Окно возможностей для геосинтетической сварки

Сегодня весьма интересная, с технической точки зрения, статья, которая тщательно рассматривает процесс сварки геомембраны, со всеми сложностями и физико-химическими препятствиями на пути к идеальному шву.

Статья переведена на русский язык и в основном содержит ключевые факты. Кому интересна статья в оригинале и есть желание изучить первоисточник, кликаем сюда.

Небольшая предыстория: Эдди Вайзер написал отзыв на статью Глена Тоэпфера.

«…

Интеллектуальная сварочная технология, о которой вы говорите в своей статье, может помочь во многих привычных направлениях, и не только. Во-первых, как Вы совершенно правильно отметили, что качественная сварка пластмасс - это комбинация трех параметров: 1) Высокая температура + 2) Скорость или Время + 3) Давление. Но просто обладать этими знаниями недостаточно. У каждого материала есть собственное сварочное окно.

Сварочные параметры могут и должны быть предопределены комбинацией стыков швов: S / S, T / T или S / T. Для понимания окна сварки для различных материалов можно обратиться к диаграмме на рисунке №1.

Как видите, сварочное окно довольно большое, и недостаточно просто оказаться внутри него. Нам нужно нацелиться на «золотую середину».

Зачем нам нужно искать золотую середину?

Все видели, как чистый кусок HDPE подвергали испытанию на сдвиг в тензиометре? Обычно, на образце появляются признаки образования шейки, как показано на Фото №1.

Такое растяжение (удлинение) - это показатель высокого качества материала, которое нам нужно и, которое необходимо сохранить после сварки для долгосрочной функциональности.

Но когда мы тестируем сварные образцы в тесте на отслаивание на тензиометре, чаще всего мы наблюдаем чистый разрыв за пределами сварного шва, как на Фото №2.

Технически, этот сварной образец соответствует всем известным требованиям, но удлинений материала мы не наблюдаем. Необходимо стремиться, чтобы швы не только соответствовали требованиям, но при этом сохраняли ключевую особенность материала - способность растягиваться, обладая высокой гидроизоляционной способностью.

Я бы предпочел видеть результат, как на следующем Фото №3! Этот образец не только соответствует нормативным требованиям, но и сохранил способность растягиваться и не ломаться.

Оба сварных шва на фото №2 и №3 сделаны в пределах нашего сварочного окна. Но сварка на Фото №3 была совершена в пределах «золотой середины». Это позволяет мембране сохранять некоторые очень важные характеристики, такие как способность к растяжению. Европейский опыт использования этой технологии доказал, что она может привести к значительному повышению качества сварки. Одна из самых больших проблем, с которой сталкивается отрасль, заключается в том, что монтажные бригады работают не только на качество, но и на скорость, то есть, чем быстрее уложили мембрану, тем быстрее они могут перейти к следующей работе. Такое веяние приводит к тому, что производительность становится важнее качества. По сути, чем быстрее монтажные бригады сварят геомембрану, тем больше денег можно будет заработать.

Распространенная проблема - сварка при максимальной температуре, которую позволяет аппарат. В течение 30 лет сварочные машины выдавали температуру до 420 °С и этого, по стандартам DVS (Немецкого общества сварщиков), было сочтено более чем достаточным. Я никогда не видел никаких указаний по максимальной температуре или скорости сварки в рамках норм ASTM. В Америке иностранные (не производства США) машины постоянно игнорировались, потому что они не соответствовали высокотемпературному диапазону местных машин, достигающих 460 °С. Европейским производителям пришлось повысить максимальную температуру своих сварочных аппаратов. Однако, данные изменения заставляют сварщиков думать, что такими высокими температурами можно и нужно сваривать все виды материалов.

Мой опыт показывает, что во многих частях мира часто можно увидеть машины, работающие при самых высоких температурах, но это приводит к ухудшению физических характеристик свариваемых пластмасс. Хорошим примером является Фото №2, где мы видим, что сварной шов все еще соответствует стандартным требованиям, но основные важные характеристики были потеряны. Чаще всего мы видим сварные швы, которые были выполнены путем слишком большого нагрева и растяжения у такого материала за пределами шва уже нет.

В худшем случае мы узнаем, что через 3-8 лет сварные швы рвутся сразу за пределами сварной зоны, в результате чего мембрана начинает протекать и не может выполнять свою основную роль защиты.

Мне задают вопросы специалисты, которые задумываются, а была ли проблема с аппаратом, но узнают, что проблема не в сварочной машине. Проблема в том, что сварные швы были сварены при максимально возможной температуре и за пределами зоны наилучшего восприятия материалом теплового воздействия. Настройка давления также имеет решающее значение для обеспечения качества сварки. И здесь свои «подводные камни», поскольку недостаточное давление, влечет за собой отсутствие склеивания или правильного сплавления материалов.

Слишком большая сила давления означает, что пластифицированный материал соединяется «холодной сваркой», и также находится за пределами нашей так называемой зоны наилучшего восприятия.

Колебания напряжения и качество кабеля также являются ключевыми причинами проблем. Когда дело доходит до обеспечения хороших сварных швов требуется стабильная температура сварочного оборудования.

Имея систему, которая отслеживает идеальные параметры сварки, мы уже делаем огромный шаг вперед, на пути обеспечения условий, подходящих для хорошей сварки.

Такие отраслевые протоколы и системы также могут быть настроены для включения следующих параметров: минимальные и максимальные допуски для трех критических параметров, отображение постоянного напряжения, пределы допусков, стандарты калибровки и системы управления с обратной связью.

Все это затем создает основу для «интеллектуального разрушающего тестирования», которое затем может быть внедрено вместе с записанными данными, чтобы установить, когда и где следует проводить тестирование. Тогда инспектору будет намного легче определить по записанным данным, где могут быть обнаружены потенциальные проблемы.

Я понимаю, что это немного отличается от вашего блога, но я верю, что эти две проблемы связаны и фактически идут рука об руку. Я думаю, что при правильном использовании это может стать основой для того, чтобы в будущем можно было проводить сварку и разрушающие испытания.

Я твердо убежден, что нашей целью должно быть улучшение качества сварки. Мы все знаем, что цепь хороша настолько, насколько хорошо ее самое слабое звено. Сейчас самое слабое звено - сварка.

В США, если вы попытаетесь получить данные о сварке для трех параметров прошлых проектов, вы можете найти лишь данные о температурах, и не более, и я сомневаюсь, что вы получите данные для каждого сварного шва отдельно.

Но в Германии аппараты могут предоставить эти данные для каждого сварного шва, где использована данная технология.

Другие отрасли, такие как авиационная, автомобильная или фармацевтическая, показали нам, что с помощью верно записанной документации мы можем многое узнать о том, что мы делали в прошлом и что мы можем улучшить в будущем.

Я считаю, что мы можем извлечь уроки из таких примеров.

Таким образом, место утечки становится хорошим механизмом контроля, гарантирующим, что все останется в порядке.

Это давно назревшие темы, но их необходимо реализовать на национальном или международном уровне.

Еще одна проблема, которая усугубляет проблему, - это отсутствие должным образом обученных сварщиков, или, говоря более откровенно, людей, которые недостаточно понимают, что они делают. Подготовка сварщиков - это еще одна проблема, требующая решения, но это уже другая тема.»

 Специалист технического отдела Leister Technologies Эдди Вайзер