KIỂM SOÁT &; GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ HÀN ĐỂ THỰC HÀNH TỐT NHẤT TRONG HÀN NHIỆT TỔNG HỢP CỦA MÀNG CHỐNG THẤM

KIỂM SOÁT &; GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ HÀN ĐỂ THỰC HÀNH TỐT NHẤT TRONG HÀN NHIỆT TỔNG HỢP CỦA MÀNG CHỐNG THẤM

KIỂM SOÁT &; GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ HÀN ĐỂ THỰC HÀNH TỐT NHẤT TRONG HÀN NHIỆT TỔNG HỢP CỦA MÀNG CHỐNG THẤM

 

 
TÁC GIẢ

28th Tháng Tám 2023

Bởi Eddie Weiser1, John Scheirs2 & Attila Marta 3

Chi nhánh: 1 Leister; 2 ExcelPlas; 3 Red Earth Engineering (một công ty Geosyntec)

TRỪU TƯỢNG

Hàn nhiệt hạch đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn và hiệu quả của lớp lót màng chống thấm được sử dụng trong các hệ thống kỹ thuật địa kỹ thuật và thủy lực.

Tài liệu kỹ thuật này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giám sát tất cả các thông số hàn trong quá trình hàn nhiệt combi nêm nóng hoặc không khí nóng để đạt được các phương pháp hay nhất.

Bài báo nhấn mạnh tầm quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng đến hàn nhiệt hạch geomembrane và nhấn mạnh sự cần thiết phải kiểm soát chính xác và khả năng tái tạo của các thông số nhiệt / năng lượng, tốc độ và áp suất. Nó cũng thảo luận về tầm quan trọng của việc vắt kiệt và tầm quan trọng của các nguyên tắc thiết kế thiết bị hàn. Bài báo kết luận bằng cách nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tuân thủ các tiêu chuẩn thử nghiệm và sự cần thiết của việc kết hợp các hệ thống thu thập dữ liệu để phân tích sau hàn.

GIỚI THIỆU

Màng chống thấm được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống kỹ thuật địa môi trường, địa kỹ thuật và thủy lực, và hàn nhiệt hạch thích hợp của chúng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của chúng. Bài báo này tập trung vào kỹ thuật hàn nhiệt nêm nêm nóng và không khí nóng và nhấn mạnh sự cần thiết phải giám sát tất cả các thông số hàn để đạt được các phương pháp hay nhất.

TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC THÔNG SỐ HÀN

Quá trình hàn nhiệt hạch dựa trên sự cân bằng chính xác của ba thông số chính là: nhiệt / năng lượng, tốc độ và áp suất. Khi các thông số này được cân bằng chính xác, diện tích hàn nhiệt hạch trở nên mạnh mẽ như vật liệu mẹ. Bất kỳ sai lệch nào so với phạm vi thông số tối ưu đều có thể dẫn đến mối hàn yếu. Do đó, giám sát và kiểm soát các thông số này là rất quan trọng để đạt được các mối hàn màng chống thấm nhất quán và mạnh mẽ.

Quá trình hàn màng chống thấm phụ thuộc vào sự kết hợp của 3 thông số sau trong sự kết hợp hoặc cân bằng chính xác như minh họa trong sơ đồ dưới đây:

Note the purpose of this diagram above is to illustrate the ‘sweet spot’ for welding parameters to optimize weld quality. The zone where the red color is most intense, indicates the point at which the three welding parameters are closest to being in the correct proportion or optimum balance. All three parameters are inter-dependent upon each other and any change in one will influence the other. The further one or more of the parameters moves outside of this ideal zone, then the weld strength will be weaker than optimum. Different thermoplastics have different welding characteristics meaning that this balance will be different for each type of thermoplastic being welded.

Typical Fusion weld parameters which have been used to provide good results for polyethylene geomembranes are as follows:

  • Heat = 280-460 deg.C (hot air combi wedge 380-560°C)
  • Pressure = 20-40 N/mm that is per/mm nip roller width
  • Speed = 1.5-4.5 m/min

For consistent reproducibility of the welding process, it is necessary for the welding device to have an accurate and reproduceable control and display of all 3 parameters.

SQUEEZE OUT AND ITS SIGNIFICANCE

Squeeze out (refer to figure below) is the lateral melt extrusion that occurs during welding, is an important indicator of the welding process. It signifies that sufficient melt plasticization has taken place for a good weld. However, excessive squeeze out can indicate improper welding parameters such as overheating or excessive pressure.

Additionally, overheating and excessive squeeze out production at the seam may reduce antioxidant levels or induce morphological change making a seam more susceptible to oxidative degradation and stress cracking failures.  Understanding the significance of squeeze out helps in assessing the quality of the weld.

WELDING PARAMETERS AND REPRODUCIBILITY

To ensure consistent and reproducible welding, it is essential to have accurate control of all three welding parameters: heat/energy, speed, and pressure. The closer these parameters are to the ideal settings, the stronger the weld becomes. Weld strength should be comparable to the parent material’s strength, which can be verified through destructive testing using a tensiometer and compliance with relevant standards.

CONSIDERATIONS FOR OPTIMUM WELDING PARAMETERS

Welding parameters must be tailored to the specific site conditions, taking into consideration such things as material type, melt flow index (MFI), surface texture, and ambient weather conditions. Welding under the dew point is not allowed as it adversely affects weld quality.

Field welding parameters should be derived from welding tests conducted according to recognized standards such as but not limited to GRI-19a, GRI-19b, German DVS 2225-3 or 4, ASTM D6392, or ASTM D7747, depending on the materials being fusion welded.

It is also important to understand the limitations of these standards and where required adopt project specific welding parameters.  The latter has become more relevant over the past few years as a result of new geomembranes with limited welding history being introduced to the market.

WELDING DEVICE DESIGN PRINCIPLES

To ensure consistent and reliable welding results, welding devices should adhere to specific design principles. These principles include a closed-loop control system for maintaining welding temperature, closed-loop control for controlling welding speed, and a calibrated pressure system with a load cell or measuring system to enable reproducible welding pressure. Incorporating a data acquisition system, as per ASTM D8468*, allows for automated data acquisition, welding data log files, and post-welding analysis.

* ASTM D8468-23  – Standard Practice for Data Recording Procedure for Welding Devices Used to Produce Thermal Fusion Welds in Geomembrane Systems

WELDING DEVICE CONSIDERATIONS

All parts of the welding device that come into contact with the material to be welded must be free from sharp edges. Sharp edges can notch the welded material and negatively impact long-term weld strength due to defect introduction such as score lines and grooves and resultant notch sensitivity. The minimum radius of all edges in contact with the geomembrane should be no less than 2.0mm.

TESTING

Final weld parameters must be verified according to recognised standards, relevant to the materials being fusion welded.  It’s the last point which is always crucial.

CONCLUSIONS

Proper fusion welding relies on interpenetration and entanglement of polymer molecules of the two geomembrane sheets being joined across the weld interface.

Under-heating, low dwell time and insufficient nip pressure will lead to lack of chain mobility and therefore inadequate interpenetration of the polymer chains across the weld interface resulting in poor bond strength.

Conversely overheating, long dwell times (due to excessive heat and or too slow welder speed) and excessive nip pressure will lead to the melt ‘puddle’ being extruded out laterally forming a larger than normal ‘squeeze out’ and resultant poor weld strength. Such conditions can also lead to excessive thickness reductions on the weld track, an abrupt thick-thin weld geometry and the formation of a severe heat affected zone directly next to the weld track.

Given the multifactorial nature of geomembrane welding the optimum weld performance is therefore a function of striking a balance of the three critical weld parameters.

Standard wedge welding of geomembranes relies on the operator properly adjusting the welding parameters (temperature, speed, and pressure) which are needed to create a strong and reliable weld. Changes in one or more of these parameters during production seaming, whether deliberate or accidental, can lead to poor weld quality. Prior to data acquisition systems, verifying welding parameters throughout the welding process relied solely on periodic visual observations and documentation, leaving substantial room for error.

Chúng tôi khuyến nghị lắp đặt hệ thống thu thập dữ liệu trên các thiết bị hàn nhiệt hạch cho phép ghi lại các thông số hàn này dọc theo toàn bộ chiều dài của đường hàn theo các khoảng thời gian xác định trước, trong toàn bộ quá trình nối nhiệt hạch.

Giám sát tất cả các thông số hàn trong quá trình hàn nhiệt tổng hợp của màng chống thấm là rất quan trọng để đảm bảo thực hành tốt nhất. Bằng cách duy trì sự cân bằng giữa nhiệt / năng lượng, tốc độ và áp suất, các mối hàn chất lượng cao có thể đạt được. Tầm quan trọng của việc vắt kiệt, tuân thủ các tiêu chuẩn thử nghiệm và kết hợp các hệ thống thu thập dữ liệu nâng cao hơn nữa chất lượng và độ tin cậy của quá trình hàn.

KEY TAKE AWAYS
  1. Thâm nhập và vướng mắc: Sự thành công của hàn nhiệt hạch phụ thuộc vào sự thâm nhập và vướng víu của các phân tử polymer từ cả hai tấm màng chống thấm tại giao diện. Sự lồng vào nhau phân tử này tạo ra một liên kết mạnh mẽ.
  2. Thời gian sưởi ấm và dừng: Hệ thống sưởi thích hợp và thời gian dừng phù hợp là rất quan trọng. Nếu hệ thống sưởi không đủ và thời gian dừng ngắn, các chuỗi polymer có thể không có đủ tính di động để thâm nhập hiệu quả, dẫn đến liên kết yếu.
  3. Quá nóng và thời gian dừng lâu: Mặt khác, vật liệu quá nóng hoặc sử dụng tốc độ hàn chậm (thời gian dừng lâu) có thể dẫn đến nóng chảy quá mức và "vắt kiệt" vật liệu nóng chảy. Điều này có thể dẫn đến độ bền mối hàn kém và giảm độ dày quá mức trên đường hàn.
  4. Áp lực nip: Áp suất nip đề cập đến áp suất tác dụng giữa hai tấm trong quá trình hàn. Áp suất quá nhỏ có thể ngăn chặn sự lồng vào nhau thích hợp của các phân tử, trong khi áp suất quá mức có thể khiến vật liệu nóng chảy bị ép ra và làm suy yếu mối hàn.
  5. Độ bền mối hàn và vùng bị ảnh hưởng nhiệt: Độ bền mối hàn có thể bị tổn hại nếu không đạt được sự cân bằng tối ưu của các thông số. Hơn nữa, các điều kiện không thuận lợi có thể làm giảm đáng kể độ dày của khu vực hàn và hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) liền kề với rãnh hàn. HAZ có thể đã thay đổi tính chất vật liệu do tiếp xúc với nhiệt và có thể lão hóa nhanh hơn tấm dẫn đến tăng khả năng nứt ứng suất.
  6. Hiệu suất mối hàn tối ưu: Đạt được hiệu suất mối hàn tốt nhất liên quan đến việc tìm ra sự cân bằng phù hợp giữa cả 3 thông số là nhiệt độ, tốc độ và áp suất. Điều chỉnh các thông số như sưởi ấm, thời gian dừng và áp suất nip là điều cần thiết để tạo ra mối hàn mạnh mẽ và đáng tin cậy giữa các tấm màng chống thấm là điều cần thiết.
  7. Thử nghiệm: Các thông số mối hàn cuối cùng phải được xác minh theo các tiêu chuẩn được công nhận, liên quan đến các vật liệu được hàn nhiệt hạch.

Tin tức khác

Công nghệ Xử Lý Dioxin tại Đà Nẵng & Biên Hòa - Việt Nam

Công nghệ Xử Lý Dioxin tại Đà Nẵng & Biên Hòa - Việt Nam

Ngày đăng: 24/12/2022  |  438 lượt xem

Năm 2010, USAID đã thực hiện Đánh giá Tác động Môi trường trong đó có phân tích các điều kiện tại Sân bay Đà Nẵng và đã đánh giá một số công nghệ xử lý dioxin. Công nghệ xử lý khử hấp thu nhiệt được xác định là phương pháp hiệu quả nhất và đã được minh chứng về mặt khoa học để phân hủy dioxin và có tác động thấp nhất đến sức khỏe con người và môi trường trong điều kiện đặc thù của khu vực dự án.

Thiết bị Nồi hấp tiệt trùng: Tấm Nhựa đục lỗ Roechling

Thiết bị Nồi hấp tiệt trùng: Tấm Nhựa đục lỗ Roechling

Ngày đăng: 01/05/2022  |  1244 lượt xem

Thiết bị Nồi hấp tiệt trùng: Tấm Nhựa đục lỗ Roechling Một trong những chức năng phổ biến nhất của tấm nhựa đục lỗ là được sử dụng cho thiết bị cho ngành công nghiệp nồi hấp, chủ yếu để khử trùng thực phẩm, đồ hộp. Vật liệu phổ biến cho các miếng đệm lớp đục lỗ cho thiết bị nồi hấp là tấm PP-SSAG Roechling. Cả hai đều có khả năng chịu nhiệt độ cao lên tới 135°C và nó không có sự hấp thụ độ ẩm.

Top 5 Ứng Dụng Của Túi Chứa Nước Di Động - Flexitank Storage

Top 5 Ứng Dụng Của Túi Chứa Nước Di Động - Flexitank Storage

Ngày đăng: 04/09/2021  |  1400 lượt xem

Trước tình trạng nóng lên toàn cầu, thời tiết ngày càng cực đoan, Đặc biệt là khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long, tình trạng xâm nhập mặn lan rộng, nhu cầu lưu trữ an toàn và kinh tế của tất cả các loại chất lỏng ngày càng tăng. Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu sơ lược về Túi chứa nước di động (Flexitanks or Flexibags). Túi chứa nước di động là một cách lưu trữ chất lỏng tương đối rẽ và hiệu quả cho các ứng dụng khác nhau.

Tác Hại Của Phóng Tĩnh Điện ESD Trong Ngành Sản Xuất Linh Kiện Điện Tử - Y Tế

Tác Hại Của Phóng Tĩnh Điện ESD Trong Ngành Sản Xuất Linh Kiện Điện Tử - Y Tế

Ngày đăng: 07/08/2021  |  2667 lượt xem

Electrostatic Discharge hay ESD hay phóng tĩnh điện là một thực tế của cuộc sống hàng ngày và nó có tầm quan trọng đặc biệt trong ngành công nghiệp điện tử ngày nay.

Kiểm Nghiệm Chất Lượng Đường Hàn & Nghiệm Thu Lắp Đặt Màng HDPE

Kiểm Nghiệm Chất Lượng Đường Hàn & Nghiệm Thu Lắp Đặt Màng HDPE

Ngày đăng: 04/07/2021  |  4196 lượt xem

Dựa Theo Tiêu Chuẩn Quốc Gia, TCVN 11322: 2018 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Hướng Dẫn Hàn Thuyền Bơi Hơi PVC – Seamtek W-900 AT Leister

Hướng Dẫn Hàn Thuyền Bơi Hơi PVC – Seamtek W-900 AT Leister

Ngày đăng: 20/06/2021  |  1621 lượt xem

Thuyền bơi hơi được làm bằng vật liệu nhựa tổng hợp PVC dày 1mm (Polyvinylchloride), gồm nhiều lớp với độ bền, vững chắc và không thấm nước.