Сварка полиэтиленовых труб большого диаметра: Сварка полиэтиленовых труб ПНД — таблица параметров, способы электромуфтовой и терморезисторной сварки, технология и оборудование, цена аппарата, где купить или заказать услуги по сварке в Москве и СПб

Содержание

Cварка ПНД труб, стыковая и электромуфтовая сварка полиэтиленовых труб

Компания Turan Makina предлагает вам полный спектр услуг по сварочным работам и монтажу полиэтиленовых труб различного диаметра с осуществлением выезда бригады высококвалифицированных сварщиков на объект. Сварочные работы производится на качественных стыковых (сварка встык) и электромуфтовых (сварка электромуфтами) аппаратах Turan makina, что гарантирует быструю и качественную работу.

Cварка ПНД труб, стыковая и электромуфтовая сварка полиэтиленовых труб

  • Выезд бригады сварщиков на объект в короткий срок 
  • Применение качественного оборудования для сварки Turan makina
  • Высококвалифицированная бригада специалистов
  • Электромуфтовая и стыковая сварка 
  • Гибкая система скидок для постоянных клиентов
  • Также осуществляем ремонт трубопровода и водосточной системы
  • Полностью укомплектуем вашу строительную площадку необходимым материалом, оборудованием и инструментом
  • Сдаём в аренду генераторы для каждого типа сварки.

Наша компания выполняет сварочные работы по таким типам труб как: пластиковые, полиэтиленовые (ПЭ), полипропилен, техническая труба ПНД, ПВХ и ПВД, которые применяются для прокладки газовых и водяных магистралей, для канализации, а также для прокладки кабеля.


Цены на услуги по сварке ПНД труб

Стыковая сварка

Электромуфтовая сварка

Диаметр трубы

Цена за стык

Цена за смену

Стыков за смену

Диаметр трубы

Цена за стык

Цена за смену

Стыков за смену

 

 

 

 

25

200

12000

до 20

 

 

 

 

32

40

200

 

12000

до 40

40

50

50

63

63

75

75

300

90

300

90

110

400

110

400

125

600

15000

до 25

125

500

140

700

140

600

160

800

160

800

180

1100

10-15

180

 

1000

до 10

200

1200

200

225

1300

225

250

1600

250

1500

280

2000

280

315

2200

315

2000

15000

355

2900

18000

8-12

355

2700

до 7

400

3000

400

3000

450

3900

450

4000

500

4500

500

5000

560

5000

6-10

560

5500

18000

3-5

630

5500

630

6000

710

7000

25000

4-8

710

7000

800

7600

800

8000

900

договорная

3-5

900

договорная

1-2

1000

1000

1200

1200

1400

1400

1600

2-4

1600

В стоимость входит выезд бригады с необходимым оборудованием, сварка стыков согласно таблице. В зависимости от местонахождения объекта цена может изменяться.

Для постоянных клиентов и при заказе большого объёма сварочных работ наша компания даёт дополнительные скидки.

Узнать более подробную информацию по сварке ПНД труб и цены на сварку пластиковых труб вы можете позвонив нашим менеджерам или прислав заявку на почту.

Если вам не требуется помощь наших сварщиков, вы можете взять сварочное оборудование в аренду.

Как сварить ПНД трубы большого диаметра – оборудование для сварки и видео

Стыковое соединение труб

Замена, ремонт или прокладывание систем коммуникации — дело весьма серьезное, хотя и несложное. Если подойти с особой долей внимательности и кое-какими знаниями, можно отлично выполнить работу по сварке труб своими руками.
Для того чтобы получить качественное соединение, необходимо некоторое оборудование. Существует много интересных видео уроков, в которых можно узнать не только, как сваривать элементы, но и различные рекомендации по выбору инструментов и материалов для более качественного выполнения работ.


Также стоит отметить, что существует два способа сварки полиэтилена, без учета специального оборудования для ПНД труб большого диаметра. Каждый из них может применяться вне зависимости от типа системы. Но между ними есть кое-какие различия.

Типы сварки

Стыковая

Этот вид сварки имеет главную особенность – он соединяет материалы с диаметром свыше 50 мм, а толщиной свыше 5-ти. В этом случае, конечно, лучше воспользоваться услугами специалистов. Дело в том, что обязательным условием является наличие специального оборудования – монтажно-сварочной установки. Попробуем описать основные моменты, необходимые для такой сварки, однако даже подробное видео или фото не даст гарантии качественного выполнения.

  1. Перед началом работы необходимо подготовить сам материал. Для этого края изделия очищаются от неровностей и заусениц. После этого они выравниваются под угол 90 градусов.
  2. После чего в аппарате края нагреваются до температуры плавления (в среднем для ПНД – 130 градусов Цельсия). После этого изделие нужно быстро достать, и соединить края.
  3. Образовавшийся шов должен остыть, после этого его можно аккуратно зачистить.

Но все-таки этот тип сварки достаточно трудный и требует «набитой» руки, ведь счет идет на секунды, а шов должен быть герметичным, качественным и долговечным. Даже несмотря на то, что данный вид больше используется для соединения ПНД в бытовых условиях.

Электромуфтовая

Процесс сварки после удаления нагревательного элемента

 

Второй вариант будет предпочтительней для сварки своими руками.
В данном случае ПНД трубы соединяются с помощью специальных дополнительных полиэтиленовых фасонных деталей. В них вмонтированы специальные электроспирали. Когда спираль накаляется до температуры плавления полиэтилена, трубу можно приварить к ней. Единственный нюанс, как и в стыковой сварке, необходимо специальное оборудование. Хотя и работать с ним может непрофессионал, однако нужна небольшая подготовкас, а главное, соблюдение правил безопасности.

Итак, пошагово сварить ПНД трубы можно так:

  1. Как и в первом случае, зачистить концы материала.
  2. Далее понадобится позиционер – устройство, которое позволит удерживать изделие неподвижно при сваривании.
  3. Потом необходимо вставить края материала в фасонную деталь, зафиксировав ее в позиционере.
  4.  Далее контакты детали соединяются со сварочным аппаратом, на котором выставляются параметры.
  5. Чтобы знать все параметры, нужно посмотреть на штрих-код детали, в которой это указывается.
  6. Когда процесс сваривания закончен, нужно дать детали полностью остыть и только после этого доставать из позиционера.

В быту своими руками данными способами, несмотря на хлопотность, все можно сделать.
А вот если дело касается большого диаметра, здесь ситуация немного другая, и своими руками работу выполнить будет невозможно.

Специфика сварки больших труб

Стыковая сварка полиэтиленовых труб в картинках

Сварить изделия ПНД достаточно просто, однако, когда речь заходит о больших объемах и размерах, про бытовое оборудование не может идти и речи. Большим диаметром является размер сечения ПНД от 40 см и выше. Помимо существенных трудностей в исполнении работы для непрофессионала, сварить большое изделие будет гораздо накладнее по стоимости, и это надо учитывать, в случаях с проводкой коммуникаций в жилой частный дом.

Особенности:

  • Оборудование. Для соединения материала диаметром более 40 см необходим специальный аппарат, размеры которого выходят за границы подъема одним человеком. Как правило, для погрузки-разгрузки требуется специальная техника.
  • Дополнительная техника. Обязательно на участке присутствие подъемной техники, ведь трубы очень большие, их нужно укладывать, стыковать, подтягивать к зажимам сварочного аппарата и т.д.
  • Мощность. Для аппарата важно наличие мощности не менее 10 кВт. Если она не предусмотрена на участке, необходимо ставить автономную электрификацию.
  • Количество людей. Сварку изделий диаметра, например, 16 см, может производить и один человек, в тот момент, как большие диаметры требуют больших человеческих ресурсов (2–5 человек).

Заключение

Самым главным преимуществом при сваривании труб пониженного давления является податливость материала. Полиэтилен, который используется в изготовлении такой продукции, имеет невысокие показатели температуры плавления. В итоге образовывается герметичный шов, который прослужит так же долго, как и само изделие, без дополнительных профилактических манипуляций.

Сварка полиэтиленовых труб большого диаметра

Полиэтиленовые трубы сегодня практически вытеснили металлические. Их используют для водопровода не только в бытовых целях, но также и в промышленных масштабах. Одно из свойств этого материала – долговечность и стойкость практически в любой агрессивной среде. Поэтому прокладывать коммуникации из этого материала в разных видах грунта очень рентабельно.

Сварка полиэтиленовых труб

Для промышленных целей используют трубы большого диаметра и, конечно, одной из важных задач при монтаже является сварка швов (https://tps63. ru/svarka-polietilenovykh-trub/).

Компания ООО «Трубопроводсервис» с 2001 года оказывает свои услуги на строительном рынке России и занимается монтажом полиэтиленовых труб большого диаметра. Это непростой процесс, для которого требуюется специальное, качественное оборудование, а также специалисты, которые имеют опыт и образование.

Соединение между собой частей трубопровода осуществляется при помощи технологий встык и электромуфтовыми соединениями.

Эти операции проводятся на специальном оборудовании, станке германского производства HURNER HST 315. Станок автоматизирован и полностью исключает человеческий фактор ошибки, что необходимо при точных работах. У него большой диапазон диаметров: от 63 мм до 315 мм.

Оборудование дает возможность производить работы в тяжелых погодных условиях во время выпадения осадков или в сильные морозы. Нужно также отметить тот факт, что при помощи аппарата для электромуфтовой сварки, которым укомплектован HURNER HST 315, можно заниматься соединением трубопровода в труднодоступных местах.

Ценовая политика компании при оказании услуги по сварке трубопровода зависит от нескольких факторов. Прежде всего это диаметр трубы, естественно, чем больше диаметр, тем сложнее рабочий процесс и затраты энергии.

Цена также зависит от количества сварных соединений, на которые уходит много времени и энергетических ресурсов.

Еще один важный момент при формировании стоимости на работы – это наличие источника энергии.

Время года, погодные условия и установленные рамки в сроках, а также удаленность места от городской черты, рассматриваемая как командировочные или вахтовые работы, влияют на стоимость сварки трубопровода.

Кроме этих особенностей, нужно отметить, что сметная стоимость будет отличаться из-за количества фасонных частей и сложности в их монтаже, а также от того, какие специалисты войдут в состав бригады.

 

 

Опыт работы с полиэтиленовыми трубами большого диаметра

Полиэтиленовые трубы (PE) используются в Испании для водоснабжения и водоотведения с 1960 года. С тех пор были достигнуты успехи и значительные улучшения в самом сырье, а также в производственном оборудовании и методах. Родольфо Вегас, технический инженер и блоггер, с 40-летним опытом работы с пластиковыми трубами представляет практическое применение.

Повторное использование сточных вод – трубы PE100 DN 1000 PN 6 бар (фото: Rodolfo Vegas)

Водяной цикл

Выход в море – трубы PE100 DN 1600 PN 6 бар

Трубы

ПЭ используются на всех этапах круговорота воды, от сбора в реки, колодцы, водохранилища или моря до их возврата в среду. На практике мы берем воду, которая может быть загрязнена, подвергаем ее процессу водоподготовки, чтобы гарантировать, что когда она попадет к потребителю, она станет чистой и пригодной для питья.Цикл постоянно повторяется.

Транспортировка труб для опреснительной установки – трубы PE100 DN 1200 и DN 1600 PN 6 бар

Вот уже более 20 лет вода, поступающая из очистных сооружений или ливневых резервуаров, очищается, чтобы ее можно было использовать в сельском хозяйстве или для полива садов.

Полиэтиленовые трубы идеально подходят для этого применения и имеют то преимущество, что они могут иметь цветовую маркировку, чтобы с первого взгляда определить цель, для которой они используются, например, трубы, используемые для питьевой воды, имеют синие полосы, а фиолетовые или коричневые полосы. используются для непитьевой воды.По всему миру под водой проложены трубы большого и большого диаметра для подачи предварительно очищенных сточных и соленых вод под давлением для последующей очистки.

Восстановление оросительного канала – трубы PE100 DN 1200 PN 6 бар

В испанской экономике сельское хозяйство является важным сектором и основным потребителем воды. В настоящее время около 70% поставляемой воды предназначено для орошения, что примерно в шесть раз превышает количество, используемое в домашних условиях. Во многих случаях системы ирригационных сетей устарели, что приводит к утечкам воды до 60%.Другим важным фактором являются длительные периоды засухи, которые в настоящее время происходят все чаще. Полиэтиленовые трубы большого диаметра доказали свою полезность при перемещении больших объемов воды в места, где это необходимо.

Установка орошения при высоком уровне грунтовых вод – трубы PE100 DN 1000 PN 6bar

Дожди в Средиземном море, как правило, кратковременны, но очень интенсивны, вызывая локальные наводнения и увеличивая скопление грунтовых вод. Полиэтиленовые трубы используются для откачки питьевой и непитьевой воды из затопленных территорий.

Привод дождевой воды. Трубы ПЭ100 Ду 1000 Ру 6 бар

Штуцер для стыковой сварки

Наиболее распространенной системой соединения полиэтиленовых труб большого диаметра (<630 мм) является сварка встык. Для получения идеального сварного шва параметры сварки, давление, температура листа, время и очистка должны тщательно контролироваться, а само сварочное оборудование должно быть строго откалибровано в соответствии с действующими нормами.

Возможно, самым важным моментом при работе с полиэтиленовыми трубами большого диаметра является то, что операторы должны быть полностью обучены методам сварки. Настоятельно рекомендуется, чтобы сварщики получили квалификацию AseTUB (Испанская ассоциация производителей труб и пластиковых аксессуаров) Carné в системах пластиковых трубопроводов или аналогичную квалификацию. В стандарте ISO 21307 указано, что трубы PE100, изготовленные из сырья, имеющего скорость течения расплава (MFR) от 0,3 до 1,7 г/10 мин при температуре 190°C/5 кг, могут быть сварены с использованием сварочного оборудования, соответствующего стандарту ISO 12176.

Машина для одинарной сварки давлением и низким давлением

ISO 21307: Пластмассовые трубы и фитинги – процедуры стыкового соединения полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых при строительстве газо- и водораспределительных систем.Это стандарт, который предусматривает следующие три процедуры стыковой сварки, показанные в таблицах ниже:

Машина для одинарного давления и высокого давления сварки

Сравнение одиночных систем низкого и высокого давления

Как показано на графиках различных систем, метод стыковой сварки под высоким давлением требует меньше времени для выполнения сварного шва, чем метод низкого давления. Это очень важный фактор снижения стоимости монтажа, так как время цикла, необходимое для стыковой сварки труб большого диаметра, велико.Использование метода высокого давления означает, что дневная производительность может быть значительно увеличена.

Сварка полиэтиленовых труб большого диаметра – особая задача.

Страница/ссылка:

URL-адрес страницы: HTML-ссылка: Стыковая сварка пластмасс плавлением

Стыковая сварка плавлением — это название, данное сварке термопластичных труб горячей пластиной. Это один из двух основных методов соединения полиэтиленовых газовых и водопроводных труб.

Процесс

Фаза нагрева, иногда называемая «вытягиванием вверх», заключается в том, что концы трубы на некоторое время прижимаются к нагретой пластине.Затем следует фаза «прогрева», когда давление снижается, чтобы просто удерживать концы трубы на горячей плите. Это дает время, чтобы тепло впиталось в материал на концах трубы.

После фазы прогрева нагревательная пластина снимается, а концы труб соединяются. Время, необходимое для этого, называется «время ожидания» и должно быть как можно короче. Завершающей фазой является время сварки/охлаждения, заранее определенное в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки.

Настройка машины

Перед выполнением каких-либо сварных швов труб машину для стыковой сварки необходимо проверить на плавность хода и настроить для свариваемых материалов труб.

  • Выбор правильных зажимов или вставок, обеспечивающих затяжку всех креплений, чтобы уменьшить возможность смещения из-за осевого смещения.
  • Правильная температура нагревательной плиты для свариваемого материала; это следует проверить с помощью датчика температуры поверхности и цифрового термометра в нескольких положениях после периода стабилизации не менее 20 минут. Между сварными швами горячая плита должна быть закрыта теплозащитным чехлом для защиты от загрязнения поверхности и предотвращения потери тепла.
  • Проверьте ножи рубанка, используемые для обрезки и выравнивания концов труб; они должны быть острыми, неповрежденными и прочно прикрепленными к поверхности рубанка, чтобы избежать проскальзывания рубанка при вращении.
  • Проверьте плавность хода всех движущихся частей и, если используется гидравлическая машина, проверьте шланги и фитинги на предмет утечек.

Подготовка трубы

Перед сваркой необходима правильная подготовка труб. При измерении длины труб необходимо учитывать последовательность обрезки и плавления, чтобы гарантировать правильную длину после сварки.

Перед тем, как зажать трубы в станке, необходимо проверить концы на наличие неправильной формы, повреждений или вкраплений песка. Максимально допустимая глубина этого должна быть менее 10% от толщины стены. Поврежденную трубу или трубу с глубокими царапинами следует выбросить. Любое свободное загрязнение можно удалить, протерев концы трубы безворсовой тканью как с внутренней, так и с внешней стороны.

После очистки трубы зажимаются в машине. Для облегчения выравнивания рекомендуется зажимать трубы таким образом, чтобы их выштампованные маркировки совпадали.Это также помогает с идентификацией на более позднем этапе, если это необходимо.

После надежной фиксации в зажимах концы труб следует привести в контакт с вращающимся рубанком до тех пор, пока с каждого конца не будет срезана непрерывная стружка. Процесс строгания гарантирует, что концы труб будут гладкими и прямоугольными, готовыми к этапу сварки. Стружку следует удалить из станка и внутри труб, стараясь не касаться обструганных концов. Это гарантирует, что жир или грязь не попадут с рук на концы труб.Затем следует проверить выравнивание труб и отрегулировать зажимы, если это необходимо, чтобы обеспечить минимальное несоответствие диаметра.

Сварка

Перед началом сварки необходимо отметить время нагрева и охлаждения, а также давление плавления для конкретного диаметра трубы и записать их для быстрой справки во время цикла сварки. На некоторых машинах для удобства есть все соответствующие таблицы. Таймер или секундомер должны быть доступны для точного времени.

Термостойкий пакет следует снять с конфорки и проверить температуру с помощью цифрового термометра и поверхностного зонда.

Хорошей практикой является выполнение фиктивного сварного шва до начала фактической сварки. Это необходимо для того, чтобы поверхность нагревательной плиты, соприкасающаяся с концами трубы, была полностью очищена от любых частиц пыли или других загрязнений.

Поместите нагревательную пластину между концами трубы, убедившись, что она расположена правильно и под прямым углом к ​​поверхности трубы. Приведите трубы в контакт с поверхностью, прикладывая осевое усилие. Усилие следует прикладывать плавно, следя за тем, чтобы не было превышено требуемое давление.Усилие должно удерживаться надежно, позволяя образовать каплю расплавленного материала вокруг трубы.

Валик должен быть ровным по окружности трубы с обеих сторон нагревательной плиты. Это этап процесса «подготовки».

Способ применения силы зависит от типа оборудования. На некоторых типах машин усилие будет прикладываться механическими средствами с использованием подпружиненного механизма, при этом усилие удерживается стопорным винтом. На других типах оборудования используются гидроцилиндры с давлением, поддерживаемым переключающими клапанами в гидроагрегате.

Когда требуемый валик достигнут, давление снижается для фазы прогрева. Трубы опираются на горячую пластину, которая позволяет теплу проникать в материал, уменьшая вероятность холодных сварных швов.

Это время зависит от диаметра трубы и толщины стенки, поэтому следует использовать рекомендуемое производителем время.

Когда эта фаза завершена, поверхности трубы отодвигаются от нагревательной пластины как можно более плавно, чтобы убедиться, что расплавленный валик не прилипает к поверхности, и снимается нагревательная пластина.Затем трубы соединяются как можно плавнее и быстрее, чтобы свести к минимуму возможность падения температуры, стараясь не превышать требуемое усилие.

Фаза сварки/охлаждения начинается, когда достигается необходимое усилие. Сила сварки должна поддерживаться на протяжении всей этой фазы, чтобы обеспечить максимальную прочность сварного шва

По истечении времени охлаждения давление может быть снижено до нуля, а труба снята с зажимов. Готовый сварной шов теперь можно визуально проверить на однородность и выравнивание.

Более подробную информацию о работе TWI над пластиковыми трубами можно найти здесь.

См. дополнительную информацию о сварке и испытании пластиковых труб или свяжитесь с нами.

Схема, показывающая метод стыковой сварки труб из ПЭВП в различных…

Контекст 1

… стандартных соотношений размеров, т.е. отношения наружного диаметра к толщине, для двух видов труб были 11. Для соединения труб применялся метод стыковой сварки плавлением в соответствии со стандартом ISO 21307 [27], который включал следующие основные этапы, как показано на рис.1. На начальном этапе завальцовки для центровки две трубы фиксировались на сварочном аппарате под давлением 0,15 МПа в течение ~20 с. …

Контекст 2

… показано на рис. 3 (б), сгущение сетки выполнено вокруг сварных стыков, где температурное поле или поле напряжений претерпело большие изменения, и области зажима, где труба была закреплена на протяжении всего процесса сварки. Создание каждого шага моделирования соответствовало процедуре сварки, как показано на рис.1. В качестве начального подвода тепла к модели использовалась температура нагревательной пластины для получения переменного температурного поля. …

Контекст 3

… поле: На основании пяти основных стадий процесса сварки, показанных на рис. 1, температурное поле может быть получено методом конечных элементов, как показано на …

Контекст 4

… исследовать влияние толщины трубы на максимальное остаточное растягивающее напряжение, максимальные остаточные напряжения в трех направлениях как функцию нормированной толщины трубы t/Rmid (Rmid — средний радиус труба) показаны на рис.11 …

Контекст 5

… к аналитическим результатам на рис. 8 (а), максимальное остаточное кольцевое растягивающее напряжение почти укладывается в длинную внутреннюю область. Здесь нормированная радиальная глубина, где существует максимальное остаточное кольцевое напряжение, h*/t, как функция нормированной толщины трубы, t/Rmid, была нанесена на рис. 11 (b). При постоянной толщине трубы положения в сварных соединениях, в которых существуют максимальные растягивающие напряжения, находятся в области [hmin/t = …

Механические свойства труб из полиэтилена высокой плотности, сваренных электросваркой и сваркой встык

Ссылки

1 Ф. Тарик, Н. Наз, М.А.Хан, Р.А. Prevention12 (2012), № 2, стр. 168–18010.1007/s11668-011-9536-ySearch in Google Scholar

2 HSLai, SHKil, KBYoon: Влияние размера дефекта на разрушение трубы из MDPE, сваренной встык напряжение, Журнал механических наук и технологий 29 (2015), №5, pp. 1973–198010.1007/s12206-015-0418-1Search in Google Scholar

3 M.Riahi, K.Kooshayan, MFGhanati: Анализ влияния давления и тепла на механические характеристики стыковой сварки полиэтиленовых труб, Технологии полимеров и пластмасс50 (2011), стр. 907–91510.1080/03602559.2011.551982Search in Google Scholar

4 К.Лескович, М.Колл, П.Барчи: Исследование структуры и механических свойств сварных соединений в полиэтиленовых трубах , Материаловедение и инженерия419 (2006), стр.138–14310.1016/j.msea.2005.12.019Search in Google Scholar

5 Виджаян В., Похарел П., Канг М.К., Чой С. Тепловые и механические свойства стыкового соединения полиэтилена высокой плотности, облученного электронным лучом Радиационная физика и химия122 (2016), с. 108–11610.1016/j.radphyschem.2016.01.003Search in Google Scholar

.Sevcik, G.Pinter, W.Grellmann, L.Nahlik: О распространении трещин в сварных полиолефиновых трубах с наличием сварных швов и без них, Materials and Design87 (2015), pp.95–10410.1016/j.matdes.2015.07.131Search in Google Scholar

7 TMAAEl-Bagory, HEMSallam, MYAYounan: Влияние скорости деформации, толщины, сварки на кривую JR для полиэтиленовых трубных материалов, Теоретическая и прикладная механика разрушения74 (2014), стр. 164–18010.1016/j.tafmec.2014.09.008Search in Google Scholar

8 BYLee, JSKim, SYLee, YKKim: Технология стыковой сварки двухстенных полиэтиленовых труб, Materials and Design35 (2012 ), стр. 626–63210.1016/j.matdes.2011.10.014Search in Google Scholar

9 Z.Cai, H.Dai, X.Fu: Исследование моделирования поля температуры горячего плавления трубопровода подачи воды из ПЭВП в спортивный бассейн, Results in Physics9 (2018), стр. 1050 –105610.1016/j.rinp.2018.04.019Search in Google Scholar

10 А.Фараз, С.Нисар, М.А.Хан: Влияние параметров сварки на конструкционные характеристики сварных плавлением экструдированных и литьевых соединений ПЭВП, Journal of Space Technology4 ( 2014), № 1, стр. 114–119Поиск в Google Scholar

11 А.Белазиз, М. Мохамед: Экспериментальное исследование зон сварного шва трубы из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), Journal of Failure Analysis and Prevention18 (2018), стр. 667–67610.1007/s11668-018-0462-0Поиск в Google Scholar

12 С.Ниоу, К.Шауи, С.Аззоуз, Н.Хамлауи, Л.Алими: Метод оценки механических свойств полиэтиленовых труб, сваренных встык плавлением, Международный журнал передовых технологий производства97 (2018), стр. 543 –56110.1007/s00170-018-1908-yПоиск в Google Scholar

13 л.Хуо, Ф.Ци, Ю.Чжан, Х.Цзин, С.Янг: Исследование основных механических свойств электромуфтовых сварных соединений полиэтилена высокой плотности при различных температурах, Журнал материаловедения и технологии19 (2003), № 6, стр. 603–606Поиск в Google Scholar

14 J.Shi, J.Zheng, W.Guo, Y.Qin: Классификация дефектов и режимы разрушения электросварного соединения для соединения полиэтиленовых труб, Journal of Applied Polymer Science124 (2012), стр. 4070–408010.1002/app.35013Поиск в Google Scholar

15 Z.Чеббо, М.Винсент, А.Бужлал, Д.Гено, Ю.Тилье: Численное и экспериментальное исследование процесса электроплавления полиэтиленовых труб, Полимерная инженерия и наука, 55 (2015), № 1, стр. 123– 13110.1002/pen.23878Search in Google Scholar

16 A.Najafigarehtapeh, R.Kacar: Влияние температуры окружающей среды и предварительной термообработки на электромуфтовую сварку полиэтиленовых труб для природного газа, Журнал инженерно-архитектурного факультета Университета Гази33 (2018), нет.2, стр. 371–38010.17341/gazimmfd.416345Search in Google Scholar

17 J.LeBono, L.Barton, M.Birkett: Низкотемпературные испытания полиэтиленовых труб на растяжение и сдвиг внахлест при низкой температуре, International Journal of Adhesion and Adhesives74 (2017) ), стр. 57–6310.1016/j.ijadhadh.2016.12.003Search in Google Scholar

18 R.Kafieh, T.Lotfi, R.Amirfattahi: Автоматическое обнаружение дефектов при сварке полиэтиленовых труб с использованием теплового инфракрасного изображения, инфракрасная физика и технология54 (2011), стр.317–32510.1016/j.infrared.2010.12.010Search in Google Scholar

19 M.Doaei, MSTavallali: Интеллектуальный скрининг электрофузионных полиэтиленовых соединений на основе метода термического неразрушающего контроля, Инфракрасная физика и технология90 (2018), стр. 1– 710.1016/j.infrared.2018.01.030Search in Google Scholar

20 J.Shi, J.Zheng, W.Guo, C.Xu: Оценка безопасности дефекта холодной сварки в электромуфтовом соединении полиэтиленовой трубы, Journal of Pressure Vessel Технология135 (2013), № 5, 051403, с. 1–610.1115/1.4024447Search in Google Scholar

21 HJKwon, PYBJar: Применение МКЭ к деформации полиэтилена высокой плотности, International Journal of Solids and Structures45 (2008), стр. 3521–354310.1016/j.ijsolstr.2008.02 .013Search in Google Scholar

22 М.Шевчик, П.Хутар, Л.Нахлик: Поведение трещин в сварной полиолефиновой трубе, Механика композиционных материалов47 (2011), № 3, с. 263–27010.1007/s11029-011- 9206-xПоиск в Google Scholar

23 S.Chi, YLЧанг: Трещины в композитах покрытие-подложка с многослойными покрытиями и покрытиями FGM, Engineering Fracture Mechanics70 (2003), стр. 1227–124310.1016/S0013-7944(02)00114-5Search in Google Scholar

24 GFRosala, AJDay, ASWood: Модель конечных элементов электромуфтовой сварки термопластичных труб, Труды Института инженеров-механиков, часть E: Journal of Process Mechanical Engineering 211 (1997), стр. 137–14610.1243/0954408971529629Поиск в Google Scholar

25 A.Ализаде: Моделирование разрушения при электромуфтовом соединении, диссертация MSC, Королевский технологический институт KTH, Школа инженерных наук, Стокгольм, Швеция (2015) Поиск в Google Scholar

26 DSSarambale, DKShinde: Анализ и ее моделирование с использованием анализа методом конечных элементов, Международный журнал машиностроения и технологии производства5 (2017), № 12, стр. 51–55Поиск в Google Scholar

27 Дж. Микула: Разрушение сварных полиолефиновых труб, магистерская диссертация, механический факультет Инженерный институт механики твердого тела, мехатроники и биомеханики Брненского технического университета, Брно, Чехия (2015)Поиск в Google Scholar

28 N.Сан, М.Венцель, А.Адамс: Морфология труб из полиэтилена высокой плотности, хранящихся под гидростатическим давлением при повышенной температуре, Polymer55 (2014), стр. 3792–380010.1016/j.polymer.2014.05.056Search in Google Scholar

29 TMAA EL-Bagory, HEMSallam, MYAYounan: Оценка поведения материалов полиэтиленовых труб с вязкостью разрушения, Journal of Pressure Vessel Technology137 (2015), 061402, стр. 1–1010.1115/PVP2014-28407Поиск в Google Scholar

30 L.Boge, Э.Хьяртфорс: Анализ поверхности полиэтиленовых труб и характеристика отказов электромуфтовых соединений, Отчет No.380, кафедра химической и биологической инженерии, кафедра прикладной химии: технология полимеров, Технологический университет Чалмерса, Гетеборг, Швеция (2011) Поиск в Google Scholar

Наноструктурирование и термические свойства сварных швов полиэтилена

Nanoscale Res Lett. 2015 г.; 10: 138.

, , , , , , , и

Anatoliy Galchun

Отдел пластмассы, Э.Институт электросварки им. О.Патона НАН Украины, 03680 Киев-150, ул. Боженко, 11, б.8, Украина

Кораб Николай

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. наук Украины, 03680 Киев-150, ул. Боженко, 11, б.8, Украина

Кондратенко Владимир

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им.ул. Боженко, 8, 11, 03680 Киев-150, Украина

Демченко Валерий

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. 150, Украина

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

Шадрин Андрей

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. Украина, Б.ул. Боженко, 8, 11, 03680 Киев-150, Украина

Анистратенко Виталий

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. 150, Украина

Максим Юрженко

Кафедра сварки пластмасс, Институт электросварки им. Химии НАН Украины, проспект Харьковский, 48, 02160 Киев, Украина

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

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

Автор, ответственный за переписку.

Поступила в редакцию 6 ноября 2014 г .; Принято 19 февраля 2015 г.

Copyright © Galchun et al.; лицензиат Спрингер. 2015Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), что разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства оригинальной работы. Эта статья цитировалась в других статьях PMC.

Abstract

Как известно, полиэтилен (ПЭ) является одним из распространенных материалов в современном мире, и продукция из ПЭ занимает большую долю на промышленных и торговых рынках. Например, различные виды технического ПЭ типа ПЭ-63, ПЭ-80, ПЭ-100 имеют широкое промышленное применение, т. е. в строительстве, для трубопроводных систем и т. д.Стремительное развитие индустрии пластмасс опережает детальное изучение процессов сварки и механизма образования швов, поэтому они остаются неизученными. Окончательного ответа на вопрос, как формируется микроструктура шва, до сих пор нет. Такие условия ограничивают наш путь к пониманию проблемы и, соответственно, препятствуют научным подходам к сварке более сложных (с химической точки зрения) типов полимеров, чем ПЭ. С учетом современного уровня техники в статье представлены результаты комплексных исследований сварного шва ПЭ, его структуры, теплофизических и эксплуатационных характеристик, анализ этих результатов и на его основе некоторые гипотезы формирования сварного соединения и структуры шва.Показано, что сварка разнородных полиэтиленов типа ПЭ-80 и ПЭ-100 приводит к образованию более упорядоченных кристаллитов, перестройке кристаллической фазы, аморфных областей с внутренними напряжениями в зоне сварки.

PACS: 81.20.Вж, 81.05.Лг, 81.07.-б

История вопроса

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

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

Сварка является основным методом соединения полиэтиленовых труб при строительстве трубопроводов.На сегодняшний день достаточно развитыми с технологической точки зрения и широко применяемыми на практике являются следующие способы сварки: стыковая сварка горячим инструментом, сварка враструб горячим инструментом, контактная сварка [7,8]. Последние два метода требуют некоторых специальных деталей соединения, таких как муфты и фитинги с сопротивлением. Сварка встык является наиболее простым и универсальным методом и может применяться для труб всех диаметров (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, а все факторы, способные способствовать разрушению трубы или сварного шва, постоянно исследуются и могут быть устранены [9]. В тех случаях, когда произошло разрушение, важно иметь эффективную и надежную технологию ремонта [10]. Поскольку трубы изготавливаются из полиэтилена различных марок, требуется разработка технологии сварки, обеспечивающей надежное соединение разнотипных полиэтиленов.

Все вышеперечисленные способы сварки имеют свои технологические особенности и характерные 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 условий [12,13], а также для изучения особенностей сварки труб различного диаметра [14]. Механические и термические свойства материала труб 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 разнородные ПЭ необходимо разрабатывать специальные технологии и оборудование для сварки. 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 околошовной зоны [18,19]. В ряде работ исследовалась макромолекулярная структура ПЭ, влияющая на свариваемость материала [20], а также внутренние деформации в сварных соединениях ПЭ [21], но общий механизм формирования сварного соединения и макромолекулярные структуры [22, 23] в сварном шве изучены еще недостаточно.

Таким образом, до сих пор нет полного понимания особенностей формирования и структурных особенностей сварного соединения ПЭ и других полиолефинов. Еще менее 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 методом широкоуглового рентгеновского рассеяния) разнородной структуры швов типа ПЭ и их свойств.На основе анализа полученных результатов предложены новые гипотезы о природе и механизме образования сварных швов и структурировании полимеров в таких швах.

Методы

Материалы и обработка

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

Проведены эксперименты по сварке труб ПЭ-80 и ПЭ-100 диаметром 63 мм и толщиной стенки 6 мм методом традиционной стыковой сварки горячей пластиной при следующих условиях: температура сварки 200°С, давление сварки 0,2 МПа, 60 сек. время расстройства. Изменение во времени составило 3 с. Время охлаждения под давлением составляло 6 мин. Аппарат для стыковой сварки нагретых пластин САТ-1 производства Завода экспериментального сварочного оборудования им.Для сварки использовался Институт электросварки им. О.Патона НАН Украины. Фотография сварного шва труб ПЭ-80 и ПЭ-100 представлена ​​на рисунке.

Сварное соединение полиэтиленовых труб. Сварка разнородных труб (ПЭ80 и ПЭ-100 диаметром 63 мм).

Аппаратура и средства измерений

Структура ПЭ ПЭ (типов ПЭ-80 и ПЭ-100), а также сварных швов ПЭ-80/ПЭ-100 исследована методом широкоуглового рассеяния рентгеновских лучей (ВАКС) 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. В качестве источника характеристического рентгеновского излучения использована рентгеновская трубка БСВ27Cu, работающая на U  = 30 кВ и I  = 30 мА. Рентгеновские измерения проводились методом пошагового сканирования 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 исследованы методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) на приборе DSC Q2000 фирмы 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, теплового потока ±0,01 Дж/г.

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

Термомеханическое поведение и деформационные характеристики (ТМА) исходных образцов и сварного шва исследованы на ЭМ приборе TMA Q400 производства TA Instruments (New Castle, DE, USA) в атмосфере осушенного воздуха при линейной скорости нагрева 10°С/мин при температуре от 30 до 250°С. Измерения проводились в режиме теплового расширения с использованием кварцевого индентора диаметром 2,8 ± 0,01 мм. Приложенное к образцу давление индентора было постоянным и равнялось 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 сваренных образцов оценивали путем испытания на осевое растяжение (по ДБН В.2.5-41) со скоростью растяжения 50 мм/мин при комнатной температуре с FP- 10 натяжной станок (Германия). Качество сварки также оценивали по визуальным 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 располагается между кривыми чистого ПЭ-80 и ПЭ-100, которые соответствуют процессу термоокислительного разрушения. Такое поведение кривых логично и не подлежит никакому обсуждению.Но в начальной области процесса термоокислительного разрушения (до 280°С) наблюдается некоторая повышенная стабильность сварного шва ПЭ-80/ПЭ-100 по сравнению с чистыми полиэтиленами. Как видно на вставке к рисунку а, шов ПЭ-80/ПЭ-100 имеет меньшую потерю массы в начале разрушения и повышенную (до 10°С) температуру начала разрушения по сравнению как с ПЭ-80, так и с ПЭ-100. ПЭ-100. Такой вид кривой свидетельствует о том, что в шве образуются структуры с более высокой термической стабильностью.

Результирующие графики исследований ТГА и ТМА. Термогравиметрические (a) и термомеханические (b) результаты для чистого ПЭ-80, ПЭ-100 и их сварного шва ПЭ-80/ПЭ-100.

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

На основании вышеприведенных данных можно предположить, что при сварке разнородных полиэтиленов типа ПЭ-80 и ПЭ-100 образуются участки с повышенной термостойкостью (видимо, в кристаллической фазе) и участки с внутренними напряжениями (в аморфной фазе). ) образуются в зоне сварки.Для проверки этой идеи все образцы (как из чистого полиэтилена, так и их сварные швы) были исследованы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (рис. а) и широкоугольной рентгеновской спектроскопии (рис. б).

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

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

Таблица 1

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

Образец Температура плавления Т м 1 , °С Температура плавления Т м 2 , °С Энтальпия плавления, Дж/г
ПЭ-80 117.10 133,13 114,90
РЕ-100 124,34 136,21 134,90
ПЭ-80 / ПЭ-100 сварить 118,90 138,06 144,60

Увеличение температура плавления T m 2 сварного шва по сравнению с соответствующими T m 2 обоих видов чистого полиэтилена является важным подтверждением предположения о наличии в сварном шве участков с более высокой термостойкостью и, соответственно, с кристаллитами более высокого порядка (упаковка).

Аналогичная тенденция наблюдается и для интегральных энтальпий плавления, определенных по площадям плавления на кривых ДСК, что позволило рассчитать степень кристалличности по классическому уравнению [24] (см. Таблицу ). Для сварного шва ПЭ-80/ПЭ-100 интегральная энтальпия плавления является наибольшей среди трех полимеров, что, очевидно, свидетельствует о более высокой термической стабильности 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 в сварном соединении более упакованных кристаллитов.Представленные в таблице степени кристалличности рассчитаны на основе интегральных энтальпий плавления для каждого образца по классическому уравнению [24]. Видно, что степень кристалличности шва самая высокая среди трех образцов и, соответственно, выше, чем у чистых матриц обоих типов ПЭ.

Таблица 2

Структурные и механические характеристики полиэтиленов и их сварных швов

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 Прочность на растяжение МПа Относительная прочность на растяжение %
PE-80512 PE-80 42 56 7.2 7.2 7.2 19.6 100
PE-100 51 57 7.2 7.2 7.2 7.2 23.1 100
PE-80 / PE-100 Weld 53 66 7.2 8.0 Разрушены на базовом материале > 100

Другими аргументами, подтверждающими наше предположение, являются результаты WAXS (рис. б). Анализ спектров сварных швов ПЭ-80, ПЭ-100 и ПЭ-80/ПЭ-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 степени кристалличности ( x CR) определяли методом Мэтьюна [25]:

x 3 Q CR ( Q CR + Q 00224) -1 ⋅ 100

1

, где q Cr — площадь дифракционных максимумов, описывающих кристаллическую структуру полимера и q q + q м — это общая площадь дифракционного рисунка в пределах углы рассеяния, при которых возникает аморфно-кристаллическая структура полимера.Это определение показало, что степень кристалличности как для ПЭ-80, так и для ПЭ-100 практически одинакова (примерно 56% для ПЭ-80 и 57% для ПЭ-100) и сильно отличается от такой степени кристалличности ПЭ-80/ПЭ-100. 100 сварных швов (66%), и эти данные коррелируют с результатами исследований ДСК. Различия в степенях кристалличности, рассчитанных по данным ДСК и ВАКС, как сообщается в [26], достаточно типичны и могут быть объяснены неодинаковыми условиями исследования и состоянием макромолекул при комнатной (ВАКС) и повышенной (ДСК) температурах.

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

2

где К – константа, связанная с формой кристаллита (если форма не определена, К   904  904), что 3  90,4 угловая полуширина (ширина полувысоты) дифракционного максимума, показала, что средние значения L 1 ≈ 7.2 нм для сварных швов ПЭ-80, ПЭ-100 и ПЭ-80/ПЭ-100 и средние значения L , L 2 ≈ 8,0 нм (для расчета использовались дифракционные максимумы при 2 θ max = 21,2° и 23,6°).

Для оценки отличия экспериментальной рентгенограммы сварного шва ПЭ-80/ПЭ-100 от дифрактограмм механических смесей ПЭ-80 и ПЭ-100 (в условиях нулевого взаимодействия между ними) дальнейшие расчеты Рентгенограммы таких смесей построены в предположении, что оба компонента (оба типа ПЭ) вносят аддитивный вклад в дифракционную картину: широкоугольного рентгеновского рассеяния ПЭ-80 и ПЭ-100; w 1 и w 2 – массовое содержание компонентов в системе ( w 1  +  w 2   ).Сравнивая экспериментальную и расчетную рентгенограммы, на рисунке видно, что имеет место неаддитивное изменение экспериментальной дифракционной кривой по сравнению с теоретической; это важный результат, так как он подтверждает, что взаимодействие макромолекул ПЭ-80 и ПЭ-100 происходит в сварном шве ПЭ-80/ПЭ-100. Анализируя экспериментальную дифракционную кривую сварного шва ПЭ-80/ПЭ-100, видно, что интенсивность первого дифракционного максимума (2 θ max = 21,2°) уменьшается, а интенсивность второго дифракционного максимума значительно возрастает (2 θ ). макс = 23.6°) по сравнению с соответствующими дифракционными максимумами на обоих спектрах чистого ПЭ. По-видимому, этот фактор свидетельствует о том, что при сварке этих двух материалов происходит перестройка кристаллических фаз ПЭ-80 и ПЭ-100, а в сварном шве ПЭ-80/ПЭ-100 образуются более упакованные кристаллиты (по сравнению с чистыми материалами). Этим можно объяснить выявленную ранее специалистами и подтвержденную экспериментально до начала текущих исследований повышенную прочность соединения разнородных полимеров (см. табл. ).Значения размеров кристаллитов ( L 1 и L 2) для каждого образца, рассчитанные по отдельным дифракционным максимумам, также представлены в таблице. Так, увеличенный размер кристаллитов характерен для шва ПЭ-80/ПЭ-100.

Выводы

Представлены результаты комплексных тепловых и структурных исследований двух видов технического 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 участки 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 ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины.

аббревиатуры

DSC DSC дифференциальная сканирующая калориметрия
HDPE полиэтилен высокой плотности PE-80
PE-80 полиэтилен высокой плотности с MW 80000 г / моль и плотность 0,953 г / см 3 9
PE-100 полиэтилен высокой плотности с MW 100000 G / моль и плотность 0,960 г / см 3
PE полиэтилен
TGA Термогравиметрический анализ
TMA 9052 TMA TMA Термомеханический анализ

Участие авторов

AG выполнила стыковую сварку полиэтиленовых труб. Н.К. предоставил ценные обсуждения и написал рукопись. В.К. оказал помощь в проведении испытаний на растяжение и интерпретации их результатов. VD выполнил исследования WAXS и анализ данных WAXS. AS и MI обеспечили ценные обсуждения и внесли свой вклад в анализ результатов по сравнению со структурными особенностями образцов. AV предоставил визуальную визуализацию и помог с анализом результатов.Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

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. А.С., 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 кафедрой сварки пластмасс Института им.О.Патона НАН Украины и старший научный сотрудник Института химии высокомолекулярных соединений НАН Украины.

Информация об авторе

Анатолий Гальчун, электронная почта: [email protected]

Николай Кораб, Email: [email protected]_barok.

Владимир Кондратенко, Email: [email protected]

Валерий Демченко, Email: [email protected]

Андрей Шадрин, Email: [email protected]

Виталий Анистратенко, Email: [email protected]

Максим Юрженко, Email: [email protected]

Литература

1. Бухин В.Е., Фаттахов М.М. Полимерные материалы, используемые для строительства трубопроводов. Eng Полимерные материалы сетевого производства. 2008; 25:20–6. [Google Академия]2. Энциклопедия промышленной химии Джеремика Д. Ульмана. Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons Inc.; 2014. Полиэтилен; стр. 1–42. [Google Академия]3. Статья редактора Что нужно знать о «трубном» полиэтилене. Инженерные сети из полимерных материалов.2002; 2: 5–9. [Google Академия]4. Рыжов В., Калугина Е., Бисерова Н., Казаков Ю. Типы труб из полиэтилена. Структура и свойства. Полимерные трубы. 2011; 4:56–60. [Google Академия]5. Гориловский Н., Хвоздев И. Труба полиэтиленовая типа ПЭ-100. Основные технические требования и разработки. Полимерные трубы. 2008; 22:47–50. [Google Академия]6. Статья редактора Рынок импорта трубного полиэтилена Украины в 2013 г. Полимерные трубы. 2013;4(29):18–22. [Google Академия]7. Стокс ВК. Способы соединения пластмасс и пластиковых композитов: обзор.полим. инж. 1989;29(19):1310–24. doi: 10.1002/pen.760291903. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Комаров ГВ. Соединения деталей из полимерных материалов. Справочник. Профессия: Санкт-Петербург, Россия; 2006. [Google Scholar]9. Норман Б. Собственный срок службы полиэтиленовых трубопроводов. полим. инж. 2007;47(4):477–80. doi: 10.1002/pen.20696. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 10. Карандашев Д. Аварийный ремонт полимерных трубопроводов. Полимерные трубы. 2008;4(22):83–5. [Google Академия] 11. Кораб НГ, Минеев ЭА. Критические замечания по методам сварки термопластичных полимерных труб.Полимерные трубы. 2007;1(2):53–55. [Google Академия] 12. Нонхоф CJ. Оптимизация сварки горячей пластиной для серийного и массового производства. полим. инж. 1996;36(9):1184–95. doi: 10.1002/pen.10512. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Кайгородов Г.К., Каргин В.Ю. Скорость охлаждения сварного шва полиэтиленовой трубы влияет на ее прочность. Трубопроводы Экол. 2001; 2:13–4. [Google Академия] 14. Hezzel J, Loogamer A, Tsunaga M. Сварка пластиковых труб большого диаметра: характеристики и срок службы. Eng Полимерные материалы сетевого производства. 2006; 18:24–7.[Google Академия] 15. Кимельблат В.И., Волков И.В., Глухов В.В. Оптимизация технологии стыковой сварки горячим инструментом. Учет свойств полимеров. 2010;2(28):32–6. [Google Академия] 16. Кимельблат В.И., Волков И.В., Чупрак А.И. Изменение реологических свойств полиэтилена как стимул для оптимизации основных параметров стыковой сварки горячим инструментом. Диагностика сварки. 2012;2:49–52. [Google Академия] 17. Минеев ЭА. Качество сварных соединений и технологическая дисциплина. Eng Полимерные материалы сетевого производства. 2006; 16:40–1. [Google Академия] 18.Стокс ВК. Сравнение морфологии вибрационного и термопластичного сварного шва. полим. инж. 2003;43(9):1576–602. doi: 10.1002/pen.10133. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Min N, Qi W, ShiBing B. Морфология и свойства полиэтиленовой трубы, экструдированной при низком вращении оправки. полим. инж. 2010;50(9):1743–50. doi: 10.1002/pen.21698. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 20. Волков И.В., Глухов В.В., Камалов А.Б., Кимельблат В.И. Связь степени свариваемости ПЭ-100 с его макромолекулярной структурой. Вестник Казанского технологического университета.2010;10:600–2. [Google Академия] 21. Лу Ю, Шинозаки Д.М., Герберт С. Неоднородная деформация сварного полиэтилена высокой плотности. J Appl Polym Sci. 2002;86(1):43–52. doi: 10.1002/прил.10895. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Шадрин А. ANTEC-92 Int. конф. Proc., Детройт, США. Ланкастер, Пенсильвания: Technomic Publ; 1992. Мартенситоподобные превращения в сварных соединениях полукристаллических полимеров; стр. 1784–177. [Google Академия] 23. Гринюк В.Д., Кораб Г.Н., Шадрин А.А. Молекулярный механизм образования сварных соединений в термопластичных материалах.Патон Сварка Дж. 1992; 4 (7–8): 447–51. [Google Академия] 24. Менцель Д.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. Конг Ю., Хэй Дж. Н. Энтальпия плавления и степень кристалличности полимеров по данным ДСК. Европа Полим Дж. 2003;39:1721–7. doi: 10.1016/S0014-3057(03)00054-5. [CrossRef] [Google Scholar]

27.Гинье А: Рентгеновская дифракция в кристаллах, несовершенных кристаллах и аморфных телах. Courier Dover Publications, 1994. ISBN 978-0-486-68011-8.

Страница не найдена | McElroy Press Room

Архив

Попробуйте поискать в ежемесячных архивах. 🙂

Архивы Выбрать месяц Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2 2 Апрель 2020 Май 2020 Июнь 2020 2020 февраля 2020 г. январь 2020 г. декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 г. Сентябрь 2019 г. август 2019 г. Июль 2019 г. Июнь 2019 г. Май 2019 г. апрель 2019 г. Март 2019 г. Февраль 2019 Январь 2019 г. декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 г. Сентябрь 2018 г. август 2018 г. Июль 2018 г. Июнь 2018 г. Май 2018 г. Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 г. август 2017 Июль 2017 г. Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 г. Февраль 2017 Январь 2017 г. Октябрь 2016 г. Сентябрь 2016 г. август 2016 г. Июль 2016 года апрель 2016 г. Март 2016 Ноябрь 2015 г. Октябрь 2015 г. Сентябрь 2015 г. август 2015 г. Июнь 2015 май 2015 г. январь 2015 г. Декабрь 2014 ноября 2014 года сентябрь 2014 Июль 2014 Июнь 2014 апрель 2014 Март 2014 Январь 2014 г. декабрь 2013 г. Июнь 2013 г. апрель 2013 г. Март 2013 г. Февраль 2013 г. Ноябрь 2011 Сентябрь 2012 г. Июль 2012 г. Декабрь 2011 г. Март 2011 г. февраль 2011 г. Октябрь 2011 г. Август 2010 г. Июль 2010 Май 2010 г. апрель 2010 г. Март 2010 г. Февраль 2010 Ноябрь 2009 г. август 2009 г. Июнь 2009 г. Май 2009 г. Апрель 2009 г. Март 2009 г. Февраль 2009 г. Декабрь 2008 г. Октябрь 2008 г. Сентябрь 2008 г. Июн 2007 г. Февраль 2007 г. Декабрь 2004 г. Ноябрь 2004 г. Октябрь 2004 г. Июль 2004 г. Май 2004 г. Март 2004 г. Декабрь 2003 г. Ноябрь 2003 г. Август 2003 г. Октябрь 2002 г. Август 2002 г. Июль 2002 г. Июнь 2002 г. Март 2002 г.

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.