SOLDADURA EN POLIETILENO ET/216 - hcenergia.com€¦ · que en superficie interna llevan incorporados una o varias resistencias, las ... soldaduras a tope con la ayuda de máquinas

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ESPECIFICACIONES TECNICAS Pág. 1/23

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SOLDADURA EN POLIETILENO

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27/11/1996

27/11/1996

27/11/1996

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personal AJENO a laEMPRESA

INDICE

1.- OBJETO

2.- ALCANCE

3.- DESARROLLO METODOLOGICO

3.1. ESPECIFICACION DE SOLDADURA PORACCESORIOS ELECTROSOLDABLES

3.2. ESPECIFICACIONES DE SOLDADURA ASOCKET

3.3. ESPECIFICACION DE SOLDADURA A TOPE

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1.- OBJETO

El objeto de esta especificación técnica es definir la sistemática de actuaciónpara llevar a cabo la soldadura en polietileno.

2.- ALCANCE

Los destinatarios finales de este proceso son:

- Cliente Interno: Area de Obra Nueva

- Cliente Externo: Empresas de Contrata

ENICRES

3.- DESARROLLO METODOLOGICO

Distinguiremos:

3.1. ESPECIFICACIÓN DE SOLDADURA POR ACCESORIOS ELECTROSOLDABLES.

3.1.1. OBJETO3.1.2. GENERALIDADES3.1.3. MODO DE OPERAR3.1.4. CONTROL DE LA SOLDADURA3.1.5. ANOMALÍAS

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3.2. ESPECIFICACIONES DE SOLDADURA A SOCKET

3.2.1. OBJETO3.2.2. INTRODUCCIÓN3.2.3. SISTEMÁTICA PARA LA REALIZACIÓN DE LA SOLDADURA3.2.4. VARIABLES A CONSIDERAR3.2.5. CONTROL DE LA SOLDADURA

3.3. ESPECIFICACIÓN DE SOLDADURA A TOPE

3.3.1. OBJETO3.3.2. INTRODUCCIÓN3.3.3. SISTEMÁTICA PARA LA REALIZACIÓN DE LA SOLDADURA3.3.4. VARIABLES A CONSIDERAR3.3.5. CONTROL VISUAL DE LA SOLDADURA E INTERPRETACIÓN

DE RESULTADOS

3.1. ESPECIFICACION DE SOLDADURA POR ACCESORIOS ELECTROSOLDABLES.

3.1.1. OBJETO

Gas de Asturias define en esta especificación el proceso de soldadura detubería de polietileno de media densidad para canalizaciones, de cualquierdiámetro, de gas natural en baja, media presión A y media Presión B.

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3.1.2. GENERALIDADES

La soldadura por electrofusión es completamente automática si bien eloperario tiene que conectar el accesorio con el tubo y una vez realizado elemplazamiento proceder a la conexión de los mandos electronicos paraefectuar la soldadura.

En este procedimiento el operario sólo tiene incidencia del 10% en la calidadde la soldadura, ya que esta depende exclusivamente de la máquinaelectrónica adecuada para ello.

Este tipo de unión de tuberías el operario la realiza por medio de accesoriosque en superficie interna llevan incorporados una o varias resistencias, lascuales, al pasar una corriente eléctrica a través de ellas producen el calorsuficiente para que tanto el PE del accesorio como el de la superficie externadel tubo en contacto con ellas alcance el estado de fluidez que permita lafusión del material.

El paso de corriente a través de las resistencias se consigue por medio demáquinas electrónicas que regula la intensidad para una diferencia depotencial prefijada (dependiendo del accesorio), limitando el tiempo de formaque el calor disipado sea el adecuado según el diámetro elegido.

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3.1.3. MODO DE OPERAR

La soldadura por manguitos electrosoldables es un proceso automático. Lasdistintas fases de la misma se describen a continuación:

1ª: Raspar toda la periferia de los extremos de los tubos en la zona de lasoldadura y en la longitud del manguito por medio de la soldadura.

Inmediatamente antes de la soldadura, desengrasar la superficie de lasoldadura preparada por medio de un disolvente (tangit, tricloroetileno osimilar).

2ª: Introducir el accesorio electrosoldable en uno de los extremos a soldaren toda su longitud.

3ª: Fijar a un lado del alineador sobre el tubo contra la cara trasera delmanguito.

La separación de las dos abrazaderas del alineador debe ser igual a 1,5veces la longitud total del accesorio.

4ª: Fijar en la otra abrazadera del alineador el extremo, previamentedesengrasado, del otro tubo a soldar.

Controlar que los extremos de ambos tubos están en contacto yperfectamente alinedos. Esto último se comprueba si el manguito sedesliza con suavidad entre las dos abrazaderas del alineador.

5ª: Desplazar el accesorio electrosoldable hasta el tope opuesto delalineador que se encontraba al principio.

La unión de ambos extremos se encuentra en este momento en elcentro del accesorio.

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6ª: Conectar los bornes terminales de la máquina electrónica a losextremos de los hilos de conexión del accesorio.

Seleccionar en la máquina el diámetro y tipo de accesorio.Iniciar el proceso de soldadura.

7ª: La máquina para automáticamente indicando en la pantalla el tiempode duración de la soldadura y en segundos.

8ª: Dejar enfriar la zona de soldadura sin retirar el alineador (soldadurainmovilizado).

3.1.4. CONTROL DE LA SOLDADURA

El control de la soldadura consistirá en:

- Comprobar que el tiempo de duración de la misma, indicado en lapantalla de la máquina, quede comprendido entre los valoresespecificados por el fabricante de la misma.

- Inspección visual de que el material fundido debe ser percibido comomínimo en alguno de los testigos del cuerpo del accesorio.

- En caso de emplearse accesorios de otras marcas, previamente autorizados por la Dirección de Obra, se seguirán los tiempos marcadospor el fabricante.

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3.1.5. ANOMALIAS

En la puesta en marcha de la máquina electrónica pueden ocurrir lassiguientes anomalías:

- Que los dígitos de la pantalla se mantenga en un parpadeo continuo.Esto puede ser originado por las siguientes causas:

a) La tensión de la alimentación de la máquina queda fuera delmargen admisible, 220 V +/- 10%, en cuyo caso no es posible efectuarla soldadura.

b) La selección del tipo de accesorio y/o diámetro ha sido erróneaen cuyo caso tampoco será posible efectuar la soldadura.

- En el caso que durante el proceso de soldadura la máquina se parase,será necesario, sin movilizar las mordazas, dejar enfriar la unión y unavez conseguido volver a conectar la máquina desde el principio.

3.2. ESPECIFICACION DE SOLDADURA A SOCKET

3.2.1. OBJETO

El objeto de la presente especificación es definir el proceso de soldadura asocket para tuberías de polietileno, media densidad y diámetros 63, 40 y 32mm., destinadas a la distribución de Gas Natural en baja presión, mediapresión A y media presión B.

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3.2.2. INTRODUCCION

La unión de tuberías en presión o con accesorios de PE por soldadura asolape se conseguirá por medio de la soldadura entre la superficie externa deltubo y la interna de los accesorios previamente calentado y puestos encontacto.

Para la consecución de este tipo de soldadura el operario dispone de útilesespeciales calibrados según el diámetro de la tubería que mantenidos a unatemperatura y durante un tiempo determinado, se ponen en contacto con lassuperficies a unir. Estos útiles están alimentados por corriente alterna,generalmente a 220 V. y disponen de un control electrónico que garantiza subuen funcionamiento.

En esta soldadura los parámetros que intervienen son la temperatura de laherramienta y el tiempo de calentamiento que deberán observarse conexactitud. La presión es otra variable de la soldadura, pero no controlable, y seobtiene por la resistencia que hay que vencer para introducir el tubo en elaccesorio en base a las dimensiones de los mismos.

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3.2.3. SISTEMATICA PARA LA REALIZACION DE LA SOLDADURA.

Puede decirse que en este sistema el operario tiene una incidencia del 90%en la calidad de la soldadura, ya que todo depende de operaciones manuales.Por tanto deberá observar escrupulosamente todas las operaciones que acontinuación se describen:

a) Cortar el extremo del tubo perpendicular al eje del mismo y quitar lasrebabas interiores con herramienta cortantes.

b) Pelar la superficie perimetral con el útil destinado a tal fin hasta que lascuchillas lleguen al borde del tubo, para así eliminar el materialafectado por los rayos ultravioletas.

c) Limpiar con disolvente (tangit, tricloroetileno o similar) tanto la superficieinterior del tubo como la exterior del accesorio.

d) Aplicar en el extremo del tubo y fuera de la zona de soldadura unredondeador que corrija la ovalidad que la tubería haya podido tomar alser suministrada en rollos.

e) Comprobar la limpieza de los útiles calentadores y la temperatura de losmismos con lápices pirómetricos o termómetro digital.

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f) Calentar las partes a soldar procediendo de la siguiente manera:

• Un operario sujetará firmemente el aparato calentador.• El soldador homologado sujetará en un lado el tubo y en otro el

accesorio.• Comenzará a calentar en primer lugar el accesorio y a continuación

el tubo, ya que éste se calienta con mayor facilidad.• En el momento en que se llega al tope, tanto con el tubo como con

el accesorio, es decir, cuando la totalidad de la superficie a soldarestá en contacto con la superficie caliente, es cuando se comienzael cómputo de tiempo de calentamiento, que será en función deldiámetro de la tubería a unir.

g) Transcurrido el tiempo de calentamiento, tirar de repente de los doselementos a soldar e introducir el tubo en el accesorio de forma rápidacon desplazamiento en sentido longitudinal (nunca se podrá realizaresta operación girando las piezas a unir), manteniendo las piezasfuertemente unidas durante el tiempo de enfriamiento.

h) A fin de mantener la superficie de la herramienta calentadora limpia ysin posibilidades de que contamine las futuras soldaduras, deberáprocederse de inmediato una vez terminada la fase de calentamiento ala limpieza de los posibles restos de polietileno caliente, que ha depermanecer en contacto con la superficie caliente la contaminaría.

3.2.4. VARIABLES A CONSIDERAR

TUBO Y ACCESORIO .............................. 32 mm. 40 mm. 63 mm.TEMPERATURA CALENTAMIENTO ...... min. 250º C: max. 270ºCTIEMPO CALENTAMIENTO .................... 8 segundos 24 segundosTIEMPO INMOVILIZADO ......................... 1 minuto

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3.2.5. CONTROL DE LA SOLDADURA

El Inspector de Obra realizará visualmente el control de la soldadura,comprobando que el reborde que se forma en la parte exterior del accesorio escontinuo y lo más uniforme posible y que está libre de impurezas que puedacomprometer la bondad de la unión.

Cualquier anomalía en la inspección visual implicará la invalidación y corteautomático de la soldadura.

3.3. ESPECIFICACION DE SOLDADURA A TOPE

3.3.1. OBJETO

El objeto de la presente especificación es definir el proceso de soldadura atope para tuberías de Polietileno, media densidad, destinadas a la distribuciónde Gas Natural en baja presión, media presión A y media presión B.

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3.3.2. INTRODUCCION

El operario realiza la unión de las tuberías de PE entre sí y con sus accesoriosprefabricados en los diámetros mayores o iguales de 160 mm., por medio desoldaduras a tope con la ayuda de máquinas especiales diseñadas para laoperación.

La máquina de soldar a tope consta de las siguientes partes:

• Cuerpo de la máquina con dos abrazaderas, una de ellas móvil quepor sustitución de piezas calibradas permite la sujección de losdistintos diámetros.

• Bomba hidráulica que por su accionamiento permite eldesplazamiento del soporte móvil y la consecución de las presionesnecesarias en cada operación.

• Refrentadora que facilita la consecución de superficies propias parala unión.

• Placa calentadora para elevar la temperatura de los extremos que seva a soldar.

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3.3.3. SISTEMATICA PARA LA REALIZACION DE LA SOLDADURA

El operario deberá:

1. Situar la máquina en una zona cuyo apoyo sea estable y se disponga de lalongitud necesaria, libre de obstáculos, para la alineación de la tubería asoldar.

2. Situar los extremos de los tubos a soldar en los respectivos alojamientosfijándolos por medio de las abrazaderas.

3. Introducir la refrentadora entre los extremos de la tubería a soldar y, unavez puesta en marcha, se acciona el hidráulico a fin de presionar los tubossobre aquella de forma que se vaya produciendo el corte de una viruta dematerial. Cuando las virutas sean continuas en ambos extremos, se procedepor inversión de hidráulico a separarlos de la refrentadora, que dejará deaccionarse a continuación. No debe procederse de forma distinta a la descritapara evitar la formación de resaltes en la superficie refrentada.

En esta operación se conseguirá, además eliminar la superficie oxidada deltubo y con ello garantizar una buena ejecución de la soldadura.

4. Retirada la refrentadora, aproximar los extremos para comprobar unabuena alineación y refrentado. Si esto no se ha conseguido, modificar pormedio de la manipulación de los tornillos de apriete de las abrazaderas y seprocede a un nuevo refrentado.

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5. Una vez conseguido el refrentado y la alineación de los tubos y antes deempezar a soldar debe tener en cuenta, a parte del control de la temperatura(195 - 215 ºC) y del tiempo, la presión a aplicar, que será la suma de los tresfactores que se indican:

1) Arrastre de la máquina.2) Arrastre del tubo sobre abrazadera móvil.3) Presión de trabajo para realizar la soldadura.

6. Accionar el hidráulico para determinar la presión de arrastre tanto de lamáquina como de la tubería. Coloca la placa calentadora en el centro de labancada de la máquina, habiéndose asegurado de que su temperatura es lacorrecta. Por medio del hidráulico presionará sobre la placa los extremos asoldar a una presión que será en función del diámetro y del arrastre anteshallado.

7. Mantener este calentamiento a presión hasta que se forme un reborde de1,5 ÷ 2 mm. a lo largo de la circunferencia de los extremos que se apoyansobre la placa; conseguido esto baja la presión del hidráulico hasta los valoresindicados en la tabla se mantiene durante el tiempo indicado en la misma,para que se produzca el calentamiento interno del PE.

8. Terminado el tiempo del calentamiento interno separando los tubos de laplaca, extraer ésta, invertir el movimiento de desplazamiento y ponerrápidamente en contacto los extremos calientes presionándolos entre sí almismo valor empleado en el calentamiento inicial durante un tiempodeterminado seguido de otro período de tiempo, en que sin presión el operariomantendrá los tubos ya unidos en posición.

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3.3.4. VARIABLES A CONSIDERAR

A continuación se indican las variables a considerar en función de losdiámetros de tubería a soldar a tope de PE.

Diámetro Exterior del tubo 110 160 200

Espesor en (milímetros) SDR 11 10 14,5 18,2

Espesor en (milímetros) SDR 17,6 6,2 9,1 11,8

Los siguientes parámetros: Presión de calentamiento inicial (Kg/cm2), Tiempode calentamiento inicial, Presión reducida de calentamiento (Kg/cm2 ), Tiempode calentamiento, Presión de soldadura (Kg/cm2), Tiempo de inmovilizacióncon presión, Tiempo de inmovilización sin presión, Dimensiones del ancho delreborde (mm), han de cumplir las especificaciones del fabricante de lamáquina.

3.3.5. CONTROL VISUAL DE LA SOLDADURA E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

5.3.5.1. PRESENTACIÓN5.3.5.2. SOLDADURA A TOPE5.3.5.3. SOLDADURA A SOCKET5.3.5.4. SOLDADURA POR ELECTROFUSIÓN

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3.3.5.1. PRESENTACIÓN

Gas de Asturias realiza un conjunto de recomendaciones de lo que NO debehacerse al ejecutar uniones de polietileno, como complemento a lo que SIdebe hacerse según las normas del fabricante. Estas recomendacionespretenden, pues, ser una ayuda complementaria a la información técnica quecada fabricante incluye en sus instrucciones de utilización.

En ningún caso debe tomarse lo que aquí se expone como sustitución de losmanuales de uso y operación propios de cada fabricante.

En cualquier caso, los productos que aparecen asociados a algún defecto desoldadura no tienen por sí mismos ninguna tendencia a fomentar dichodefecto y que, por tanto, hay otras marcas en el mercado cuyos productosproducirían los mismos defectos en iguales circunstancias.

En todos los casos, los parámetros de ejecución tales como: temperatura dela placa calefactora, tiempos de calentamiento o enfriamiento, presiones decontacto, etc., el operario debe utilizarlos respetando las instrucciones delsuministrador cuyo procedimiento esté utilizando en cada caso.

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3.3.5.2. SOLDADURA A TOPE

Los pasos comunes a seguir para las uniones a tope en polietileno son lossiguientes:

a .- Limpieza y presentación de los extremos a unir.b .- Escuadrar estos extremos y refrentar.c .- Alinear.d .- Calentar los extremos.e .- Retirar el elemento calefactor y poner en contacto las partes a

unir. f .- Dar la presión correcta durante un tiempo concreto.g .- Dejar enfriar por su natural.h .- Inspeccionar.

Los requisitos que debe cumplir una soldadura a tope bien ejecutada, y quedeben tenerse en cuenta durante la inspección son:

- Formación de los labios de unión conjuntos, regulares e iguales porambos extremos unidos, y su comprobación mediante galgas.

Defectos

Los defectos más usuales que pueden encontrarse son:

• Contaminación: presencia en la unión de cuerpos extraños o suciedad, comotierra, material de recubrimiento de la placa calefactora, grasa, etc.

• Bordón excesivo: ocurre cuando la temperatura de la placa calefactora esdemasiado alta, las presiones de ciclo son demasiado elevadas o los tiemposde calentamiento son elevados.

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• Bordón pequeño o en forma de V: se produce si la temperatura de la placacalefactora es demasiado baja, las presiones del ciclo son bajas o los tiemposde calentamiento son reducidos.

• Disminución localizada del bordón tipo: usualmente, debido a la falta deparalelismo de los extremos a unir, como consecuencia de una falta derefrentado o refrentado defectuoso.

• Desalineación: debido a la falta de alineación de los ejes de los elementos aunir.

• Deformación local: ocurre cuando la placa calefactora desliza durante laetapa de calentamiento o por contactos involuntarios de cuerpos sobre el tuboo bordón durante la formación del mismo.

• Bordón no simétrico: se produce como consecuencia de utilizar tubos deespesores diferentes o por deficiente contacto de uno de los extremos a unircon la placa calefactora.

Inspección de soldaduras a tope por medio del "corta-labios"

En las soldaduras a tope de polietileno existe un método complementario deinspección de las soldaduras ejecutadas.

Este método se basa en el desprendimiento del bordón exterior de soldadura yen el análisis del mismo una vez separado el tubo.

Para separar los labios exteriores se utiliza el "corta-labios", que recorre elperímetro de la soldadura cortando a ras de tubo el bordón formado; eloperario realiza la operación de corte siguiendo las instrucciones de utilizacióndel "corta-labios" disponible.

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Una vez obtenido el bordón, el operario comprueba su grosor y anchurauniformes y haciendo hincapié en la anchura del labio, contaminación,elasticidad y falta de fusión.

3.3.5.3. SOLDADURA A SOCKET

Los pasos comunes a seguir para las uniones de enchufe son:

a) Cortar tubob) Achaflanar y limpiarc) Calentard) Presentar extremos y unire) Dejar enfriar por su naturalf) Inspeccionar

Los requisitos que debe cumplir una unión a enchufe bien ejecutada, y quedeben tenerse en cuenta en la inspección son:

- El labio de soldadura exterior debe ser plano, continuo en todo elperímetro del tubo, cubriendo el grueso del accesorio y simétrico enespesor y anchura.

- Internamente debe formar dos anillos continuos de fusión.

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Los defectos más usuales que pueden encontrarse son:

• Contaminación: presencia en la unión de cuerpos extraños o suciedad, comotierra, material de recubrimiento de los elementos de calefacción, grasa, etc.

• Desalineación: debida a una mala colocación de los elementos a unir en lamáquina, o el movimiento de la unión antes de que se enfríe, o una falta dealineación al introducir el calefactor para calentar, o bien una falta dealineación al introducir el tubo en el accesorio en el momento de la unión.Atención con los tubos procedentes de rollos o bobinas.

• Hueco localizado entre tubo y accesorio: debido a un defecto delrecubrimiento de los elementos calefactores o movimientos de los elementosen el momento de la unión.

• Penetración insuficiente: puede ser debida a que el accesorio no fueintroducido hasta el redondeador, lo cual produce un bordón aislado, o a quese produjo un movimiento de tubo antes de que se enfriara la soldadura.

• Sobrepenetración: formación de un reborde irregular y no plano, con huecosentre tubo y accesorio como consecuencia de la no utilización delredondeador. La sobrepenetración conjugada con un exceso de temperaturapuede conducir a una reducción de la sección útil del tubo.

• Falta de borbón: debido a una temperatura baja de los elementos decalentamiento o un tiempo de calentamiento demasiado bajo.

• Exceso de presión durante el calentamiento: una deformación uniforme delaccesorio indica que se utilizó una presión de calentamiento demasiadoelevada.

• Laminado: normalmente debido a que se introducen los útiles de calefaccióndemasiado rápidamente.

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3.3.5.4. SOLDADURA POR ELECTROFUSIÓN

La gama de posibilidades en soldadura de polietileno por accesorioselectrosoldables es muy amplia.

En todo caso, el operario debe tener presente que siempre se requiere lapresencia de un aparato que suministre la energía eléctrica necesaria para lasoldadura. Dado el amplio abanico de diámetros y figuras posibles, el éxito dela soldadura residirá básicamente en la elección adecuada de los parámerosde soldadura en el equipo de electrofusión y en respetar las normas básicasde preparación de los elementos a unir.

Los pasos comunes a seguir para las uniones por electrofusión son:

a) Limpieza y preparación de los tramos a unir.b) Fijar los elementos a unir con los posicionadores adecuados.c) Comprobar la compatibilidad del equipo de electrofusión con los

accesorios que se desean utilizar.d) Seleccionar los parámetros de soldadura e iniciar el ciclo.e) Respetar los tiempos de enfriamiento antes de liberar la soldadura

del posicionador.f) Inspeccionar.

Los requisitos que debe cumplir una unión por electrofusión bien ejecutada yque deben tenerse en cuenta en la inspección son:

- Cuando los accesorios tienen testigos de soldadura, debe de apareceren cada uno de ellos y sus tamaños deben ser homogéneos.

- Puede haber presencia de material fundido en los bordes de la pieza,pero no debe aparecer derrame.

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Los defectos más comunes que pueden aparecer son:

• Contaminación: presencia en la unión de cuerpos extraños o suciedad, como tierra, grasa, etc., o falte de raspado superficial.

• Descentraje: consecuencia de una mala distribución de la zona de soldadurade un manguito, por no haberse marcado los trazos de centrado.

• Desalineación: producida generalmente por la no utilización deposicionadores durante la soldadura, la utilización de posicionadores noadecuados o por retirar el posicionador antes de dejar enfriar la soldadura porsu natural. Se produce una deformación remanente del accesorio.

• Derrame de material por los bordes de la pieza: normalmente por unsobrecalentamiento como consecuencia de una selección inadecuada de losparámetros de soldadura en el equipo de electrofusión. También puede ocurrirpor presencia de humedad, por la no utilización de posicionadores durante lasoldadura, la utilización de posicionadores no adecuados, o por retirar elposicionador antes de dejar enfriar la soldadura por su natural o por deficientecolocación del accesorio.

• Falta de fusión: normalmente por una falta de calentamiento comoconsecuencia de una selección inadecuada de los parámetros de soldaduraen el equipo de electrofusión. También puede ocurrir por presencia dehumedad y por falta de contacto entre las superficies a unir.

• Deformación remanente: producida por una falta de paralelismo entre lascaras de los tubos a unir, por hueco entre tubo y tubo, por la no utilización deposicionadores o utilizar unos incorrectos, o por retirarlo antes de dejar enfriarla soldadura por su natural.

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• Grietas y poros: producidas generalmente por la presencia de presión interiorelevada en los tramos de tubería a unir en el momento de la soldadura(obturación aguas arriba incorrecta). También pueden producirse comoconsecuencia de enfriamiento súbito.

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