خنک سازی اجباری جوش های فیوژن لب به لب لوله پلی اتیلن

خنک سازی اجباری جوش های فیوژن لب به لب لوله پلی اتیلن

جوشکاری همجوشی لوله‌های توزیع آب و گاز پلی‌اتیلن (PE)، اگرچه اتصالاتی با یکپارچگی بالا ایجاد می‌کند، اما می‌تواند زمان‌بر باشد. زمان کل چرخه جوشکاری لوله‌های پلی اتیلن با ضخامت دیواره بیشتر از 50 میلی‌متر می تواند بیش از یک ساعت باشد .این عمدتاً به دلیل زمان های خنک کننده طولانی مشخص شده است که معمولاً 80٪ زمان کلی چرخه جوش است. چنین زمان‌های خنک‌کننده طولانی برای اطمینان از اینکه مواد در مرکز ضخامت دیوار قبل از جدا شدن لوله‌ها از گیره‌ها جامد شده‌اند، مشخص شده‌اند. با این حال، این به میزان زیادی تعداد اتصالاتی را که می توان در یک روز ایجاد کرد، محدود می کند.

برای خرید دستگاه جوش بات فیوژن با شماره درج شده در سایت تماس بگیرید.

خنک سازی اجباری اتصالات پلی اتیلن در لوله های پلی اتیلن، که شامل خنک کردن عمدی ناحیه جوش در مرحله همجوشی با دمیدن هوای سرد به سطح بیرونی لوله در محل اتصال است، در چند سال گذشته مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. به افزایش بالقوه در بهره وری و کاهش هزینه های عملیاتی مرتبط (تخمین زده شده بیش از 12 پوند به ازای هر متر لوله گذاشته شده برای لوله با قطر 1.2 متر)، و تجهیزات تجاری شامل خنک کننده اجباری اخیراً به بازار آمده است.

استفاده از خنک کننده هوای اجباری در صنعت برای جوشکاری فیوژن لوله های پلی اتیلن (PE) با هدف کاهش زمان مورد نیاز برای خنک شدن اتصال و در نتیجه افزایش بهره وری نصب آغاز شده است.

با این حال این نگرانی وجود دارد که خنک کردن هوای اجباری ممکن است برای یکپارچگی جوش مضر باشد.

برزای خرید رنده لوله پلی اتیلن با شماره های درج شده در سایت تماس بگیرید.

مزایای خنک سازی اجباری جوش های فیوژن لب به لب لوله پلی اتیلن

• سرد کردن اجباری جوش لب به لب لوله پلی اتیلن از یک طرف اتصال به طور قابل توجهی زمان خنک سازی (حدود 40٪) مورد نیاز برای انجماد کامل جوش را کاهش می دهد.
• به نظر می رسد خنک سازی اجباری باعث کاهش قابل توجهی در یکپارچگی کوتاه مدت و بلند مدت جوش های همجوشی لبه دار پلی اتیلن می شود.
• خنک‌سازی اجباری جوش‌های همجوشی لب به لب پلی‌اتیلن نباید برای کاربردهای حیاتی بدون احراز شرایط جوشکاری شامل خنک‌سازی اجباری، با استفاده از آزمون‌های مکانیکی کوتاه‌مدت و بلندمدت استفاده شود.
• آزمایش مکانیکی کوتاه‌مدت توصیه‌شده برای واجد شرایط بودن روش‌های جوشکاری همجوشی لب به لب پلی‌اتیلن، آزمایش کشش با استفاده از یک نمونه کمردار مطابق با استاندارد BS EN 12814-7 است، که در آن پارامتر مورد استفاده انرژی شکستن است.
• آزمایش مکانیکی درازمدت توصیه شده برای واجد شرایط بودن روش‌های جوشکاری فیوژن لب به لب، آزمایش گسیختگی خزشی مطابق با استاندارد BS EN 12814-3 است که با استفاده از یک نمونه بریده شده از اتصال جوش داده شده یا یک بخش کامل لوله، که در آن پارامتر مورد استفاده زمان است.

یکپارچگی ساختاری لوله های پلی اتیلن جوش داده شده بصورت لب به لب

بررسی تحقیقات انجام شده، هم در صنعت و هم در دانشگاه، در مورد یکپارچگی ساختاری جوش های همجوشی لب به لب در لوله های فشار پلی اتیلن نشان داده است که آزمایش های فعلی برای ارزیابی عملکرد خدمات چنین اتصالاتی ناکافی است.

در بسیاری از موقعیت‌های صنعتی، پلاستیک‌ها برای جایگزینی مواد سنتی مانند فلزات، هم به دلایل اقتصادی و هم به دلیل بهبود عملکرد و ویژگی‌های پردازش، استفاده می‌شوند. آنها به طور فزاینده ای برای برنامه های کاربردی تر مانند استفاده از پلی اتیلن (PE) در سیستم های لوله تحت فشار برای انتقال آب، گاز و مواد شیمیایی استفاده می شوند. چنین پیشرفت‌هایی نیاز شدیدی به ارائه داده‌های طراحی کافی برای اطمینان کاربر به ایمنی سیستم ایجاد می‌کند.

عمر سیستم لوله های پلاستیکی به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها خواص مواد و اتصالات لوله، عیوب و تنش های سیستم و دمای سرویس است. در حالت ایده آل، داده های طراحی باید این عوامل را هنگام ارزیابی دوام سیستم در نظر بگیرند.

در 20 سال گذشته کارهای زیادی برای ارزیابی دوام خود لوله ها انجام شده است. به طور قابل توجهی کار کمتری روی اتصالات جوش داده شده انجام شده است.

پلاستیک ها به طور فزاینده ای برای اجزای ساختاری با یکپارچگی بالا استفاده می شوند. یکی از نمونه های آن استفاده از سیستم های لوله پلی اتیلن جوش داده شده برای توزیع آب و گاز تحت فشار است. از آنجایی که چنین سیستم هایی حاوی تعداد زیادی جوش هستند، نیاز به روش های استاندارد قابل اعتماد برای ارزیابی خواص مکانیکی این اتصالات وجود دارد.

در حال حاضر تعداد زیادی تست کوتاه مدت مختلف برای ارزیابی کیفیت اتصالات جوش داده شده در ترموپلاستیک ها وجود دارد. با این حال، تا به امروز، کار بسیار کمی برای همبستگی نتایج یک آزمون با نتایج آزمون دیگر انجام شده است.

تست مکانیکی عیوب در جوش بات فیوژن لوله پلی اتیلن

استفاده از معاینه غیرمخرب (NDE) برای ارزیابی کیفیت اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن (PE) در پیش نویس ضمیمه XXVI اجباری به بخش III کد ASME بویلر و مخزن تحت فشار گنجانده شده است. (قوانین ساخت لوله کشی فشاری پلی اتیلن مدفون کلاس 3).

با این حال، در حال حاضر، هیچ معیار پذیرش برای نقص در اتصالات فیوژن لب به لب در لوله های پلی اتیلن وجود ندارد. یک گروه کاری ASME در مورد ارزیابی عیب برای لوله پلی‌اتیلن وجود دارد که در حال توسعه یک مورد کد با استفاده از مکانیک شکست الاستیک خطی (LEFM) برای تعیین اندازه‌های مهم عیب است. با این حال، داده های تجربی اولیه رشد ترک تولید شده نشان می دهد که مکانیک شکست الاستیک خطی قادر به توصیف رشد آهسته ترک در مواد پلی اتیلن نیست. علاوه بر این، این کار فقط در نظر گرفتن فقدان مسطح عیوب همجوشی در مفصل است. دیگر انواع عیب های مهمی که می توانند در اتصالات همجوشی لب به لب رخ دهند، مانند آلودگی ذرات و همجوشی سرد، در نظر نمی گیرند.

TWI روش هایی را با استفاده از آزمایش مکانیکی برای ایجاد معیارهای پذیرش نقص برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن ایجاد کرده است. این مبتنی بر وارد کردن نقص‌های همجوشی با اندازه‌های شناخته‌شده و نقص‌های آلودگی ذرات با غلظت‌های شناخته‌شده در مفاصل همجوشی لب به لب و تعیین تأثیر این نقص‌ها بر یکپارچگی کوتاه‌مدت و بلندمدت مفاصل است. یکی از جنبه های مهم این کار تعیین این است که کدام یک از طیف وسیعی از آزمایش های مکانیکی موجود برای ارزیابی یکپارچگی اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن متمایزترین هستند.

متمایزترین آزمایش برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن

نتایج نشان داده است که متمایزترین آزمایش کوتاه مدت برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن، آزمایش کشش با استفاده از نمونه کمری است، مانند آنچه در EN 12814-2، EN 12814-7 و ISO 13953 تعریف شده است، و مشخص ترین ویژگی است. انرژی برای شکستن نمونه است.

مناسب ترین آزمایش طولانی مدت برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن، آزمایش پارگی خزش کششی کل لوله است، همانطور که در EN 12814-3 تعریف شده است. این تنها آزمایش طولانی مدت کل لوله است که به طور مداوم رشد آهسته ترک را در اتصال ذوب شده ایجاد می کند، حتی اگر فاقد نقص باشد.

مطالعه بیشتر : استاندارد لوله های پلی اتیلن

تست های مکانیکی برای اتصالات فیوژن لب به لب

صنعت لوله های پلی اتیلن از تعدادی تست مکانیکی مختلف برای بررسی کیفیت اتصالات فیوژن لب به لب، بسته به صنعت و کشور استفاده می کند.

 به عنوان مثال، در ایالات متحده یک آزمایش خمش دستی در ASTM F2620 (6) تعریف شده است و یک آزمایش ضربه کششی با سرعت بالا نیز معمولاً مشخص شده است، همانطور که در ASTM F2634 (7) تعریف شده است.

در انگلستان، یک آزمایش کشش با استفاده از یک نمونه آزمایش کمری در WIS 4-32-08 (8) و در آلمان یک آزمایش خمش تکنولوژیک در DVS 2203-5 (9)، یک آزمایش کشش در DVS 2203 تعریف شده است. -2 (10) و آزمایش خزش کششی در DVS 2203-4 (11) تعریف شده است.

 همچنین تعدادی استاندارد بین المللی وجود دارد که روش های آزمایش مکانیکی را برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن مشخص می کند، از جمله ISO 13953 (12)، EN 12814-1 (13)، EN 12814-2 (14)، EN 12814-3 (15). ، EN 12814-6 (16) و EN 12814-7 (17). علاوه بر این، در اکثر مشخصات برای اتصالات همجوشی لب به لب در لوله های پلی اتیلن، تست فشار هیدرواستاتیک، اعم از کوتاه مدت و بلند مدت، تعریف شده است.

تست های خم شدن

یک آزمایش خم معمولی، مانند آنچه در EN 12814-1 تعریف شده است، از یک نمونه آزمایشی موازی استفاده می‌کند، که نمونه‌ای از آن در شکل زیر نشان داده شده است.

 سپس این آزمایش در معرض یک خم سه نقطه‌ای قرار می‌گیرد، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. در این استاندارد، آزمایش ها در دمای اتاق و با استفاده از سرعت جابجایی قوچ 50mm/min انجام می شود. جابجایی قوچ یا زاویه خمشی که در آن شکستگی رخ می دهد یا ترک ظاهر می شود اندازه گیری می شود.

تست های کششی

تعدادی هندسه نمونه آزمایش کشش وجود دارد که رایج ترین آنها عبارتند از: موازی، زنگوله یا سگ-استخوان، و کمر. یک هندسه نمونه دمبله معمولی در شکل زیر نشان داده شده است.

در EN 12814-2 آزمایش ها در دمای اتاق و با استفاده از سرعت ضربدر 50 میلی متر در دقیقه انجام می شود. هر دو نمونه مرجع لوله ذوب شده و اصلی آزمایش می شوند و سپس یک ضریب جوش کششی کوتاه مدت، ƒs، تعیین می شود که به صورت زیر تعریف می شود:

کلید موفقیت سیستم های خط لوله پلی اتیلن

کلید موفقیت سیستم های خط لوله پلی اتیلن توانایی ایجاد سریع اتصالات همجوشی مقاوم در برابر بار انتهایی قابل اعتماد با استحکامی معادل مواد لوله اصلی با حداقل عمر طراحی 50 سال است.

با این حال، آگاهی روزافزونی وجود دارد که فناوری و قابلیت اطمینان توسط کار عملیاتی در این زمینه تضعیف شده است و خطری برای شبکه لوله ایجاد می کند. این یک نگرانی خاص برای توزیع گاز است که در آن خرابی زودرس می تواند اثرات فاجعه باری داشته باشد که منجر به از دست دادن جان افراد می شود. به منظور کاهش خطر برای خطوط لوله توزیع گاز، نیاز به افزایش الزامات برای آموزش و صلاحیت نصابان، از جمله الزامات ابزارآلات و خدمات ابزارآلات وجود دارد.

منابع : https://www.twi-global.com/what-we-do/research-and-technology/research-reports/industrial-member-reports/effect-of-forced-cooling-on-the-integrity-of-polyethylene-butt-fusion-welds-1051-2014