Лаборатория климатических испытаний >> Результаты

Важнейшие результаты за 2014 год

Программа  V.45.2.1. «Исследование физико-химических особенностей формирования морозостойких композиционных материалов и прогнозирование их долговечности в условиях холодного климата»

Этап 4. Разработать технологию стыковой сварки полиэтиленовых труб для газопроводов при температурах воздуха ниже нормативных.

Согласно нормативным документам сварку газопроводов из полимерных труб, рекомендуется производить при температуре окружающего воздуха (ОВ) от минус 15 °С до +45 °С.  В ИПНГ СО РАН разработана технология сварки полиэтиленовых труб встык при температурах воздуха ниже нормативных без предварительного подогрева. На основе математического моделирования теплового процесса определялась продолжительность нагрева, обеспечивающая такой же объем расплава на свариваемых торцах труб, что при сварке при допустимых температурах окружающего воздуха. Расчетным путем также определялись размеры теплоизоляционной камеры, обеспечивающие при низких температурах в окрестности сварного шва изменение температурного поля по закономерностям близким динамике температурного поля сварки при допустимой температуре.

Испытания полученных стыковых сварных соединений на осевое растяжение  показывают, что прочность соединенийполиэтиленовых труб не уступают прочности соединений, полученных при допустимых температурах воздуха. В то же время, испытания сварных соединений на длительное растяжение по методике, рекомендуемой нормативным документом, показывают, что соединения, полученные при низких температурах без предварительного подогрева труб, разрушаются преждевременно вследствие высоких остаточных температурных напряжений, возникающих из-за неоднородности распределения температуры.

В связи с этим, предложена технология сварки полиэтиленовых труб при низких температурах с предварительным подогревом, обеспечивающим однородное распределение температуры из допустимого для сварки интервала и, соответственно, снижение температурных напряжений.  Общая схема определения технологических параметров сварки полиэтиленовых труб при низких температурах с предварительным подогревом приведена на рис. 1. 

Рис. 1. Схема определения технологических режимов сварки нагретым инструментом встык при низких температурах

 

Сварка при низких температурах включает предварительный подогрев нагревательным инструментом и охлаждение сварного соединения в теплоизоляционной камере (рис. 2).  Продолжительность подогрева и размеры теплоизоляционной камеры определяются расчетным путем. 

Рис. 2. Схемы предварительного подогрева нагревательным инструментом:
А) и охлаждения в теплоизоляционной камере;
Б): 1 – трубы; 2 – нагревательный инструмент; 3 – теплоизоляционная камер

На рис. 3 представлены результаты испытаний на длительную прочность сварных соединений в среде 2-х процентного ПАВ с температурой 95 °С при действующем напряжении 4,3 МПа для образцов трубы диаметром 63 мм и 4 МПа – для образцов трубы диаметром 110 мм.

Рис. 3. Время до разрушения образцов при испытаниях сварных соединений на длительную прочность: А – труб ПЭ 100 диаметр - 63; Б – труб ПЭ 100 диаметр 110,

1 – температура ОВ -28°С, предварительный подогрев, охлаждение в теплоизоляционной камере;

2 – температура ОВ -35 °С, предварительный подогрев, охлаждение без камеры;

3 – температура ОВ 22 °С, контрольный