Что такое инженерная деятельность. Сущность инженерной деятельности. Смотреть что такое "инженерная деятельность" в других словарях

Настоящее время

Современное понимание инженерного дела подразумевает целенаправленное использование научных знаний в создании и эксплуатации инженерных технических устройств, являющихся результатом преобразовательной деятельности инженера, и охватывает три вида инженерно-технической деятельности :

• исследовательская (научно-техническая) деятельность - прикладные научные исследования , технико-экономическое обоснование планируемых капиталовложений, планирование;
• конструкторская (проектная) деятельность - конструирование (проектирование), создание и испытание прототипов (макетов, опытных образцов) технических устройств ; разработка технологий их изготовления (сооружения), упаковки, перевозки, хранения и проч. ; подготовка конструкторской/проектной документации;
• технологическая (производственная) деятельность - организационная, консультационная и иная деятельность, направленная на внедрение инженерных разработок в практическую деятельность экономических субъектов с их последующим сопровождением (технической поддержкой) и/или эксплуатацией по поручению заказчика.

История инженерного дела

Истоки инженерного дела восходят к доисторической мифологической эпохе. Создание лука , колеса , плуга требовало умственной работы, умения обращаться с орудиями труда, использования творческих способностей. В качестве инженеров можно рассматривать легендарных Дедала и Ноя . Первым известным по имени инженером был египтянин Имхотеп , который руководил строительством пирамиды Джосера (III тыс. до н.э.) . Самым известным инженером Античности считается Архимед .

Первой попыткой рассмотреть инженерное дело как особый род деятельности можно считать труд Витрувия «Десять книг об архитектуре » (лат. De architectura libri decem ). В нём делаются первые известные попытки описать процесс деятельности инженера. Витрувий обращает внимание на такие важные для инженера методы как «размышление» и «изобретение», отмечает необходимость создания чертежа будущего сооружения. Однако большей частью Витрувий основывается в своих описаниях на практическом опыте. В античные времена теория сооружений находилась ещё в самом начале своего развития.

Важнейшим этапом в инженерном деле стало применение масштабных чертежей. Этот способ развился в XVII веке и оказал сильнейшее влияние на дальнейшую историю инженерии. Благодаря ему появилась возможность разделить инженерный труд на собственно разработку идеи и её техническое воплощение. Имея перед собой на бумаге проект какого угодно большого сооружения, инженер избавлялся от узости взгляда ремесленника, зачастую ограниченного только той деталью, над которой он трудится в данный момент.

Первым инженерно-техническим учебным заведением России начавшим давать систематическое образование становится основанная в 1701 году Петром I Школа математических и навигационных наук . Образование военных инженеров началось ещё во времена правления Василия Шуйского . На русский язык был переведён «Устав дел ратных», где среди прочего рассказывалось и о правилах обороны крепостей, строительстве оборонительных сооружений. Обучение вели приглашённые иностранные специалисты. Но именно Петру I принадлежит выдающаяся роль в развитии инженерного дела в России. В 1712 году в Москве открывается первая инженерная школа, а в 1719 году вторая инженерная школа в Петербурге. В 1715 году создается Морская академия , в 1725 году открывается Петербургская академия наук с университетом и гимназией.

Первым учебником по инженерному делу можно считать выпущенный в 1729 году учебник для военных инженеров «Наука инженерного дела» француза Бернара Фореста де Белидора .

В течение XIX века продолжалось создание различных специализаций и направлений высшего инженерного образования происходившее в процессе перехода наиболее передовых инженерно-технических учебных заведений Российской империи к системе высшего образования, что привело к качественному развитию, так как каждое учебное заведение создавало не существовавшую до этого свою собственную программу нового направления или специализации высшего инженерного образования, заимствуя передовой опыт других, сотрудничая и обмениваясь инновациями. Одним из выдающихся организаторов этого процесса был Дмитрий Иванович Менделеев .

В Англии специалистов-инженеров готовили следующие учреждения: (англ. ) (основан в 1818 году), (англ. ) (1847 год), (англ. ) (1860 год), (англ. ) (1871 год).

Инженерное дело как профессия

Специалист, занимающийся инженерным делом, называется инженером . В современной экономической системе, деятельность инженера - это совокупность услуг в области инженерно-технической деятельности. Деятельность инженера в отличие от деятельности других представителей творческой интеллигенции (педагогов, врачей, актеров, композиторов и др.) по своей роли в общественном производстве является производительным трудом, непосредственно участвующим в создании национального дохода . Посредством инженерной деятельности, инженер реализует свои научные знания и практический опыт для решения какой-либо технической задачи на различных этапах жизненного цикла продукции .

С расширением и углублением научных знаний произошла профессиональная специализация инженерной профессии по дисциплинам. В настоящее время продуктивная инженерная деятельность возможна исключительно в рамках коллектива инженеров, каждый из которых специализируется в определенной области инженерии. На рынке инженерных услуг действуют инженерные организации , которые могут принимать форму научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторские бюро, научно-производственных объединений (НПО) и т. д. В условиях рынка, оказываемые инженерными организациями услуги разнообразны по специализации, содержанию и качеству. Многие инженерные организации оказывают комплекс услуг, зачастую включающий услуги, выходящие за рамки традиционной инженерии в область реализации инженерных разработок. Так, помимо научно-исследовательских, проектно-конструкторских и консультационных услуг, многие крупные инженерные организации также оказывают услуги в области

В квалификационных требованиях к специалисту с высшим техническим образованием приведены следующие виды инженерной деятельности: производственно-технологическая, проектно- конструкторская, организационно-управленческая, научно-исследовательская, изобретательская. Осо­бым видом инженерной деятельности является изобретательская. В последние годы в качестве отдель­ных видов инженерной деятельности стали выделять также инновационную и экспертную . Задачи и результаты различных видов инженерной деятельности приведены в таблице 1.1. Остановимся поподробнее на некоторых видах инженерной деятельности.

Изобретательская деятельность заключается в создании новых принципов действия, способов реа­лизации этих принципов или конструкций инженерных объектов или отдельных их компонентов, т.е. создания особого продукта - изобретений, закрепляемых в виде патентов, авторских свидетельств. Изо­бретение используются в качестве исходного материала при конструировании и изготовлении многих инженерных объектов

Таблица 1.1- Виды инженерной деятельности

Изобретательство для многих инженеров-практиков было основной и даже единственной выпол­няемой ими инженерной деятельностью. Одним из таких инженеров был русский изобретатель П.М. Голубицкий, посвятивший всю свою жизнь усовершенствованию телефонной аппаратуры.

Изобретения возникают в результате долгой и систематической работы. Вдохновение, озарение приходит тогда, когда для них уже создан солидный фундамент. Как показал французский историк нау­ки Жан-Жак Саломон на примере известного американского изобретателя Эдисона, миф о неотесанном, но гениальном изобретателе и об изобретательстве как о божественном даре, для современного инжене­ра-изобретателя не имеет под собой исторических оснований. Записные книжки Эдисона свидетель­ствуют о том, что он занимался целенаправленным исследованием на основе использования достиже­ний науки. Его «фабрика изобретений» в Менло-парк, стала первой современной промышленной лабо­раторией, прежде всего потому, что в ней работали квалифицированные ученые, и она была оснащена самым передовым научным оборудованием.

Обычно работа по изобретательству состоит из следующих четырех этапов: 1) четкая постановка задачи; 2) анализ задачи, разложение ее на составляющие элементы; 3) комбинаторика (творчество); 4) критический фильтр, т.е. проверка новизны, целесообразность.

Для активизации мышления и воображения в настоящее время используют неалгоритмические и алгоритмические методы. Неалгоритмические методы в своей основе подразделяются на два больших класса: метод проб и ошибок и методы перебора вариантов (мозговой штурм, синектика, морфологиче­ский анализ и др.). В основе алгоритмического подхода к творческой деятельности лежит разрабо­танная Г.С. Альтшуллером концепция методологии творчества: общее развитие технических систем происходит в соответствии с законами диалектики и не подчиняется субъективной воле человека. Наи­более признанные алгоритмические методы: АРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач (автор Г.С. Альтшуллер) и ПАСАО - проблемно-ориентированная система активного обучения (автор М.М. Зиновкина).

Конструкторская деятельность становится необходимой с развитием серийного и массового произ­водства технических изделий и заключается в создании, испытании и обработке опытных образцов раз­личных вариантов будущего инженерного объекта, выборе из них наиболее оптимального, с точки зре­ние заказчика, и в разработке технической документации - руководства к изготовлению на производст­ве. Например, после изобретений А. С. Попова инженерная деятельность была направлена на создание и совершенствование различных конструкторских схем радиотехнических устройств. Так, система Мар- кони не содержала в себе фактически ничего нового: для передатчика он использовал усовершенство­ванный вибратор Герца, приемник, по существу, был разработан Монжем, общую компоновку схемы предложил Попов. Однако, казалось бы, незначительные усовершенствования, имеющиеся в ней, по­зволили создавать экономичную, технологичную и удобную для эксплуатации конструкцию.

Прогресс в технике выражается в том, что нововведение усваивается и переходит из разряда изо­бретений в разряд конструкций. Конструктор выполняет расчет технических и технологических пара­метров инженерного объекта и комплект чертежей, необходимых для изготовления данной конструк­ции. Чертеж, по словам Г. Монжа - «язык инженера», но он еще и язык общения с исполнителями: тех­никами, мастерами, рабочими. В дальнейшем разработка технологии изготовления переходит к инжене­рам-технологам.

Производственно-технологическая деятельность заключается в организации производства конкрет­ного типа изделий и разработке технологии изготовления определенной конструкции технического объ­екта. Инженер-технолог руководит изготовлением отдельных деталей и их сборкой. Продуктом его профессиональной деятельности являются готовый технический объект и руководство по его эксплуа­тации.

Крупные инженеры часто сочетают в одном лице и изобретателя, и конструктора, и технолога, и ор­ганизатора производства. Так Г. Модсли, который был сначала искусным ремесленником-самоучкой, став организатором крупного машиностроительного производства, постепенно превратился в квалифи­цированного инженера, который работал одновременно как изобретатель, конструктор и технолог. Од­нако уже на одном из самых первых машиностроительных заводов - заводе Модсли - наметилось раз­деление инженерного труда на отдельные виды профессиональной деятельности. Современное разделе­ние труда в сфере создания, эксплуатации и утилизации технических объектов неизбежно ведет к спе­циализации инженеров в одном из видов технической деятельности, однако специалист должен хорошо представлять и смежные виды инженерной деятельности .

Инженерная деятельность - это самостоятельный специфический вид технической деятельности всех научных и практических работников, занятых в сфере материального производства. В современной своей сущности "инженерная деятельность - это техническое применение науки, направленное на производство техники и удовлетворение общественных технических потребностей". В процессе деятельности инженера законы науки из своей теоретической формы трансформируют в технические принципы, которые находят свое практическое применение. Эта деятельность обладает определенной степенью риска, которая считается неизбежной. С целью обеспечения необходимой надежности создаваемых технических средств и технологии создаются методы и средства преодоления этого риска путем установления определенных параметров, стандартов и использования статистического учета случаев возможных аварий.

Существенные признаки инженерной деятельности

Первое, что бросается в глаза при характеристике инженерной деятельности, это то, что это деятельность в сфере материального производства или деятельность, которая направлена на решение задач материального производства. Отсюда - техническая направленность инженерного труда. Цель инженерной деятельности заключена в создании техники, технологии и эффективного их использования в системе общественного производства. Вне этого инженер лишен предмета своей деятельности. В процессе своей деятельности инженер активно включается во взаимодействие с процессами развития и функционирования техники.

В силу указанного обстоятельства инженерная деятельность является практической, т.е. имеет дело с реально существующими объектами в отличие от теоретической или духовной, где существуют мыслимые, идеальные объекты. Но, как известно, практическая деятельность подразделяется на материально-производственную (преобразование природы) и социально-преобразовательную (преобразование общества). Инженерная деятельность, безусловно, относится к материально-производственной.

Следующая характерная особенность инженерной деятельности состоит в том, что она разрешает противоречия между объектом (природой) и субъектом (обществом), является процессом превращения природного в социальное, естественного в искусственное.

Для инженера техника выступает как "естественно-искусственная " система, которая разрешает технические противоречия естественного и искусственного в его деятельности. Отсюда - двойственная ориентация инженера: на науку, изучающую природу, и на производство, содержащее определенный практический опыт.

Сложную современную технику без применения научных знаний создать нельзя. Это обстоятельство определяют место инженерной деятельности и сам характер этой деятельности. Инженер занимает промежуточное положение между теорией и практикой, его труд является умственным трудом в сфере материального производства. На свои способы действия он смотрит не как ремесленник и не как ученый-естествоиспытатель.

1.2 Материал изделия

Описание материала изделия

Полимеры - высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. В начале XX века полимеры были выделены в самостоятельную группу веществ. Выделение произошло, когда появилась реальная возможность получать их химическим путем. Первоначально синтетические вещества использовались как заменители известных природных полимеров: древесины, каучука, шелка. Развитие промышленности в последние десятилетия привело к появлению широкого спектра совершенно новых веществ - пластмасс и эластомеров, многие из которых имеют свойства, отличные от свойств любых полимеров. Материалы на основе полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формироваться и затем устойчиво сохранять (в результате охлаждения или отверждения) приданную им форму, широко используются для производства труб и соединительных деталей. Помимо полимера, пластмассы содержат добавки, улучшающие их технологические и эксплуатационные свойства.

По типу полимерных соединений пластмассу можно разделить на термопластичную и термореактивную (термопласты и реактопласты).

К первой группе термопластов можно отнести пластмассу, которая при нагревании переходит в пластическое состояние. Ее могут перерабатывать двумя методами:методом литья под давлением (в соединительные и фасонные детали) и методом экструзии (в трубы).

К первой группе (термопластам) - нашедшим наибольшее применение для изготовления пластмассовых трубопроводов, относятся следующие пластмассы:

Полиэтилены, получаемые при высоком, среднем и низком давлениях, и их сополимеры с другими полиолефинами, а также радиационно или химически сшитый полиэтилен;

Полипропилены (гомополимер, блоксополимер, рандом сополимер);

Полибутен;

Поливинилхлорид, хлорированный поливинилхлорид;

Фторполимеры.

Во вторую группу (реактопласты) входят пластмассы, которые в процессе формирования в изделие отвердевают итеряют способность к повторному формованию. В основном реактопласты не применяются в чистом виде. Они используются в качестве компонентов композитных материалов в сочетании с углеродными, стеклянными, полимерными и другими волокнами. Эпоксидная и полиэфирная смола являются самыми используемыми отвердевающими полимерными материалами.

Основным сырьем для получения пластмасс являются нефть или природный газ. Основным же химическим элементом, входящим в состав всех синтетических пластических материалов, является углерод. В состав пластмасс входят также другие элементы: водород, кислород, азот, хлор, сера.

На базе относительно простого вещества – этилена, состоящего из двух атомов углерода и четырех атомов водорода, осуществляется получение гораздо более сложного химического вещества - полиэтилена.

СН 2 = СН 2 - этилен

В ходе полимеризации молекулы этилена преобразуются в молекулы полиэтилена рис. 1.1.

А. До полимеризации:

Б. После полимеризации:

Рис. 1.1. Молекула полиэтилена.

Таким образом, полиэтилен состоит из больших молекул, представляющих собой длинные углеводородные цепочки, которые могут быть простыми или разветвленными рис. 1.2. .

Разветвленные цепочки

Рис. 1.2. Цепочки молекул полиэтилена

В зависимости от степени разветвленности получают пластические массы с различными характеристиками.

При химической модификации термопластичного полимера создаются поперечные связи между цепочками - так называемая сшивка. Различают три основных метода сшивки полиэтилена: радиационный (РЕХ-с), перекисный (РЕХ-а) и силанольный (РЕХ-b).

Преимущества силанольного метода сшивки:

Возможность использования существующего экструзионного оборудования;

Отсутствие ограничений по диаметру трубы;

Возможность использования традиционных методов сварки, с последующей обработкой соединения.

Силанольная сшивка протекает по следующему механизму: следовые количества воды диффундируют в силансодержащую полиэтиленовую матрицу, вызывая гидролиз и концентрацию силановых групп с образованием силоксановых поперечных связей между цепочками полиэтилена. Процесс ускоряется под воздействием тепла и наличии катализатора .

Из всего многообразия свойств полиэтилена особо можно выделить два: высокую химическую стойкость и неспособность вступать в электрохимические реакции, благодаря чему исключается возможность появления коррозии, присущей стали.

Свойства полиэтилена во многом определяются его плотностью. В российских и международных стандартах принята следующая классификация полиэтилена по группам плотности, г/см3:

1. ПНП и ПВД - полиэтилен низкой плотности и полиэтилен высокого давления - 0,910-0,925;

2. ПСП - ПНД - полиэтилен средней плотности и полиэтилен низкого давления - 0,926 - 0,940;

3. ПВП - ПНД - полиэтилен высокой плотности и полиэтилен низкого давления - 0,941-0,965.

Разветвленный полиэтилен с низкой плотностью можно получить путем полимеризацией при высоком давлении. Линейный полиэтилен получают путем полимеризацией при низком давлении различными методами: газофазный, растворный, суспензионный.Полиэтилен можно получить различной плотности за счет введения сополимеров. Плотность может составлять от 0,92 до 0,96 г/см3. Отечественные трубные марки полиэтилена низкого давления производятся газофазным методом с использованием в качестве сополимера бутена-1. Полиэтилен средней плотности может получиться только полимеризацией при низком давлении.

Внешне трубы из ПВД и ПНД ничем не отличаются. Если на трубы отсутствуют документы (маркировка или паспорт) то ПНД от ПВД довольно сложно отличить. Если имеются два отрезка трубы из ПНД и ПВД одного наружного диаметра с одинаковой толщиной стенки, то при положении равных нагрузок трубы из ПНД сплющиваются в меньшей степени. Трубы из ПНД более твердые, чем трубы из ПВД.

Высокая прочность и монолитность соединения можно получить только путем сварочных работ изделий из одинаковой пластмассы. Трубы из полипропилена, полиэтилена или полибутена, которые были сварены между собой, легко разрушаются при механических испытаниях и не образуют прочного соединения .

Полиэтилен чувствителен к ультрафиолетовым лучам и теплу. Под их воздействием изменяются его цвет и механические характеристики, т.е. он становится более твердым и хрупким. Эти изменения происходят не сразу и становятся заметными только после года хранения труб на открытом воздухе, на солнце и в неблагоприятных климатических условиях. Так как трубы укладываются в траншеи, то опасность климатического старения становится минимальной.

При температурном воздействии полиэтилен становится более «эластичным», т.е. более легко поддающимся деформированию при механических усилиях.

Температура плавления, при которой полиэтилен превращается в пастообразную массу - 130°С.

Температура размягчения 120°С.

Температура хрупкости минус 70°С .

Определение предела текучести является довольно важным, т.к. оно указывает на тот предел, по достижении которого пластическая масса испытывает необратимые изменения, при этом относительное удлинение составляет 16 %.

Разрыв наступает при нагрузке в 32 МПа, предел текучести - 22 МПа.

Удлинение может колебаться в пределах от 800 до 1000 % при скорости от 50 до 100 мм/мин при температуре 20 °С. Величина удлинения непостоянна и зависит от скорости растяжения и температуры.

Коэффициент расширения полиэтилена в десять раз превышает соответствующий коэффициент стали. Коэффициент линейного расширения полиэтилена равен 0,15 - 0,20, тогда как у стали - 0,011 мм/м°С. Это следует учитывать при прокладке трубопроводов из полиэтиленовых труб и соблюдать меры предосторожности .

Полиэтилен не является абсолютно герметичным против диффузионной проницаемости, которая увеличивается с повышением температуры. Однако проницаемость полиэтилена чрезвычайно мала и равняется 0,6 м3 на один километр в течение года.

Трубы из полиэтилена обладают химической стойкостью к воздействию: 6,31%-ного водного раствора азотной кислоты; аммиака (газообразного, сухого, 100%-ного, чистого, водного, насыщенного на холоде); технически чистого ацетона; технически чистого бензина; винной кислоты; любого торгового вина; воды (дистиллированной, деминерализованной, обессоленной, минеральной, морской); солям калия; воздуха (сжатого, содержащего масло); солям меди; солям магния; отходящих газов, содержащих диоксид углерода; соляной кислоты; диоксида серы; ртути; сероводорода; серы; мочевины; мыльного раствора.

Не обладают химической стойкостью к воздействию: 40%-ного водного раствора азотной кислоты; брома; мазута; камфорному маслу; 100%-ного озона; сероуглерода; технической жидкой двуокиси серы; хлора и хлористых соединений; царской водки.

Выбор труб

При обозначении труб из полиэтилена (ПЭ) обязательно должна указываться его плотность. На готовую продукцию наносится специальная маркировка, которая обозначает: ВП - высокая, СП - средняя, НП –низкая. Однако указание плотности не характеризует основной показатель, который был принят в международной системе стандартизации (СЕN и ISО) для соединительных деталей и идентификации труб. Он основан на прочности материала «Minimum Required Strengh» (МRS)– это минимальная длительная прочность. В соответствии с этим методом указывается давление, которое материал трубы может воспринимать без разрыва в течение 50 лет.

Стандартное размерное отношение SDR - это отношение номинального наружного диаметра трубы к номинальной толщине стенки.

SDR определяется по определенным формулам. Выбор формулы зависит в первую очередь от материала трубы и рабочего давления среды:

1. для водопроводных труб SDR=2S+1

2. для газовых труб SDR=2MRS/MOP·C+1,

S - серия трубы, определяемая по формуле:

S = σ/MOP, где

σ - допускаемое напряжение в стенке трубы, равное МRS/С, МПа;

МОР - максимальное рабочее давление, МПа.

МRS - минимальная длительная прочность, МПа;

С – коэффициент запаса прочности: для водопровода - 1,25;

для трубопровода – имеет различное значение (от 2,5 до 2,8), в зависимости от местонахождения и максимального рабочего давления.

Формула для определения SDR газовых труб упрощена по сравнению с водопроводными, так как в ней отсутствует определение серии трубы S.

В табл. 3 приведены наружные диаметры напорных полиэтиленовых труб для трубопроводов различного назначения.

СВ строительстве с помощью полиэтиленовых труб прокладывают:

Подземные напорные водопроводные и канализационные трубопроводы;

Подземные самотечные трубопроводы для сточных, поверхностных и дренажных вод;

Защитные футляры электрических и телекоммуникационных кабелей при их подземной прокладке;

Водопропуски под дорогами;

Газопроводы;

Технологические трубопроводы в промышленности;

Подводные трубопроводы и водовыпускные трубопроводы .

Трубы для трубопроводов производятся по ГОСТ 18599-2001.

Данный стандарт распространяется на напорные трубы из полиэтилена, которые предназначены для трубопроводов, транспортирующих воду, в том числе для хозяйственно-питьевого водоснабже­ния. Оптимальная температура при этом должна составлять от 0 до 40 С, а также другие газообразные и жидкие вещества.

Данный стандарт не распространяется на трубы для проведения транспор­тирования горючих газов и электромонтажных работ, которые предназначены в качестве топлива и сырья для и коммунально-бытового и промышленного использования.

К качеству продукции, которые обеспечивают ее безопасность для здоровья, жизни и имущества населения, охраны окружающей среды предъявляют особые требования. Такими требованиями являются:

Трубы изготовленные из полиэтилена минимальной длительной прочностью MRS 3,2; 6,3; 8,0; 10,0 МПа (ПЭ 32, ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100) по технологической документа­ции, утвержденной в установленном порядке.

Трубы для хозяйственно-питьевого водоснабжения изготовляют из полиэтилена марок, которые разрешены Министерством здравоохранения.

По согласованию с потребителем допускается изготовлять трубы технического назначения с использованием вторичного сырья той же марки, которое образуется при собственном производстве труб по настоящему стандарту.

Выбираем трубы из полиэтилена ПЭ100 диаметром 225 SDR11 и 160 SDR11технические по ГОСТ18599-2001 которые должны отвечать следующим требованиям:

Наружный диаметр х толщина стенки +Предельное отклонение:

160 х 14,6 мм;

225 х 20,5 мм.

Вид поверхности внешний:

Трубы должны иметь гладкие поверхности (наружную и внутреннюю). Допускаются волнистость и незначительные продольные полосы,которые не выводят толщину стенки трубы за пределы допускаемых отклонений. На внутренней, наружной, и торцевой поверхностях труб не допускаются трещины, раковины, пузыри и посторонние включения, которые видно невооруженным глазом без увеличительных приборов.

Относи­тельное удлине­ние при разры­ве, не менее 250%;

Измене­ние длины труб после прогрева, не более 3%;

Выбор и расчет максимального рабочего давления труб для транспортирования различных жидких и газообразных сред, кроме воды, к которым полиэтилен химически стоек, проводят на основе нормативных документов на монтаж и эксплуатацию соответствующих трубопроводов.

Для труб из полиэтилена ПЭ100 максимальное рабочее давление при температуре воды 20 °С равно 1,0 МПа.

Коэффициент снижения максимального рабочего давления при температуре транспортируемой по трубопроводу воды до 40 ºС на срок службы 50 лет.

Соединительные детали (фитинги)

Соединительные детали, предназначенные для соединения труб, изготовленных в соответствии с ГОСТ Р 50838-95* «Трубы из полиэтилена для трубопроводов». Данный ГОСТ распространяется на трубопроводы систем водоснабжения, канализации, технологических трубопроводов

ТУ 6-19-359-97 «Детали соединительные из полиэтилена для газопроводов» используются для производства деталей для соединения труб с использованием сварки нагретым инструментом встык, при строительстве подземных газопроводов, транспортирующих горючие газы, в системах промышленного и коммунально-бытового назначения».

Условное обозначение деталей состоит из наименования вида детали, материала (ПЭ100), номинальных наружных диаметров, размерного отношения (SDR 11), слова промышленная, обозначения ТУ.

1.4 Выбор способов сварки трубопровода

Сварка встык

Закрепление концов труб в зажимах центратора сварочной машины;

Механическая обработка концов труб с помощью торцевателя (она производится до тех пор, пока снимаемая с торцов стружка не станет сплошной, после чего стружка должна быть удалена из зоны сварки);

Проверка соосности и точности совпадения торцов труб по величине зазора между ними (величина зазораможет составлять 0,3-0,5 мм);

Оплавление и нагрев свариваемых поверхностей нагретым инструментом (оплавление торцов производится под давлением 0,2±0,02МПа до образования по всему периметру контакта валиков первичного грата, после чего давление снижается и происходит нагрев торцов. Давление при оплавлении в 10 раз больше, чем при нагреве);

Осадка стыка до образования сварного соединения (процесс происходит под плавным увеличением давления на оплавленные торцы, которое достигает значения 0,2±0,02 МПа и сохраняется до охлаждения сваренного стыка);

Демонтаж сварного соединения из зажимов центратора сварочной машины.

Температура нагретого инструмента в процессе сварки должна автоматически поддерживаться постоянной, величина ее, в зависимости от материала труб и температуры окружающего воздуха, может колебаться от 200 до 230 °С. В зависимости от материала и толщины стенки трубы, а также температуры окружающего воздуха продолжительность нагрева составляет от 50 до 360 секунд, давления осадки - от 3 до 16 секунд, а охлаждение сварного соединения - от 4 до 36 минут. Технологическая пауза (время, за которое необходимо удалить нагревательный инструмент из зоны сварки) зависит от толщины стенки трубы, и ее величина колеблется от 3 до 6 секунд (для труб диаметром свыше 315 мм -12 секунд). Технологический процесс сварки встык более прост по сравнению со сваркой враструб и легче поддается автоматизации.

Для этого были определены основные параметры сварки встык:

Продолжительность оплавления и нагрева;

Температура нагретого инструмента;

Давление нагретого инструмента на торцы при оплавлении и нагреве;

Давление на торцы при осадке;

Продолжительность технологической паузы;

Время охлаждения сваренного стыка под давлением осадки.

Если сварочная машина управляет и контролирует всеми вышеперечисленными параметрами, она считается машиной с высокой степенью автоматизации, если хотя бы один из параметров машиной не выполняется, то она относится к средней степени автоматизации. Те сварочные машины, в которых управление основными параметрами сварки осуществляется вручную, но контроль автоматизирован, относятся к ручным. Применить более простые термины - «автомат» и «полуавтомат» нельзя, потому, что начальный этап технологического процесса сварки встык не поддается автоматизации или чрезмерно ее усложняет. А именно: механическая обработка концов труб с помощью торцевателя; удаление стружки из зоны сварки; проверка соосности и точности совпадения торцов труб по величине зазора между ними. Все эти операции выполняются вручную. Некоторые производители сварочных машин высокой и средней степени автоматизации как дополнительную меру, обеспечивающую качество сварки, нормируют время нарастания давления осадки. Огромным преимуществом этих машин является наличие электронного устройства, позволяющего протоколировать весь процесс сварки, что позволяет практически исключить возможность субъективной оценки правильности проведения сварочного процесса.

Для сварки труб с соединительными деталями потребуется сварочная машина, в центраторе которой можно удалить тот или иной зажим, т.к. соединительные детали имеют разную конфигурацию. Концы труб и деталей центрируют по наружной поверхности таким образом, чтобы максимальная величина смещения наружных кромок не превышала 10% от толщины стенок труб и деталей. При сварке встык вылет концов труб из зажимов центраторов обычно составляет 15-30 мм, а привариваемых деталей не менее 5-15 мм. Сам процесс сварки аналогичен процессу сварки труб. Рекомендуется сварку соединительных деталей с трубами производить в условиях мастерских. При этом деталь приваривают к полиэтиленовому патрубку длиной не менее 0,8-1,0 м. Маркировка стыков (номер стыка и код оператора) производится несмываемым карандашом-маркером или клеймом на горячем расплаве грата через 20-40 секунд после окончания операции осадки в процессе охлаждения стыка.

Стыковую сварку используют и для изготовления соединительных деталей водопроводов и канализации, с так называемым «косым стыком». В этом случае центратор имеет подвижное основание или специальные зажимы, позволяющие производить сварку под углом. Таким образом можно сделать сварные колена, тройники, крестовины.

Сварка встык широко применяется для соединения труб мерной длины и больших диаметров при строительстве газопроводов, водопроводов, канализации и т.п. .

Сварка враструб

Сварка враструб основана на одновременном оплавлении при помощи наружной поверхности конца трубы с последующим сопряжением оплавленных поверхностей путем быстрого надвигания конца трубы в раструб и нагревательного инструмента внутренней поверхности раструба. (рис. 1.6). Нагревательный инструмент имеет сложную конфигурацию. При ней наружный диаметр дорна должен быть равным или несколько большим номинального внутреннего диаметра раструба, следовательно, внутренний диаметр гильзы должен быть равным или несколько меньшим минимального наружного диаметра трубы. Поэтому перед сваркой размеры свариваемых труб обязательно проверяются при помощи специального калибра. Если в процессе проверки были выявлены несоответствия, то концы труб доводятся до требуемых размеров. Делается это с помощью нагрева, расширения или механической обработки. Площадь сварки в раструбных соединениях значительно превышает площадь поперечного сечения трубы.

Технологический процесс проходит в следующей последовательности:

Подготовка концов труб (калибровка под размер нагретого инструмента, механическая и тепловая обработка до размеров калибра);

Нанесение метки на расстоянии от торца трубы, равном глубине раструба плюс 2 мм;

Сборка стыка (происходит установка и закрепление концов свариваемых труб или деталей в зажимах центрирующего приспособления;

Проверка соосности и разметка стыка (на конце трубы дальше глубины раструба и на наружной поверхности раструба);

Оплавление и нагрев свариваемых поверхностей нагретым инструментом;

Удаление нагретого инструмента из зоны сварки;

Осадка стыка до образования сварного соединения (продолжительность осадки в 3 раза больше продолжительности нагрева);

Охлаждение соединения;

В зависимости от материала труб, для обеспечения надежного оплавления поверхностей температура нагревательного инструмента меняется в пределах 300 - 260 °С. Также, в зависимости от материала и толщины стенки трубы, продолжительность нагрева составляет от 6 до 50 секунд, а охлаждение сварного соединения от 2 до 10 минут. Технологическая пауза (время, за которое необходимо удалить нагревательный инструмент из зоны сварки) не должна превышать 1 - 2 секунды. При применении приспособлений, обеспечивающих быстрое сопряжение деталей, сварка враструб допускается при минимальной температуре окружающего воздуха до минус 15 °С, в других случаях она не должна быть ниже 0 °С.

При соединении труб с муфтами рекомендуется сварку второго конца муфты производить после полного охлаждения первого. Ограничительный хомут используется для более точной центровки концов труб и деталей, а также создания дополнительного давления при сварке. Перед каждой сваркой рабочие поверхности нагревательного инструмента необходимо очистить от налипшего от предыдущей сварки материала.

Раструбные соединения не получили распространения для сварки ответственных трубопроводов из-за сложности проведения

подготовительных и сварочных работ, и, как следствие, возможности снижения качества их выполнения. .

Сварка при помощи деталей с закладными нагревателями

Сварку при помощи деталей с закладными нагревателями (ЗН) можно применять для соединения труб любого диаметра и длины, а также для приварки к трубопроводу седловых отводов, усиливающих муфт и прочих элементов. Особенно это эффективно для соединения длинномерных труб.

Сварка производится при температуре воздуха от минус 15 °С до плюс 35 °С. Суть технологического процесса сварки заключается в том, что встроенные в соединительную деталь закладные нагреватели (еще их называют проволочные электроспирали) разогревают место соприкосновения поверхностей трубы и детали. В результате такого процесса происходит расплавление и смешивание материала поверхностных слоев. После охлаждения материал напоминает однородную массу.

Существует определенная последовательность запуска процесса (рис. 1.8.):

Подготовка концов труб (разметка под деталь с ЗН, механическая обработка - циклевка свариваемых поверхностей труб, их обезжиривание и, при необходимости, обезжиривание детали с ЗН);

Сборка стыка (устанавливаются и закрепляются концы свариваемых труб в зажимах центрирующего приспособления. Одновременно происходит посадка детали с ЗН);

Подключение детали с ЗН к сварочному аппарату (ввод информации, определяющий режим процесса сварки);

Пуск процесса сварки (обычный нагрев);

Охлаждение соединения;

Удаление центрирующего приспособления.

Процесс сварки при включении аппарата происходит в автоматическом режиме, а сами результаты процесса сварки протоколируются.

Сварка при помощи деталей с ЗН наибольшее распространение получила за рубежом, в России она долгое время не применялась, несмотря на наличие отечественных разработок. Считалось, что этот вид сварки намного дороже и сложнее, чем сварка встык, при этом не учитывались следующие факторы:

Надежность соединения за счет большей площади свариваемой поверхности и механического обжатия деталью с ЗН тела трубы (исключение составляют седельные ответвления и патрубки-накладки);

Возможность соединения труб с толщиной стенки менее 5 мм;

Автоматический процесс сварки;

Сварочный аппарат в 3-5 раз дешевле машины для сварки встык;

Снижение стоимости деталей с ЗН по мере расширения их производства.

Относительно большая стоимость деталей с ЗН компенсируется за счет их малого количества, необходимого для соединения длинномерных труб. Так, в сочетании с небольшой стоимостью сварочного аппарата, общая стоимость такого соединения значительно ниже стоимости сварного соединения встык и надежнее соединения враструб.

Кроме соединения длинномерных труб и труб с толщиной стенки менее 5 мм, этот способ сварки эффективен при производстве ремонтных работ и незаменим при реконструкции изношенных трубопроводов с использованием профилированных полиэтиленовых труб, а также для соединения труб разной толщины или материалов .

Выбор способа сварки

Выбор способа сварки регламентирован требованиями нормативной документации по строительству и ремонту полиэтиленового трубопровода.

Каждый из рассмотренных способов сварки обладает преимуществами и недостатками. Однако для сварки распределительной сети трубопровода из полиэтилена низкого давления (ПЭНД) применяются различные способы сварки, исходя из их технико-экономических показателей.

Для изготовления основной ветки трубопровода, где применяются трубы мерной длины с диаметром 225 мм и ветки с диаметром 160 мм, применяют сварку нагретым инструментом. Сварка нагретым инструментом имеет ряд преимуществ:

− во-первых, прочность сварного шва не уступает прочности основного материала;

− во-вторых, относительная простота способа позволяет исключить большие затраты на создание оборудования и дальнейшее обслуживание.

Там, где необходимо от основной трубы большого диаметра по сравнению с отводимой трубой, подвести трубопровод к потребителю применяют сварку соединительными деталями с закладным нагревателем. В частности седловые отводы с закладным нагревателем. Такой способ сварки позволяет соединять трубы с маленькой толщиной стенки. Это позволяет получить качественное, надёжное и технологичное соединение.

Не редка возникает необходимость. Следовательно нужно осуществить переход полиэтилен - металл. Для этого обычно применяют фланцевое разборное соединение полиэтиленовой трубы с металлической .

Итак, выбор способа сварки на данном участке трубопровода зависит от особенностей местности, условий прокладки магистрали и требований нормативных документов на проводимые работы.

Практическая деятельность инженера охватывает в наше время весьма обширную область человеческих знаний. Так, знаний выдающегося инженера и величайшего ученого древнего мира Архимеда было достаточно, чтобы одному создать метательные машины, поражавшие воображение многих людей.

B настоящее время потребовалось объединение усилий множества талантливых ученых и незаурядных инженеров во главе с выдающимся инженером нашей эпохи академиков С.П. Королевым, чтобы решить современную задачу метания - задачу “метания” в космос искусственного спутника Земли.

Современному инженеру для его инженерной деятельности не хватило бы всех знаний Архимеда, Леонардо да Винчи и A.C. Попова, вместе взятых. Однако это не означает, что любой инженер нашего времени может сравниться в техническом творчестве с любым из названных выше. Техническое творчество инженера каждой общественной формации использует опыт и достижения ее предшественников как фундамент, на котором каждый возводит свое “здание”.

Для решения задачи создания современного технического объекта требуется объединение усилий десятков инженеров разных специальностей. Чем же вызвана необходимость объединения усилий такого количества людей?

Изобретатель древности самолично реализовывал все этапы инновационного цикла, своими руками опредмечивал собственную идею. Инженер индустриального общества многолик. Разделение инженерного труда привело к созданию достаточно обособленных внутренних профессиональных групп. Ha каждой из ветвей инженерной деятельности специалист должен обладать специфическими знаниями и практическими навыками.

Прежде чем приступить к непосредственному производству технических объектов, их надо прежде всего сконструировать. B эту задачу входит: выбор принципа действия, разработка кинематической схемы конструкции, выбор схемы взаимодействия определенных узлов, выбор подходящих материалов и деталей, расчет и выбор оптимальных режимов работы отдельных узлов и всей конструкции в целом, компоновка и внешнее оформление изделия, разработка технического проекта изделия.

Конструирование - самостоятельная инженерная задача, относящаяся к видам инженерной деятельности и требующая специфических знаний и навыков. Инженеры, занимающиеся решением этой специфической задачи, именуются инженерами-конструкторами.

Объект, сконструированный инженером-конструктором, необходимо воплотить в металл, дерево, бетон, другой материал. Иными словами, если конструктор ответил на вопрос, что надо сделать, то кто-то должен ответить на вопрос, как это сделать.

Для изготовления одного и того же объекта можно использовать различные технологические приемы и операции: литье или ковка, прессование или токарная обработка, склеивание или шитье, химическая или лазерная обработка материалов и деталей. Выбор технологических операций существенно влияет на эффективность производства и качество продукции. Одна технология ускоряет производство, другая - обеспечивает качество, третья - позволяет получить более дешевый продукт, четвертая - повышает надежность и безотказность. Обеспечить выбор оптимальной для данного конкретного производства технологии, а если таковой нет, то разработать ее - задача инженера-технолога. Главной задачей для инженера-технолога является строгий контроль за соблюдением технологического режима производства, его совершенствование и развитие.

Технолог находится как бы между машиной и объектом ее воздействия и, следовательно, должен синтезировать их в своей деятельности таким образом, чтобы в результате получить конкретное изделие, предмет или продукт C заранее запрограммированными конструктором формой, свойствами и качествами.

Для выполнения своих функций технолог должен в совершенстве знать: возможности отдельных машин, агрегатов (путь познания которых проходит через расшифровку тонкостей технологического процесса); особенности сырья и возможности его переработки на машинах (происхождение, геометрические параметры, а также комплекс физических, химических и механических свойств); производственный процесс получения заданного изделия, полуфабриката, материала (продукта) на всех переходах и влияние, оказываемое процессом на первоначальные свойства сырья.

Однако, разработка и изготовление технического объекта требует обеспечение нормального функционирования его. Для этого требуется грамотно оценивать технического состояния объекта, соблюдать режимы работы узлов и механизмов, своевременно производить комплекс профилактических мероприятий и регламентных работ для предотвращения преждевременного износа и отказов в его работе. B случае же отказа в работе изделий надо уметь грамотно выявить дефект и организовать ремонт. Решением этих технических вопросов занимается инженер-эксплуатационник.

Успех развития инженерного дела целиком и полностью зависит от состояния научно-исследовательской деятельности в обществе. Производство не может стоять на месте. Его развитие направлено на постоянное повышение качества продукции и его количественный рост. Решение этих задач, а следовательно, успехи в развитии инженерного дела возможны только на основе дальнейших научных достижений. Конечной целью научных исследований в инженерном деле является разработка методов расчета и оптимизации параметров изделий, контроля их характеристик, повышения экономичности и надежности на стадиях конструирования, производства и технической эксплуатации. Решением этих задач занимаются инженеры- исследователи.

B мировой практике известна и широко распространена роль инженера как организатора производства. Являясь техническим руководителем производственного коллектива, инженер должен обеспечивать не только эффективное использование технических средств, сырья, HO и

производственного персонала. Эту функцию выполняют инженеры-управленцы (менеджеры).

Рис. 2. Виды инженерной деятельности

Таким образом в инженерной деятельности следует различать инженеров нескольких профилей (Рис.2):

Инженер-конструктор;

Инженер-технолог;

Инженер-эксплуатационник;

Инженер-исследователь;

Инженер-управленец (менеджер);

Инженер-экономист;

Инженер-эколог;

Инженер-метролог;

Инженер-информационщив;

Инженер, решающий задачи математического обеспечения

автоматизированных систем управления и др.

Bce эти виды деятельности взаимосвязанны, они дополняют друг друга и способствуют в целом решению одной важной задачи - развитию инженерного дела в целом.

Однако не только эти виды инженерной деятельности можно выделить B достаточно многогранной жизни инженера.

Развитие производственных отношений требует постоянного расширения специальностей и специализаций в инженерном деле. B настоящее время деятельность инженера-конструктора, инженера-технолога, и т.д. не мыслима без всестороннего анализа их изысканий со стороны материальных затрат на производство. Ha арену жизни выходит инженер-экономист, осуществляющий оценку материальных затрат.

Погоня за прибылью зачастую порождает нарушения баланса окружающей среды, вызывающие пагубное влияние на состояние здоровья человека (сброс промышленных отходов в реки и водоемы, выброс в атмосферу различного рода газовых смесей, повышенная шумность, ионизирующие источники излучения, радиоактивное загрязнение и т.п.). T.e. техника не только служит человеку, но она подчас выступает против него. Это неудивительно, если современный самолет за секунду полета расходует столько кислорода, сколько его производит один гектар леса за 8-14 часов. Ho ведь эти часы составляют практически весь продуктивный временной интервал в целом суточном цикле жизнедеятельности деревьев. Значит, гектару круглосуточно зеленеющего леса потребуется около десяти лет жизни, чтобы насытить авиалайнер кислородом на один час его полета. A летает он не один час в сутки и не в единственном числе! И не все леса зеленеют круглый год. He отстают от самолетов и автомобили, а также многочисленная армия промышленных предприятий. Глобальной проблемой сегодняшнего дня является утилизация и переработка промышленных и бытовых отходов. Ha арену защиты интересов человечества выходит инженер-эколог.

Современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация не только по функциям (видам), но и по различным отраслям. Такая дифференциация стала возможной, однако, далеко не сразу, она складывалась постепенно, шаг за шагом в зависимости от развития науки, техники и технологий. Так, например, инженер-конструктор нашего времени не может решать весь спектр конструкторских задач по созданию технических структур в области строительства и архитектуры, создания машин по обработке металлов, создания машин на базе использования двигателей внутреннего сгорания, создания радиотехнических приборов, систем, агрегатов и т.д. Таким образом, возникает необходимость деления каждого из видов инженерной деятельности по отраслевому признаку, например, авиаконструктор, конструктор кузнечно-прессовых машин, технолог литейного производства, технолог швейного производства, технолог по производству хлебо-булочных изделий и т.д. и т.п. То-есть с развитием наук, техники и технологий возникает необходимость все более глубокой дифференциации инженерной деятельности.

Сегодня с полной ответственностью можно сказать, что решение всех технических задач проходит красной нитью через все этапы инженерной деятельности и может быть осуществимо лишь совместными усилиями инженеров всех профилей, названных выше.