Проблемы технологии сварки НИ встык и пути их решения.

В.И. Кимельблат, профессор КНИТУ.

И.В. Волков, доцент КНИТУ.

Vkimelblat@ya.ru

АСПМ 05.02.2015

Стремительный прогресс в производстве материалов для труб и фитингов

• в мировой практике учитывается путем периодических и систематических НИР в области технологии сварки ПЭ труб.

• В современной России разработки технологии применения ПЭ труб сильно отстают от прогресса в области производства полимерных материалов, ПЭ труб и потребности стройиндустрии.

ГОСТ Р ИСО 55276

• стал успешной попыткой устранить разночтения в технологии сварки и дает 3 основные процедуры сварки. SLP SHD

DLD

Cистема контроля качества

Неотъемлемая часть технологии сварки

• ВИК : ГОСТ Р 54792-2011.

• Испытания: ГОСТ Р55142.

Специфика России

• - уникальные погодно-климатические условия

+ 45С -35С и это не предел , на Ямале и в Якутии - ниже

I 5/190<0.2г/10мин

• ассортимент полиэтиленов, применяемых в России.

Профессиональная «компетентность»

«Техника» и «технология»

Почему 2 хомута?

Трубу не жаль?

Границы применимости инструктивного подхода

Сводная диаграмма %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

толщина стенки

размеры валика

осевое растяжение

изгиб

температура

птр

Корректные параметры сварки и контроля

Нет норм

Толщина стенки

0

20

40

60

80

100

120

ГОСТ 18599-2001 DVS 2207-1 ГОСТ Р ИСО 12176-1—2011 ном

ин

ал

ьн

ая

то

лщ

ин

а с

тен

ки

, м

м Область

некорректного применения норм

сварки

ПТР 5, 190

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

ПЭ 80 ПЭ 80 ПЭ 100 ПЭ 100

ГОСТ 18599-2001 DVS 2207-1 ГОСТ 18599-2001 DVS 2207-1

*

* Весь Российский ПЭ 100

Визуальный контроль Размеры валика

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

ГОСТ 18599-2001 СП 42-103-2003 ОСТ 6-19-505 DVS 2202-1 СТО 2-2.1 -411 -2010

Но

ми

на

ль

на

я то

лщ

ин

а с

тен

ки

, м

м

Область

некорректного применения

норм

Температура воздуха

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

СП 42-103-2003 DVS 2207-1 СТО 2-2.1 -411 -2010 тем

пер

ату

ра о

кр

уж

аю

щей

ср

еды

,ºС

Осевое растяжение

0

20

40

60

80

100

120

ГОСТ 11262-80 DVS 2203 ГОСТ 18599-2001

ном

ин

альн

ая т

олщ

ин

а ст

енки

, м

м

Изгиб

0

20

40

60

80

100

120

DVS 2203 ГОСТ 18599-2001

но

ми

на

ль

ная

то

лщ

ин

а с

тен

ки

, м

м

область применимости

методологии DVS

Границы применимости в %

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

толщина стенки размеры валика осевое растяжение изгиб температура птр

нормы обоснованны нормы не обоснованны

4 Инструкции

• Учитывают границы применимости

Сварка :Свойства ПНД • Показатель текучести расплава в группе ПТР 190/5 от

0.3до 1.2 г/10 мин (при плотности не менее 940 кг/м3) является приемлемым для первой группы ПНД (ПЭ 63).

• Показатель текучести расплава в группе ПТР 190/5 от 0.3до 1.2 г/10 мин (при плотности не менее 930 кг/м3) является приемлемым второй группы ПНД (ПЭ 80).

• Показатель текучести расплава в группе ПТР 190/5 от 0.2 до 0.7 г/10 мин (при плотности не менее 945 кг/м3) является приемлемым для третьей группы ПНД (ПЭ 100 кроме слабостекающих марок и РЕ-RС).

• Заготовки из материалов разных групп не следует сваривать между собой, руководствуясь только настоящей инструкцией. Производитель труб и фитингов должен информировать потребителя: к какой группе ПНД относится материал труб и фитингов.

Присоединительные размеры:

• Настоящая инструкция распространяется на сварку труб и фитингов с номинальным наружным диаметром dn от 63 до 630мм и номинальной толщиной стенки en от 3.6 до 70мм.

Погодные условия • Допустимая температура окружающей среды – от

+5 до +40°С. * * *

• При сварке за пределами указанных областей применения следует пользоваться специальными инструкциями (указаниями) производителей труб и/или разработчиков специальной технологии.

ВИК

• Присоединительные размеры

• Инструкция распространяется на сварку труб и фитингов с номинальным наружным диаметром dn от 63 до 225 мм и номинальной толщиной стенки en от 3.6 до 20мм.

• При сварке за пределами указанных областей применения следует пользоваться специальными инструкциями (указаниями) производителей труб и/или разработчиков специальной технологии.

•

Испытания на растяжение

• Присоединительные размеры • Настоящая инструкция распространяется на испытания сварных

соединений труб и фитингов с номинальным наружным диаметром dn от 63 до 630 мм и номинальной толщиной стенки en от 3.6 до 70мм (если размеры не ограничивается дополнительно ).

• Если размеры свариваемых заготовок и испытуемых образцов выходят за рамки настоящего стандарта, то требования к сварным соединениям следует определять путем специальных исследований.

• При сварке за пределами указанных областей применения следует пользоваться специальными инструкциями (указаниями) производителей труб и/или разработчиков специальной технологии.

Где прочитать инструкции?

• Современное состояние технологии сварки полимерных труб : монография / В.И.Кимельблат, И.В. Волков.- Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та., 2014.

Не все удовлетворены!

Как выйти за границы?

За границы!

• Линейная экстраполяция экспериментальных данных.

• Однако многие исследователи, в том числе и авторы, получили информацию о нелинейности многих зависимостей качественных характеристик сварных соединений от параметров сварки, размеров заготовок и условий сварки.

Экстраполяция и реальность Ширина грата

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

В, м

м

ен, мм

DVS 2202-1

точки

линия регрессии ŷНf

ŷВf

ŷНt

ŷВt

Конструктивные решения

• Специальные компетенции сварщиков.

• Дифференцированрованные учебные программы.

Простых

решений нет!

Наш путь. • трудоемкий, но объективный путь

экспериментального обоснования расширения границ применимости

Промышленные эксперименты

Результаты экспериментов и расчетов.

• Получено 17 математических моделей связывающие факторы сварки и параметры сварных соединений.

• Рекомендован конструктивный подход к контролю сварки, основанный на применении моделей.

Алгоритм браковки.

• Старший сварщик или контролер проверяет: попадают ли параметры сварного соединения в границы доверительного интервала соответствующей математической модели?

• При отрицательных результатах, соединение следует браковать.

Контроль ширины грата

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

В, м

м

ен, мм

DVS 2202-1

точки

линия регрессии ŷНf

ŷВf

ŷНt

ŷВt

Иллюстрация принципов. Для браковки не предусмотрена.

Высота грата

0

2

4

6

8

10

12

14

16

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95

H, м

м

ен, мм

ОСТ 6-19-505

Зима

Ряд1

линия регрессии ŷНf

ŷВf

ŷНt

Только для иллюстрации принципов.

Проблемы зимней сварки. Высокий процент непроваров и не сплавлений

Жесткие машины и оснастка

(ролики, краны и т.п.)

Решения

Просторные палатки

Решения

Усиленный контроль.

Решения

Специальные приспособления

Решения

Темперирование торцов и готового соединения?

Аммосова О.А., Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения РАН

Доклад №7

Решения

Благодарю за внимание.

Продолжение в докладе

И.Волкова

№ 12

Принцип статистической обработки

экспериментальных данных

Задача линейного регрессионного анализа состоит в определении функциональной зависимости

Y=ax+b по экспериментально полученным данным. И расчете уравнений границ доверительных

интервалов ±Δy

При заданной доверительной вероятности «Р»