ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СВАРКИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ

207 
О важности данного метода говорит тот факт, что он предусмотрен также 
международным стандартом ISO 13952 и инструкцией DVS 2203-4 немецкого 
союза сварщиков [6]. 
Для проведения испытаний на длительное растяжение при постоянной 
нагрузке было изготовлено специальное устройство (рис. 1). Устройство 
позволяет создавать и поддерживать в 12 образцах постоянное статическое 
растягивающее усилие в течение всего времени испытания. Перед 
нагружением образцы кондиционировались при комнатной температуре 
(23±3) °С с последующим погружением в испытательную среду. Нагружение 
образцов осуществлялось плавно после выравнивания температуры в 
испытательной ванне. В качестве испытательной среды использовалась 
дистиллированная вода с 2 %-ным содержанием смачивающего поверхностно-
активного вещества ОП-10 по ГОСТ 8433 [2], при этом температура 
испытательной среды равнялась +95 

С. В процессе испытания 
обеспечивалась неизменная концентрация смачивающего вещества с 
точностью ± 5 %. Испытательное напряжение равнялось 4,3 МПа
P
P
на каждый 
образец, согласно требованиям СП 42-103-2003 [4]. В процессе испытаний 
фиксировалось время выдержки в испытательной среде до разрушения 
образцов. Следует отметить, что согласно своду правил по проектированию и 
строительству полиэтиленовых газопроводов сварные соединения являются 
годными, если образцы выдержали без разрушения 30 часов.
Рис. 1. Устройство для испытаний на длительное растяжение 

208 
Испытаниям на длительное растяжение при постоянной нагрузке 
подвергались сварные стыковые соединения полиэтиленовых труб ПЭ 80 
SDR11 63×5,8 и ПЭ 100 SDR11 63×5,8. Сварка производилась при различных 
режимах и температурах окружающего воздуха от минус 40 °С до плюс 43,5 
°С.
Материалы ПЭ 80 и ПЭ 100 – это полиэтилены второго и третьего 
поколений. ПЭ100 является усовершенствованной модификацией ПЭ80 и 
имеет ряд преимуществ: более высокий срок эксплуатации, высокая 
прочность, высокий показатель стойкости медленному и быстрому 
растрескиванию. ПЭ80 в основном используется для производства труб 
малого диаметра. 
На рис. 2 приведены результаты испытаний сварных соединений 
полиэтиленовых труб ПЭ 80 SDR11 63×5,8 и ПЭ 100 SDR11 63×5,8. Сварка 
производилась по стандартной технологии в интервале температур 
окружающего воздуха от минус 15 °С до плюс 45 °С, т.е. в 
регламентированном диапазоне температур производства сварочных работ.
Следует отметить, что в процессе испытаний образцы сварных 
соединений из ПЭ80 в основном разрушались именно по месту сплавления. В 
то же время сварные соединения из ПЭ100 в основном разрушались по месту, 
находящегося под валиками наплывов расплавленного материала (грата), т.е. в 
подгратовой области. 

209 
Рис. 2. Среднее время до разрушения сварных стыковых соединений 
полиэтиленовых труб по температурам ОВ при сварке 
По результатам видно, что сварные соединения из ПЭ100 имеют лучшие 
показатели по времени выдержки до разрушения в испытательной среде. 
Требуемые по нормативным документам, 30 часов выдержали практически все 
образцы за исключением сварных соединений из ПЭ80, изготовленных 
сваркой при температуре окружающего воздуха минус 15 °С. Наиболее 
оптимальной температурой ОВ при сварке для ПЭ100 является температура 
около 0 °С, для ПЭ80 температура около 10 °С.
В Институте проблем нефти и газа СО РАН разработаны новые 
технологии сварки полиэтиленовых труб, позволяющие производить 
сварочные работы при температурах окружающего воздуха ниже минус 15 °С 
без строительства временных отапливаемых конструкций [1, 5]. Данные 
технологии позволят значительно сократить временные и экономические 
затраты при строительстве полиэтиленовых газопроводов. Кратковременные 
испытания сварных соединений, изготовленных при низких температурах по 
разработанным технологиям, показали, что сварные соединения являются 
годными и по исследованным показателям качества не уступают показателям 
сварных соединений, изготовленных при комнатной температуре [3]. 

210 
В связи с этим сварные соединения, изготовленные при низких 
температурах окружающего воздуха, были также подвергнуты испытаниям на 
длительное растяжение при постоянной нагрузке. Сварка полиэтиленовых 
труб ПЭ80 производилась по следующим технологическим режимам: 
Режим 1: При температурах окружающего воздуха ниже минус 15 °С, 
время нагрева 55 секунд, согласно СП 42-103-2003, т.е. здесь имело место 
нарушение технологического режима сварки; 
Режим 2: При температурах окружающего воздуха ниже минус 15 °С, 
время нагрева увеличенное, рассчитанное с помощью комплекса программ, 
разработанного в Институте проблем нефти и газа СО РАН для анализа 
температурных полей при сварке. Время нагрева увеличивается для 
достижения такой же глубины проплавления, что и глубины проплавления, 
достигаемой при комнатной температуре. Остальные параметры согласно СП 
42-103-2003. 
Для поддержания необходимой скорости охлаждения 
использовалась теплоизоляционная камера; 
Режим 3: При температурах окружающего воздуха ниже минус 15 °С. В 
данном режиме сварки использовался предварительный подогрев свариваемых 
труб отдельным нагретым инструментом с температурой 60 °С, затем для 
выравнивания температурного поля выдерживалось определенное время 
остывания. Продолжительности предварительного подогрева и остывания 
были рассчитаны с помощью комплекса программ, разработанном в 
Институте проблем нефти и газа СО РАН. После подогрева сварка 
производилась по стандартной схеме, согласно требованиям СП 42-103-2003, 
охлаждение сварного соединения также производилось в теплоизоляционной 
камере. 
По результатам испытаний (таблица 1) видно, что сварные соединения, 
изготовленные при низких температурах окружающего воздуха с 
использованием предварительного подогрева (Режим 3), выдержали свыше 30 
часов, что выше показателей сварных соединений, полученных с 
использованием увеличенного времени нагрева при сварке (Режим 2).

211 
Таблица 1 
Время до разрушения сварных стыковых соединений полиэтиленовых труб (ПЭ80), 
изготовленных при низких температурах ОВ 
Сварные соединения полиэтиленовых труб из ПЭ100 имеют лучшие 
показатели времени выдержки в активной среде при постоянной нагрузке по 
сравнению со сварными соединениями полиэтиленовых труб из ПЭ80. 
Испытаниями на длительное растяжение при постоянной нагрузке 
показана эффективность разработанной в Институте проблем нефти и газа СО 
РАН технологии сварки полиэтиленовых труб из ПЭ80 с использованием 
предварительного подогрева при низких климатических температурах 
окружающего воздуха. 
Использованная литература 
1.
Аммосова 
О.А., 
Герасимов 
А.И., 
Старостин 
Н.П. 
Сварка 
полиэтиленовых труб встык при температурах воздуха ниже нормативных. 

жүктеу/скачать 13,27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: