Полиэтилен низкого давления (ПНД) — популярный материал для изготовления безнапорных труб, предназначенных для холодного водоснабжения. Соединение отдельных участков таких труб может производиться различными способами – сваркой встык, либо механически, при помощи различных фитингов – но меньше всего ограничений требует технология электрофузионной сварки (от англ. fusion – сплавление, слияние). В быту устройства для реализации такого процесса называют электромуфтовыми сварочными аппаратами.

Технология процесса

На соединяемые участки трубопровода накладывается специальная муфта, внутри которой установлена нагревательная спираль. Существуют и конструкции с внешними нагревательными элементами, которые действуют быстрее, но не обеспечивают соединению требуемой надёжности. Количество устанавливаемых муфт может быть различным. Например, для сложного стыка, с разветвлениями, их может быть три, для трубопроводов с резкими перепадами диаметров – две, в остальных случаях достаточно и одной.

К соединяемым участкам труб из ПНД предъявляются довольно высокие требования:

1. Смежные участки на длине не менее чем два наружных диаметра трубы должны быть очищены от пыли, грязи, а также масляно-жировых отложений.
2. Овальность труб не должна превышать 0,2 мм по всей длине стыка.
3. На поверхность зоны сварки не должна попадать атмосферная влага.
4. Температура окружающего воздуха во время работы аппарата для электромуфтовой сварки не должна выходить за пределы диапазона -10…+40ºС.
5. Все соединяемые части должны быть изготовлены из ПНД с примерно схожими физико-механическими характеристиками.

Последнее требование связано с тем, что в управляющий блок электромуфтового сварочного аппарата заложена информация о динамике плавления ПНД под воздействием внешнего теплового источника, и, если запрашиваемые данные не совпадают, устройство не включится. Это снижает требования к квалификации работающего, поскольку процесс электрофузионной сварки произойдёт автоматически, но существенно увеличит цену аппарата.

Для обеспечения равномерности зазора по длине стыка (и ширине муфты) трубы располагаются в позиционере – устройстве, которое обеспечивает прямолинейность осей соединяемых труб. Вполне вероятная овальность труб, а также наличие локальных поверхностных дефектов преодолевается установкой специальных накладок из ПНД, комплект которых прилагается к электромуфтовому сварочному аппарату.

Концы нагревательного элемента выводятся наружу муфты, и подключаются к токоведущим клеммам электромуфтового аппарата. После проверки качества ПНД (марка, плотность, шероховатость и пр.) включение устройства и все последующие операции происходят автоматически. Аппарат отключается, когда капли расплава появляются в зазоре между позиционером и муфтой. Остаётся только выждать определённое время для охлаждения места стыка.

Электросварная муфта – одноразовая. Даже при возможных проблемах с нагревом (например, при обнаруженной неоднородности тела трубы) повторному использованию она не подлежит.

Конструкции электромуфтовых сварочных аппаратов

Рассмотрим их на примере отечественного устройства «Трасса-М», сертифицированного в России, и получившего за 10 лет применения довольно высокую оценку специалистов по стыковой сварке ПНД-труб. Аппарат включает в себя следующие узлы:

1. Источник питания током мощностью 4,5 кВА (при максимальном сварочном токе 48 А).
2. Стабилизатор питания с автоматом защиты.
3. Считыватель для определения штрих-кода присоединяемого фитинга.
4. Сварочный кабель с двумя сменными наконечниками.
5. Графический дисплей.

Электромуфтовый сварочный аппарат «Трасса-М» работает от сети 220 В. Перед включением устройства при помощи считывателя определяются характеристики фитинга, после чего вручную, либо автоматически в память устройства вводятся значения входного напряжения, которое будет подаваться на муфту. Для этого используется не оптический карандаш, а бесконтактный сканер, что даёт некоторые эксплуатационные преимущества, и снижает требования к тщательности оценки.

Соединяемые части трубопроводов размещаются строго вертикально, причём зона сварки должна быть надёжно укрыта как от влаги, так и от прямых солнечных лучей. Подготовленная муфта устанавливается на зону стыка и позиционируется в нужном положении (при обнаруженных овальностях трубы применяются накладки). Предварительно внешние и внутренние образующие трубопровода очищаются специальным раствором и просушиваются салфеткой. Режим функционирования аппарата не подбирается оператором, а устанавливается автоматически. В зависимости от результатов работы считывающего устройства. Контрольными параметрами являются:

• время нагрева, с;
• время охлаждения, с;
• диаметр трубы в месте стыка и диапазон температуры внешнего воздуха (оказывает влияние на продолжительность процесса остывания ПНД).

При нагреве образуется равномерная структура материала, устраняются минимально остающиеся (до 0,1 мм) зазоры в соединении, а протяжённость нагревательного элемента достаточна для надёжной работы трубопровода в течении 10 лет и более. Цена аппарата – около 105 тыс. руб.

Из зарубежной техники аналогичного предназначения стоит отметить установку Pegasus (Пегас) от английской фирмы Candervale Technology. «Пегас» представляет собой полностью автоматизированный аппарат для электромуфтовой сварки – при подключении внешнего питания дисплей определяет все внешние условия, необходимые для сварки, после чего предлагает подключить внешние разъёмы на муфте к клеммам источника тока. Процесс считывания штрих-кода аналогичен таковому для «Трассы-М». Используемый ток (20…25 А) несколько ниже, чем у предыдущего устройства, что объясняется потребностью в более мягком и равномерном прогреве стенок трубы. Цена вопроса – около 155 тыс. руб.

Как следует из изложенного, аппараты для электромуфтовой сварки при нерегулярном использовании целесообразнее арендовать, чем приобретать. Тем более, что приобретение самих муфт – также достаточно дорогое удовольствие: от 250 руб. за муфту диаметром до 25 мм, до 15000 руб. за муфту диаметром от 430 мм.