Συγκολλήσεις σωλήνων και εξαρτημάτων σε δίκτυα Φ. Αερίου

Οι συγκολλήσεις αγωγών και εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή δικτύων Φ.Αερίου είναι δύο ειδών:
  • με την μέθοδο των συγκολλητών άκρων, μετωπικές συγκολλήσεις (butt welding). Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για διαμέτρους μεγαλύτερους ή ίσους από Φ125
  • συγκολλήσεις ηλεκτροσύντηξης (electrofusion welding) και χρησιμοποιείται για συγκολλήσεις αγωγών κι εξαρτημάτων με διάμετρο ως Φ125 

Εισαγωγή 

Η συγκόλληση επιτυγχάνεται σε κάθε περίπτωση με εφαρμογή πίεσης μεταξύ των συγκολλούμενων τμημάτων, για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα σε συγκεκριμμένη θερμοκρασία.
Το υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο HDPE που χρησιμοποιείται σε αυτά τα δίκτυα είναι ένα ημικρυσταλλικό υλικό ελεύθερο από κλάδους στην μοριακή αλυσίδα του. 

Αποτελείται από άμορφες διατάξεις με την μορφή σπαγγέτι κι απο κρυσταλλικές δομές που ονομάζονται λαμέλλες (lamellas). Οι μοριακές αλυσίδες διατάσονται κι αναδιπλώνονται στις λαμέλες κάθετα στην μεγάλη διάσταση τους όπως στο παρακάτω σχήμα:

Διάταξη λαμμέλας στον χώρο

Το μέγεθος τους είναι μεταξύ 8-20 nm κι εξαρτάται από τις συνθήκες κρυσταλλοποίησης και το μέγεθος των κλάδων στις μοριακές αλυσίδες. Σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση του πάχους τους παίζει η ταχύτητα ψύξης: ταχεία ψύξη σημαίνει λεπτότερες σε πάχος λαμέλλες και εμφάνιση χαμηλότερης μηχανικής αντοχής.

Αλυσίδες έξω από τα όρια της λαμέλλας

Η συγκόλληση λαμβάνει χώρα με τον εξής τρόπο:

α) Με την θέρμανση ως το σημείο τήξης του κρυσταλλικού υλικού, οπότε οι μοριακές αλυσίδες ξετυλίσονται, απεμπλέκονται κι ολισθαίνουν.

β) Με την εφαρμογή πίεσης μεταξύ των δύο επιφανειών οπότε τα μόρια ανακατεύονται, ολισθαίνουν και συμπλέκονται μεταξύ τους

γ) Με την ψύξη, οπότε οι μοριακές αλυσίδες ανατυλίσονται, ανασυμπλέκονται και σχηματίζουν κρυσταλλικές περιοχές καθώς στερεοποιούνται. 

Οι ακόλουθες κατ' ελάχιστον, γενικές απαιτήσεις πρέπει να ακολουθούνται και για τις δύο μεθόδους.

− Η συγκόλληση γίνεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος μεταξύ –5οC και 35οC

− Στην περίπτωση που η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από –5οC ή άλλες αντίξοες καιρικές συνθήκες (βροχή, χιόνι κλπ.), η συγκόλληση γίνεται μέσα σε κατάλληλη τέντα προφύλαξης έτσι ώστε με κατάλληλη θέρμανση, η θερμοκρασία συγκόλλησης να είναι εντός των επιτρεπομένων ορίων

− Στην περίπτωση μεγάλης θερμοκρασίας περιβάλλοντος, τα εξαρτήματα πριν την συγκόλληση και κατά την διάρκεια της συγκόλλησης πρέπει να προστατεύονται με την χρήση ειδικής τέντας εργασίας,ώστε να αποφευχθεί η υψηλή θερμοκρασία λόγω απ'ευθείας έκθεσης της συγκόλλησης στον ήλιο.

− Εάν για οποιοδήποτε λόγο διακοπεί η διαδικασία συγκόλλησης, η συγκόλληση αυτή απορρίπτεται και ο αγωγός κόβεται στο σημείο αυτό και αντικαθίσταται κατάλληλα. Εάν θα συμβεί αυτό σε παροχετευτικό ταυ και ειδικότερα στην σύνδεση της σέλας, τότε βγάζουμε το κοπτικό και κόβουμε τον λαιμό του εξαρτήματος, ώστε να μην χρησιμοποιηθεί.

− Τόσο κατά την διάρκεια συγκόλλησης αγωγού, όσο και κατά την διάρκεια ψύξης αυτής δεν επιτρέπεται να είναι αυτός υπό πίεση. Ο κατασκευαστής του εξαρτήματος καθορίζει το ελάχιστο χρονικό διάστημα που απαιτείται μετά την ψύξη της συγκόλλησης για να επιτραπεί να λειτουργήσει το δίκτυο υπό πίεση. Επειδή η ποιότητα της συγκόλλησης εξαρτάται από την καλή κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού συγκολλήσεων ο εξοπλισμός πρέπει να διατηρείται σε άριστη κατάσταση (γεννήτρια, καλώδια, μηχανή συγκόλλησης,σφιγκτήρες, ξύστρες κλπ.) σύμφωνα με τις οδηγίες του Κατασκευαστή του. Επιπρόσθετα, σύμφωνα με τον τύπο του εξοπλισμού και τη συχνότητα χρήσης, πρέπει να γίνονται περιοδικές ρυθμίσεις στον εξοπλισμό.


ΕΛΕΓΧΟΙ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΣΥΓΚΌΛΛΗΣΗ

Πριν την εκτέλεση της συγκόλλησης κι ανεξάρτητα της μεθόδου που θα ακολουθηθεί ο συγκολλητής πρέπει να προβαίνει στις ακόλουθες ενέργειες:

1. Να ελέγχει τις συνθήκες περιβάλλοντος της συγκόλλησης, που συμπεριλαμβάνουν:

  • Την θερμοκρασία περιβάλλοντος
  • Τον χώρο που θα γίνει η συγκόλληση. Αν οι διαστάσεις και η γεωμετρία (χωνί) του χώρου εργασίας(μορτάτζας) δεν είναι τέτοιες που να επιτρέπουν την άνετη εκτέλεση των χειρισμών που πρέπει να εκτελέσει ο συγκολλητής, η συγκόλληση δεν πρέπει να εκτελείται.
  • Πιθανότητα βροχής ή έντονη ηλιοφάνεια
  • Πιθανότητα ανεμόπτωσης
  • Καθαρότητα του χώρου που θα εργαστεί. Νερά στον χώρο εργασίας, υλικά κοντά στον χώρο εργασίας (συνήθως εκσκαφής ή επίχωσης) που μπορεί να μολύνουν τις επιφάνειες προς συγκόλληση, απαγορεύονται.
  • Να λαμβάνει τα απαιτούμενα μέτρα ασφαλείας

2. Έλεγχος του εξοπλισμού που θα χρησιμοποιηθεί.

3. Έλεγχος των εξαρτημάτων και των αγωγών που θα συγκολληθούν. Ελέγχεται η σωστή συσκευασία των εξαρτημάτων,η ημερομηνία παραγωγής τους, η καταλληλότητα τους για χρήση σε Φ.Αέριο, ο αριθμός SDR, η τάση συγκόλλησης, ο χρόνος ψύξης, η φυσική κατάσταση του εξαρτήματος (κατάσταση ακροδεκτών, ακεραιότητα εξαρτήματος, κατάσταση σπειρών) και καταγράφονται τα εγχάρακτα στοιχεία του (Batch No ή Production date). Όμοια και για τους αγωγούς. 


Α. Μετωπικές συγκολλήσεις

Στις μετωπικές συγκολλήσειςη διαδικασία επιτυγχάνεται με ειδική θερμαντική πλάκα και μηχανή εφαρμογής: 

Αρχικά ευθυγραμμίζονται στην μηχανή οι σωλήνες, φρεζάρονται και κατόπιν τοποθετείται η θερμαντική πλάκα.

Μετά την παρέλευση του χρόνου θέρμανσης, αφαιρείται η θερμαντική πλάκα και οι σωλήνες συμπιέζονται ως την ολοκλήρωση της συγκόλλησης.Ο κύκλος της συγκόλλησης έχει την μορφή του σχήματος (Single-low pressure jointing procedure)[1]


 Οι συγκολλήσεις με την μέθοδο των συγκολλητών άκρων θα πρέπει να γίνονται για ευθύγραμμα τμήματα και εξαρτήματα ιδίου πάχους, με το κατάλληλο σύστημα χειρισμού προσαρμογής (σύζευξης) των άκρων διαμέσου τεσσάρων (4) σφιγκτήρων, φρέζας και θερμοστοιχείου.

Η μηχανή πρέπει να είναι κατάλληλη για συγκολλήσεις σωληναγωγού φυσικού αερίου και να εξασφαλίζει τα παρακάτω:

− Οι άξονες των σωληνώσεων να είναι στον ίδιο άξονα.

− Οι επιφάνειες των αντίστοιχων άκρων πρέπει να είναι στο ίδιο επίπεδο.

− Να δύναται να απαλείψει τυχόν καμπυλότητα ή τουλάχιστον τη μείωση της ιδίας εντός των ορίων των επιτρεπομένων ανοχών.

− Την θερμορύθμιση.

− Την ορθή εισαγωγή των δεδομένων της πίεσης συγκόλλησης και τη διατήρησή τους καθ' όλη τη διάρκεια των διαφόρων φάσεων.

− Την ρύθμιση των πιέσεων συγκόλλησης.

− Καταλληλότητα για συγκολλήσεις σωληναγωγού φυσικού αερίου.

Το σώμα της μηχανής πρέπει να διαθέτει μία άκαμπτη βάση εφοδιασμένη με δύο στηρίγματα, ένα σταθερό και ένα κινητό που κινείται επάνω σε οδηγούς, όπου με τη βοήθεια των σφιγκτήρων ακινητοποιούνται τα προς συγκόλληση μέρη.Οι συγκολλητικές μηχανές πρέπει να είναι εφοδιασμένες με διπλές σιαγόνες για κάθε ένα από τα προς συγκόλληση άκρα. Οι σφιγκτήρες αυτοί πρέπει να αντικαθίστανται ανάλογα με τη διάμετρο του προς συγκόλληση σωληναγωγού εξασφαλίζοντας τόσο την ακινητοποίηση των άκρων του όσο και την αποφυγή τυχόν καμπυλοτήτων.Το μηχάνημα πρέπει να έχει τη δυνατότητα του ελέγχου και διατήρηση της πίεσης κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης και της ψύξης αυτής.Η φρέζα του μηχανήματος πρέπει να εξασφαλίζει, κατά τη διάρκεια της αφαίρεσης του υλικού, την ομοαξονικοτητα μεταξύ των δύο αντιμέτωπων άκρων και την τυχαία εκκίνηση σε διαφορετική θέση από την ορθή θέση λειτουργίας.

Οι επιφάνειες του θερμαντικού στοιχείου πρέπει να είναι ίσες και παράλληλες, να είναι επενδεδυμένες με αντικολλητικό υλικό και να εξασφαλίζεται η ορθή τοποθέτησή τους ως προς τα δύο προς συγκόλληση άκρα. Τέλος, πρέπει επίσης να εξασφαλίζεται η ταχεία και αυτόματη απομάκρυνση του στοιχείου μόλις επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία των δύο άκρων.

Η ηλεκτρική ισχύς του θερμοστοιχείου πρέπει να είναι σε θέση να διατηρήσει πάνω στην επιφάνεια συγκόλλησης θερμοκρασία 210˚C ± 10˚C.

Το μηχάνημα πρέπει να έχει τη δυνατότητα αποθήκευσης και καταγραφής τόσο των παραμέτρων συγκόλλησης όσο και των στοιχείων του συγκολλητή και της συγκόλλησης και να φέρει το σήμα CE (CE mark).

Όλη η διαδικασία προετοιμασίας συγκόλλησης και ψύξης πρέπει να είναι αυτόματη.

Β. Συγκολλήσεις ηλεκτροσύντηξης

Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλα τα μεγέθη διαμέτρων αγωγών και καλύπτει τα παρακάτω:

− Συγκόλληση σωλήνων, συνδέσμων και ειδικών εξαρτημάτων ακόμα και διαφορετικού πάχους.

− Αγωγούς και εξαρτήματα με διαφορετικά μηχανικά χαρακτηριστικά εφ'όσον έχει επιβεβαιωθεί η μεταξύ τους συγκολλησιμότητα.

− Σε επεμβάσεις συντήρησης υπαρχόντων δικτύων σωληναγωγών.

− Η σύνδεση επιτυγχάνεται με την βοήθεια μούφας ή ειδικών εξαρτημάτων (σέλλες ή κολάρα) με ενσωματωμένη ηλεκτρική αντίσταση ενώ η πίεση εμφανίζεται καθώς το υλικό διαστέλλεται σε περιορισμένο χώρο που οριοθετείται μεταξύ των ψυχρών ζωνών των υλικών. Οι ψυχρές ζώνες, σε αντίθεση με τις θερμοεπιρρεαζόμενες ζώνες (Heat affected zones), είναι οι περιοχές που δεν επηρεάζονται από την συγκόλληση. Οι θερμοεπιρρεαζόμενες ζώνες είναι περιοχές που επηρεάζονται θερμοκρασιακά από την συγκόλληση, αλλά δεν αποτελούν μέρος αυτής, δεν έχει γίνει τήξη του υλικού που βρίσκεται σε αυτές.

Η μέθοδος της ηλεκτροσύντηξης πρέπει να πραγματοποιείται με το κατάλληλο μηχάνημα και από κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό που έχει την αντίστοιχη πιστοποίηση. 

Στο ακόλουθο σχήμα φαίνεται η θερμοκρασιακή μεταβολή συνάρτησή του χρόνου και οι φάσεις μιας συγκόλλησης σωλήνα σε μούφα με την μέθοδο της ηλεκτροσύντηξης.

Είναι πολύ σημαντικό να σημειώσουμε ότι και μετά την στερεοποίηση όπως λαμβάνει χώρα στους 130 C0 ,η διαδικασία τηςσυγκόλλησης δεν έχει ολοκληρωθεί. Η διαδικασία ολοκληρώνεται όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από τους 65 C0

Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται η κατανομή θερμοκρασιών μιας μούφας Φ63 μετά την συγκόλληση. Η θερμική αυτή φωτογραφία τραβήχτηκε 3 min μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης και το αποτέλεσμα είναι απολύτως αναμενόμενο, η θερμοροή από το εσωτερικό της μούφας θερμαίνει την εξωτερική επιφάνεια. Αυτός είναι ένας πρόσθετος λόγος για τον οποίο οι συγκολλητές πρέπει να τηρούν τους χρόνους ψύξης που συνιστούν οι κατασκευαστές ανά περίπτωση:

  • Χρόνος ψύξης για ολοκλήρωση της συγκόλλησης κι αφαίρεση της συσκευής συγκράτησης (clamp)
  • Χρόνος ψύξηςγια υποβολή της συγκόλλησης σε πνευματική δοκιμή
  • Χρόνος ψύξης για υποβολή της συγκόλλησης σε βαριά καταπόνηση
Σύνδεσμος (μούφα) Φ63

Ένας πρόσθετος παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν κατά την εκτέλεση της συγκόλλησης είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για υψηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος η ενέργεια που απαιτείται να προσδοθεί στο σύστημα προκειμένου να επιτευχθεί η τήξη των υλικών είναι μικρότερη, έτσι γίνεται διόρθωση του χρόνου της ηλεκτρικής παροχής. Συνήθως, οι μηχανές ηλεκτροσύντηξης είναι σταθερής τάσης (V=40 V), η ένταση, όμως παρουσιάζει μικρή πτώση με την πρόοδο της συγκόλλησης λόγω της αύξησης της αντίστασης του σύρματος με την αύξηση της θερμοκρασίας 

[1] Σύμφωνα με το ISO-21307 καθορίζονται και ο κύκλος με την μορφή Dual low-pressure fusion jointing procedure, καθώς και ο κύκλος Single high-pressure fusion jointing procedure με τις αντίστοιχες παραμέτρους. Η ανάλυση τους, παρότι έχει εξαιρετικό ενδιαφέρον, ξεφεύγει του παρόντος.

Εφαρμογή της σήμανσης CE στα συστήματα πλαστικών σ...
Μέθοδος υδραυλικού ελέγχου στεγανότητας δικτύων ύδ...

Related Posts

By accepting you will be accessing a service provided by a third-party external to https://hellenicpp.com/