51 5. STUDIU DE CAZ PRIVIND SUDAREA CAP LA CAP A CONDUCTELOR DIN POLIETILENĂ 5.1. Principiul sudării Procedeul sudării cap la cap se utilizează cu… [625404]

51 5. STUDIU DE CAZ PRIVIND SUDAREA CAP LA CAP A CONDUCTELOR DIN
POLIETILENĂ

5.1. Principiul sudării

Procedeul sudării cap la cap se utilizează cu precădere pentru conductele din polietilenă.
Aceasta este o metodă de îmbinare tipică a rășinilor termoplastic e care s -a dezvoltat odată cu
evoluția polimerilor și este caracterizată de o mare încredere derivată din simplitatea intrinsecă a
operației. Această metodă de sudură este în mod normal folosită pentru conductele cu dimensiuni de
peste 90 mm [ 16, 21, 35 ].
Sudura este efectuată cu ajutorul dispozitivelor speciale pentru acest scop. Capetele
conductei sunt strânse cu coliere cu un aparat mecanic sau hidraulic care mișcă fețele ce vor fi
sudate una față de cealaltă.
Energia termică necesară sudurii suprafețelo r este asigurată de către un element de încălzire
reglabil. După îndepărtarea elementului de încălzire, elementele de rețea ce vor fi conectate vor fi
presate cu o presiune specifică, fără orice adaos de material de sudură (fig.5.1).
a b cconducta element de încalzire conducta

Fig.5.1. Principiul sudării cap la cap a conductelor din polietilenă cu element încălzitor;
a – fixarea în dispozitiv; b – încălzirea; c – sudarea.

Procedura de sudură cuprinde următoarele faze:
 introducerea capetelor de sudat într -un dispozitiv cu elemente de prindere modulare, în funcție
de diametrul lor exterior;
 curățirea și așezarea în același plan a celor două capete cu ajutorul unei freze cu cuțite;
 preîncălzirea suprafețelor de sudat prin compresia pe o placă încălzită termostatată (200 ÷
220°C), acoperită cu teflon;
 extragerea plăcii încălzite și imediata compresie a celor două capete;
 răcire în mașină până la circa 60°C;
 scoaterea din mașină și începerea unei noi suduri.
Mașina de sudare este formată dintr -un suport cu elemente de prinde re mobile care se pot
deschide. Mișcarea de apropiere și îndepărtare este realizată prin intermediul unui piston hidraulic
alimentat și comandat de o unitate hidraulică. Fiecare mașină este prevăzută cu o gamă proprie de
diametre de sudat.

5.2. Tehnologia sudării

Prin acest procedeu se pot suda conducte având diametrul minim de 90 mm. Energia termică
necesară sudării este asigurată de o placă de încălzire cu temperatura reglabilă dispusă între capetele
conductelor ce urmează a fi sudate. Variația temperat urii de încălzire, funcție de grosimea peretelui
conductei, este dată în fig.5.2.

52
51015 2520 30 40 50 35 45 0mmLimita superioara
Limita inferioar a°C
195200205210215220
Grosimea peretelui tevii
Fig.5.2. Variația temperaturii de încălzire a plăcii în funcție de grosimea peretelui conductei.

În principiu numai materialele de aceeași na tură pot fi sudate. Indicele de fluiditate a
elementelor de legătură trebuie să se situeze între 0.7 ÷ 1.3 g/10min. Acestea pot fi sudate cu tuburi
de PE cu indicele de fluiditate între 0.4 și 1.3 g/10min. În zona de joncțiune grosimea peretelui
conductei trebuie să corespundă cu grosimea elementului de legătură (cot, teu, reducție etc), de
exemplu:
 conductă
10115
PNSDRS ISO cu element de legătură S5;
 conductă
6178
PNSDRS ISO cu element de legătură S8.
Locul executării procesului de sudare tr ebuie să fie protejat de efectele nefavorabile ale
intemperiilor, ca ploaie, vânt, zăpadă etc. Plaja de temperatură admisă, în care se poate realiza
sudarea, este de 0°C ÷ 45°C, iar calitatea acesteia este influențată în mod decisiv de executarea
pregătiri lor și de calificarea sudorului. Pentru a se obține o sudură bună și de calitate trebuie să se
respecte următoarele cerințe:
 controlul și corecția ovalizărilor prezente la capetele conductelor;
 buna aliniere coaxială a conductelor;
 curățirea suprafețelor d e sudat, a mașinii și a frezei;
 respectarea presiunilor specifice de preîncălzire și sudare, aplicând 0.5 kgf/cm2 pentru sudare
(fig.5.3);
 respectarea temperaturii plăcii (200 ÷ 220°C);
 respectarea timpilor de preîncălzire, sudare și răcire (fig.5.4);
 răcirea trebuie să se facă natural, evitându -se răcirea bruscă;
 fixarea sudurii trebuie să fie ferită de intemperii și de temperaturile mai joase de 0°C prin
intermediul unor suporți sau a altor acoperitori;
 temperatura mediului în jurul sudurii trebuie să fie cuprinsă în plaja de 0 ÷ 45°C.
Principalii parametri ai regimului de sudare sunt:
o temperatura elementului încălzitor;
o timpul de încălzire;
o timpul de manevră pentru îndepărtarea elementului încălzitor;
o presiunea de încălzire;
o timpul de sudare;
o presiunea de sudare.

53
Diametrul exterior [mm]
110
Forta necesara sudarii [N]
100Grosimea peretelui [mm]
30
20236
45810
4080
60203060
50
4025 32 40 75 5063 90
4000
– Presiunea de sudare este 0,15 N/mm ;
– Dimensiunile conductelor sunt în
conformitate cu DIN 8074.600
300400
2002000
1000
800
2710630
280 180160
140125
225200250
450400
355315
560500
1500
20000
1000080001000
1200 900800
40000
Fig.5.3. Alegerea forțelor necesare sudării cap la cap pentru o presiune de 0,15 N/mm2.

Succesiunea operațiilor pentru realizarea sudurii cap la cap:
Operații preliminare:
 alinierea axială și prinderea în utilajul de sudură a conductelor sau a fitingurilor, asigurându -se
posibilitatea mișcării axiale a părților ce urmează a fi sudate;
 asigurarea paralelismului capetelor conductei prin folosirea dispo zitivului de frezare paralelă
(fig.5.5);
 apropierea capetelor de conductă și verificarea paralelismului lor (fig.5.6);
 verificarea coaxialității conductelor, toleranța maximă admisă este 10% din grosimea peretelui
conductei (tab.5.1);
 suprafețele pregătite nu se vor atinge cu mâna, iar dacă este c azul, ele vor fi degresate.

Tab.5.1. Abaterile maxim admisibile la sudarea cap la cap .
Diametrul exterior al conductei [mm] Abateri maxime [mm]
≤ 560 0,5
630 0,6
710 0,7
800 0,8
900 0,9
1000 1,0
1200 1,2
> 1200 1,5
1.Timp de preancalzire
2. Timp de încalzire
3. Timp de îndepartare a
oglinzii încalzitoare
4. Timp de crestere liniara
a presiunii pâna la valoarea
maxima
5. Timp de racire
6. Timp efectiv de sudura
7. Timp total de sudura75Presiunea de sudur a
62Presiunea de
încalzire
1Presiune
Presiunea de
preâncalzire
43Timp

Fig.5.4. Graficul presiunilor și timpilor de sudură.

54

Fig.5.5. Frezarea plan -paralelă a capetelor conductelor.
colier
fixare
conducta conductacolier
fixare
suprapunere
optima

Fig.5.6. Verificarea coaxialității conductelor, după frezare plan -paralelă.

Pregătirea operației de sudare:
 verificarea temperaturii elementului încălzitor înainte de fiecare operațiune de sudare prin
citirea termometrului încorporat;
 curățirea elementului încălzitor cu ajutorul unor materiale care nu lasă scame și cu alcool pur;
 calculul presiunii se va face tota lizând presiunea necesară punerii în mișcare a conductelor /
fitingurilor cu presiunea determinată conform unui tabel;
 reglarea presiunii calculate pe utilajul de sudură.
Preîncălzirea:
 introducerea elementului încălzitor între capetele conductelor (fig.5. 7);
 presarea capetelor conductei pe placa elementului încălzitor până la formarea a două bavuri
circulare, având dimensiunile date în tab.5.2, coloana 2;
 presiunea de preîncălzire este aplicată pe tot parcursul acestei etape, având aceeași valoare cu
cea a presiunii de sudură.
placa elementului
încalzitorconducta conductacolier
fixarecolier
fixare

Fig.5.7. Introducerea elementului încălzitor.

55 Încălzirea:
– presiunea este redusă aproape de zero (0,01 ÷ 0,02 N/mm2) pentru asigurarea unui contact
uniform între capetele de conductă și placa ele mentului încălzitor (fig.5.8), timp în care căldura
penetrează în materialul con ductelor aducându -le la temperatura de sudare, conform tab.5.2,
coloana 3.

Fig.5.8. Încălzirea conductelor.

Tab.5.2. Parametrii utilizați la sudarea cap la cap .
Preîncălzirea Încălzirea Îndepărtarea
elementului
încălzitor Sudarea
Grosimea
peretelui
conductei, mm Înălțimea
bavurii, mm Timpul de
încălzire, s Timpul maxim, s Timp creștere a
presiunii până la
valoarea ei
maximă, s Timp
răcire,
min
-4,5
> 4,5 – 7
> 7 – 12
> 12 – 19
> 19 – 26
> 26 – 37
> 37 – 50 0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5 30 – 70
70 – 120
120 – 190
190 – 250
250 – 330
330 – 460
460 – 600 3 – 5
4 – 6
5 – 8
6 – 10
7 – 14
8 – 17
7 – 20 3 – 6
4 – 8
8 – 12
10 – 15
15 – 20
20 – 25
25 – 35 3 – 6
6 – 10
10 – 16
16 – 24
24 – 32
32 – 40
40 – 45

Retragerea elementului încălzitor:
 retragerea elementului încălzitor se va efectua fără a deteriora sau murdări suprafața de sudare;
 suprafețele încălzite ale conductelor vor fi aduse în contact în cel mai scurt timp, conform
tab.5.2, coloa na 4.
Sudarea propriu -zisă:
o apropierea suprafețelor încălzite se va face cu o viteză apropiată de zero, după care se va aplica
o creștere liniară a presiunii până la valoarea presiunii de sudare, conform tab.5.2, coloana 5;
o presiunea de sudare se va mențin e constantă pe toată perioada de răcire, conform timpilor din
tab.5.2, coloana 5;
o pe parcursul perioadei de răcire este interzisă aplicarea de eforturi asupra sudurii, cât și răcirea
forțată a zonei;
o un prim indiciu al calității sudurii este uniformitatea bavurilor rezultate din sudură, având
înălțimea
0k pe toată circumferința conductei (fig.5.10);
o după răcirea completă, țeava este scoasă din dispozitivul de prindere.

56

Fig.5.9. Sudarea celor două conducte.
k

Fig.5.10. Bavurile formate la sudura cap la cap .

În continuare se vor prezenta câteva conducte realizate prin sudare cap la cap ca studiu de
caz, care se găsesc în Laboratorul de Tehnologii Neconvenționale al Facultății IMT , care au fost
realizate la firma Tuboplast Oradea.

Fig.5.11 . Elemente de legătură realizate prin sudarea cap la cap.