Новый метод оценки прочности сварных соединений полиэтиленовых труб в зоне сварки

Технологии интеллектуального строительства 2019 год выпуск 4

Новый метод оценки прочности сварных соединений полиэтиленовых труб в зоне сварки

Новый метод оценки прочности сварных соединений полиэтиленовых труб в зоне сварки

Специалистами Группы ПОЛИПЛАСТИК разработана безобразцовая методика оценки прочности сварных соединений крупногабаритных изделий с использованием показателя сопротивления раздиру раздирающим элементом

В. В. Коврига,
директор по науке и развитию ООО «Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО»

Д. А. Черников,
заместитель директора по развитию по сервисному обеспечению ООО «Группа ПОЛИПЛАСТИК»,служба по развитию ООО «ДКО Полипластик»

А. С. Васильева,
ведущий инженер ООО «Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО»

В настоящее время качество сварных соединений полиэтиленовых труб и других сварных конструкций контролируется в соответствии с требованиями СП 42–103–2003. Для осуществления испытаний предусмотрена вырезка из сварочной конструкции образца, в центре которого расположен шов сварного соединения. В этом случае после вырезки образца изделие становится неработоспособными подлежит повторной переработке. Действующая методика устанавливает оценку качества сварного шва по значению прочности в зоне сварного соединения шириной 10–15 мм. Однако в ряде конструкций, соединяемые детали которых располагаются не в одной плоскости, использовать описанную технологию испытаний невозможно, в связи с чем возникла идея определять прочностные показатели непосредственно в зоне сварного шва.

Для реализации этой задачи была разработана методика оценки сопротивления раздиру раздирающим элементом, в основе которой лежат базовые положения патента РФ 2698150 и стандарта организации ООО «Группа ПОЛИПЛАСТИК» СТО73011750–009–2012. С помощью этой методики стало возможным оценить уровень прочности,который сохраняется в различных слоях стенки газовой трубы в процессе ее эксплуатации. Между тем, при использовании продольного раздира вдоль оси трубы оценить характер распределения прочности по толщине изделия и в различных точках сварного соединения не удавалось. По этой причине была предложена новая методика, предусматривающая замену продольного перемещения раздирающего элемента на поперечное. На рис. 1 приведена схема испытания на раздир согласно указанному патенту.

Рис. 1. Схема определения сопротивления раздиру раздирающим элементом(согласно патенту РФ 2698150):
1 —образец материала;
2 —отверстие в образце материала;
3 —оси отверстий;
4 —перемычка;
5 —ось зоны раздира, определяющая направление движения проволоки;
6 —правая ветвь раздирающего элемента (проволоки);
7 —левая ветвь раздирающегоэлемента (проволоки);
8а, 8б —соответственно правое и левое центрующие отверстия;
9 —центрующее приспособление для закрепления проволоки;
10 —верхняя поверхностьизделия;
11 —ось, определяющая направление движения устройства 9

Определение прочности в сварном шве выполняется по следующему алгоритму. Вначале в зоне сварного шва сверлятся два отверстия диаметром 2 мм на расстоянии друг от друга (в осях) равном 4 мм. Затем через эти отверстия пропускается раздирающий элемент —проволока толщиной 0,5 мм. Проволочная петля приводится в движение с помощью привода на малых скоростях (обычно1–5 мм/мин). При этом непрерывно регистрируется усилие, необходимое для раздира образца. На рис. 2 приведены кривые для пяти параллельных образцов. Видно, что кривые имеют сходный характер,но наблюдается разброс величины раздирающего усилия. По величине усилия и толщине зоны раздира, равной 2 мм, рассчитывают показатель сопротивления раздиру по формуле: Н=F/e, где H—сопротивление раздиру,Н/мм;F—усилие раздира, кг;e—толщина образца, мм.

Рис. 2. Изменение раздирающего усилия во времени

Экспериментально установлено,что показатель сопротивления раздиру не следует определять в зонах,близких к поверхности, то есть там,где наблюдается резкое падение усилия раздира. В центральной части кривая «усилие–время» может быть использована для расчета сопротивления раздиру раздирающим элементом в различных зонах образца, расположенных последовательно по толщине изделия.

Поскольку оценка сопротивления раздиру раздирающим элементом может быть выполнена на установках переносного типа, которые закрепляются на шве с помощью крепежных ремней, стяжек или других приспособлений, применяемых обычно при монтаже седловых отводов на полимерных трубах, а также в связи с небольшими габаритами измерительных устройств и возможностью их прямого размещения в зоне испытания измерения удается провести безобразцовым методом на крупногабаритных изделиях.С помощью данной методики может быть оценено качество, например, сварных соединений боковых вводов кабельных колодцев (рис. 3) или угловых сварных соединений листовых материалов.

Рис. 3. Соединительные колодцы, выполненные из полиэтилена методом сварки на Климовском трубном заводе

В некоторых случаях, когда оценка сопротивления раздиру производится с помощью образца,удается определять температурную зависимость сопротивления раздиру и темп падения прочности при изменении температуры. На рис. 4 представлена камера для температурных испытаний в диапазоне от 20 °C до 215 °C.

Рис. 4. Камера для температурных испытаний

Предлагаемая методика по существу является методикой индентирования и позволяет реализовать все известные преимущества щупового метода. Показатель сопротивления раздиру может быть определен в широком температурном диапазоне, а значения,определяющие темпы падения прочности с увеличением температуры, эффективно характеризуют вид и качество полимера.

Специалисты Группы ПОЛИПЛАСТИК охотно принимают участие в разработке схем испытаний слож-ных изделий и в работах по восстановлению монолитности шва после проведенных испытаний.

Журнал Технологии интеллектуального строительства №4 2019
В. В. Коврига, директор по науке и развитию ООО «Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО»
Д. А. Черников, заместитель директора по развитию по сервисному обеспечению ООО «Группа ПОЛИПЛАСТИК»,служба по развитию ООО «ДКО Полипластик»
А. С. Васильева, ведущий инженер ООО «Группа ПОЛИМЕРТЕПЛО»