Эволюция сварочных аппаратов для полиэтиленовых труб. Часть 1

Сегодня изделия на полимерной основе широко используются в самых различных сферах, активно дополняя или даже вытесняя большинство природных материалов, таких как дерево, керамика и металлы. Например, поколение 2000-х уже не помнит, что такое оцинкованные ведра, деревянные окна. И, скорее всего, они слабо представляют себе чугунные трубы отопления и водоснабжения. Что не удивительно, ведь полиэтиленовые трубы гораздо более практичные, эстетичные и долговечные, чем их металлические аналоги. Тем более, что они легко монтируются при помощи сварочного оборудования для полиэтиленовых труб.

В этой статье мы расскажем о появлении самого полиэтилена, труб из него и аппаратов для их соединения.

История появления пластиковых труб

Первые полимеры были синтезированы в середине 1860-х годов, то есть свыше полутора веков назад. Одним из «отцов» пластика считают Джеймса Хайятта Олбани, который проводил опыты на целлюлозе и изобрел революционный материал – целлулоид. Попытки усовершенствовать этот прототип пластмассы (в частности, сделать его менее огнеопасным) длились еще 30 лет. Пока немец Ганс фон Пехманн не синтезировал полиэтилен высокого давления (ПВД) – пожалуй, самый популярный полимер нашего времени. Но тогда, в 1899 году в перспективность изобретения особо никто не поверил, и о полиэтилене надолго забыли. Но 1933 году Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон решили использовать ПВД для изоляции телефонных кабелей. С поставленной задачей материал справился превосходно и с тех пор сферы его применения начали быстро расширяться. Кроме того, в середине 1950-х годов европейские ученые изобрели полиэтилен низкого давления (ПНД) и полипропилен (ПП). С тех пор полимеры стали служить в привычном для нас виде - как промышленная и пищевая упаковка, укрывной материал, трубы для водоснабжения и так далее.

В случае со стыковой сваркой берутся трубы однородные по составу и диаметру сечения. Их края ровно срезаются специальным ножом-торцевателем (срез должен быть гладким и строго перпендикулярным длине трубы), затем нагреваются в месте будущего стыка и плотно прижимаются друг к другу.

На заре популярности полиэтилена задачу строительства трубопроводных сетей решали тремя основными способами:

• с помощью клея (стыки промазывались специальным клеем после чего скреплялись)

• механическим (трубы соединялись между собой резьбой)

• химическим (места стыка обрабатывались химическими растворителями, а затем прижимались).

Все эти методы имели существенный недостаток: участок, где произведена стыковка труб, оставался уязвимым и при давлении в трубопроводе нередко случались протечки и даже разрывы. Проблему удалось решить с появлением специального сварочного оборудования для полиэтиленовых труб.

Сварка – самое надежное соединение для ПЭ трубы

Прокладывать магистраль из полиэтиленовой оболочки можно по-разному. Путем проб и ошибок инженеры пришли к выводу, что наиболее практичный и надежный вариант стыковки полимерных труб – это пайка, а точнее сварка с помощью специальных станков.

Производится эта процедура тремя основными способами:

• встык (стыковая, или сварка нагретым инструментом);

• враструб (муфтовая сварка)

• с помощью закладного нагревательного элемента (электромуфтовая сварка, или ЭМФ);

В зависимости от выбранного способа, назначения и диаметра труб подбирается соответствующее сварочное оборудование для полиэтиленовых труб. Монтаж коммуникаций в помещении (отопление, водопровод) обычно осуществляется враструб малогабаритными аппаратами. А для прокладки магистральных технологических и промысловых трубопроводов используются мощные профессиональные станки для стыковой и электромуфтовой сварки.

Кроме того, изделия из полиэтилена можно соединять другими способами, например, с помощью экструзионной сварки. В данном случае полимерные детали соединяются с помощью применения специальных присадочных материалов (в виде прутка, порошка или гранул), которые расплавляются в машинке-экструдере и подаются в сварной шов. По принципу действия этот процесс схож с применением клеевого пистолета. Такой метод применим при сварке емкостей, листов и отдельных трубопроводных конструкций.

Появление сварочного оборудования для полиэтиленовых труб

Официально технология сварки нагретым инструментом была запатентована в 1958 году. Тогда же она попала в строительные справочники и руководства, но еще долго не имела широкого практического применения. Аппараты для сварки полиэтилена собирались в единичном экземпляре и дорабатывались в полевых условиях. Установки для фиксации труб с помощью нагретого инструмента начали активно разрабатывать прежде всего для Минобороны. Вскоре потенциал в них разглядели аграрии и машиностроители.

Сегодня купить аппарат для сварки полиэтиленовых труб – дело несложное. А полвека назад они были на вес золота и ни о каком серийном выпуске тогда речи не шло. Для строительных и ремонтных целей их приходилось одалживать у крупных стройтрестов или конструировать самостоятельно.

Одна из первых отечественных установок для сварки труб встык была выполнена на оборонном предприятии п/я 990. За этим номером почтового ящика скрывался НИАТ МАП (г. Москва). Сегодня, как и в советские годы, Национальный институт авиационных технологий является одной из передовых научно-технических площадок, изобретающих устройства для авиационной и смежных областей. В 1960-ые годы здесь дали жизнь аппарату, способному производить сварку как прямого, так и «ломанного» трубопровода диаметром 110-250 мм.

На 1963-65 годы приходится изобретение станка и с гидравлическим приводом для стыковой сварки труб диаметром 110-160 мм. Спроектирован аппарат в НИИ Мосстрой.

А один из самых габаритных видов сварочного оборудования для полиэтиленовых труб тех лет был сконструирован в стенах Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации (ВНИИГиМ). Перед исследователями стояла задача стыковки наземных и подземных напорных трубопроводов для систем орошения сельскохозяйственных угодий. Такая установка крепилась на двухосную колесную базу для транспортировки по полям. Она имела нагреватель в форме широкого кольца и могла сваривать трубы диаметром от 110 до 315 мм.

Как сварочные станки для полиэтиленовых труб эволюционировали с 1970-х годов до нашего времени – читайте во второй части статьи.