Как правильно спаять полипропиленовые трубы?

Полипропилен – это одна из разновидностей семейства полимерных материалов. Представляет собой органическое вещество на основе химических соединений углерода и водорода. Знание физико-химических свойств необходимо для ответа на вопрос: как паять полипропиленовые трубы, выбирать режимы работы оборудования.

Средняя плотность 880 кг/м³. Усилие растяжения на разрыв – около 300–400 кг/см². Размягчение наступает при температуре 125–140°C. Плавится при 175°C. Охрупчивается на морозе от -5 до -15°C. Химически стойкое вещество. Абсолютно не реагирует с водой. Инертен к большинству органических и неорганических растворителей. Свойства сохраняются до температуры 70–90°C.

Такие характеристики позволили разработать и начать производить полипропиленовые трубы для водопровода с холодной и горячей водой.

Трубы

Технические характеристики изделий и материала необходимо знать для пайки полипропиленовых труб. Полимерные изделия выпускаются несколькими модификациями. Свойства внутри одной группы отличаются от свойств другой группы.

Полипропиленовые трубы производятся по нормативам ГОСТ 52134–2003. Классификация:

• 1 группа PN10. Изделия эксплуатируются при давлении до 10 атм. Температура жидкого носителя не превышает +45°C.
• 2 группа PN16. Внутреннее давление до 16 атм. Температура до +60°C. В России данная группа не получила широкого распространения.
• 3 группа PN20. Давление до 20 атм. Рабочая температура жидкости до +80°C.
• 4 группа PN25, армированные стекловолокном, либо алюминиевой фольгой. Давление до 25 атм. Температура до +95°C.

Для домашнего водоснабжения холодной водой используются изделия PN10, горячего - PN20, отопления – PN25 армированные.

Основные сведения о полипропиленовых трубах можно узнать из маркировки, нанесённой на внешнюю сторону.

Например: Труба PP-H 50 SDR 6 – 16 x 2 класс 1/1,0 МПа ГОСТ 52134–2003.

Напорная полипропиленовая труба, изготовлена по ГОСТ 52134–2003, наружный диаметр 16мм, толщина стенки 2мм, с максимальным рабочим давлением 1.0МПа (10 атм.), сроком эксплуатации до 50 лет при давлении 50атм. и t=20°C.

С целью повышения механической прочности, выпускаются изделия армированные стекловолокном или алюминием. В последнем случае, прослойка располагается между верхним и внутренним слоями полипропилена. Усиленные трубы предпочтительнее применять для централизованного горячего водоснабжения и отопления.

Для пайки полипропиленовых труб необходим определённый режим и специальный инструмент.

Параметры пайки

Полипропилен начинает «плыть» (деформироваться) при температуре 120–140°C. На этом свойстве основан способ соединения. Суть метода – разогрев материала до пластичного состояния и соединение с усилием детали. Полурасплавленная масса начинает диффундировать другу в друга, образуя единое вещество. Спайка полипропиленовых труб ведётся при 240–270°C. Точное значение выставляется с учётом:

• геометрических параметров изделия (диаметр и толщина стенки);
• внешние условия (температура окружающего воздуха, влажность, ветер);
• длительность процесса тепловой обработки (время нагрева).

Геометрические размеры

Практика показала прямую взаимосвязь между размерами свариваемой детали и продолжительностью разогрева изделий. С увеличением геометрических параметров временной диапазон повышается. Объясняется:

1. Материал обладает теплопроводностью. То есть, часть тепла будет отводиться во внутреннюю структуру детали.
2. Большую массу нельзя прогреть простым увеличением температурных параметров, – начнётся разрушение поверхностных слоёв изделия. Или, другими словами, возникнет пережог материала. В этом также виновата теплопроводность, – часть тепла не успевает уйти вглубь детали.
3. Снижение температурных показателей и с одновременным увеличением времени прогрева приводит к негативным последствиям. Внутренние слои не успевают прогреться до состояния образования со свариваемым материалом единого монолитной структуры. В то время, как наружная часть расплавится и превратится в жидкотекучую массу, – «полимерный кисель», или, наоборот.

Внешние условия

Для пайки полипропиленовых труб используется специальное разогревающее оборудование. Время, необходимое для снятия с нагревательных элементов и полной стыковки составляет около 3–5 секунд. При пониженной температуре (ниже 15°C), сильном ветре, повышенной влажности может произойти ускоренное остывание поверхности изделий. Это вызовет образование тонкой непрочной соединительной плёнки. То есть, пайка детали из полипропилена не состоялась. Процесс необходимо повторять снова с учётом внешних факторов:

• осуществить защиту зоны работ от ветра и влажности;
• разбить процесс на две стадии, – предварительный прогрев и рабочая стадия.

Время нагрева

В помощь монтажникам была разработана таблица с рекомендованными параметрами процесса. Эти данные будут полезны, когда производится пайка полипропиленовых труб своими руками.

Размер сварочного пояса – это линейный параметр, указывающий на длину прогреваемой части трубы. Как правило, от края, вдоль оси изделия.

Рабочий инструмент

Для соединения пластиковых изделий используется специализированный инструмент – паяльник для труб. Прост в применении и обслуживании. Поэтому этим инструментом пользуются, когда осуществляется пайка полипропиленовых труб своими руками. Приспособление относится к раструбным аппаратам. Состоит:

• опорная часть (плита со стойкой);
• корпус;
• рукоять;
• нагревательный элемент (крепится к корпусу);
• насадки (входят в состав нагревательной пластины).

Насадки нагревают наружную и внутреннюю части изделия по отдельности, после чего производится стыковка нагретых деталей. Чтобы материал во время нагрева не пригорал, используются специальные покрытия из тефлона.

Основные характеристики приспособления

• Потребляемая мощность. Инструмент условно подразделяется на две группы: маломощные, до 1 кВт и профессиональные, до 2 кВт. Первая группа оснащена одним ТЭНом, вторая – двумя. От этих параметров зависит скорость нагрева. Для бытовых целей достаточно 1 кВт мощности. Этого хватит, чтобы оснастить квартиру новой разводкой из полимерных изделий.
• Размер соединяемых деталей. Профессиональные агрегаты комплектуются насадками больших диаметров, до 90 и 110мм. Бытовые аппараты оснащаются приспособлениями Ø20, 25, 32, 40мм, то есть самыми ходовыми размерами для водопровода с холодной и горячей водой.
• Температурный диапазон нагрева. Максимальная температура 300°C. Универсальность паяльнику придаёт функция регулировки температурных параметров. Средняя температура сварки полипропиленовых труб 260°C. Полиэтиленовые детали нагревают до 220°C. Есть более легкоплавкие материалы. Поэтому оптимальный диапазон регулировки 50–300°C.

Модели могут комплектоваться световой индикацией о включении, наличии напряжения в сети. Иметь встроенный термостат. Профессиональные аппараты комплектуются системой настройки точной температуры и временем нагрева. Данные выводятся на жидкокристаллический дисплей.

Монтаж

Основной способ стыковки полимерных деталей с диаметром до 40–63мм – раструбная (муфтовая) пайка. В процессе, – как паять полипропиленовые трубы, существует определённый технологический порядок:

• Агрегат для пайки необходимо установить на жёсткое неподвижное основание.
• Обеспечить подвод электропитания, – использовать удлинитель с необходимым сечением провода (жила провода не менее Ø1.5мм).
• Подготавливаются изделия: производится обрезка под прямым углом. Удаляются грязевые отложения. Поверхность обезжиривается. При использовании армированной детали PN25, посредством шейвера снимается наружный слой полипропилена и прослойка из алюминия. Наносятся отметки, обозначающие размер сварочного пояса.
• Проверяется состояние насадок, – поверхность должна быть чистой, без внешних повреждений.
• Соединяемые изделия размещаются на соответствующих насадках: труба – на гильзе, фитинг (муфта) – на дорне.
• Нагреть детали до рекомендуемой температуры, выдержав необходимое время (см. таблицу).
• Прогретые изделия снимают с паяльника и быстро стыкуют друг с другом. Соединение осуществляют вдоль оси трубы, не проворачивая. Деталь осаживают в муфту на глубину, обозначенную внутренним буртом. Производится выдержка в спокойном состоянии до остывания деталей.

Возможные ошибки монтажа

Возникновение тривиальных ошибок и их предупреждение – одно из непреложных правил, как спаять полипропиленовые трубы правильно.

ОШИБКА 1. Плохо очищенная поверхность, наличие капель воды. Результат – деформация детали, потеря прочности.

ОШИБКА 2. Нарушение соосности в процессе стыковки. В итоге – возникновение оплывов, уменьшение внутреннего диаметра.

ОШИБКА 3. Использование разного материала. Некачественный полипропилен или купленный у разных производителей обладает различными характеристиками. Это может проявить себя не сразу, но обязательно в течение первого года эксплуатации.

ОШИБКА 4. Неправильный монтаж. Осадка детали не до конца в фитинг приводит к появлению зазора. В этом месте образуется ославленное сечение. Результат – протечка в процессе эксплуатации. Приложение чрезмерных усилий чревато созданию оплыва, уменьшающего внутреннее сечение изделия.

ВЫВОД: Как паять полипропиленовые трубы правильно, без ошибок – это соблюдение всего технологического процесса, с использованием рекомендованных параметров пайки.