Technologie und Verfahren des Elektrofusionsschweißens
Das Elektrofusionsschweißen, eine entscheidende Verbindungstechnologie in Polyethylen-Rohrleitungssystemen, wird in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. Sein Funktionsprinzip basiert hauptsächlich auf einem Heizdraht, der in der Elektroschweißverbindung vor-platziert ist. Durch Anlegen von Strom werden die Innenfläche des Fittings und die Außenfläche des Rohres geschmolzen. Nach einer gewissen Abkühlzeit ist die Verschweißung erreicht.
Beim Elektroschweißverfahren sind gut-konstruierte Elektroschweißformstücke besonders wichtig. Ihr grundlegendes Funktionsprinzip nutzt den Joule-Effekt; Durch die Erwärmung einer Widerstandsspule schmilzt das Material an der Innenfläche des Fittings und sorgt so für eine Verschmelzung von Rohr und Fitting.
Elektroschweißverbindungen wie Muffen, T-Stücke mit gleichem Durchmesser, Reduzier-T-Stücke und Winkelstücke sind unverzichtbare Komponenten in Polyethylen-Rohrleitungssystemen. Sie können Haupt- und Abzweigrohre oder Anschlussstücke aus unterschiedlichen Polyethylen-Materialien und Materialien mit unterschiedlichen Schmelzflussraten verbinden. Derzeit sind die meisten Elektroschweißfittings mit digitalen Identifikationssystemen ausgestattet, bei denen Schweißparameter und andere wichtige Informationen in Form von Codes auf Datenträgern wie Barcodes oder Magnetkarten gespeichert werden. Die Schweißsteuerung kann diese Parameter automatisch auslesen und den Schweißprozess präzise steuern.
Als nächstes werden wir die einzigartigen Eigenschaften des Elektrofusionsschweißens untersuchen.
Das Elektrofusionsschweißen erfordert nicht nur eine spezielle Elektrofusionsschweißmaschine, sondern ist auch vielseitig einsetzbar, kann Rohre verschiedener Größen und Spezifikationen verbinden und ist für Rohre und Formstücke verschiedener Qualitäten und Materialien geeignet. Der Schweißprozess wird weniger durch Umwelteinflüsse und menschliche Faktoren beeinflusst, die Baugeschwindigkeit ist hoch und die Investitions- und Wartungskosten für die Ausrüstung sind gering. Darüber hinaus ist das Elektrofusionsschweißen einfach und leicht durchzuführen, erzeugt eine zuverlässige Schweißqualität, hat eine glatte Innenwand und beeinträchtigt die Durchflussrate nicht.
Nachdem wir die Eigenschaften des Elektrofusionsschweißens verstanden haben, werden wir seinen Funktionsweisesprozess weiter besprechen.
Vor dem Schweißen muss zunächst sichergestellt werden, dass die Versorgungsspannung stabil ist und den Anforderungen entspricht, und der Stromausgangsstecker gereinigt werden, um eine gute Leitfähigkeit sicherzustellen. Als nächstes bereiten Sie die notwendigen Werkzeuge und Materialien vor, darunter eine vollautomatische Elektroschweißmaschine, Elektroschweißanschlüsse, einen Cutter, einen Schraubendreher, einen Marker und ein Maßband. Schneiden Sie das Rohr auf die erforderliche Länge zu. Stellen Sie dabei sicher, dass die Endfläche senkrecht zur Achse steht, und kontrollieren Sie, dass der Endschnittfehler innerhalb von 5 mm liegt. Messen Sie anschließend die Länge des Elektroschweißfittings und markieren Sie die entsprechende Position am Rohrende. Anschließend die Schweißoberfläche abkratzen, um Oxidschichten, Öl, Schmutz und andere Verunreinigungen zu entfernen. Reinigen Sie abschließend die Rohroberfläche mit wasserfreiem Alkohol oder Methylethylketon (MEK) und nehmen Sie die letzten Markierungen vor. Nachdem diese Vorbereitungen abgeschlossen sind, kann mit dem Elektroschmelzschweißen begonnen werden.
Einsetzen von Rohren und Formstücken Zeichnen Sie die Linien auf dem Rohr neu und bestimmen Sie die Position auf halber Länge des Elektroschweißformstücks von der Endfläche aus. Führen Sie dann das gereinigte Elektroschweiß-Fitting in das zu schweißende Rohr ein und achten Sie darauf, dass die Außenkante des Fittings bündig mit der zuvor markierten Linie abschließt. Ziehen Sie anschließend die Sicherungsschrauben am Fitting mit einem Schraubendreher fest, um ein versehentliches Herausziehen des Rohrs beim Schweißen zu verhindern. Installieren Sie abschließend die Elektroschweißschelle, um die zu schweißende Baugruppe zu sichern (siehe Abbildung 5-6 für die korrekte Installationsmethode der Elektroschweißschelle). Stellen Sie dabei sicher, dass das Fitting und das Rohr vollständig koaxial sind und die Fehlausrichtung auf weniger als 2 % begrenzt ist. Vermeiden Sie dabei die Anwendung äußerer Kräfte auf das Elektroschweißfitting.
Hinweis: Stellen Sie vor dem Schweißen sicher, dass die Fittings aus der Verpackung genommen wurden und sauber und trocken sind.
Anschluss des Ausgangssteckers: Schließen Sie den Ausgang des Schweißgeräts sicher an die Anschlussklemmen an, um eine reibungslose Verbindung zu gewährleisten. Wenn sich die Stromquelle weit vom Schweißgerät entfernt befindet, kann ein Alarm wegen Unterspannung auftreten. Erwägen Sie in diesem Fall, das Kabel durch ein dickeres zu ersetzen oder einen Generator zu verwenden.
Schweißbetrieb: Befolgen Sie strikt die Betriebsanweisungen des Schweißgeräts und vermeiden Sie Störungen durch umgebende Magnetfelder. Während des Schweißens sollte das Schweißgerät auf den Modus „Automatik“ eingestellt sein und die Schweißdaten mit einem Scanner (Stift) eingegeben werden. Alternativ können Parameter im Modus „Manuell“ manuell eingegeben werden. Schalten Sie nach der Parametereingabe den Schweißschalter ein, um den Timer zu starten. Wenn der manuelle Modus ausgewählt ist, sollten die Schweißparameter gemäß dem Produkthandbuch des Fittings bestimmt werden.
Es wird empfohlen, den automatischen Modus zum Scannen der Parameter zu verwenden, da das Schweißgerät automatisch eine Zeitkorrekturkompensation durchführt. Wenn der manuelle Modus verwendet wird, können manuelle Anpassungen und Kompensationen gemäß der Anpassinformationskarte vorgenommen werden.
Natürliche Kühlung: Nach Ablauf des Schweißtimers wechselt das Elektroschweißgerät in den Kühlzustand. Achten Sie während des Abkühlvorgangs auf eine natürliche Abkühlung und üben Sie keine äußere Kraft auf die geschweißten Teile aus. Zerlegen Sie das Gerät nach dem Abkühlen.
Post-Schweißinspektion
Überprüfen Sie nach dem Schweißen, ob das Material im Loch nach oben gedrückt wird und ob Material an der Schweißnaht herausgedrückt wird. Eine qualifizierte Schweißnaht darf während des Elektroschweißvorgangs keinen Rauch, kein Feuer oder eine vorzeitige Abschaltung verursachen und Material sollte aus der Inspektionsöffnung der elektroverschmolzenen Komponente herausgeschleudert werden.
Als nächstes stellen wir den Betriebsprozess des Elektrofusions-Sattelschweißens vor.
Befolgen Sie die Produktanweisungen zum präzisen Bohren von Löchern.
Schlüsselparameter des Elektrofusionsschweißens
Zu den Kernparametern des Elektrofusions-Muffenschweißens und des Elektrofusions-Sattelschweißens gehören Spannung, Aufheizzeit, Abkühlzeit und Widerstandswert. Diese Schlüsselparameter werden in der Regel vom Hersteller der Rohrkomponenten bereitgestellt.
Konstruktionspunkte und Vorsichtsmaßnahmen beim Elektrofusionsschweißen
Grundvoraussetzungen
Stellen Sie vor dem Schweißen sicher, dass die zu schweißende Oberfläche frei von Verunreinigungen oder Oxidation ist. Wenn solche Bedingungen vorliegen, ist eine entsprechende Oberflächenbehandlung erforderlich. Auch der Schweißbereich muss trocken gehalten werden. Darüber hinaus muss auf das Passungsspiel, die Unrundheit, die Einstecktiefe sowie die axiale Ausrichtung und Positionierung zwischen Rohr und Fitting geachtet werden, um sicherzustellen, dass die Baugruppe ohne axialen Druck geschweißt wird.
Durch den Einsatz professioneller Ausrichtvorrichtungen können Ausrichtungsfehler und Relativbewegungen während des Schweißprozesses wirksam reduziert werden. Wenn das Rohr in das Fitting eingeführt und koaxial gehalten wird, kann ein guter und gleichmäßiger Kontakt zwischen der Außenfläche des Rohrs und der Innenfläche des Fittings erreicht werden. Wenn beim Einsetzen ein Winkel zwischen der Rohrachse und der Achse des Fittings festgestellt wird, erhöht sich die Reibung, was sich auf die Kontaktqualität zwischen der Außenfläche des Rohrs und der Innenfläche des Fittings auswirkt und letztendlich möglicherweise die Schweißqualität beeinträchtigt. Darüber hinaus kann dieser Winkel nach dem Schweißen zu erheblichen Spannungen an der Schweißstelle führen.
Anforderungen an Schweißausrüstung und Strom:
Elektroschweißgeräte müssen den einschlägigen nationalen Spezifikationen und Normen entsprechen und eine regelmäßige routinemäßige Wartung erfordern. Gemäß CJJ63-2018 „Technical Standard for Polyethylene Gas Pipeline Engineering“ sollten Elektroschweiß-Stumpfverbindungsgeräte regelmäßig kalibriert und überprüft werden, wobei der Zyklus ein Jahr nicht überschreiten darf. Wenn ein Generator als Stromquelle verwendet wird, müssen dessen Leistungsabgabe und Betriebseigenschaften berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass er eine induktive Last versorgen kann.
Auswahl der Energieeintragsmethode:
Die Energieeintragsmethoden für Schweißgeräte lassen sich in drei Kategorien einteilen: Stromregelung, Spannungsregelung und Energieregelung. Da die meisten Heizelemente einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweisen, nimmt die zugeführte Energie beim Konstantspannungsschweißen mit zunehmender Temperatur allmählich ab. Dadurch werden Verkokung und Überhitzung verhindert und die Stabilität des Regelprozesses gewährleistet. Daher wird diese Eingabemethode häufig verwendet.
Schweißspannungsregelung
Beim Elektroschmelzschweißen ist die Steuerung der Schweißspannung von entscheidender Bedeutung. Sowohl zu hohe als auch zu niedrige Spannungen können die Schweißqualität beeinträchtigen. Daher muss die Spannungseinstellung vor dem Schweißen sorgfältig überprüft und sichergestellt werden, dass sie im geeigneten Bereich liegt. Gleichzeitig müssen Spannungsänderungen während des Schweißens genau überwacht werden, um einen reibungslosen Schweißvorgang und eine qualitativ hochwertige Fertigstellung zu gewährleisten.
Schweißzeit
Da der Widerstand des Heizdrahts und die Spannung des Schweißgeräts konstant gehalten werden, wird die Schweißzeit zu einem Schlüsselfaktor für die Heizleistung. Eine zu lange Schweißzeit kann zu Überhitzung und Karbonisierung führen und gleichzeitig die Innenwand des Rohrs erweichen und verformen, insbesondere bei sattelförmigen Rohrverbindungsstücken. Eine unzureichende Schweißzeit kann zu einer unzureichenden Durchdringung oder einer Überhitzung der Heizdrahtzubehörteile aufgrund eines zu hohen Schweißleistungsbedarfs führen.
Abkühlzeit
Durch den Abkühlungsprozess soll sichergestellt werden, dass die Verbindung eine ausreichende Festigkeit erreicht. Wenn die Abkühlzeit zu kurz ist, kann die Schweißverbindung aufgrund einer unvollständigen Abkühlung äußeren Störungen ausgesetzt sein, was zu einer Verringerung der Schweißnahtfestigkeit führt. Während des Abkühlvorgangs sollten die geschweißten Komponenten festgeklemmt bleiben, um zu verhindern, dass äußere Einflüsse die Schweißnahtfestigkeit beeinträchtigen. Darüber hinaus sollten während der Abkühlphase keine Zwangskühlungsmaßnahmen ergriffen werden.
Steifigkeit von Rohren und Fittings Beim Elektrofusionsschweißen wird die Verwendung von SDR11- oder dickeren Polyethylenrohren empfohlen. Obwohl einige Hersteller Elektroschweißfittings anbieten, die für SDR33 geeignet sind, ist das Schweißen von sattelförmigen Fittings im Allgemeinen auf SDR11 oder dickere Polyethylenrohre beschränkt. Diese Einschränkungen sollten auf der passenden Verpackung deutlich angegeben werden. Eine höhere Steifigkeit des Rohrs und der Formstücke trägt dazu bei, den Schmelzedruck schnell aufzubauen und dadurch die Schweißzeit zu verkürzen oder die Schweißnahtfestigkeit zu erhöhen.
Materialschweißbarkeit Das Elektrofusionsschweißen weist eine breite Kompatibilität auf und kann Rohre unterschiedlicher SDRs und Qualitäten verbinden. Um jedoch die Schweißqualität sicherzustellen, sollten die beiden Materialien an der Schweißschnittstelle eine ähnliche Schweißbarkeit aufweisen.
Umgebungstemperatur Auch die Umgebungstemperatur hat einen gewissen Einfluss auf das Elektroschmelzschweißen. Beim Schweißen in Umgebungen mit niedrigen{1}}Temperaturen kann ein Vorwärmen erforderlich sein, um die Schweißqualität zu verbessern. Umgekehrt können sich auch Umgebungen mit hohen-Temperaturen negativ auf den Schweißprozess und die Ergebnisse auswirken und erfordern daher sorgfältige Vorsichtsmaßnahmen.
Einfluss der Umgebungstemperatur:
Beim Elektroschmelzschweißen sind im Allgemeinen keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs schwankt. In extremen Umgebungen können jedoch Anpassungen der Energieabgabe an die Rohrverbindungsstücke erforderlich sein, beispielsweise durch Änderung der Eingangsspannung oder Anpassung der Schweißzeit, um die Schweißqualität sicherzustellen. Gleichzeitig sollte direkte Sonneneinstrahlung vermieden werden, um eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in den Rohren (Armaturen) zu verhindern. Bei windigen, staubigen, regnerischen oder schneereichen Wetterbedingungen sollten geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um eine Kontamination zu verhindern. Insbesondere beim Schweißen von Rohren mit großem -Durchmesser sollte das distale Rohrende abgedeckt werden, um Zugluft zu vermeiden.
Sicherheit und Standards:
Schweißer müssen über die entsprechenden Qualifikationen verfügen und während des Betriebs Handschuhe, Schutzbrillen und andere Schutzausrüstung tragen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus sollte die Schweißausrüstung für Rohre aus Polyethylen (PE) der Norm GB/T2062-2020 entsprechen, während Produktion, Design, Bauabnahme und Betrieb der Industrienorm CJJ63-2018 und den technischen Regeln TSGD2002-2006 entsprechen sollten.
