جدول استاندارد جوش لوله های پلی اتیلن
استاندارد جوش لوله های پلی اتیلن به شیوه جوش لب به لب یا بات فیوژن در ساخت سامانه های های لوله کشی آب رسانی و گازرسانی، برای ایجاد با کیفیت ترین و قابل اطمینان ترین جوش های لب به لب به کار گرفته می شوند.
با افزایش استفاده از مواد پلی اتیلن PE80 و PE100 محصولات مختلفی از لوله و اتصالات پلی اتیلن روانه بازار شده اند که در پی آن روش های مختلف جوش لب به لب را نیز ارائه داده اند و اغلب حتی برای مواد یکسان نیز متفاوت است. لذا لازم است تا تجربیات فعلی در استانداردهای جهانی بررسی شده و بهترین روش های جوش لوله های پلی اتیلن به کار برده شوند.
با توجه به تجربه بلند مدت جوشکاری تک فشاری در فشار کم و تولید دستگاه های جوش پلی اتیلن در کشور عزیزمان ایران بر اساس همین معیار، استفاده از این روش توصیه می شود.
روش جوش لب به لب برای اتصال لوله و اتصالات پلی اتیلنی در سیستم های آب رسانی و گازرسانی
هدف و دامنه کاربرد
هدف از تدوین این استاندارد، تعیین اصول کلی جوش لب به لب و بررسی کیفیت محل های اتصال در ساخت سیستم های آب رسانی (استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷، تمام قسمت ها) و گازرسانی (استاندارد ملی ایران شماره ۱۱۲۳۳ ، تمام قسمت ها) است.
به همین منظور، جوش لب به لب در سیستم های آب رسانی و گازرسانی باید به وسیله دستگاه جوش بات فیوژن مطابق استاندارد ISO 12176-1 و نصب و راه اندازی سیستم مطابق استاندارد ISO 10839 یا سایر استانداردهای مربوطه انجام شود. این استاندارد برخی از روش های جوش لب به لب لوله و اتصالات پلی اتیلن با ضخامت ۱۳۰ میلی متر و کمتر را تعیین می کند. در این استاندارد به کیفیت مواد و دستگاه جوش و محل اتصال توجه می شود.
مراجع الزامی
استفاده از مراجع زیر برای این استاندارد الزامی است :
استاندارد ملی ایران شماره ۱۲۱۸۱-۱ : پلاستیک ها – لوله ها ، اتصالات و سامانه های مونتاژ شده برای انتقال سیالات – تعیین مقاومت در مقابل فشار داخلی – قسمت ۱: روش کلی
استاندارد ملی ایران شماره۱۲۱۸۱-۳: پلاستیک ها- لوله ها، اتصالات و سامانه های مونتاژ شده برای انتقال سیالات – تعیین مقاومت در مقابل فشار داخلی – قسمت ۳: تهیه اجزاء
استاندارد ملی ایران شماره۱۲۱۸۱-۴: پلاستیک ها- لوله ها، اتصالات و سامانه های مونتاژ شده برای انتقال سیالات – تعیین مقاومت در مقابل فشار داخلی – قسمت ۴: تهیه سیستم های مونتاژ شده
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۱ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۱ : کلیات
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۲ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۲ : لوله ها
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۳ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۳ : اتصالات
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۴ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۴ : شیرآلات
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۵ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۵ : کارایی سامانه
استاندارد ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷-۷ : پلاستیک ها – سامانه های لوله گذاری برای کاربردهای آبرسانی، فاضلابی و زهکشی تحت فشار – پلی اتیلن (PE) – قسمت ۷ : راهنمای ارزیابی انطباق
استاندارد ملی ایران شماره ۱۱۲۳۳-۱ : پلاستیک ها – سیستم های لوله کشی پلی اتیلنی مورد استفاده در شبکه های توزیع سوخت های گازی – قسمت اول : اصول کلی
استاندارد ملی ایران شماره ۱۱۲۳۳-۲ : پلاستیک ها – سیستم های لوله کشی پلی اتیلنی مورد استفاده در شبکه های توزیع سوخت های گازی – قسمت دوم : لوله ها
استاندارد ملی ایران شماره ۱۷۳۰۴ : پلاستیک ها – لوله و اتصالات پلی اتیلن (PE) – تعیین استحکام کششی و حالت نقیصه آزمونها از یک اتصال جوشی لب به لب
۲-۱۳ ISO 4065, Thermoplastics pipes – Universal wall thickness table
۲-۱۴ ISO/TS 10839, Polyethylene pipes and fittings for the supply of gaseous fuels Code of practice for design, handling and installation
۲-۱۵ ISO 12176-1, Plastics pipes and fittings – Equipment for fusion jointing polyethylene systems – Part 1: Butt fusion
۲-۱۶ EN 719, Welding coordination – Tasks and responsibilities
۲-۱۷ ISO 16770, Plastics – Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene – full-notch creep test (FNCT)
۲-۱۸ DVS 2201-1, Imperfections in thermoplastic welded joints Features, description, evaluation
۲-۱۹ DVS 2207-1, Welding of thermoplastics heated tool welding of pipes, pipeline components and sheets made of PE-HD
۲-۲۰ ASTM F2620, Standard practice for heat fusion joining of polyethylene pipe and fittings
۲-۲۱ ASTM F2634, Standard test method for laboratory testing of polyethylene (PE) butt fusion joints using tensileimpact method
اصطلاحات و تعاریف
در این استاندارد اصلاحات زیر بکار می رود :
زمان ایجاد لبه اولیه t۱ : زمان لازم برا ایجاد لبه پیوسته، با ابعاد مشخص، حول محیط انتها لوله یا اتصال است.
فشار ایجاد لبه اولیه p1 : فشار وارد بر صفحه گرمکن توسط انتهای لوله یا اتصال حین مرحله ایجاد لبه در چرخه اتصال دهی، شامل فشار دراگ وارد بر انتهای لوله یا اتصال حین اتصال دهی است.
اندازه لبه اولیه : اندازه لبه ایجاد شده حول محیط انتهای لوله یا اتصال حین مرحله ایجاد لبه است، که بر حسب میلیمتر بیان می شود.
زمان نفوذ گرمایی t2 : مدت زمانی که صفحه گرمکن یا دستگاه اتو لوله پلی اتیلن تحت فشار نفوذ گرمایی (p2)، در تماس با انتهای لوله یا اتصال است.
فشار نفوذ گرمایی p2 : فشار لازم برای نگهداری لوله یا اتصال در تماس با صفحه گرمکن یا اتو، حین گرمایش است.
حداقل اندازه لبه پس از نفوذ گرمایی : حداقل مقدار اندازه لبه لازم پس از تکمیل زمان گرمایش (t1+t2) است.
زمان برداشتن صفحه اتو t3 : مدت زمان برای جداسازی انتهای لوله و یا اتصال از صفحه اتو ، برداشتن صفحه اتو و بستن کالسکه به منظور چسباندن انتهای مذاب لوله یا اتصال به هم است.
زمان رسیدن به فشار اتصال دهی t4 : مدت زمان لازم برای رسیدن به فشار اتصال دهی هنگام چسباندن لوله و یا اتصال ذوب شده به هم.
فشار اتصال دهی p3 : فشار واقعی وارد شده به انتهای لوله و یا اتصال حین اتصال دهی است.
زمان خنک کاری تحت فشار در دستگاه t5 (تک فشاری) t6 (دوفشاری) : مدت زمانی است که محل اتصال جوش، بصورت مهار شده در دستگاه، تحت فشار باقی می ماند.
زمان اتصال دهی در روش دو فشاری t6 : مدت زمان اختصاص یافته برای برگردان لبه، قبل از کاهش فشار چرخه خنک کاری، در جوشکاری دو فشاری در فشار کم.
فشار کاهنده چرخه خنک کاری در روش دو فشاری p4 : فشار کاهنده مورد استفاده در چرخه خنک کاری روش دو فشاری در فشار کم، پس از زمان اتصال دهی است.
زمان خنک کاری بدون فشار در دستگاه یا خارج دستگاه t6 (تک فشاری) t7 (دوفشاری) : مدت زمان خنک کاری اضافی که ممکن است پس از زمان خنک کاری تحت فشار، بویژه هنگام کار در محیطی با دمای بالا یا قبل از جابجایی یا نصب لوله ، لازم باشد تا از استحکام بهینه محل اتصال اطمینان حاصل شود.
فشار دراگ : فشار سنجه لازم برای غلبه بر نیروی دراگ اصطکاکی لغزشی دستگاه جوش و لوله، در یک دستگاه مشخص بوده و هر دفعه قبل از انجام جوش اندازه گیری می شود.
فشار سنجه : فشار واقعی خوانده شده توسط سنجه دستگاه جوش است.
دمای صفحه اتو : دمای سطح صفحه گرمکن یا اتو، در محلی مقطع دیواره لوله یا اتصال با سطح تماس دارد.
ضخامت اسمی دیواره en : نامگذاری عددی ضخامت دیواره لوله و یا اتصال (استاندارد ISO 4065) ، که برابر با حداقل ضخامت مجاز دیواره در هر نقطه (emin) بوده و بر حسب میلیمتر بیان می شود.
اپراتور دستگاه جوش : فردی که مجاز به اتصال دهی لوله ها و یا اتصالات پلی اتیلن، بر مبنای روش اجرایی مکتوبی است که مغایر با این استاندارد نباشد.
اپراتور خط لوله : سازمان مجاز برای طراحی، ایجاد و یا بهره برداری و نگه داری سامانه خط لوله است.
ناظر جوش : سازمان مجاز برای کنترل قرار داد، طراحی، مصالح، برنامه،تجهیزات، عملیات، بازرسی، آزمون، ارزیابی و مستندات جوش مطابق با استاندارد EN 719 است.
فرآیند جوش لب به لب یا بات فیوژن
کلیات
لوله و اتصالات پلی اتیلن مورد استفاده در ایجاد محلهای اتصال جوشی، باید مطابق با استانداردهای ملی ایران شماره ۱۴۴۲۷ یا ۱۱۲۳۳ باشند.
محل های اتصال جوشی که مطابق با این استاندارد ملی هستند، باید با دستگاه جوشی پلی اتیلن مطابق با استاندارد ISO 12176-1 ایجاد شوند.
اصول و روش انجام کار
اصول اتصال دهی جوشی شامل گرم کردن انتهای لوله و یا اتصال به وسیله دستگاه اتو لوله پلی اتیلن تا دمای مشخص، و سپس جوش دادن آنها به یکدیگر از طریق اعمال فشار و در پایان خنک کردن آنها تحت فشار به مدت معین است.
محل های اتصال جوشی باید توسط اپراتورهای واجد شرایط، با استفاده از دستگاه جوشی پلی اتیلن ایجاد شوند. این دستگاه جوش باید دو انتهای لوله و اتصال را محکم نگه داشته و موازی هم کند. آموزش و میزان مهارت اپراتور باید مطابق با الزامات روش اجرایی اتصال دهی باشد. روش اجرایی مکتوب اتصال دهی، که توسط اپراتور خط لوله مجاز به استفاده شده، باید قبل از ساخت لوله در دسترس باشد. روش اجرایی اتصال باید شامل مشخصات روش اتصال، پارامترهای جوش، دستگاه جوش، شرایط اتصال دهی، میزان مهارت اپراتور و روش های کنترل کیفیت باشد. راهنمای کنترل کیفیت در ادامه آماده است.
اصول مهم فرآیند جوش لب به لب
- تمیز کردن انتهای لوله و اتصال، سطح رنده و اتو
- مهار کردن لوله و اتصالی که قرار است جوش داده شوند ( برای اطمینان از هم محوری و تراز بودن ممکن است از تکیه گاه استفاده شود و برای کاهش فشار دراگ، تکیه گاه لوله می تواند دارای غلتک باشد.)
- صاف کردن انتهای لوله و یا اتصالات پلی اتیلن با استفاده از دستگاه رنده پلی اتیلن
- هم محور کردن لوله و اتصالات
- اندازه گیری فشار دراگ و در نتیجه فشار جبران کننده
- ذوب کردن لوله و اتصالات با استفاده از دستگاه اتو لوله پلی اتیلن
- اتصال لوله و یا اتصال
- نگه داشتن لوله و اتصالات پلی اتیلن تحت فشار حین مدت زمان خنک کاری در دستگاه
- تکمیل مدت زمان خنک کاری بدون فشار در دستگاه یا در صورت لزوم خارج از دستگاه
روش های اجرای جوش لب به لب
سه روش اجرایی برای انجام جوش لب به لب وجود دارد :
- جوشکاری تک فشاری در فشار کم
- جوشکاری دو فشاری در فشار کم
- جوشکاری تک فشاری در فشار بالا
اجرای روش جوشکاری باید توسط اپراتور خط لوله انجام شود. در ایران با توجه به دستگاه های جوش بات فیوژن موجود، جوشکاری تک فشاری در فشار کم توصیه می شود.
روش اجرای جوشکاری تک فشاری در فشار کم
جوشکاری لب به لب تک فشاری در فشار کم باید مطابق با جدول ۲ انجام شود.
چرخه اتصال دهی جوشی تک فشاری در فشار کم، همرا با توضیح عوامل چرخه، در شکل زیر نشان داده شده است.
کنترل کیفیت
کلیات
لوله ها، اتصالات و تجهیزات مربوط باید از نظر انطباق با روش اجرایی نصب، بازرسی شوند. بازرسی می تواند توسط کارکنان درگیر در فرآیند جوشکاری نیز انجام شود. بازرسی اضافه می تواند توسط ناظر جوش در تواتری وابسته به شرایط بهره برداری، انجام شود. نتایج هر بازرس باید ثبت شود.
پیش از انجام فرآیند جوشکاری، سامانه جوشکاری شامل روش، دستگاه جوش، تجهیزات کنترلی، افراد جوشکار، پارامترهای فرآیندی، شرایط محیطی و کیفیت نمونه جوش آزمایشی باید طبق نمونه فرم ارزیابی رویه جوشکاری ارائه شده به تائید کارفرما برسد. تا از انطباق کیفیت با روش جوشکاری اطمینان حاصل شود.ارزیابی رویه جوشکاری در هر پروژه باید برای هر نوع جنس و یک نمونه اندازه SDR لوله یا اتصالات و هر روش اجرایی جوش انجام شود. در صورت عدم تائید تمام اجزاء سامانه جوشکاری، اپراتور جوش مجاز به انجام جوشکاری نیست.
فرم ارزیابی رویه جوشکاری
پس از اتصال، لبه یکنواخت دوتایی باید ایجاد شود، اندازه لبه، نظم عملیات جوش را نشان می دهد.
لبه های جوش متفاوت می توانند به دلیل رفتار متفاوت جریان مذاب موادی که به هم جوش داده شده اند، ایجاد شوند. با توجه به شکل زیر همیشه باید بزرگتر از صفر باشند.
در صورت جوش لب به لب با اتصالات تزیقی، لبه سمت اتصال ممکن است بی نظمی های شکلی، از قبیل دندانه های کوچک، تغییر شکل ها و برگردندان نایکنواخت ناشی از خطوط جوش و خنک کاری قسمت قالبگیر نشان دهند. در این حالت ها، ارزیابی ظاهری عمدتا روی اندازه و شکل لبه ی سمت لوله انجام می شود.
وضعیت ظاهری قابل پذیرش جوش لب به لب:
راهنما: برگردان مناسب لبه، هم محوری مناسب
وضعیت ظاهری غیر قابل پذیرش جوش لب به لب:
راهنما : وضعیت ظاهری مقعر مذاب پس از گرمادهی، به دلیل افزایش فشار اضافی حین چرخه گرمادهی
راهنما: ناهم محوری،محل اتصال فارسی بر شده به صورت چشمی
راهنما: انحراف از تراز (e) در محل اتصال فارسی بر شده با دستگاه، بیش از یک میلیمتر
راهنما: پلیسه در محل اتصال
راهنما: رویایی ناقص
آزمون یکچارچگی محل اتصال
روش های اجرایی جوش لب به لب که در این استاندارد ارائه شده اند، تست شده اند و از طریق آزمون نمونه های محل اتصال مورد تائید قرارگرفته اند. اثبات یکپارچگی بلند مدت محل های اتصال، بسیار مهم است. انجام یکچارچگی محل اتصال به عنوان روش کنترل کیفیت، برای تمام روش های اجرایی جوش توصیه می شود. روش های آزمون یکپارچگی محل اتصال جوش در دسترس هستند.
روش های آزمون زیر برای کنترل کیفیت محل های اتصال جوشی کاربرد دارند:
- آزمون کشش مطابق با استاندارد ملی ایران شماره ۱۷۳۰۴
- آزمون فشار هیدروستاتیک در دمای ۸۰ درجه سلسیوس به مدت ۱۰۰۰ ساعت مطابق با استانداردهای ملی ۱۲۱۸۱-۱ ، ۱۲۱۸۱-۳ ، ۱۲۱۸۱-۴ یا آزمون خزش روی نمونه های شکاف دار مطابق با استاندارد ISO 16770 برای اندازه های اسمی بزرگتر از ۷۱۰ میلیمتر
- آزمون کشش با سرعت زیاد مطابق با استاندارد ASTM F2638
روش های کنترل کیفیت غیر مخرب
توصیه می شود که از سامانه های ساده تضمین کیفیت در محل اجرا نیز برای ارزیابی کیفیت محل اتصال، استفاده شود. این امر می تواند از طریق ارزیابی عرض و شکل لبه انجام شود؛ به نحوی که بسته مواد پلی اتیلن و شرایط محیطی، باید درون حدود تعیین شده و قابل شناسایی باشد.
برای ارزیابی کیفیت محل اتصال از طریق روش های غیر مخرب، باید دقت کرد. روش های غیر مخرب، از طریق رادیوگرافی و فراصوت، ممکن است تمام نواقص ممکن رخ دهنده در محل اتصال را شناسایی نکنند، ولی آنها نواحی دارای آلودگی و حفره را آشکار می کنند. استفاده از این تکنیک ها برای ایجاد اطمینان از فرآیند جوش لب به لب، باید با دقت زیادی انجام شود.
