWI завершил проект для NYSEARCH, который подтвердил концепцию применения WZIM в качестве неразрушающего теста, который включает удаление внешнего сварного шва, полировку поверхности трубы в области под буртиком и нагрев полированной поверхности трубы для короткое время.При условии, что приложено правильное количество тепла, видна линия сплавления или «линия склеивания», если соединение не прочное. Предполагается, что неразрушающий метод, предложенный с помощью WZIM, не окажет какого-либо отрицательного воздействия на производительность работающего трубопровода, но это один из пунктов, который должен быть проверен экспериментально в ходе этого проекта.

Аппаратные компоненты системы движения

В общих чертах изложены эксплуатационные требования и требования к производительности для прототипа системы распознавания изображений.Датчики системы распознавания изображений в настоящее время проходят оценку, и будут закуплены датчики соответствующей марки и модели. Дизайн аппаратного обеспечения системы был завершен, и все аппаратные компоненты были приобретены и получены, включая управление перемещением, сборку ползуна для позиционирования и крепления.

Практическое руководство по электросварке полиэтиленовых напорных труб большого диаметра (TEPPFA)

% PDF-1.4 % 177 0 объект > эндобдж 208 0 объект > поток Adobe Illustrator CS6 (Macintosh) 2014-11-03T15: 10: 01.000 + 01: 002014-11-03T15: 10: 01.000 + 01: 002014-10-31T15: 03: 38.000 + 01: 002015-08-26T11: 15: 11.798 + 02: 003-Heights (TM) PDF Producer 4.4. 22.0 (http://www.pdf-tools.com) 7aabfde7f6c18ad879cb24874bfaedbf9f573dfb2619940application / pdf Практическое руководство по электросварке полиэтиленовых труб большого диаметра (TEPPFA) Практическое руководство по электросварке труб большого диаметра (полиэтилен TEPFA), 2017 г. 07T10: 52: 56.155 + 01: 00Практическое руководство по электросварке полиэтиленовых напорных труб большого диаметра (TEPPFA) Практическое руководство по электросварке полиэтиленовых напорных труб большого диаметра (TEPPFA)

  • null
  • Практическое руководство по электросварке полиэтиленовых напорных труб большого диаметра (TEPPFA)
  • 3-Heights (TM) PDF Producer 4.4.22.0 (http://www.pdf-tools.com)
  • группа_компании: gfps / download / download_com
  • Базовый: язык / английский
  • company_group: gfps / download / брошюра-флаер
  • группа_компаний: gfps / systems / elgef
  • компания_группа: gfps / соединение / электросварка
  • company_group: gfps / сегменты рынка / вода-газ
  • группа_компании: gfps / download / utility
  • company_group: gfps / download / download_dk
  • company_group: gfps / download / download_se
  • группа_компании: gfps / download / download_sg
  • группа_компании: gfps / download / download_international
  • company_group: gfps / download / download_id
  • company_group: gfps / download / download_my
  • company_group: gfps / download / download_au
  • company_group: gfps / download / download_it
  • группа_компании: gfps / download / download_fr
  • company_group: gfps / download / download_ar
  • company_group: gfps / download / download_at
  • company_group: gfps / download / download_be
  • company_group: gfps / download / download_cn
  • company_group: gfps / download / download_de
  • company_group: gfps / download / download_es
  • company_group: gfps / download / download_fi
  • company_group: gfps / download / download_in
  • company_group: gfps / download / download_jp
  • company_group: gfps / download / download_kr
  • группа_компании: gfps / download / download_mx
  • company_group: gfps / download / download_no
  • группа_компании: gfps / download / download_nl
  • company_group: gfps / download / download_nz
  • company_group: gfps / download / download_pl
  • company_group: gfps / download / download_ru
  • группа_компании: gfps / download / download_tw
  • company_group: gfps / download / download_uk
  • company_group: gfps / download / download_br
  • конечный поток эндобдж 174 0 объект > эндобдж 178 0 объект > / Шрифт >>> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 1 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 11 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 18 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 23 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 30 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / Шрифт >>> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 47 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 57 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 74 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 87 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.891] / Type / Page >> эндобдж 97 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 102 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.891] / Type / Page >> эндобдж 118 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 125 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.891] / Тип / Страница >> эндобдж 136 0 объект > / Font> / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Type / Page >> эндобдж 152 0 объект > / Шрифт >>> / Повернуть 0 / TrimBox [0 0 595.28 841.89] / Тип / Страница >> эндобдж 160 0 объект > поток x} iIE @

    Ультразвуковой контроль полиэтиленовых труб с помощью фазовых решеток

    Разработка ультразвукового фазированного контроля соединений полиэтиленовых труб

    Майк Тротон, Малкольм Спайсер и Фредрик Хагглунд , TWI Ltd

    Доклад, представленный на конференции PVP 2012 по сосудам и трубопроводам, Новые горизонты в технологии сосудов высокого давления и трубопроводов.Торонто, Канада, 15-19 июля 2012 г. Документ № 78860.

    Абстрактные

    Текущая практика обеспечения качества стыковых сварных соединений полиэтиленовых (ПЭ) труб во время установки заключается в регистрации используемых параметров сварки вместе с визуальным контролем сварного соединения, дополненным разрушающим испытанием сварных швов на выборочной основе с использованием краткосрочный тест. Однако визуальный осмотр позволяет осмотреть только внешнюю поверхность сварного шва трубы; он не может предоставить доказательства наличия встроенных дефектов или сварного шва с неполным или холодным плавлением.Кроме того, вырезание образца из сварного шва для механических испытаний с последующей заменой его сварным швом неизвестного качества не гарантирует целостности трубопровода. Объемный неразрушающий контроль (NDE) не разрушает идеально хорошие сварные швы и имеет дополнительное экологическое преимущество в виде уменьшения количества отходов.

    В этом документе описывается текущий финансируемый европейцами проект по разработке методов ультразвуковой фазированной решетки для проверки стыков стыковой сварки (BF) и электросварки (EF) в полиэтиленовых трубах диаметром от 90 до 1000 мм, а также для определения критических размеров дефектов и загрязнения твердыми частицами. уровни с помощью ускоренного длительного тестирования.Кроме того, будет разработано программное обеспечение для распознавания дефектов и автоматического вынесения приговоров, которое позволит системе автоматически выявлять обнаруженные недостатки.

    Введение

    Полиэтиленовые трубы

    обладают значительными преимуществами по сравнению с другими материалами, такими как чугун, сталь и бетон, для транспортировки жидкостей, таких как природный газ и вода. Они не подвержены коррозии, имеют более длительный прогнозируемый срок службы, менее дороги в установке из-за их легкого веса и гибкости, а также имеют значительно меньшую скорость утечки из-за наличия цельносварной системы.Однако их использование в критических для безопасности средах, таких как водозаборные трубопроводы охлаждающей воды на атомных электростанциях, [1] ограничено из-за отсутствия надежного, проверенного метода неразрушающего контроля.

    Было проведено несколько исследований для разработки методов неразрушающего контроля для соединений BF [2-6] и EF [7-9] . Однако они были ограничены узким диапазоном размеров труб и / или не включали критерии приемки.

    Процесс стыковой сварки плавлением

    стыковая сварка плавления, также известная как горячая плита, нагреваемой инструмент, зеркало или валик сварка ( Рисунок 1 ), используется для сварки полиэтиленовых труб размеров, как правило, от 50 до 2000 мм диаметра.

    Рис.1 Сварка ПЭ труб встык

    В этом методе используется нагретая металлическая пластина, известная как горячая пластина или нагревательная плита, для нагрева и плавления концов полиэтиленовых труб. Как только концы достаточно расплавлены, горячая плита удаляется, а трубы сводятся вместе под давлением для образования сварного шва.

    Процесс электромуфтовой сварки

    При сварке EF концы труб вставляются в любой конец фитинга (, рис. 2, ), внутри которого находится катушка с нагревательной проволокой.Ток проходит через катушку, которая нагревает и расплавляет внутреннюю часть фитингов и внешнюю часть труб, образуя сварной шов (, рис. 3, ).

    Рис.2 Электросварное соединение

    Рис.3 Разрез соединения EF, показывающий расположение нагревательных проводов

    Проект TestPEP

    В европейском проекте TestPEP участвуют 17 организаций из семи европейских стран. Это трехлетний проект, который стартовал в феврале 2011 года и имеет общую стоимость 3 евро.5М. Его цель — разработать, изготовить и проверить ультразвуковую систему с фазированной антенной решеткой, которая может использоваться для проверки соединений труба-труба и труба-фитинг (колена, изгибы, переходники, тройники) BF и EF в полиэтиленовых трубах. надежный и простой в эксплуатации. Идея состоит в том, чтобы иметь прибор «черный ящик», непосредственно подключенный к сканеру, с простым подключением к сети Ethernet для загрузки записанных данных. Параллельно с этим будет установлена ​​значимость размера и количества дефектов в отношении требований к обслуживанию, что будет достигнуто путем долгосрочных механических испытаний соединений, содержащих известные дефекты, и сравнения с результатами для сварных швов, не содержащих дефектов.

    Проект разделен на семь пакетов технических работ:

    Пакет работ 1: спецификация проекта

    Анкета была разослана европейским компаниям, занимающимся производством или монтажом пластиковых труб, для определения диапазонов размеров труб и типов сварных дефектов, представляющих наибольший интерес для отрасли, а также ожидаемых физических ограничений системы контроля при работе в поле.

    Всего было получено 72 ответа из десяти стран, которые привели к следующим спецификациям для проекта:

    • Материалы
    • Размеры труб
      • 180 мм SDR 17
      • 225 мм SDR 11
      • 355-мм SDR 11
      • 450 мм SDR 17
      • 710 мм SDR 17
    • Типы дефектов
      • Загрязнение мелкими частицами (пыль)
      • Загрязнение крупными частицами (песок, песок)
      • Плоские дефекты (отпечатки пальцев, масло и жир, капли дождя)
      • Холодные сварные швы
      • Недопускание трубы в стыках EF
    • Минимальное рабочее расстояние вокруг трубного стыка

    Комплекс работ 2: изготовление сварных соединений

    Ряд сварных соединений, содержащих моделирование типов дефектов, определенных в Рабочем пакете 1, выполняется в полиэтиленовых материалах, типы соединений и размеры труб, также определенные в Рабочем пакете 1.

    Поскольку как для оценки неразрушающего контроля, так и для критериев приемки необходимо знать точный размер и / или количество каждого дефекта, большинство выбранных дефектов были идеализированными симуляциями реальных дефектов, которые могут встречаться в полевых условиях:

    • Микронизированный тальк (размер частиц <45 мкм) - для имитации загрязнения мелкими частицами.
    • Гранулированный кварцевый песок (размер частиц 150 — 300 мкм) — для имитации загрязнения крупными частицами.
    • Алюминиевые диски (толщиной 25 мкм, диаметром 1-50 мм) — для имитации плоских дефектов.

    Алюминиевые диски использовались, потому что предыдущие исследования показали, что для ультразвукового неразрушающего контроля они являются хорошей имитацией реальных плоских дефектов. [2]

    Разработаны процедуры для воспроизводимости вставки вышеуказанных дефектов в соединения EF и BF. Например, чтобы исследовать движение алюминиевых дисков во время процесса доменной сварки, несколько дисков были размещены в различных окружных и радиальных положениях вокруг стыка перед сваркой (, рис. 4, ).

    Рис.4 Расположение алюминиевых дисков перед доменной сваркой

    Затем сварное соединение было вырезано и обработано на станке до толщины, равной толщине сварных швов (, рис. 5, ), а затем подвергнуто рентгеновскому контролю для определения окончательного положения дисков после сварки (, рис. 6, ). .

    Рис.5 Обработанное кольцо из сварного шва доменной печи с алюминиевыми дисками

    Рис.6 Рентгенограмма, показывающая конечное положение алюминиевого диска после сварки

    Рабочий пакет 3: разработка методов неразрушающего контроля

    Целью данного рабочего пакета является разработка методов неразрушающего контроля с ультразвуковой фазированной решеткой для обнаружения дефектов в материалах полиэтиленовых труб и размерах труб, определенных в рабочем пакете 1, включая разработку и производство заказных ультразвуковых датчиков с фазированной решеткой и башмаков для датчиков.

    Были определены свойства выбранных полиэтиленовых материалов [10] , а также методы преодоления очень низкой скорости звука и сильно затухающей природы этих материалов, которые затем были включены в спецификацию ультразвукового датчика.

    Также в этом рабочем пакете разрабатывается программное обеспечение для распознавания дефектов и автоматического вынесения приговоров, чтобы система контроля могла выдавать индикацию прохождения / несоответствия.

    При проверке соединений EF задача заключалась в том, чтобы добиться достаточно хорошего разрешения, чтобы можно было проверить зону плавления за пределами нагревательных проводов.Поскольку затухание ультразвука быстро увеличивается с частотой в полиэтиленовых материалах [10] , наиболее подходящим решением является компромисс; частота должна быть достаточно низкой, чтобы звук мог распространяться на необходимое расстояние, но достаточно высокой для достижения желаемого разрешения. Это потребовало тщательного выбора параметров датчика с фазированной решеткой.

    Подход заключался в использовании обычного линейного сканирования, сфокусированного на зоне плавления (, рис. 7, ), с использованием нового водяного клина с открытой поверхностью и уплотняющей юбкой, которая используется для эффективного удержания воды в клине (, рис. 8, ). ).

    Рис.7 Схема методики контроля соединений EF

    Рис.8 Водяной клин нулевой степени, используемый для проверки EF

    Ультразвуковое изображение фитинга EF диаметром 180 мм показано на Рис. 9 и ясно показывает показания от нагревательных проводов и отражение от внутренней части фитинга между нагревательными проводами.

    Рис.9 Ультразвуковое изображение с фазированной решеткой фитинга EF 180 мм

    Изображение сварного соединения EF на полиэтиленовой трубе диаметром 180 мм показано на рисунке , рис. 10, , где отчетливо видны показания нагревательных проводов, а также линия, указывающая край зоны термического влияния (HAZ) в примерка.Расстояние от края ЗТВ до плоскости нагревательных проводов указывает на количество полиэтиленового материала, расплавленного в процессе сварки, и поэтому его можно использовать для обнаружения холодных сварных швов. [8]

    Рис.10 Ультразвуковое изображение с фазированной решеткой EF-соединения полиэтиленовой трубы 180 мм

    Проверка стыков BF требует использования ультразвукового исследования под углом, и для получения полного покрытия области сварного шва использовалась комбинация четырех различных методов: самотандемный, секторный импульс-эхо, бегущая волна и времяпролетная дифракция (TOFD). ) ( Рисунок 11 ).

    Рис.11 Методы контроля, используемые для проверки сварных швов доменной печи

    Методы, в большинстве случаев, дополняют друг друга. В методе самотандема одна половина элементов фазированной решетки используется для передачи, а другая половина — для приема. Этот метод хорош для обнаружения плоских дефектов, но охват ограничен областью ближе к внутренней поверхности.

    Метод секторного эхо-импульса использует все элементы в массиве для создания апертуры, охватывающей луч в диапазоне углов.Этот метод дает обзор сварного шва и покрывает большую часть зоны плавления, за исключением нескольких миллиметров вблизи внешней поверхности.

    Метод бегущей волны охватывает только область, близкую к внешней поверхности сварного шва, которая является частью сварного шва, не охваченной первыми двумя методами. В конфигурации метода бегущих волн используется секторное сканирование под большим углом, создающее волны сжатия, распространяющиеся непосредственно под контролируемой поверхностью, для обнаружения поверхностных и приповерхностных дефектов.

    Метод TOFD охватывает всю зону плавления и использует прямую дифракцию для обнаружения вертикальных дефектов. Конфигурация, использованная в этом проекте, представляла собой метод захвата шага с использованием двух секторных сканирований, где оба датчика используют большую апертуру для передачи и приема лучей, покрывающих весь сварной шов.

    Снова использовались клинья с открытой забойной водой. Угол клиньев был оптимизирован, чтобы свести к минимуму электронное управление со стороны преобразовательных элементов (, рис. 12, ).

    Рис.12 Угловой водяной клин, используемый для проверки сварных швов доменной печи

    Для разработки методов контроля соединений доменной печи, образцов испытательных труб, охватывающих диапазон диаметров труб от 180 мм до 710 мм и включающих отверстия с плоским дном (FBH) различного диаметра в концах труб ( Рисунок 13 ) и пазы разной глубины ( Рисунок 14 ). БЧД использовались для оценки тандемных и секторных методов эхо-импульсных сигналов, а временные интервалы использовались для оценки методов бегущей волны и TOFD.

    Рис.13 Отверстия с плоским дном в концах труб

    Рис.14 Прорези в полиэтиленовой трубе

    На рисунках 15 и 16 показаны данные сканирования трубы диаметром 225 мм, содержащей FBH и прорези, соответственно.

    Рис.15 Развернутый вид ППД на конце трубы из полиэтилена 225 мм с использованием секторного эхо-импульсного и тандемного методов

    Рис.16 Развернутый вид пазов в полиэтиленовой трубе 225 мм с использованием методов бегущей волны и TOFD

    Верхняя часть Рис. 15 показывает схематическое расположение FBH на конце трубы.Полосы слева от рисунка показывают теоретический охват методов; красная полоса показывает покрытие при использовании секторного эхо-импульсного метода, а синяя полоса показывает покрытие при использовании тандемного метода. Более светлые области в столбиках показывают вклад рассеяния луча. В центральной части показан вид конца B-сканирования секторного эхо-импульсного сканирования с использованием зонда с частотой 4 МГц. Ось слева показывает сквозную глубину индикации. В нижней части показан вид сбоку B-сканирования тандемного сканирования с использованием того же датчика.Как можно видеть, все ЧПД могут быть обнаружены с использованием методики секторного эхо-импульса, а все, кроме внутренних ЧД 1,5 мм и 2 мм, могут быть обнаружены с помощью тандемного метода.

    Верхняя часть На рис. 16 схематично показано расположение пазов в трубе. Полосы слева от рисунка снова показывают теоретический охват методов; красная полоса показывает покрытие методом TOFD, а синяя полоса показывает покрытие методом бегущей волны.В центральной части показан вид конца B-скана сканирования бегущей волны с использованием датчика 4 МГц и угла луча 78 °, а в нижней части показан вид конца B-скана сканирования TOFD с использованием двух идентичных Показаны пробники 4 МГц. Как видно, оба метода могут обнаруживать все четыре слота.

    Рабочий пакет 4: разработка критериев приемки

    Сварные швы, проверенные в Рабочем пакете 3, будут подвергнуты механическим испытаниям с использованием как краткосрочных, так и долгосрочных испытаний. Результаты этих испытаний будут проанализированы для каждого из различных типов дефектов и сравнены с результатами испытаний сварных швов, не содержащих преднамеренных дефектов.Фактические уровни загрязнения твердыми частицами будут определены с использованием методов анализа поверхности на стыках сварных швов. Графики размера дефекта / уровня загрязнения частицами в зависимости от механических характеристик (, рис. 17, ) будут созданы для расчета критических размеров / уровней дефектов, которые снижают целостность сварного шва, для каждого материала трубы, размера трубы и типа соединения.

    Рис.17 Схема типа графика, используемого для определения критических размеров дефектов и уровней загрязнения

    Механические испытания, которые будут использоваться для оценки целостности сварных соединений:

    • Сварные швы BF:
      • Испытание на растяжение по пояс согласно EN 12814-7 [11]
      • Испытание образца на разрыв при ползучести согласно EN 12814-3 [12]
      • Испытание всей трубы на разрыв при ползучести ( Рисунок 18 ) [13]
    • Сварные швы EF:
      • Испытание на декогезию согласно EN 12814-4 [14]
      • Испытание на декогезию при раздавливании согласно ISO 13955 [15]
      • Испытание образца на разрыв при ползучести для муфт в соответствии с приложением C стандарта EN 12814-3
      • Испытание на гидростатическое давление при 80 ° C, как указано в BS EN 12201-3 [16]
      • Испытание всей трубы на разрыв при ползучести

    Рис.18 Стенд для испытания всей трубы на разрыв при ползучести

    Рабочий пакет 5: разработка инструмента неразрушающего контроля

    Разработан новый компактный дефектоскоп с фазированной решеткой, способный работать в суровых условиях ( Рисунок 19 ). В этом рабочем пакете также будет разработан прототип ультразвуковой системы сбора и анализа данных неразрушающего контроля с фазированной решеткой. Будут предприняты обширные разработки электроники управления ультразвуковым лучом и обработка данных в приборе.Это потребует реализации в рамках инструмента алгоритмов, разработанных в Рабочем пакете 3.

    Рис.19 концептуальный чертеж прибора TestPEP NDE

    Прибор, показанный на Рис. 19 , имеет следующие особенности:

    • Интегрированное устройство и удаленный пользовательский интерфейс на отдельном ПК.
    • Компактная коробка со степенью защиты IP67 для полного погружения (<0,5 м).
    • SSD-память для хранения данных (100 ГБ).
    • Две съемные батареи, обеспечивающие до 6 часов непрерывной работы.
    • Вес: 4 кг.
    • Размер: 320 х 240 х 100 мм.

    Рабочий пакет 6: разработка системы сканирования

    Была спроектирована и изготовлена ​​гибкая система сканирования, которая обеспечивает полное вращение на 360 ° вокруг соединений BF и EF в широком диапазоне размеров труб ( Рисунок 20, ). Он состоит из основной пластины, которая удерживается вокруг трубы с помощью нескольких звеньев и механизма регулировки. Пластина содержит энкодер, а также опору для держателей щупов для соединений BF и EF.

    Рис.20 Сканер гибких звеньев цепи: (a) с держателем датчика BF,

    (b) с держателем датчика EF

    Рабочий пакет 7: сборка и оценка полного прототипа системы

    Полная система неразрушающего контроля, включая прибор, зонд (ы) и систему сканирования, будет собрана и оценена в полевых условиях конечными пользователями проекта для оценки чувствительности, воспроизводимости и простоты использования системы. Этот рабочий пакет будет включать валидацию системы для диапазона сварных швов, указанных в Рабочем пакете 1, в котором будет произведена серия сварных швов труб, при этом расположение и количество дефектов не будут видны оператору неразрушающего контроля.

    Остальные работы

    Краткое изложение работы, оставшейся в рамках этого проекта, приводится ниже.

    • Завершите изготовление сварных швов BF и EF с намеренными дефектами.
    • Завершите проверку сварных швов с намеренными дефектами, чтобы определить пределы обнаружения для исследуемого диапазона размеров труб.
    • Завершите механические испытания сварных швов с намеренными дефектами, чтобы определить критические размеры дефектов и уровни загрязнения.
    • Изготовить новый инструмент неразрушающего контроля.
    • Завершите разработку программного обеспечения для распознавания дефектов и автоматического вынесения приговоров.
    • Соберите и оцените полный прототип системы неразрушающего контроля и проведите полевые испытания.

    Благодарности

    Исследование, приведшее к этим результатам, получило финансирование от Седьмой рамочной программы Европейского Союза, управляемой Исполнительным агентством REA-Research [PF7 / 2007-2013] в соответствии с соглашением о гранте № [243791-2].

    Консорциум проекта состоит из Европейской федерации сварки, соединения и резки (EWF), Asociacion espanola de ensayos no destructivos (AEND), технологий поверхностного монтажа и связанных с ними технологий (SMART Group), Гильдии трубопроводной промышленности, Associazione Italiana Prove non Distruttive (AIPnD). ), Vermon, M2M, Plasflow, Isotest Engineering, E.ON Ruhrgas, British Energy, Hessel Ingenieurtechnik, Каунасский технологический университет, Consorzio Catania Ricerche и TWI.

    Информация в этом документе предоставляется «как есть», и не дается никаких гарантий, что информация подходит для какой-либо конкретной цели.Пользователь использует эту информацию на свой страх и риск и под свою ответственность.

    Список литературы

    1. ASME, 2008, Кодекс правил ASME по котлам и сосудам под давлением N-755, Американское общество инженеров-механиков, Нью-Йорк.
    2. Маннс, И.Дж., и Георгиу, Г.А., 1999, «Ультразвуковой и радиографический неразрушающий контроль полиэтиленовых труб, сваренных стыковой сваркой плавлением», Insight, 41 (5), Британский институт неразрушающего контроля, Нортгемптон, Великобритания.
    3. Troughton, M.J., 2001, «Сварка с комплексным неразрушающим контролем полиэтиленовых труб», XI конференция Plastics Pipes, Институт материалов, Лондон.
    4. Мессер, Б., Ярмуч, М., и ден Бур, П., 2003, «Обнаружение новых дефектов с высоким разрешением для стыковых швов термопластов», Pipeline and Gas Journal, March, Oildom Publishing Company of Texas, Houston.
    5. Кроуфорд, С.Л., Доктор, С.Р., Цинсон, А.Д., Камблидж, С.Е., и Андерсон, М.Т., 2009, «Предварительная оценка методов неразрушающего контроля при проверке стыковых соединений труб из ПЭВП на отсутствие проплавления», PVP2009-77958, ASME 2009 Конференция по сосудам под давлением и трубопроводам, ASME, Нью-Йорк.
    6. Фредерик, К., Портер, А., Циммерман, Д., 2009, «Исследование стыкового соединения труб из полиэтилена высокой плотности с использованием ультразвуковой фазированной решетки», PVP2009-77783, Конференция по сосудам и трубопроводам под давлением ASME 2009, ASME, Нью-Йорк.
    7. Шин, Х.Дж., Янг, Й.Х., Квон, Дж. Р. и Ли, Э. Дж., 2004, «Неразрушающий контроль сварных соединений полиэтиленовых труб с помощью ультразвуковой визуализации в реальном времени», XII конференция Plastics Pipes, Ассоциация конференций по пластиковым трубам.
    8. Берд, К., Каравака, Д., и Рауде, А., 2006 г., «Проверка холодных сварных швов в электромуфтовых соединениях», XIII конференция Plastics Pipes, Ассоциация конференций Plastics Pipes.
    9. Caravaca, D.S., Bird, C., and Kleiner, D., 2007, «Ультразвуковая фазированная решетка для контроля электросварных соединений в полиэтиленовых трубах», Insight, 49 (2), Британский институт неразрушающего контроля, Нортгемптон, Великобритания.
    10. Mazeika, L., Sliteris, R., and Vladisauskas, A., 2010, «Измерение скорости и затухания ультразвуковых продольных волн в образцах полиэтилена», Ultragarsas, 65 (4), Каунасский технологический университет, Каунас, Литва .
    11. BS EN 12814-7, 2002, «Испытание сварных соединений полуфабрикатов из термопластов — Часть 7: Испытание на растяжение с образцом для испытаний на талию», Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания.
    12. BS EN 12814-3, 2000, «Испытания сварных соединений термопластических полуфабрикатов. Часть 3: Испытание на ползучесть при растяжении», Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания.
    13. Браун C.I. и Тротон М.Дж., 2004, «Квалификация долговременных характеристик сварных швов стыковым плавлением полиэтиленовых труб по результатам краткосрочных испытаний», XII конференция Plastics Pipes, Ассоциация конференций по пластиковым трубам.
    14. BS EN 12814-4, 2001, «Испытание сварных соединений термопластических полуфабрикатов. Часть 4: Испытание на отслаивание», Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания.
    15. ISO 13955, 1997, «Пластмассовые трубы и фитинги. Испытание на декогезию при раздавливании для электромуфтовых сборок из полиэтилена (ПЭ)», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария.
    16. BS EN 12201-3, 2003, «Системы пластмассовых трубопроводов для водоснабжения — Полиэтилен (PE) — Часть 3: Фитинги», Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания.

    Наноструктуризация и термические свойства сварных швов полиэтиленов

    Nanoscale Res Lett. 2015; 10: 138.

    , , , , , , и

    Анатолий Галчун

    Национальный институт сварки и пластмасс. АН Украины, ул. Боженко, 11, д. 8, 03680 Киев-150, Украина

    Кораб Николай

    Отделение сварки пластмасс, ул.Институт электросварки им. О. Патона НАН Украины, ул. Боженко, д. 8, 03680 Киев-150, Украина

    Владимир Кондратенко

    Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. Е.А. Патона НАН Украины Наук Украины, Б.8, ул. Боженко, 11, 03680 Киев-150, Украина

    Валерий Демченко

    Отделение сварки пластмасс, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Б.Ул. Боженко, 8, 03680 Киев-150, Украина

    Институт химии высокомолекулярных соединений НАН Украины, проспект Харьковское, 48, 02160 Киев, Украина

    Андрей Шадрин

    Отделение сварки пластмасс, EO Патона НАН Украины, ул. Боженко, д. 8, д. 8, 03680 Киев-150, Украина

    Виталий Анистратенко

    Отделение сварки пластмасс, ЭОИнститут электросварки им. Патона НАН Украины, ул. Боженко, д. 8, д. 8, 03680 Киев-150, Украина

    Юрженко Максим

    Отделение сварки пластмасс, Институт электросварки им. Е.А. Патона НАН Украины Украина, ул. Боженко, д.11, б.8, 03680 Киев-150, Украина

    Институт химии высокомолекулярных соединений НАН Украины, проспект Харьковское, 48, 02160 Киев, Украина

    Отделение сварки пластмасс, E .Институт электросварки им. О. Патона НАН Украины, ул. Боженко, д. 8, 03680 Киев-150, Украина

    Институт химии высокомолекулярных соединений НАН Украины, пр. Харьковское, 48, 02160 Киев, Украина

    Автор, ответственный за переписку.

    Поступило 6 ноября 2014 г .; Принято 19 февраля 2015 г.

    Авторские права © Galchun et al .; лицензиат Springer. 2015Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0), который разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что оригинальная работа должным образом указана. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

    Реферат

    Как известно, полиэтилен (ПЭ) — один из распространенных материалов в современном мире, а изделия из ПЭ занимают основную долю на промышленных и торговых рынках. Например, различные типы технического PE, такие как PE-63, PE-80 и PE-100, имеют широкое промышленное применение, например, в строительстве, для трубопроводных систем и т. Д.Быстрое развитие индустрии пластмасс опережает подробные исследования процессов сварки и механизма образования сварных швов, поэтому они остаются неизученными. До сих пор нет окончательного ответа на вопрос, как формируется микроструктура сварного шва. Такие условия ограничивают наш путь к пониманию проблемы и, соответственно, препятствуют научным подходам к сварке более сложных (с химической точки зрения) типов полимеров, чем полиэтилен. С учетом современного состояния в статье представлены результаты комплексных исследований сварного шва полиэтилена, его структуры, теплофизических и эксплуатационных характеристик, анализ этих результатов и на их основе некоторые гипотезы формирования сварного соединения и структуры шва.Показано, что сварка полиэтилена разного типа, такого как ПЭ-80 и ПЭ-100, приводит к образованию более упорядоченных кристаллитов, реструктурирующих кристаллическую фазу, и аморфных областей с внутренними напряжениями в зоне сварки.

    PACS: 81.20.Vj, 81.05.Lg, 81.07.-b

    Предпосылки

    Строительство технологических трубопроводов — одна из основных областей применения полимерных материалов в мире [1]. Среди полимеров, используемых для производства труб, полиэтилен (ПЭ) является одним из наиболее часто используемых [2]; этот материал имеет идеальное соотношение между ценой, механическими свойствами и свариваемостью и, следовательно, имеет значительное преимущество по сравнению с другими полимерами.

    Для строительства трубопроводов используются трубы из различных видов полиэтилена высокой плотности (HDPE; так называемый «трубный» полиэтилен) [3]. Трубы для первых технологических трубопроводов изготовлены из сырья марки ПЭ-63. Позже были разработаны и получили широкое распространение следующие марки ПЭ-80 и ПЭ-100 [4,5]. В настоящее время все эти три вида полиэтилена используются в трубной промышленности [6].

    Сварка — основной способ соединения полиэтиленовых труб при строительстве трубопроводов.На сегодняшний день следующие методы сварки достаточно развиты с технологической точки зрения и широко используются на практике: стыковая сварка горячим инструментом, сварка муфтой горячим инструментом и контактная сварка [7,8]. Для двух последних методов требуются некоторые специальные детали муфты, такие как муфты и фитинги сопротивления. Стыковая сварка — наиболее простой и универсальный метод, применимый для труб любого диаметра (кроме тонкостенных).

    Эксплуатационные характеристики полиэтиленовых трубопроводов в значительной степени зависят от качества сварного соединения.Как правило, заявленный срок службы трубопровода составляет не менее 50 лет, и все факторы, которые могут способствовать разрушению трубы или сварного шва, постоянно исследуются и могут быть устранены [9]. В случаях, когда произошло разрушение, важно иметь эффективную и надежную технологию ремонта [10]. Поскольку трубы изготавливаются из полиэтилена различных типов, необходимо разработать технологию сварки, обеспечивающую надежную сварку разнородных типов полиэтилена.

    Все вышеперечисленные способы сварки имеют свои технологические особенности и типичные дефекты сварных соединений [11].Многочисленные научные исследования направлены на совершенствование метода стыковой сварки горячим инструментом. Эмпирические методы используются исследователями для оптимизации основных параметров сварки для различных технологических режимов [12,13], а также для исследования особенностей сварки труб разного размера [14]. Механические и термические свойства материала трубы также сильно влияют на процесс стыковой сварки горячим инструментом [15,16]. Это следует учитывать при сварке разнородных видов полиэтилена между собой. ПЭ-63, ПЭ-80 и ПЭ-100 имеют разные технологические характеристики, такие как, например, степень усадки при охлаждении [17] и разные показатели текучести расплава, поэтому для случаев, когда неоднородный ПЭ необходимо разработать специальную сварочную технологию и оборудование. типы должны быть сварены вместе.

    Несмотря на многочисленные разработанные технологии и практическое применение сварки широких труб, детальное исследование природы сварки полиолефинов до сих пор не завершено; Механизм образования сварных швов изучен недостаточно. Исследования морфологии, как правило, позволяют изучить макроструктуру полиэтиленовых труб, линии сплавления и геометрию зоны термического влияния [18,19]. В некоторых работах исследовалась макромолекулярная структура полиэтилена, влияющая на свариваемость материала [20], а также внутренние деформации в сварных соединениях полиэтилена [21], но общий механизм образования сварного соединения и макромолекулярные структуры [22,23] в сварном шве до сих пор изучены недостаточно.

    Таким образом, до сих пор нет полного представления о формировании и структурных особенностях сварных соединений полиэтилена и других полиолефинов. Еще меньше изучен процесс сварки более сложной химической системы, чем полиэтилен. В работе представлены результаты комплексных исследований (методами дифференциальной сканирующей калориметрии, термогравиметрического и термомеханического анализов, а также широкоугольного рентгеновского рассеяния) разнородной структуры сварного шва типа ПЭ и их свойств.На основе анализа полученных результатов предложены новые гипотезы о природе и механизме образования сварных швов и структурирования полимера в таких швах.

    Методы

    Материалы и обработка

    Для экспериментов по сварке, структурного анализа и исследования механических и термических свойств были использованы следующие образцы: полиэтиленовые трубы, изготовленные из двух типов полиэтилена высокой плотности (HDPE) с разным минимумом требуемая прочность (MRS) — ПЭ-80 (MW бимодальный 300000 г / моль, плотность 0.953 г / см ( 3 , MRS = 8 МПа) и PE-100 (MW бимодальный 300000 г / моль и плотность 0,960 г / см 3 , MRS = 10 МПа).

    Эксперименты по сварке проводились с диаметром 63 мм и толщиной стенки 6 мм труб из ПЭ-80 и ПЭ-100 с использованием традиционной стыковой сварки горячей пластиной при следующих условиях: температура сварки 200 ° C, давление сварки 0,2 МПа и 60 с время расстройства. Изменение во времени составило 3 с. Время охлаждения под давлением 6 мин. Аппарат для стыковой сварки горячим листом САТ-1 производства Опытного сварочного оборудования Э.Для сварки использовался Институт электросварки им. О. Патона НАН Украины. Фотография сварного шва труб ПЭ-80 и ПЭ-100 представлена ​​на рисунке.

    Сварной стык полиэтиленовых труб. Сварной шов разнородных труб (ПЭ80 и ПЭ-100, диаметром 63 мм).

    Оборудование и измерения

    PE Структура PE (типы PE-80 и PE-100), а также сварных швов PE-80 / PE-100 была исследована методом широкоугольного рассеяния рентгеновских лучей (WAXS) с использованием Рентгеновский дифрактометр ДРОН-4.07 (Буревестник, Санкт-Петербург, Россия) с рентгенооптической схемой по методу Дебая-Шерера с использованием излучения CuK α ( λ = 0.154 нм), монохроматизированный Ni-фильтром. Рентгеновская трубка BSV27Cu, работающая при U, = 30 кВ и I, = 30 мА, использовалась в качестве источника характеристического рентгеновского излучения. Рентгеновские измерения проводились пошаговым сканированием с углами рассеяния (2 θ ) от 2,6 ° до 40 °, с выдержкой 5 с при температуре T = 20 ± 2 ° С.

    Термические свойства исходных образцов и сварных швов были исследованы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на приборе DSC Q2000 от TA Instruments (Нью-Касл, Делавэр, США) в инертной атмосфере (азот высокой чистоты, ГОСТ 9293–74) при температурах от 40 до 200 ° С с линейной скоростью нагрева 20 ° С / мин.Масса образцов составляла от 6 до 10 мг каждый. Точность измерения температуры ± 0,01 ° С, точность теплового потока ± 0,01 Дж / г.

    Термическая стабильность и термоокислительное разрушение (ТГА) исходных образцов и сварного шва изучались с помощью прибора TGA Q50 компании TA Instruments (Нью-Касл, Делавэр, США) в атмосфере осушенного воздуха при температурах от 30 до 700 ° С. ° C при линейной скорости нагрева 20 ° C / мин. Масса образцов составляла примерно 6–12 мг каждый. Точность измерения температуры ± 0.01 ° С, точность похудания ± 0,0001 мг.

    Термомеханическое поведение и деформационные характеристики (ТМА) исходных образцов и сварного шва были исследованы на приборе TMA Q400 EM компании TA Instruments (Нью-Касл, Делавэр, США) в атмосфере осушенного воздуха при линейной скорости нагрева 10 ° C / мин при температуре от 30 до 250 ° C. Измерения проводились в режиме теплового расширения с использованием кварцевого индентора диаметром 2,8 ± 0,01 мм. Приложенное к образцу давление индентора было постоянным и составляло 10 -1 МПа.Точность измерения температуры ± 0,01 ° С, точность контроля деформации ± 0,01 мкм. Все устройства TA Instruments сертифицированы по международному стандарту ISO 9001: 2000.

    Механические свойства (прочность и относительное удлинение при разрыве) исходных и сварных образцов оценивали с помощью осевого испытания на растяжение (по стандарту ДБН В.2.5-41) со скоростью растяжения 50 мм / мин при комнатной температуре с FP- 10 натяжной станок (Германия). Качество сварки также оценивалось по визуально-геометрическим параметрам.Все исследования повторялись трижды с разными образцами каждый раз для повышения точности измерений.

    Результаты и обсуждение

    Результаты термогравиметрических исследований ПЭ-100, ПЭ-80 и их сварного шва представлены на рисунке а. Видно, что при температурах 280-500 ° С кривая сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 находится между кривыми чистого ПЭ-80 и ПЭ-100, которые соответствуют процессу термоокислительного разрушения. Такое поведение кривых логично и не подлежит обсуждению.Но в начальной зоне процесса термоокислительного разрушения (до 280 ° C) наблюдается определенная повышенная стабильность сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 по сравнению с чистыми полиэтиленами. Как видно на вставке к рисунку а, сварной шов ПЭ-80 / ПЭ-100 имеет меньшую потерю веса в начале пробоя и повышенную (до 10 ° С) температуру начала пробоя по сравнению как с ПЭ-80, так и с ПЭ-100. Такой вид кривой свидетельствует о том, что в сварном шве образуются структуры с более высокой термической стабильностью.

    Графики результатов исследований TGA и TMA. Термогравиметрические (a) и термомеханические (b) результаты для чистого PE-80, PE-100 и их сварного шва PE-80 / PE-100.

    Аналогичное поведение материалов наблюдается при термомеханическом испытании (рисунок b). Кривая относительной деформации сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 при плавлении при температурах выше T = 140 ° C расположена между соответствующими кривыми для чистого ПЭ-80 и ПЭ-100. При температурах 25-130 ° C сварной шов PE-80 / PE-100 имеет максимальные значения теплового расширения (вставка на рис. B) по сравнению с чистым PE-80 и PE-100.Это можно объяснить наличием внутренних напряжений в «замороженных» участках аморфной части полимера, возникающих в процессе сварки. Расслабление и размораживание этих участков при нагревании приводит к увеличению молекулярной подвижности и увеличению объема материала.

    Исходя из приведенных данных, можно предположить, что при сварке разнородных типов полиэтилена, таких как ПЭ-80 и ПЭ-100, возникают области с повышенной термической стабильностью (очевидно, в кристаллической фазе) и области с внутренними напряжениями (в аморфной фазе). ) образуются в зоне сварки.Чтобы проверить эту идею, все образцы (как чистые полиэтиленовые типы, так и их сварные швы) были изучены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (рисунок а) и широкоугольной рентгеновской спектроскопии (рисунок б).

    Результирующие графики исследований DSC и WAXS. DSC (a) и WAXS (b) спектры чистого PE-80, PE-100 и их сварного шва PE-80 / PE-100.

    Для всех трех образцов на кривых ДСК можно наблюдать два минимума, соответствующих процессам плавления кристаллических структур внутри ПЭ, причем эти две температуры плавления на всех образцах указывают на их поликристалличность.Первый минимум T m 1 указывает температуру плавления для более легкоплавкой фракции с температурой плавления 117-125 ° C. Второй минимум T m 2 соответствует плавлению более упорядоченных (лучше упакованных) кристаллитов с более высокой термической стабильностью с температурой плавления от 133 ° C до 138 ° C. Температуры плавления, соответствующие обоим типам кристаллитов для всех образцов, представлены в таблице.

    Таблица 1

    Термические характеристики (температуры и энтальпии плавления) обоих типов полиэтиленов и их сварного шва, полученные в результате исследований методом ДСК

    118,90
    Образец Температура плавления Т м 1 , ° С Температура плавления Т м 2 , ° С Энтальпия плавления, Дж / г
    PE-80 117.10 133,13 114,90
    PE-100 124,34 136,21 134,90
    PE-80 / PE-100 сварной шов 138. 1088 138. 1088 температура плавления T м 2 сварного шва по сравнению с соответствующим T м 2 обоих типов чистого полиэтилена является важным подтверждением предположения, что сварной шов содержит области с более высокой термической стабильностью и, соответственно, с кристаллитами более высокого порядка (упаковка).

    Аналогичная тенденция наблюдается также для интегральных энтальпий плавления, определенных по площадям плавления на кривых ДСК, которые позволили нам рассчитать степень кристалличности с использованием классического уравнения [24] (см. Таблицу). Для сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 интегральная энтальпия плавления является наибольшей среди трех полимеров, что, очевидно, указывает на более высокую термическую стабильность кристаллической фазы сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 по сравнению как с чистым ПЭ-80 и ПЭ-100, так и в свою очередь, это можно объяснить образованием более плотных кристаллитов в сварном шве.Приведенные в таблице степени кристалличности рассчитаны на основе интегральных энтальпий плавления для каждого образца по классическому уравнению [24]. Видно, что степень кристалличности сварного шва самая высокая среди трех образцов и, соответственно, выше, чем у чистых матриц обоих типов ПЭ.

    Таблица 2

    Структурно-механические характеристики полиэтиленов и их сварного шва

    2
    Образец Степень кристалличности (ДСК)% Степень кристалличности (WAXS)% Размер кристаллитов л 1 (2 θ = 21.2 °) нм Размер кристаллитов л 2 (2 θ = 23,6 °) нм Предел прочности при растяжении МПа Относительная прочность на разрыв,%
    PE-80 42 56 7,2 7,2 19,6 100
    PE-100 51 7. 7,2 23,1 100
    Сварной шов из ПЭ-80 / ПЭ-100 53 66 7,2 8,0 Разрушен на основном материале 1088> 100 91 Другими аргументами, подтверждающими наше предположение, являются результаты WAXS (рисунок b). Спектральный анализ сварных швов PE-80, PE-100 и PE-80 / PE-100 показывает, что они имеют аморфно-кристаллическую структуру (представленную дифракционными максимумами при углах рассеяния 2 θ max = 21.2 °, 23,6 °, 29,7 ° и 36,7 ° на фоне виртуального аморфного гало).

    Относительная степень кристалличности ( X cr) была определена методом Мэтьюза [25]:

    X cr = Q cr ( Q cr + Q am) −1 ⋅ 100

    1

    , где Q cr — площадь дифракционных максимумов, описывающих кристаллическую структуру полимера, а Q cr + Q am — общая площадь дифракционной картины в пределах углы рассеяния, при которых возникает аморфно-кристаллическая структура полимера.Это определение показало, что степень кристалличности как для PE-80, так и для PE-100 почти одинакова (приблизительно 56% для PE-80 и 57% для PE-100) и сильно отличается от такой степени для PE-80 / PE- 100 сварных швов (66%), и эти данные коррелируют с результатами исследований методом ДСК. Различия в степенях кристалличности, рассчитанные на основе исследований DSC и WAXS, как сообщается в [26], довольно типичны и могут быть объяснены неравными условиями исследования и состоянием макромолекул при комнатной (WAXS) и повышенной (DSC) температурах.

    В свою очередь, оценка эффективного размера кристаллитов ( L 1 и L 2), выполненная по методу Шерера [27], представлена ​​следующим образом:

    L = K λ ( β cos θ max ) −1

    2

    где K — константа, связанная с формой кристаллита (если форма не определена, К = 0,9), а β , что угловая полуширина (ширина полувысоты) дифракционного максимума, показала, что средние значения L 1 ≈ 7.2 нм для сварных швов PE-80, PE-100 и PE-80 / PE-100 и средние значения L 2 ≈ 7,2 нм для PE-80 и PE-100, в то время как для сварного шва PE-80 / PE-100 , L 2 ≈ 8,0 нм (для расчета использовались дифракционные максимумы при 2 θ max = 21,2 ° и 23,6 °).

    Чтобы оценить разницу между экспериментальной рентгенограммой сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100 и дифрактограммами механических смесей ПЭ-80 и ПЭ-100 (в условиях нулевого взаимодействия между ними), дальнейшие расчеты рентгеновская дифрактограмма таких смесей была сделана в предположении, что оба компонента (оба типа ПЭ) вносят аддитивный вклад в дифракционную картину:

    , где I 1 и I 2 — интенсивности широкоугольного рентгеновского рассеяния ПЭ-80 и ПЭ-100; w 1 и w 2 — массовые доли компонентов в системе ( w 1 + w 2 = 1).Сравнивая экспериментальные и рассчитанные рентгенограммы, на рисунке видно, что имеет место неаддитивное изменение экспериментальной дифракционной кривой по сравнению с теоретической; это важный результат, поскольку он подтверждает, что взаимодействие между макромолекулами PE-80 и PE-100 происходит в сварном шве PE-80 / PE-100. Анализируя экспериментальную дифракционную кривую сварного шва ПЭ-80 / ПЭ-100, очевидно, что интенсивность первого дифракционного максимума (2 θ max = 21,2 °) уменьшается, а интенсивность второго дифракционного максимума значительно увеличивается (2 θ ). макс = 23.6 °) по сравнению с соответствующими дифракционными максимумами на обоих спектрах чистого ПЭ. По-видимому, этот фактор указывает на то, что при сварке этих двух материалов происходит перестройка кристаллических фаз ПЭ-80 и ПЭ-100 и что в сварном шве ПЭ-80 / ПЭ-100 образуются более плотные кристаллиты (по сравнению с чистыми материалами). Этим фактом можно объяснить повышенную прочность соединения разнородных полимеров, выявленную ранее специалистами и подтвержденную экспериментально до начала текущих исследований (см. Таблицу).Значения размера кристаллитов ( L 1 и L 2) для каждого образца, рассчитанные на основе отдельных дифракционных максимумов, также представлены в таблице. Таким образом, для шва ПЭ-80 / ПЭ-100 характерен увеличенный размер кристаллитов.

    Выводы

    Приведены результаты комплексных термических и структурных исследований двух технических типов ПЭ (ПЭ-80 и ПЭ-100) и их сварного шва. Сварное соединение выполнено традиционной стыковой сваркой горячим инструментом.Выявлено, что в процессе сварки происходит перестройка кристаллических фаз и появляются кристаллические области с более высокими механическими и термическими свойствами за счет увеличения количества кристаллитов, их большего размера и лучшей упорядоченности (упаковки).

    Благодарности

    Представленные результаты получены при выполнении бюджетного проекта в отделе сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.

    Сокращения

    913ogra83 84 термальный анализ
    DSC дифференциальная сканирующая калориметрия
    HDPE полиэтилен высокой плотности
    PE-80 800 г / моль полиэтилена высокой плотности с молекулярной массой 0,900 г / моль 3
    PE-100 полиэтилен высокой плотности с молекулярной массой 100000 г / моль и плотностью 0,960 г / см 3
    PE полиэтилен
    TMA термомеханический анализ
    WAXS широкоугольное рентгеновское рассеяние

    Сноски

    Конкурирующие интересы

    Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

    Авторские работы

    AG выполнила стыковую сварку полиэтиленовых труб плавлением. Н.К. провел ценные обсуждения и написал рукопись. ВК оказал помощь в проведении испытаний на растяжение и интерпретации их результатов. VD выполнил исследования WAXS и анализ данных WAXS. AS и MI предоставили ценные обсуждения и внесли свой вклад в анализ результатов, сравнивая структурные особенности образцов. AV обеспечил визуализацию и помог с анализом результатов.Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

    Информация об авторах

    А.Г. — ведущий инженер отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. Н.К. — кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. В.К. — младший научный сотрудник отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.В.Д. — кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины и Института химии высокомолекулярных соединений НАН Украины. Кандидат технических наук, научный сотрудник отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. А.В. — ведущий инженер отдела сварки пластмасс Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. М.И., доктор физико-математических наук, заведующий отделением сварки пластмасс ФГУП им.Институт электросварки им. О. Патона НАН Украины, старший научный сотрудник Института химии высокомолекулярных соединений НАН Украины.

    Список литературы

    1. Бухин В.Е., Фаттахов М.М. Полимерные материалы, используемые при строительстве трубопроводов. Eng Полимерный материал, производимый сетью. 2008. 25: 20–6. [Google Scholar] 2. Энциклопедия промышленной химии Еремика Д. Ульмана. Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons Inc; 2014. Полиэтилен; С. 1–42. [Google Scholar] 3. Статья редактора Что нужно знать о «трубном» полиэтилене.Инженерные сети из полимерных материалов. 2002; 2: 5–9. [Google Scholar] 4. Рыжов В., Калугина Е., Бисерова Н., Казаков Ю. Трубные виды полиэтилена. Состав и свойства. Полимерные трубы. 2011; 4: 56–60. [Google Scholar] 5. Гориловский Н., Хвоздев И. Труба полиэтиленовая типа ПЭ-100. Основные технические требования и разработка. Полимерные трубы. 2008; 22: 47–50. [Google Scholar] 6. Статья редактора. Рынок импорта труб из полиэтилена в Украину в 2013 году. Полимерные трубы. 2013. 4 (29): 18–22. [Google Scholar] 7.Стокса ВК. Способы соединения пластмасс и пластиковых композитов: обзор. Polym Eng Sci. 1989. 29 (19): 1310–24. DOI: 10.1002 / pen.760291903. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Комаров Г.В. Стыки деталей из полимерных материалов. Справочник. Профессия: Санкт-Петербург, Россия; 2006. [Google Scholar] 9. Норман Б. Собственный ресурс полиэтиленовых трубопроводов. Polym Eng Sci. 2007. 47 (4): 477–80. DOI: 10.1002 / pen.20696. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Карандашев Д. Аварийный ремонт полимерных трубопроводов.Полимерные трубы. 2008. 4 (22): 83–5. [Google Scholar] 11. Кораб Н.Г., Минеев Е.А. Важные замечания, касающиеся методов сварки термопластичных полимерных труб. Полимерные трубы. 2007. 1 (2): 53–5. [Google Scholar] 12. Nonhof CJ. Оптимизация сварки горячей пластиной для серийного и массового производства. Polym Eng Sci. 1996. 36 (9): 1184–95. DOI: 10.1002 / pen.10512. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Кайгородов Г.К., Каргин В.Ю. Скорость охлаждения сварного шва полиэтиленовой трубы влияет на ее прочность. Трубопроводы Ecol. 2001; 2: 13–4. [Google Scholar] 14.Хеззель Дж., Лугамер А., Цунага М. Сварка пластиковых труб большого диаметра: характеристики и срок службы. Eng Полимерный материал, производимый сетью. 2006; 18: 24–7. [Google Scholar] 15. Кимелблат В.И., Волков И.В., Глухов В.В. Оптимизация технологии стыковой сварки горячим инструментом. Учет свойств полимеров. 2010. 2 (28): 32–6. [Google Scholar] 16. Кимелблат В.И., Волков И.В., Чупрак А.И. Вариации реологических свойств полиэтилена как стимул для оптимизации основных параметров стыковой сварки горячим инструментом. Сварка Диаг. 2012; 2: 49–52.[Google Scholar] 17. Минеев Э.А. Качество сварных соединений и технологическая дисциплина. Eng Полимерный материал, производимый сетью. 2006; 16: 40–1. [Google Scholar] 18. Стокса ВК. Сравнение морфологий вибрационных и горячих термопластических швов. Polym Eng Sci. 2003. 43 (9): 1576–602. DOI: 10.1002 / pen.10133. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Min N, Qi W, ShiBing B. Морфология и свойства полиэтиленовой трубы, экструдированной при малом вращении оправки. Polym Eng Sci. 2010. 50 (9): 1743–50. DOI: 10.1002 / pen.21698. [CrossRef] [Google Scholar] 20.Волков И.В., Глухов В.В., Камалов А.Б., Кимелблат В.И. Корреляция между степенью свариваемости ПЭ-100 и его макромолекулярной структурой. Казанский Технологический Унив Вестник. 2010; 10: 600–2. [Google Scholar] 21. Лу Й., Шинозаки Д.М., Герберт С. Неоднородная деформация сварного полиэтилена высокой плотности. J Appl Polym Sci. 2002. 86 (1): 43–52. DOI: 10.1002 / app.10895. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Шадрин А.А. АНТЕК-92 Междунар. Конф. Proc., Детройт, США. Ланкастер, Пенсильвания: Technomic Publ; 1992. Мартенситоподобные превращения в сварных соединениях образования полукристаллических полимеров; стр.1784–7. [Google Scholar] 23. Гринюк В.Д., Кораб Г.Н., Шадрин А.А. Молекулярный механизм образования сварных соединений термопластических материалов. Патон Велдинг Дж. 1992; 4 (7–8): 447–51. [Google Scholar] 24. Менцель Й.Д., Prime BR. Термический анализ полимеров: основы и приложения. Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons Inc; 2009. [Google Scholar] 25. Штомпель В.И., Керча Ю.Ю. Структура линейных полиуретанов. Украина: Научный ум; 2008. [Google Scholar] 26. Kong Y, Hay JN. Энтальпия плавления и степень кристалличности полимеров, измеренная методом ДСК.Europ Polym J. 2003; 39: 1721–7. DOI: 10.1016 / S0014-3057 (03) 00054-5. [CrossRef] [Google Scholar]

    27. Guinier A: Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах, несовершенных кристаллах и аморфных телах. Courier Dover Publications 1994. ISBN 978-0-486-68011-8.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    *

    © 2011-2021 Компания "Кондиционеры"