Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной
Сущность изобретения: конец стальной трубы обрабатывают механически и его нагревают . Формируют цилиндрический раструб на конце полиэтиленовой трубы. Наносят адгезив на конец стальной трубы и вводят его в раструб. Адгезив в форме ленты из клея наносят методом намотки. Конец стальной трубы в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до тры, определяемой из заданного соотношения . Перед нагревом на собранное соединение надевают усиливающую пластмассовую муфту, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба . 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Я)s F 16 (47/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР, /
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Тн = K1Tnn, (21) 4892833/29 (22) 20.12.90 (46) 07.09.92. Бюл. Иг 33 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) Б.Ф.Виндт,,Л.И,Пяк и И.B.Ñáàðñêèé (56) Альбом технологических карт строительства распределительных газопроводов из полиэтиленовых труб. Саратов. ГипроНИИгаз, 1984, с. 22-25. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ТРУБЫ СО СТАЛЬНОЙ (57) Сущность изобретения: конец стальной трубы обрабатывают механически и его наИзобретение относится к области соединений пластмассовых и металлических труб, точнее к способам неразьемного соединения полиэтиленовых труб со стальными.
Целью изобретения является повышение прочности и герметичности соединения полиэтиленовой трубы со стальной путем обеспечения сохранности адгезива в процессе сборки.
При осуществлении способа соединения полиэтиленовой трубы со стальной, включающего механическую обработку конца стальной трубы и его нагрев, формование цилиндрического раструба на конце полиэтиленовой трубы, нанесение адгезива на конец стальной трубы и введение его в раструб полиэтиленовой, согласно предполагаpìî ëó изобретению, на конец стальной трубы в холодном состоянии наносят адгезиб в виде клея-расплава в форме ленты методом намотки, конец трубы с адгезивом. Ж„, 1760228 А1 гревают. Формируют цилиндрический раструб на конце полиэтиленовой трубы. Наносят адгезив на конец стальной трубы и вводят его в раструб. Адгезив в форме ленты из клея наносят методом намотки. Конец стальной трубы в собранном соединении подвергают индукционному нагреву.до тры, определяемой из заданного соотношения. Перед нагревом на собранное соединение надевают усиливающую пластмассовую муфту, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба. 1 э.п. ф-лы, 1 табл. 3 ил. вводят в раструб полиэтиленовой трубы, после чего конец стальной трубы в собранном состоянии подвергают индукционному нагреву до температуры Тн, определяемой из соотношения где Тлл — температура плавления полиэтилена, С;
К1 — коэффициент, равный 1,7-2,2 с выдержкой t(c) = К2д (2) где д — толщина ленты — адгезива, мм;
Кг — коэффициент, равный 90110 с/мм2.
На фиг. 1 показана конструкция неразьемного соединения полиэтиленовой трубы со; на фиг. 2 — узел l на фиг. 1; на фиг. 3 — собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной в устройстве для индукционного нагрева.
1760228
Соединение полиэтиленовой трубы со стальной по данному способу осуществляют в следующей последовательности.
На предварительно механически обработанный концевой участок стальной трубы 1 в холодном состоянии наматывают ленту — адгезив 2 с шагом намотки, преимущественно равным 0,5 ширины Ь ленты, после чего конец трубы 1 вводят в заранее сформованный раструб 3 полиэтиленовой трубы 4. Для повышения надежности соединения, что особенно важно при сооружении напорных и других ответственных трубопроводов, на собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной перед нагревом надевают пластмассовую усиливающую муфту 5, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба
3. Пластмассовая муфта 5 может быть сформована из полиэтиленовой трубы или получена другим способом, например прессованием.
По окончании сборки стальную трубу 1 в собранном соединении подвергают индукционному нагреву до температуры Тн, определяемой иэ соотношения (1) с выдержкой t(c), определяемой соотношением (2).
При этом собранное соединение труб 1 и 4 закрепляют в зажимах 6 и 7 устройства для индукционного нагрева (фиг. 3).
Индуктор 8 устанавливают с перекрытием длины прогреваемого участка соединения со стороны стальной трубы на величину, примерно в 2 — 3 раза превышающую толщину стальной трубы.
В процессе индукционного нагрева стальной трубы расплавляется адгезив и контактирующая с ним внутренняя поверхность раструба полиэтиленовой трубы. На границе сталь — адгезив образуется адгезионное соединение, а на границе адгезив— полиэтилен образуется сварное соединение, После естественного или принудительного охлаждения соединение приобретает прочность и плотность.
Пример. По способу были соединены полиэтиленовые трубы ПНД 63Т ОГОСТ
18599 — 83 со стальными трубами наружным диаметром 57 мм и толщиной стенки 3 мм
ГОСТ 107104 — 76.
Концы стальных труб на длине 70 мм обработали на токарном станке до диаметра 56 мм с шероховатостью поверхности по
3-4 классу по ГОСТ 2789-73, на торцах была снята фаска размером 5 мм под углом 30 к оси трубы, На концах полиэтиленовых труб сформовали раструбы с цилиндрической частью длиной 75-80 мм и внутренним диаметром
57 мм.
Из патрубков полиэтиленовых труб сформовали усиливающие муфты длиной
5 90 мм и внутренним диаметром 67 мм. Затем на концы стальных труб нанесли в соответствии со схемой (фиг. 2) адгезив-ленту шириной 10 мм и толщиной д = 0 3 мм из сополимера этилена с винилацетатом
10 (СЭ BA) марки 11306 — 075, ТУ 6-05-16-36-78, после чего насадили раструбы полиэтиленовых труб и на собранные соединения натянули усиливающие муфты.
Полностью собранные соединения под15 вергли индукционному нагреву в поле высокой частоты от генератора частотой 2500 Гц мощностью 50 кВт до температуры стальной . трубы 180-280 С с выдержкой при данной температуре 6-12 с. После нагрева соедине20 ния охлаждали естественным путем до нормальной температуре вне индуктора.
Полученные соединения были подвергнуты гидравлическим и механическим испытаниям до разрушения и испытанию на
25 стойкость (долговечность) при постоянном внутреннем давлении по ГОСТ 18599-83 и
ГОСТ 24157-80.
Результаты испытаний (см, таблицу) показали, что режимы нагрева, при которых К1
30 и К2 соответствуют заданным пределам, позволяют получить соединения, прочность которых при растяжении составляет 23.924,5 кН и разрушение происходит по основному материалу полиэтиленовой трубы, а не
35 по соединению. Нарушение заданных условий (режимы 1,5,6,10) приводит к снижению качества соединений. Так, при температуре нагрева 180 С {К1 1,5) или снижении продолжительности нагрева до 6 с (Кр= 67) резко
40 снижается прочность соединений при осевом растяжении (режимы 1,6). Увеличение температур и продолжительности нагрева выше заданного предела не оказывает влияния на прочность при растяжении. Однако
45 в этих случаях падает стойкость соединения к воздействию внутреннего давления. Так, при Т = 280 С (К1= 2,3) патрубки разрушались при давлении 2,6-4,8 МПа, а при выдержке 12 с K2= 133 соответственно при
50 давлении 2,8 — 3,2 МПа режимы 5,10..
Испытания на долговечность проводили на указанных оптимальных режимах. испытания показали, что долговечность всех соединений при постоянном внутреннем
55 давлении 3,0 МПа и температуре испытаний
20 С превышает 1 ч.
Указанный метод испытаний является контрольным для труб из полиэтилена. По своим прочностным свойствам и долговечности соединения, выполненные предло1760228
Тн = К!Тпл
Номер pew« ма биб испытание
Параметры емима нагрева
П о олиительность нагрева
Темпе
Натуральные значение. С агтра
Место раэруагенив
Натуральные аначенив. С
Усилие при растлиении кН
Место раэру веник
Давление при раэр! вгении Mila
230
Соединение
ПЭ труба
1.5-1.7
l.6
5.3-5.-1
555
5 3-5 4
5.35
5.3,4
5.35
2.8-3.2
3.0
Соединение
ПЭ труба
230
230
230
1.9
110
230
1.9
t33
Соединение
100
Соединение
ПЭ труба
1.5
5.3-5,4
5,35
5.3-5.4
5.35
5.3 .4
5,35
2 8
3.7
200
1.7
100
ПЭ труба
230
1.9
2.2
100
280
2.3
Соединение женным способом, не уступают полиэтиленовым трубам и их применение не требует снижения рабочих давлений в напорных полиэтиленовых трубопроводах. Н еразьемные соединения. изготовленные в 5 соответствии с прототипом, могут эксплуатироваться при рабочих давлениях до 0,3 М Па (СНи П 3.05,02-88), в то время как полиэтиленовые трубопроводы для транспорта газа предназначены для давлений до 10
0,6 МПа (ТУ 6 — 19-352 — 87), а для транспорта жидких сред до 1, МПа (ГОСТ 18599-83).
Вследствие этого взамен неразьемных соединений приходится применять дорогостоящие разъемные соединения, поскольку 15 они равнопрочны полиэтиленовым трубам, Формула изобретения
1, Способ соединения полиэтиленовой 20 трубы со стальной; включающий механическую обработку конца стальной трубы и его нагрев, формование цилиндрического раструба на конце полиэтиленовой трубы. нанесение адгезива на конец стально йтрубы 25 и введение его в раструб полиэтиленовой, отличающиися тем,что,с целью повышения прочности и герметичности соединения путем обеспечения сохранности адгезива в процессе сборки адгезив в форме ленты из клея-расплава наносят методом намотки, а конец стальной трубы s собранном соединении подвергают индукционному нагреву до температуры Тн. определяемой из соотношения: где Тпл — температура плавления полиэтилена, С; .К1 — коэффициент. равный 1 7 2,2, с выдержкой t = К2д, где д — толщина ленты
2 адгезива, мм, К2 — коэффициент, равный 90110 с/ мм .
2, Способ по и. 1. от л и ч а ю шийся тем, что перед нагревом на собранное соединение полиэтиленовой трубы со стальной надевают усиливающу!о пластмассовую муфту, плотно охватывающую коническую и цилиндрическую части раструба полиэтиленовой трубы.
Обноосное раста. кение бнкгреннее авление
15.5-20.1
17,3
23,9-24.5
24.2
24.0.24.2
24.1
g3 244
24. !
23.9.24.1
24.0
11.4.!2 8
12. !
23.9-24 4
24. !
24.0-24.2
24. !
24 1-24,4
24.3
24. 1-24.3
24.2
1760228
ФИГ. I
ФИГ. 2
1760228
ФИГ. 3
Составитель P.Õëóäîâà
Редактор И.Савина Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп
Заказ 3173 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
![Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7550140-s.jpg)
![Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7550141-s.jpg)
![Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7550142-s.jpg)
![Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7550143-s.jpg)
![Способ соединения полиэтиленовой трубы со стальной](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7550144-s.jpg)