جوشکاری لوله پلی اتیلن چگونه انجام می‌شود؟
پلی اتیلن یکی از پرکاربردترین و مقرون به صرفه‌ترین مواد پلاستیکی جهان است که به‌دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی مانند قیمت مناسب، کیفیت بالا، طول عمر زیاد و سهولت در نصب، جایگزین لوله‌های فلزی سنتی شده است. لوله‌های پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، انعطاف‌پذیری، وزن سبک و دوام طولانی، به‌طور گسترده در سیستم‌های انتقال آب، فاضلاب، گاز و مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.
فهرست محتوا
جوشکاری این لوله‌ها، به‌ویژه با روش‌های جوشکاری لب‌به‌لب (Butt Fusion) و الکتروفیوژن، اتصالاتی یکپارچه و مقاوم در برابر نشتی و فشار ایجاد می‌کند. این فرایند نیازمند تجهیزات تخصصی و نیروی انسانی ماهر است تا اتصالات با کیفیت بالا و دوام طولانی‌مدت انجام شود و بهره‌وری سیستم‌های انتقال را به حداکثر برساند. در ادامه مقاله به بررسی و راهنمای انواع روش‌های جوشکاری لوله پلی اتیلن پرداخته می‌شود. با ما همراه باشید.
جوشکاری لوله پلی اتیلن چیست؟
جوشکاری لوله پلی اتیلن فرآیندی است که در آن لوله‌های پلی اتیلن به یکدیگر متصل می‌شوند. این روش به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه و فشار، نسبت به سایر روش‌های اتصال برتری دارد. برای جوشکاری لوله‌های پلی اتیلن از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود، اما باید توجه داشت که اتصالات مکانیکی بدون دستگاه جوش، متفاوت از جوشکاری هستند و به‌عنوان یک موضوع جداگانه بررسی می‌شوند که در این مقاله به طور مختصر به توضیح آن می‌پردازیم.
یکی از اصول کلیدی در جوشکاری پلی اتیلن این است که باید مواد مشابه به هم جوش داده شوند. برای ایجاد یک اتصال قوی و سازگار، بستر و میله جوش باید از یک نوع پلاستیک باشند؛ مثلاً پلی‌پروپیلن باید به پلی‌پروپیلن یا پلی‌یورتان به پلی‌یورتان جوش داده شود. پلی اتیلن به‌عنوان یک ترموپلاستیک نسبتاً آسان برای جوشکاری شناخته می‌شود.
نکته مهم در جوشکاری پلی اتیلن این است که می‌توانید مواد با چگالی متفاوت را به هم جوش دهید، اما جوش دادن ماده با چگالی بالا به ماده با چگالی پایین ممکن نیست. دلیل این امر این است که با افزایش چگالی، شکستن قطعات برای جوشکاری دشوارتر می‌شود.
نکات مهم جوشکاری پلی اتیلن
برای انجام جوشکاری پلی اتیلن با کیفیت و استحکام بالا، چندین مرحله مهم باید رعایت شود:
| آماده‌سازی سطح | قبل از جوشکاری، سطح لوله‌های پلی اتیلن باید به دقت تمیز و آماده‌سازی شود تا کاملاً صاف و عاری از هرگونه ناخالصی باشد. |
| انتخاب روش جوشکاری | با توجه به نوع کاربرد و شرایط محیطی، انتخاب روش مناسب جوشکاری مانند فیوژن، اکستروژن، یا قالب‌گیری بسیار ضروری است. |
| کنترل دما و زمان | تنظیم دقیق دمای جوشکاری و مدت زمان جوشکاری برای تضمین استحکام و کیفیت جوش اهمیت بالایی دارد. |
| رعایت ایمنی | استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب مانند دستکش، لباس محافظ و عینک ایمنی برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی الزامی است. |
| مهارت و تجربه جوشکار | داشتن مهارت و تجربه کافی در جوشکاری لوله پلی اتیلن برای اطمینان از کیفیت و استحکام اتصالات بسیار مهم است. |
| آزمون‌های کیفی | انجام آزمون‌های کیفی مانند بازرسی چشمی، آزمایش‌های مکانیکی و تست‌های غیرمخرب برای اطمینان از کیفیت جوش ضروری می‌باشد. |
| نگهداری و تعمیرات | توجه به نگهداری و تعمیرات منظم تجهیزات جوشکاری برای افزایش طول عمر آن‌ها و جلوگیری از خرابی‌های ناخواسته حائز اهمیت است. |
کنترل های قبل از جوشکاری لوله پلی اتیلن
برای اطمینان از کیفیت و دوام جوشکاری، رعایت موارد زیر ضروری است:
- ۱. کالیبره بودن دستگاه جوش الکتروفیوژن: دستگاه جوش باید به درستی کالیبره شده و تنظیمات آن مطابق با استانداردهای مورد نظر باشد تا جوش‌های با کیفیت و مطمئن تولید شود.
- ۲. کنترل حلال و پارچه مورد استفاده: حلال و پارچه‌ای که برای تمیزکاری و آماده‌سازی سطح لوله و اتصال استفاده می‌شود باید با دقت کنترل شوند تا هیچ آلودگی یا باقیمانده‌ای روی سطوح باقی نماند.
- ۳. عمود بودن سطح برش لوله: سطح برش لوله باید کاملاً عمود و صاف باشد تا اتصال به‌درستی و بدون نقص انجام شود.
- ۴. سالم بودن لوله و اتصال: لوله و اتصال باید سالم و بدون عیب‌هایی مانند دوپهنی دهانه لوله، برآمدگی، شیار، فرورفتگی، خراش و حفره باشند. هر گونه عیب در لوله یا اتصال می‌تواند بر کیفیت جوش تأثیر منفی بگذارد.
انواع روش های جوشکاری لوله پلی اتیلن
جوشکاری پلی‌اتیلن به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:
- جوشکاری اتصالات دائمی
- جوشکاری اتصالات جداشونده
هر یک از این نوع جوشکاری‌ها نیز شامل روش‌های متفاوتی است که بسته به نوع کاربرد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به معرفی رایج‌ترین انواع جوشکاری لوله‌های پلی اتیلن می‌پردازیم.
انواع دستگاه جوشکاری لوله پلی اتیلن و اتصال آن به روش گرمایی
جوشکاری لوله‌های پلی‌اتیلن نقش بسیار مهمی در صنعت لوله‌کشی و انتقال سیالات دارد. دستگاه‌های جوشکاری به پنج دسته اصلی تقسیم می‌شوند، که هر کدام با امکانات و کاربردهای خاص خود، بسته به نیازها و شرایط پروژه انتخاب می‌شوند. انتخاب صحیح این دستگاه‌ها می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر بهره‌وری و کیفیت جوش داشته باشد:
- دستگاه جوش بات فیوژن (جوش لب به لب)
- دستگاه جوش الکتروفیوژن
- دستگاه جوش اکسترودر
- جوشکاری سوکتی یا سوکت زن
- جوشکاری زینی
دستگاه جوش بات فیوژن (جوش لب به لب)
جوش لب‌به‌لب یکی از روش‌های متداول جوشکاری لوله‌های پلی‌اتیلن است که در آن اتصال لوله‌های پلاستیکی با مواد PE، PP، PVDF به سایر اتصالات انجام می‌شود. در این روش، سر لوله‌ها با استفاده از یک صفحه هیتر برقی تا دمای ۲۱۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند تا به حالت مذاب برسند. سپس لوله‌ها به‌طور دقیق هم‌راستا شده و با فشاری کنترل‌شده به هم فشرده می‌شوند تا پس از خنک شدن، یک جوش فیوژن همگن و مستحکم بین آن‌ها ایجاد شود.
برای اطمینان از کیفیت جوش، دستگاه‌های بات فیوژن به کنترل‌های دقیقی مجهز هستند که امکان تنظیم پارامترهای مهم جوشکاری را فراهم می‌کنند. کنترل صحیح این پارامترها تضمین می‌کند که جوش لوله‌های پلی اتیلن به‌درستی انجام شود و از خرابی یا نقص جلوگیری گردد. این پارامترها عبارتند از:
- دمای صفحه هیتر
- زمان هم دماسازی حرارتی
- زمان انتقال
- فشار رابط
- بیضی بودن و هم‌ترازی
- عرض مهره
نکات جوش پلی اتیلن به روش لب به لب
- برای انجام جوش لب‌به‌لب، ضروری است که لوله‌ها از نظر جنس، قطر و ضخامت کاملاً مشابه باشند.
- سطح اتصال لوله‌ها باید به‌دقت تمیز شود تا هرگونه آلودگی یا ناخالصی برطرف گردد.
- دو سر آزاد لوله‌ها باید با درپوش‌های مناسب کاملاً بسته شوند تا از ورود هوا و ایجاد کوران در داخل لوله جلوگیری شود.
- جوشکاری باید حتماً طبق استانداردهای مشخص انجام شود تا کیفیت و استحکام اتصال تضمین گردد.
مزایای جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش لب به لب
- مقاومت بالای جوش
- عدم نشتی در محل اتصال
- ایمنی بالا
- سهولت و سرعت بالای جوشکاری
- یکپارچگی سطح دیوار و ضخامت لوله در محل جوش
دستگاه جوش الکتروفیوژن
دستگاه جوش الکتروفیوژن از پرکاربردترین روش‌های جوشکاری لوله پلی اتیلن است. لوله‌های پلاستیکی از مواد PE، PP، و PVDF با اتصالات الکتروفیوژن ترکیب می‌شوند. این ترکیب در مناطق مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما بیشتر برای انتقال مایعات به کار می‌رود. این روش به‌گونه‌ای طراحی شده است که با سرعت بالا و هزینه‌های حداقلی، به‌ویژه در تعمیر خطوط لوله، مورد استفاده قرار گیرد.
با بهره‌گیری از تجهیزات فنی پیشرفته و مدرن، جوش‌هایی با ماندگاری طولانی ایجاد می‌شود. دستگاه‌های جوش الکتروفیوژن قادر به اتصال لوله‌های ساخته شده از مواد PE، PP، و PVDF با جریان الکتریکی ۰ تا ۱۲۰ آمپر و اتصالات با قطرهای متغیر از ۴۰ تا ۲۸۰۰ میلی‌متر هستند. این دستگاه‌های جوشکاری لوله پلی اتیلن با طراحی خاص و ساختار کارآمد خود، عملکردی بهینه و قابل اعتماد را ارائه می‌دهند.
مراحل جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش الکتروفیوژن
- خراش دادن و تمیز کردن سطح اتصال لوله‌ها
- علامت‌گذاری
- قرار دادن لوله و قطعه اتصالی در یک راستا
- وصل کردن جریان برق
- خنک‌سازی محل جوش و جدا کردن گیره‌ها
نکات جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش الکتروفیوژن
- این روش جوش پلی اتیلن برای مواقعی به کار می‌رود که نیاز به اضافه کردن قطعاتی مانند زانویی، سه‌راهی یا دریچه دارید و امکان جوش لب به لب وجود ندارد.
- جوش الکتروفیوژن تنها روش مورد تأیید برای اتصال لوله‌های پلی اتیلنی گازرسانی است.
- پیش از جوشکاری، باید محل اتصال را به‌خوبی آماده کنید تا جوش به‌درستی انجام شود و عملکرد مطلوبی داشته باشد.
- برای تثبیت، تراز کردن و تنظیم مجدد لوله‌ها از گیره‌های لوله یا دیگر روش‌های تأیید شده استفاده کنید.
دستگاه جوش اکسترودر
جوش اکسیژن یک روش جوشکاری لوله پلی اتیلن است که در آن از گاز اکسیژن برای تولید حرارت و ایجاد اتصال بین قطعات استفاده می‌شود. در این روش، اکسیژن با گاز سوختنی مانند استیلن ترکیب می‌شود و شعله‌ای با دمای بالا تولید می‌کند که می‌تواند مواد پلیمری را ذوب و به هم متصل کند. این روش معمولاً برای اتصالات لوله‌های پلی‌اتیلن با سایز بزرگ‌تر از ۸۰۰ میلی‌متر، اتصال لوله‌های پلی اتیلن به منهول‌ها و نیز ساخت اتصالات دست‌ساز به کار می‌رود.
مزایای جوشکاری لوله پلی اتیلن اکسترودر
- اتصالات قوی و مقاوم: ایجاد اتصالات قوی و مقاوم از مزایای جوش اکسترودر است. این روش قادر است پیوندهای محکمی بین قطعات پلی اتیلن ایجاد کند که در برابر فشار و تنش‌های مکانیکی مقاومت بالایی دارند.
- سرعت بالا: جوش اکسیژن به دلیل دمای بالای شعله، فرآیند جوشکاری را با سرعت بیشتری نسبت به برخی روش‌های دیگر انجام می‌دهد. این ویژگی می‌تواند زمان تولید را کاهش داده و کارایی را افزایش دهد.
- انعطاف‌پذیری: این روش جوشکاری قابلیت اعمال بر روی قطعات با اشکال و اندازه‌های مختلف را دارد. به همین دلیل، می‌تواند در کاربردهای متنوع و مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
جوشکاری سوکتی یا سوکت زن
چهارمین روش جوشکاری که معرفی می‌کنیم، جوش سوکتی است که برای اتصال لوله‌های پلی اتیلن به کار می‌رود و شامل انواع مختلفی از اتصالات مانند سه‌راهی، ضربدری و زانویی است. این روش مشابه اتصالات پیچی، معمولاً برای لوله‌های با ابعاد کوچک استفاده می‌شود، اما از نظر استحکام و جلوگیری از نشت، کاملاً مطمئن و یکی از روش‌های محبوب جوشکاری پلی اتیلن است.
در این روش، ابتدا سطح خارجی انتهای لوله و سطح داخلی اتصال سوکتی حرارت داده می‌شود. وقتی هر دو طرف اتصال به دمای مشخص شده در استاندارد رسیدند، انتهای لوله به درون اتصال سوکتی وارد می‌شود و پس از خنک شدن، اتصال نهایی به دست می‌آید. در مراحل بعدی، الگوی جوش بازرسی شده و کیفیت اتصال بررسی می‌شود. برای اجرای صحیح جوشکاری سوکتی پلی اتیلن، استفاده از تجهیزات مکانیکی مناسب ضروری است. این تجهیزات به منظور نگه‌داشتن لوله و اتصالات در موقعیت درست به کار می‌روند.
مراحل جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش سوکتی
- سر لوله و سطح داخلی قطعه اتصالی را بخوبی تمیز کنید.
- ته لوله را گونیا کنید و آماده سازید.
- قطعات را حرارت دهید و به هم متصل کنید.
- فرصت دهید تا قطعات خنک شوند.
جوشکاری زینی
تکنیک جوشکاری پلی اتیلن زینی یک روش استاندارد برای اتصال قطعه زینی به دیواره لوله پلی اتیلن است. در این فرایند، ابتدا سطح خارجی لوله با استفاده از یک منبع حرارت مقعر گرم می‌شود. همزمان، حرارت لازم به سطح مشترک اتصال زینی با استفاده از یک منبع حرارت محدب اعمال می‌شود. وقتی هر دو سطح به دمای مطلوب جوش رسیدند، اتصال بین زینی و لوله ایجاد می‌شود. این فرایند معمولاً با استفاده از دستگاه جوش زینی انجام می‌شود.
مراحل جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش زینی
- سطح لوله را در محل مورد نظر برای قرار گرفتن اتصال زینی، تمیز کنید.
- رابط‌های گرم کننده زینی با اندازه مناسب را نصب کنید.
- دستگاه جوش زینی را روی لوله نصب کنید.
- سطوح لوله و اتصالات را طبق دستورالعمل‌های توصیه شده، آماده سازی کنید.
- قطعات را هم راستا نمایید.
- لوله و اتصال زینی را حرارت دهید.
- قطعات را روی هم بفشارید و ثابت نگهدارید.
- اتصال را خنک کرده و دستگاه جوش را بردارید.
جوشکاری لوله پلی اتیلن به روش مکانیکی
بعضی از سامانه‌های لوله‌کشی که برای کاربردهای خاص مانند تخلیه فاضلاب بهداشتی و مسیرهای هواکش به کار می‌روند، می‌توانند با استفاده از اتصالات مکانیکی به هم متصل شوند. مشابه روش‌های جوشکاری گرمایی، انواع مختلفی از اتصالات مکانیکی و روش‌های مربوطه وجود دارد که در این بخش به توضیح مختصری درباره این نوع اتصالات می‌پردازیم.
اتصالات مکانیکی معمولاً بر اساس اصل فشرده‌سازی کار می‌کنند تا مواد مختلف را به هم متصل کنند. این روش به ویژه برای اتصال لوله‌های پلی‌اتیلن به دیگر لوله‌ها یا مواد مختلف و در شرایطی که امکان جوشکاری (فیوژن) وجود ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در نهایت، جوشکاری مکانیکی لوله‌های پلی‌اتیلن به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، یکی از بهترین روش‌ها برای اتصال این لوله‌ها در صنایع مختلف است. با رعایت نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات مناسب، می‌توان از کیفیت و دوام بالای اتصالات اطمینان حاصل کرد.
مراحل آماده‌سازی لوله‌ها برای جوشکاری مکانیکی
برای آماده‌سازی لوله‌ها، دو مرحله حیاتی وجود دارد:
۱. برش دقیق لوله‌ها: اولین گام در فرآیند آماده‌سازی، برش لوله‌ها به اندازه‌های دقیق و مورد نیاز است. این مرحله باید با استفاده از ابزارهای برش مناسب و با دقت بالا انجام شود تا لوله‌ها به طور صحیح و بدون نقص برش داده شوند.
۲. تمیزکاری سطح لوله‌ها: برای دستیابی به جوشکاری با کیفیت، سطح لوله‌ها باید به‌طور کامل تمیز و عاری از هر گونه آلودگی، لکه و زباله باشد. این مرحله با استفاده از مواد شیمیایی مخصوص و ابزارهای تمیزکاری انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که سطح لوله‌ها آماده و مناسب برای جوشکاری است.
دمای مناسب جوشکاری لوله پلی اتیلن
با توجه به تنوع انواع پلی اتیلن، طبیعی است که دمای مناسب جوش برای هر نوع متفاوت باشد. همچنین، نوع دستگاه جوش مورد استفاده نیز تأثیر مستقیم بر تنظیم دمای مناسب دارد. برای مثال، برای جوشکاری پلی اتیلن LDPE، دما باید تقریباً ۵۱۸ درجه فارنهایت (۲۷۰ درجه سانتی‌گراد) تنظیم شود. در این حالت، تنظیم‌کننده باید بین ۵-۱/۴ تا ۵-۱/۲ باشد و رئوستات در سطح ۵ تنظیم شود. در عوض، دمای مناسب برای جوشکاری انواع دیگر پلی اتیلن ممکن است به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
کاربرد جوشکاری لوله پلی اتیلن
جوشکاری لوله پلی اتیلن به دلیل ساختار مقاوم خود در برابر ضربه‌های شدید، به‌ویژه برای جوشکاری و تثبیت لوله‌های مورد استفاده در صنایع زیربنایی مناسب است. موارد استفاده از این لوله‌ها به شرح زیر است:
- حمل و نقل آب زیرزمینی
- خطوط فاضلاب
- سیستم های آبیاری کشاورزی
- خطوط عبور زیردریایی
- خطوط توزیع گاز طبیعی
- زیرساخت خطوط لوله آب آشامیدنی
- خطوط لوله انتقال نفت
هزینه جوشکاری لوله پلی اتیلن
مراحل مختلف عملیات لوله‌گذاری و هزینه‌های مربوط به جوشکاری لوله پلی اتیلن متنوع و بسته به شرایط متغیر است. این مراحل شامل موارد زیر می‌باشد:
- آماده سازی مسیر و تمیز کردن جاده لوله گذاری
- بارگیری لوله با دقت و حمل به محل کار با ریسه کشی کنار ترانشه
- انجام حفاری ترانشه با بهره گیری از ابزارهای مکانیکی تا رسیدن به عمق مورد نظر
- ایجاد شیب و مسطح کردن کف ترانشه به صورت دقیق
- حفاظت جامع از داخل لوله در برابر ورود مواد غیرمجاز
- برش و آماده سازی دقیق سر لوله برای اتصال
- قرار دادن لوله درون ترانشه با دقت و هوشمندی
- خاکریزی با استفاده از خاک سرندی اطراف لوله و بالای آن در ترانشه
- انجام آزمایش هیدرولیکی با رعایت نقشه‌های فنی
- توزیع و فشار دادن خاک سرندی با ابزار دستی تا حصول تراکم مطلوب
سخن پایانی در رابطه با جوشکاری لوله پی اتیلن
در پایان، جوشکاری لوله پلی اتیلن به عنوان یک راه‌حل موثر و کارآمد برای اتصال لوله‌ها و قطعات پلی اتیلنی، گزینه‌ای ایده‌آل در بسیاری از صنایع است. در این مقاله، به معرفی انواع جوشکاری و اتصال به روش گرمایی و مکانیکی پرداختیم که هر کدام مناسب نوع و سایز خاصی از لوله‌ها هستند.
از میان این روش‌ها، جوش لب‌به‌لب و جوش الکتروفیوژن به دلیل کاربرد گسترده‌تر و مزایای برجسته‌شان، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. با انتخاب روش مناسب، می‌توان از اتصالاتی قوی، مقاوم در برابر خوردگی و با نصب آسان بهره‌مند شد که دوام و کارایی بالایی را در پروژه‌های صنعتی تضمین می‌کنند.