ISO 12176-1:2006
(Main)Plastics pipes and fittings — Equipment for fusion jointing polyethylene systems — Part 1: Butt fusion
Plastics pipes and fittings — Equipment for fusion jointing polyethylene systems — Part 1: Butt fusion
ISO 12176-1:2006 specifies the general characteristics of, and performance requirements for, equipment for butt fusion jointing of polyethylene (PE) piping systems using electric heaters. It is applicable to mechanical and pressure-activated equipment for butt fusion jointing PE pipes and fittings either intended to be used for the supply of gaseous fuels, conforming to ISO 4437 and ISO 8085-2, or intended for the conveyance of water for human consumption (including raw water prior to treatment) and for the conveyance of water for general purposes, conforming to ISO 4427-2 and ISO 4427-3.
Tubes et raccords en matières plastiques — Appareillage pour l'assemblage par soudage des systèmes en polyéthylène — Partie 1: Soudage bout à bout
L'ISO 12176-1:2006 spécifie les caractéristiques générales et les exigences de performance des appareils pour l'assemblage bout à bout des systèmes en polyéthylène (PE) à l'aide d'éléments chauffants électriques. Elle est applicable aux appareils mécaniques et manoeuvrés par pression pour l'assemblage par soudage bout à bout des tubes et des raccords en PE, destinés à la distribution de combustibles gazeux, conformément à l'ISO 4437 et à l'ISO 8085-2, ou destinés au transport d'eau pour la consommation humaine, y compris l'eau brute avant traitement, et d'eau pour usage général, conformément à l'ISO 4427-2 et à l'ISO 4427-3.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12176-1
Second edition
2006-07-01
Plastics pipes and fittings — Equipment
for fusion jointing polyethylene
systems —
Part 1:
Butt fusion
Tubes et raccords en matières plastiques — Appareillage pour
l'assemblage par soudage des systèmes en polyéthylène —
Partie 1: Soudage bout à bout
Reference number
ISO 12176-1:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 12176-1:2006(E)
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Published in Switzerland
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ISO 12176-1:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Design configurations.3
5 Chassis and clamps .3
5.1 General.3
5.2 Guide elements .4
6 Interface force transmission.6
6.1 General.6
6.2 Manual systems .7
6.3 Hydraulic and pneumatic systems.7
6.4 Electric systems.7
6.5 Performance .7
7 Planing tool .8
7.1 General.8
7.2 Performance .8
8 Heating plate .8
8.1 General.8
8.2 Dimensions.9
8.3 Materials and surface finish .9
8.4 Heating system .10
8.5 Performance .10
9 Power supply.11
10 Test methods.11
10.1 Chassis and clamps .11
10.2 Planing tool and check of gap after planing .12
10.3 Heating plate .12
11 Auxiliary equipment .16
12 Maintenance .16
13 Marking on the butt fusion machine.16
14 Other information to be provided by the manufacturer.16
Annex A (normative) Additional performance requirements for butt fusion machines with
automatic controllers .17
Annex B (informative) Type classification scheme .18
Bibliography .21
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ISO 12176-1:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12176-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 138, Plastics pipes, fittings and valves for the
transport of fluids, Subcommittee SC 4, Plastics pipes and fittings for the supply of gaseous fuels.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 12176-1:1998), which has been technically
revised.
ISO 12176 consists of the following parts, under the general title Plastics pipes and fittings — Equipment for
fusion jointing polyethylene systems:
⎯ Part 1: Butt fusion
⎯ Part 2: Electrofusion
⎯ Part 3: Operator's badge
⎯ Part 4: Traceability coding
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12176-1:2006(E)
Plastics pipes and fittings — Equipment for fusion jointing
polyethylene systems —
Part 1:
Butt fusion
1 Scope
This part of ISO 12176 specifies the general characteristics of, and performance requirements for, equipment
for butt fusion jointing of polyethylene (PE) piping systems using electrically powered heater plates.
It is applicable to mechanical and pressure-activated equipment for butt fusion jointing PE pipes and fittings
either intended to be used for the supply of gaseous fuels, conforming to ISO 4437 and ISO 8085-2, or
intended for the conveyance of water for human consumption (including raw water prior to treatment) and for
the conveyance of water for general purposes, conforming to ISO 4427-2 and ISO 4427-3.
The normal ambient-temperature range in which the butt fusion machine is intended to operate is −10 °C to
+40 °C. Use outside this temperature range will need to be agreed between the user and the supplier of the
machine.
Butt fusion machines with an automatic controller are subject to additional requirements as given in Annex A.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 4287, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms, definitions
and surface texture parameters
1)
ISO 4427-2 , Plastics piping systems — Polyethylene (PE) pipes and fittings for water supply — Part 2: Pipes
1)
ISO 4427-3 , Plastics piping systems — Polyethylene (PE) pipes and fittings for water supply — Part 3:
Fittings
ISO 4437, Buried polyethylene (PE) pipes for the supply of gaseous fuels — Metric series — Specifications
1) To be published. (Revision, in parts, of ISO 4427:1996)
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ISO 12176-1:2006(E)
ISO 8085-2, Polyethylene fittings for use with polyethylene pipes for the supply of gaseous fuels — Metric
series — Specifications — Part 2: Spigot fittings for butt fusion, for socket fusion using heated tools and for
use with electrofusion fittings
ISO 11414, Plastics pipes and fittings — Preparation of polyethylene (PE) pipe/pipe or pipe/fitting test piece
assemblies by butt fusion
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
base framework
self-supporting entity composed of two or more guides and pipe clamps
NOTE It provides the mechanism for heating and fusing the pipes and/or fittings.
3.2
frictional resistance of the butt fusion machine
force necessary to overcome friction in the whole mechanism
NOTE See 6.1.
3.3
peak drag
friction at the point at which movement is initiated
3.4
dynamic drag
friction occurring during movement
3.5
nominal outside diameter
d
n
numerical designation of size which is common to all components in a thermoplastics piping system other than
flanges and components designated by thread size
NOTE It is a convenient round number for reference purposes.
[ISO 161-1:1996, definition 3.1]
3.6
nominal wall thickness
e
n
numerical designation of the wall thickness of a component, which is a convenient round number
approximately equal to the manufacturing dimension in millimetres
3.7
drag compensation
ability of the butt fusion machine to overcome mechanical and frictional forces, as well as forces caused by
operating on site, in order to achieve and maintain the fusion parameters specified for the pipe
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ISO 12176-1:2006(E)
4 Design configurations
To conform to the requirements of this part of ISO 12176, butt fusion machines may have different design
configurations, as follows:
⎯ a mechanical linkage system for force generation;
⎯ a hydraulic hand-pump system for force generation;
⎯ a semi-automatic externally powered system for force generation (manual preset of pressure);
⎯ a semi-automatic system incorporating a device for monitoring and recording the fusion parameters;
⎯ an automatic system that controls and records the fusion parameters.
Machines are generally designed for well-defined ranges of diameters, SDR ratios and fusion cycles.
Each component of the machine shall conform to relevant national safety regulations.
Machines which record fusion data shall be capable of transferring the data for further use.
5 Chassis and clamps
5.1 General
The butt fusion machine shall be as maintenance-free as possible.
The base framework of the butt fusion machine shall provide rigidity and stability without unnecessary weight.
The butt fusion machine shall be sufficiently robust to withstand normal field use.
The chassis shall provide facilities for the alignment of and relative movement between pipes and/or fittings.
The butt fusion machine shall incorporate a facility for supporting the heating plate and planing tool when in
use. This support shall not affect transmission of interface forces across the heating plate and shall not
prevent proper alignment of the heating plate during the heating operation.
The butt fusion machine shall be capable of making satisfactory joints at ambient temperature and under
normal worksite conditions with pipes and fittings at extremes of dimensional tolerances.
With butt fusion machines designed for use in narrow trenches, the design and construction of the clamps
shall enable the butt fusion machine to be removed from the trench after fusion without damaging the PE pipe.
The base framework shall be fitted with a minimum of two clamps, one fixed and one moveable, to position
the PE pipes during the fusion cycle. These clamps shall be designed to enable the pipes to be positioned or
removed quickly.
The clamps shall grip the circumference of the pipes and fittings and shall be designed and dimensioned to
avoid damage to the pipe or fitting surfaces.
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ISO 12176-1:2006(E)
For safety reasons, the clamp jaws should preferably be designed so that they cannot close to less than a
certain minimum distance apart.
No adjustment of the centreline of either pipe shall be required after changing the relevant parts to
accommodate different pipe sizes. The clamps, inserts and liners shall not damage the pipe or fitting.
Clamps and/or liners for each pipe size should preferably be interchangeable between similar machines made
by the same manufacturer.
The maximum number of removable clamping layers shall be three for machines for pipe diameters up to and
including d = 400 mm, and four for machines for pipe diameters above d = 400 mm.
n n
Operating instructions shall be available.
5.2 Guide elements
5.2.1 General
The sliding surfaces of the guide elements shall be protected from corrosion, e.g. by hard chromium plate.
The design of the butt fusion machine shall allow the heating plate to be removed and the pipe ends to be
closed after heating, without damaging the heated surfaces, within a maximum time as given in Table 1.
Table 1 — Maximum time for removing the heating plate
Nominal wall thickness Maximum time
e t
n max
mm s
e u 4,5 5
n
4,5 < e u 7 5 u t u 6
n max
7 < e u 12 6 u t u 8
n max
12 < e u 19 8 u t u 10
n max
19 < e u 26 10 u t u 12
n max
26 < e u 37 12 u t u 16
n max
37 < e u 50 16 u t u 20
n max
50 < e u 70 20 u t u 25
n max
The clamp alignment system shall provide the frictional resistance necessary to resist the jointing forces at
extreme temperatures.
5.2.2 Rigidity under pressure
The butt fusion machine shall provide rigidity and stability. This shall be evaluated by determining it after
trimming the gap between the pipe ends, when they are in contact. When measured in accordance with 10.3.4,
the gap between Sp1 and Sp2 (see Figure 5) shall conform to Table 2.
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ISO 12176-1:2006(E)
Table 2 — Maximum gap
Nominal outside diameter Maximum gap between pipe ends
d
n
mm mm
d u 250 0,3
n
250 < d u 400 0,5
n
400 < d u 630 1
n
630 < d 0,2 % of d
n n
5.2.3 Rigidity under bending
The clamp support and bearing system shall be sufficiently rigid to maintain axial alignment to within 0,2 mm
over its entire length of travel when tested in accordance with 10.1.2.1.
Misalignment of supported pipes shall not exceed 0,5 mm when determined in accordance with 10.1.2.2.
When the pipe supports are removed (see Figure 1), the additional bending of the butt fusion machine chassis
and clamps shall not result in a deflection greater than the values given in Table 3.
Table 3 — Maximum deflection (to be tested with SDR 17,6 or SDR 17 pipes)
Nominal outside diameter Maximum deflection
d
n
mm mm
< 225 0,5
1
250
315 2
3
400
500 4
5
630
800 7
9
1 000
1 200 11
15
1 600
5.2.4 Re-rounding action
The clamp alignment system shall have a re-rounding action on the pipe such that any out-of-roundness at the
pipe end does not exceed 5 % of the pipe wall thickness and any mismatch of the pipe ends does not exceed
10 % of the wall thickness, when the test for out-of-roundness is carried out in accordance with 10.1.1.
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ISO 12176-1:2006(E)
a) Support rollers present
b) Support rollers removed
Key
1 clamp
2 pipe
3 support roller
a
Gap at upper measurement position.
b
Gap at lower measurement position.
Figure 1 — Gap between pipes when bent
6 Interface force transmission
6.1 General
All types of operating system are acceptable (e.g. manual, hydraulic, pneumatic, electric), provided they meet
the requirements of this part of ISO 12176.
Pipe-to-pipe interface forces generated during the jointing cycle shall either be measured directly or,
alternatively, means shall be provided to determine the interface force indirectly from the measurement of
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ISO 12176-1:2006(E)
appropriate machine-operating parameters which take into account the force transfer efficiency and frictional
resistance of the machine.
In the case of machines with fluid power rams, the force may be indicated in terms of the applied cylinder
pressure.
For such machines, a specific calibration table shall be provided that gives the relationship between the real
interface force and the pressure indicated by the manometer (pressure gauge). The pressure gauge shall be
calibrated. The accuracy of the pressure gauge shall be 1 % of full scale.
6.2 Manual systems
Mechanically operated equipment shall have the following features:
⎯ the moving clamp shall be capable of continuous and steady displacement;
⎯ a system for verifying the forces applied during the fusion cycle;
⎯ a locking system to maintain the fusion force (fusion machines for pipes of d < 63 mm are not required to
n
have such a locking system).
6.3 Hydraulic and pneumatic systems
The butt fusion machine shall be capable of maintaining the required interface pressure throughout each
stage of the jointing cycle. Where the fluid pressure is generated by a manually operated pump, the pump
shall be capable of single-person operation to meet all force and time requirements of the jointing cycle for the
range of pipe sizes for which the butt fusion machine is designed.
The hydraulic system shall be capable of exerting the required force on the pipe or fitting ends as long as
necessary.
The pressure indication display shall be clear and easily readable from a normal working distance.
The hydraulic system shall be protected against overpressure.
National standards shall apply for the construction of pressure vessels.
6.4 Electric systems
The butt fusion machine shall be capable of maintaining the required interface force throughout each stage of
the jointing cycle.
The electric system shall be capable of exerting the required force on the pipe or fitting ends as long as
necessary.
The force indication display shall be clear and easily readable from a normal working distance.
National standards shall apply for the construction and safety of electric systems.
6.5 Performance
For peak drag compensation, the butt fusion machine shall have a minimum reserve of 30 % of the fusion
force specified for the maximum pipe diameter and wall thickness and the fusion cycle for which the machine
has been designed.
The maximum permitted variation in the frictional resistance of the butt fusion machine, with the moving clamp
in any position, shall be less than 10 %.
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ISO 12176-1:2006(E)
The design of the chassis, clamps and planing tool shall ensure sufficient fusion force and displacement after
planing the pipe and/or fitting ends to assure proper fusion, taking into account the simultaneous action of the
various external forces, e.g. drag compensation, frictional resistance, clamp motion.
7 Planing tool
7.1 General
The planing tool shall be a double-sided surface planer, powered by hand or by electrical, hydraulic or
pneumatic power, and shall establish clean, flat, parallel mating surfaces of the pipe and fitting ends,
perpendicular to the centreline of the pipe, in preparation for heating.
The design of the planing tool shall ensure that cut material is deflected away from the cut face, the planing
tool and the bore of the pipe or fitting. The swarf produced shall be visible to the operator, so that completion
of planing can be recognized.
Planing tools shall be interchangeable between any butt fusion machines of the size and type for which they
were designed. They shall be suitable for planing the complete range of pipe sizes and materials for which the
butt fusion machine is designed.
The cutting blades shall be removable.
Provision shall be made to prevent the planing of the pipe/fitting end beyond the limit needed for a good fusion
joint.
7.2 Performance
The planing tool shall operate on both sides and produce a smooth cut on each fusion face so that the
maximum gap between fusion faces, when measured in accordance with 10.2, shall not exceed that permitted
in Table 2.
8 Heating plate
8.1 General
The heating plate shall establish a satisfactory melt or molten condition of the pipe and/or fitting ends in
preparation for fusion. The heating plate shall be equipped with a temperature control system.
Heating plates shall be interchangeable between any butt fusion machines of the size and type for which they
were designed.
If the heating plate cannot be easily removed during operation by one person for reasons of its weight or other
factors, then hydraulic, pneumatic or other mechanical assistance shall be provided as part of the butt fusion
machine.
For manual butt fusion machines, the total heat capacity of the tool shall be such that, if the electrical power
supply is accidentally disconnected from the heating plate at the operating temperature, it can still complete a
satisfactory joint. If the heating plate is not capable of meeting this requirement, then a foolproof alarm
indicating accidental disconnection shall be provided on the butt fusion machine.
The heating system shall be designed to ensure that, under normal ambient conditions, the pipe and/or fitting
ends are heated up correctly to the operating temperature and stable fusion conditions are maintained.
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ISO 12176-1:2006(E)
8.2 Dimensions
The heating plate shall be of adequate size to ensure good heat transfer to the two fusion ends.
The width x of the inside and outside parts of the heating plate (see Figure 2) shall be at least 10 mm for pipe
diameters up to and including d = 250 mm and at least 15 mm for pipe diameters above d = 250 mm.
n n
The heating plate shall be flat on both sides to ± 0,1 mm/100 mm.
The thickness shall not vary by more than 0,2 mm up to d = 250 mm or by more than 0,5 mm above this size,
n
and the plate shall have no holes or screws within the area of pipe contact.
x W 10 mm for d u 250 mm and x W 15 mm for d > 250 mm
n n
Figure 2 — Heating-plate dimensions
8.3 Materials and surface finish
Heating plates shall be made of materials having good thermal conductivity and capable of resisting normal
site handling.
The surfaces which contact the pipe or fittings shall be such that molten material does not stick to them, and
they will allow damage-free cleaning and resist normal site handling. This can be attained, for example, by
coating the surface with coloured PTFE (polytetrafluoroethylene) or by other surface treatments. The colour of
the PTFE coating shall be such that, after the tool has been used for jointing operations, the presence of any
surplus PE on the plate will be readily visible, regardless of any degradation of the PE or of the PTFE coating.
© ISO 2006 – All rights reserved 9
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ISO 12176-1:2006(E)
No release spray of any type, such as PTFE, shall be used at any time during the jointing cycle. Such a spray
coating can be transferred to the fusion interface during the jointing procedure.
Alternatively, the heating plate may be made of hard-chromed or stainless steel.
8.4 Heating system
The heating plate shall be electrically heated.
For heating systems with electrical-resistance heater elements, the heating plate shall be fitted with a
temperature-indicating device which clearly and visibly indicates when the operating temperature has been
reached. This temperature indicator shall be independent of any other temperature control or monitoring
system. It shall be protected from mechanical, electrical or thermal damage and shall be replaceable.
Heating plates shall be capable of continuous operation in the vertical position at their operating temperature
for a minimum period of 4 h. After this period, the temperature of the grip shall not exceed 50 °C, measured at
ambient temperature and no sun exposure.
An indicator shall be fitted to show clearly that the plate is under electric power and that it is heating up. This
device shall indicate an operating temperature within ± 5 °C of the plate temperature, measured at a
predefined reference point.
Provision shall be made to avoid accidental changing of the pre-set temperature.
8.5 Performance
8.5.1 The surface roughness Ra, as defined in ISO 4287, of a hard-chromed or stainless-steel heating plate
shall be less than 0,63 µm when measured in accordance with 10.3.1, and this type of plate shall be free of all
non-stick surface coatings.
If the heating-plate surfaces have a coating made of PTFE or some other non-stick material, then the contact
faces shall have a maximum roughness Ra of 2,5 µm when measured in accordance with 10.3.1.
8.5.2 The coating shall be capable of withstanding for at least 1 h a temperature of 270 °C. After cooling to
ambient temperature and reheating to the fusion temperature, the coating material shall meet all requirements
on it.
The temperature control system shall be such that the contact surface temperature is controlled to within
± 7 °C of the required temperature over the range 170 °C to 260 °C under ambient operating conditions in the
temperature range – 10 °C to + 40 °C.
The temperature control system shall also conform to these criteria before and after 50 test cycles of heating
and cooling between ambient temperature and the operating temperature in accordance with 10.3.2.
8.5.3 The thermal capacity and heat transfer efficiency shall be such that the interface temperature of a
pipe of the maximum diameter and thickness can be raised from – 5 °C to + 180 °C in less than 20 s when the
heating plate is at working temperature and the specified bead formation pressure is applied. This pipe
interface temperature shall be measured at an ambient temperature of 23 °C ± 2 °C. Testing shall be carried
out in acco
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12176-1
Deuxième édition
2006-07-01
Tubes et raccords en matières
plastiques — Appareillage pour
l'assemblage par soudage des systèmes
en polyéthylène —
Partie 1:
Soudage bout à bout
Plastics pipes and fittings — Equipment for fusion jointing polyethylene
systems —
Part 1: Butt fusion
Numéro de référence
ISO 12176-1:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 12176-1:2006(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
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ISO 12176-1:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Configurations . 3
5 Châssis et mâchoires. 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Éléments de guidage. 4
6 Transmission de la force à l’interface . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Systèmes manuels. 7
6.3 Systèmes hydraulique et pneumatique. 7
6.4 Système électrique . 7
6.5 Performances . 7
7 Raboteuse. 8
7.1 Généralités . 8
7.2 Performances . 8
8 Plaque chauffante. 8
8.1 Généralités . 8
8.2 Dimensions. 9
8.3 Matière et finition de surface . 9
8.4 Système de chauffage. 10
8.5 Performances . 10
9 Alimentation en énergie . 11
10 Méthodes d’essai. 11
10.1 Bâti et mâchoires. 11
10.2 Raboteuse et contrôle du jeu après le rabotage . 12
10.3 Plaque chauffante. 12
11 Équipement supplémentaire. 16
12 Maintenance . 16
13 Marquage sur la machine de soudage bout à bout. 16
14 Autres informations fournies par le fabricant . 16
Annexe A (normative) Exigences supplémentaires relatives aux performances des machines de
soudage bout à bout automatiques. 17
Annexe B (informative) Plan type de classification . 18
Bibliographie . 21
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ISO 12176-1:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 12176-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 138, Tubes, raccords et robinetterie en
matières plastiques pour le transport des fluides, sous-comité SC 4, Tubes et raccords en matières plastiques
pour réseaux de distribution de combustibles gazeux.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 12176-1:1998), dont elle constitue une
révision technique.
L'ISO 12176 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Tubes et raccords en matières
plastiques — Appareillage pour l'assemblage par soudage des systèmes en polyéthylène:
⎯ Partie 1: Soudage bout à bout
⎯ Partie 2: Électrosoudage
⎯ Partie 3: Carte d’identification de l’opérateur
⎯ Partie 4: Codage de la traçabilité
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NORME INTERNATIONALE ISO 12176-1:2006(F)
Tubes et raccords en matières plastiques — Appareillage pour
l'assemblage par soudage des systèmes en polyéthylène —
Partie 1:
Soudage bout à bout
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 12176 spécifie les caractéristiques générales et les exigences de performance des
appareils pour l’assemblage bout à bout des systèmes en polyéthylène (PE) à l’aide de plaques chauffantes à
résistance électrique.
Elle est applicable aux appareils mécaniques et manœuvrés par pression pour l’assemblage par soudage
bout à bout des tubes et des raccords en PE, destinés à la distribution de combustibles gazeux,
conformément à l’ISO 4437 et à l’ISO 8085-2, ou destinés au transport d’eau pour la consommation humaine,
y compris l’eau brute avant traitement, et d’eau pour usage général, conformément à l’ISO 4427-2 et à
l’ISO 4427-3.
La plage de températures ambiantes normales de travail dans laquelle la machine de soudage bout à bout est
prévue de fonctionner est de − 10 °C à + 40 °C. L’utilisation en dehors de cette plage de températures fera
l’objet d’un accord entre l’utilisateur et le fournisseur de la machine.
Les machines de soudage bout à bout, avec un contrôleur automatique, sont également soumises aux
exigences supplémentaires telles que données dans l’Annexe A.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 4287, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil — Termes,
définitions et paramètres d'état de surface
1)
ISO 4427-2 , Systèmes de canalisations en plastique — Tubes et raccords en polyéthylène (PE) destinés à
l’alimentation en eau — Partie 2: Tubes
1)
ISO 4427-3 , Systèmes de canalisations en plastique — Tubes et raccords en polyéthylène (PE) destinés à
l’alimentation en eau — Partie 3: Raccords
ISO 4437, Canalisations enterrées en polyéthylène (PE) pour réseaux de distribution de combustibles
gazeux — Série métrique — Spécifications
1) À publier. (Révision partielle de l’ISO 4427:1996)
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ISO 12176-1:2006(F)
ISO 8085-2, Raccords en polyéthylène pour utilisation avec des tubes en polyéthylène pour la distribution de
combustibles gazeux — Série métrique — Spécifications — Partie 2: Raccords à bouts mâles pour
assemblage par soudage bout à bout, pour assemblage par soudage dans une emboîture au moyen d'outils
chauffés et pour utilisation avec des raccords électrosoudables
ISO 11414, Tubes et raccords en matières plastiques — Préparation d'éprouvettes par assemblage tube/tube
ou tube/raccord en polyéthylène (PE) par soudage bout à bout
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
bâti
ensemble autoporteur constitué par deux ou plusieurs guides et des mâchoires pour le tube
NOTE Il comporte le mécanisme du chauffage et du soudage des tubes et/ou des raccords.
3.2
résistance au frottement de la machine de soudage bout à bout
force nécessaire pour vaincre les frottements dans l’ensemble du mécanisme
NOTE Voir 6.1.
3.3
frottement de pointe
résistance au frottement au moment de l’initiation du mouvement
3.4
frottement dynamique
résistance au frottement pendant le mouvement
3.5
diamètre extérieur nominal
d
n
désignation numérique de la dimension commune à tous les composants d’un système de canalisation en
matières thermoplastiques, autres que les brides et les composants désignés par leur dimension de filetage
NOTE C’est un nombre rond utilisé à des fins de référence.
[ISO 161-1:1996, définition 3.1]
3.6
épaisseur de paroi nominale
e
n
désignation numérique de l'épaisseur de paroi d'un composant, qui est un nombre rond pratique,
approximativement égal à la dimension de fabrication, en millimètres
3.7
compensation du frottement
capacité de la machine de soudage bout à bout à maîtriser les forces mécaniques et de frottement, de même
que les forces dues au travail sur chantier, afin de fournir et de maintenir les paramètres de soudage spécifiés
pour le tube
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ISO 12176-1:2006(F)
4 Configurations
Pour satisfaire aux exigences de la présente partie de l’ISO 12176, les machines de soudage bout à bout
peuvent avoir différentes configurations, comme suit:
⎯ système de liaison mécanique pour engendrer la force;
⎯ système de pompe hydraulique manuelle pour engendrer la force;
⎯ système semi-automatique actionné de manière externe pour engendrer la force (réglage manuel de la
pression);
⎯ système semi-automatique comprenant un dispositif pour contrôler et enregistrer les paramètres de
soudage;
⎯ système automatique qui contrôle et enregistre les paramètres de soudage.
En général, les machines sont conçues pour des gammes bien définies de diamètres, de SDR et de cycles de
soudage.
Chaque composant de la machine doit être conforme aux réglementations nationales de sécurité applicables.
Les machines qui enregistrent les données de soudage doivent être capables de les transférer pour un usage
ultérieur.
5 Châssis et mâchoires
5.1 Généralités
L’appareillage de soudage bout à bout doit être autant que possible sans entretien.
Le bâti de la machine de soudage bout à bout doit assurer la rigidité et la stabilité, sans nécessité de poids
inutile.
La machine de soudage bout à bout doit être suffisamment robuste pour résister à une utilisation normale.
Le châssis doit comporter des aménagements pour l’alignement et les mouvements relatifs des tubes et/ou
des raccords.
La machine de soudage bout à bout doit comporter des aménagements pour supporter la plaque chauffante
et la raboteuse lors de son utilisation. Ces supports ne doivent ni gêner la transmission des forces d’interface,
perpendiculaires à la plaque chauffante, sur l’interface ni rompre le propre alignement de cette plaque
pendant le chauffage.
La machine de soudage bout à bout doit pouvoir réaliser des assemblages satisfaisants à la température
ambiante et dans des conditions normales de travail sur chantier, avec des tubes et des raccords aux
tolérances dimensionnelles extrêmes.
Dans le cas des machines de soudage conçues pour des tranchées étroites, la conception et la réalisation
des mâchoires doivent permettre de sortir la machine de la tranchée après le soudage sans abîmer le tube en
PE.
Le bâti doit comporter au moins deux mâchoires, l’une fixe et l’autre mobile, afin de tenir en place le tube de
PE pendant le cycle de soudage. Ces mâchoires doivent être conçues de telle sorte que les tubes puissent
être mis en place et retirés rapidement.
Les mâchoires doivent serrer la circonférence des tubes et raccords; elles doivent être conçues et
dimensionnées pour éviter d’endommager leurs surfaces.
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ISO 12176-1:2006(F)
Pour des raisons de sécurité, il convient que les mors soient, de préférence, conçus pour qu’ils ne puissent
pas se fermer à moins d’une certaine distance minimale l’un de l’autre.
Aucun réglage de l’axe du tube ne doit être exigé après le changement des parties concernées en vue de
l’adaptation à différentes dimensions de tubes. Les mâchoires, les inserts ou les fourreaux ne doivent pas
endommager le tube ou le raccord.
Entre des machines similaires construites par le même fabricant, il convient que les mâchoires et/ou les
fourreaux pour chaque dimension de tube soient interchangeables.
Le nombre maximal de couches amovibles au niveau des mâchoires est de trois dans le cas des machines
pour les diamètres de tube d u 400 mm et de quatre pour les diamètres d > 400 mm.
n n
Des instructions pour le fonctionnement des machines doivent être disponibles.
5.2 Éléments de guidage
5.2.1 Généralités
Les surfaces de glissement des éléments de guidage doivent être protégées de la corrosion, par exemple par
un revêtement de chromage dur.
Après chauffage, la conception de la machine de soudage bout à bout doit permettre de retirer la plaque
chauffante et de rapprocher les extrémités des tubes à souder, sans endommager les surfaces chauffées,
dans un temps maximal comme indiqué dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Temps maximal pour retirer la plaque chauffante
Épaisseur de paroi nominale Temps maximal
e t
n max
mm s
e u 4,5 5
n
5 u t u 6
4,5 < e u 7 max
n
6 u t u 8
7 < e u 12
max
n
8 u t u 10
12 < e u 19
max
n
10 u t u 12
19 < e u 26
max
n
26 < e u 37 12 u t u 16
n max
37 < e u 50 16 u t u 20
n max
50 < e u 70
20 u t u 25
n
max
Le système d'alignement des mâchoires doit fournir la résistance de friction nécessaire pour résister aux
forces d'assemblage aux températures extrêmes.
5.2.2 Rigidité sous pression
La machine de soudage bout à bout doit assurer la rigidité et la stabilité. Cela doit être évalué par la
détermination après ébarbage de l'écart entre les extrémités des tubes lorsqu'ils sont en contact. L'écart,
mesuré entre Sp1 et Sp2 (voir Figure 5) doit être conforme au Tableau 2, lorsque l’essai est effectué
conformément à 10.3.4.
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Tableau 2 — Écart maximal
Diamètre extérieur nominal Écart maximal entre les extrémités des tubes
d
n
mm mm
d u 250 0,3
n
250 < d u 400 0,5
n
400 < d u 630 1
n
2 % de d
630 < d
n
n
5.2.3 Rigidité sous courbure
Le support des mâchoires et les paliers doivent être suffisamment rigides pour maintenir l’alignement axial à
0,2 mm près sur toute la longueur du déplacement, lorsque l’essai est effectué conformément à 10.1.2.1.
Le défaut d’alignement des tubes supportés ne doit pas dépasser 0,5 mm, lorsque l’essai est effectué
conformément à 10.1.2.2.
Lorsque les supports des tubes sont retirés (voir Figure 1), la courbure supplémentaire du châssis de la
machine de soudage bout à bout et des mâchoires ne doit pas provoquer une flèche supérieure aux valeurs
données dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Flèche maximale (à essayer avec des tubes SDR 17,6 ou SDR 17)
Diamètre extérieur nominal Flèche maximale
d
n
mm
mm
0,5
< 225
250 1
2
315
400 3
4
500
630 5
7
800
1 000 9
11
1 200
1 600 15
5.2.4 Désovalisation
Le système d’alignement des mâchoires doit pouvoir réarrondir le tube de telle sorte que toute ovalisation de
l’extrémité du tube ne dépasse pas 5 % de son épaisseur de paroi et que tout défaut des extrémités du tube
ne dépasse pas 10 % de l’épaisseur de paroi, lorsque l’essai est effectué conformément à 10.1.1.
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ISO 12176-1:2006(F)
a) Rouleaux-supports présents
b) Rouleaux-supports retirés
Légende
1 mâchoire
2 tube
3 rouleau support
a
Écart à la position de mesurage supérieure.
b
Écart à la position de mesurage inférieure.
Figure 1 — Écart entre les tubes sous courbure
6 Transmission de la force à l’interface
6.1 Généralités
Tous les systèmes de commande (par exemple manuel, hydraulique, pneumatique, électrique) sont
acceptables, pour autant qu’ils répondent aux exigences de la présente partie de l’ISO 12176.
Les forces à l’interface tube/tube engendrées pendant le cycle d’assemblage doivent être mesurées
directement, ou bien des moyens doivent être prévus pour déterminer indirectement la force à l’interface à
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partir du mesurage des paramètres appropriés de fonctionnement de la machine qui tiennent compte du
transfert de la force utile et de la résistance au frottement de la machine.
Dans le cas des machines hydrauliques à piston, la force peut être indiquée en fonction de la pression
appliquée sur le cylindre.
Pour de telles machines, un tableau de conversion approprié, indiquant la relation entre la force réelle à
l’interface et la pression indiquée par le manomètre (indicateur de pression), doit être fourni. L’indicateur de
pression doit être calibré. L’exactitude du manomètre doit être de 1 % de la pleine échelle.
6.2 Systèmes manuels
Les machines manuelles doivent avoir les caractéristiques suivantes:
⎯ la mâchoire mobile doit pouvoir se déplacer d’une manière continue et régulière;
⎯ un système vérifiant les forces appliquées au cours du cycle de soudage;
⎯ un système de verrouillage pour maintenir la force de soudage (les machines de soudage pour
d < 63 mm peuvent ne pas avoir un tel système de verrouillage).
n
6.3 Systèmes hydraulique et pneumatique
La machine de soudage bout à bout doit pouvoir maintenir la pression requise à l’interface, à chaque étape du
cycle de l’assemblage. Si la pression du fluide est obtenue à l’aide d’une pompe à main, celle-ci doit
permettre à un seul opérateur de satisfaire à toutes les exigences relatives à la force et au temps du cycle
d’assemblage pour la gamme de dimensions de tubes pour laquelle la machine est conçue.
Le système hydraulique doit pouvoir exercer la force exigée sur les extrémités du tube ou du raccord aussi
longtemps qu’il est nécessaire.
L’affichage de la pression doit être clair et facile à lire à une distance normale de travail.
Le système hydraulique doit être protégé des surpressions.
Les normes nationales doivent s’appliquer à la construction des récipients sous pression.
6.4 Système électrique
La machine de soudage bout à bout doit pouvoir maintenir la pression requise à l’interface à chaque étape du
cycle de l’assemblage.
Le système électrique doit pouvoir exercer la force exigée sur les extrémités du tube ou du raccord aussi
longtemps qu’il est nécessaire.
L’affichage de la force doit être clair et facile à lire à une distance normale de travail.
Les normes nationales doivent s’appliquer à la construction et à la sécurité des systèmes électriques.
6.5 Performances
Pour la compensation des frottements de pointe, la machine de soudage doit pouvoir disposer d’une réserve
minimale de 30 % de la force de soudage définie pour le diamètre de tube maximal, l’épaisseur de paroi
maximale et le cycle de soudage, pour lesquels la machine a été conçue.
La variation maximale admise, avec les mâchoires mobiles dans une position quelconque, doit être inférieure
à 10 % de la résistance au frottement de la machine de soudage.
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La conception du bâti, des mâchoires et de la raboteuse doit permettre d’avoir une force de soudage
suffisante et un déplacement après le dressage des extrémités du tube et/ou du raccord, afin d’assurer un
soudage satisfaisant, en tenant compte de l’influence simultanée des différentes forces externes, par exemple
la compensation du frottement de traînée, la résistance au frottement, le déplacement de la mâchoire.
7 Raboteuse
7.1 Généralités
La raboteuse doit être un outil à double face actionné manuellement ou à l’aide d’une force électrique,
hydraulique ou pneumatique. Elle doit permettre d’obtenir que les faces des extrémités des tubes et des
raccords, perpendiculaires à l’axe des tubes préparés en vue du soudage, soient propres, planes et parallèles.
La conception de la raboteuse doit permettre l’élimination des copeaux de la face découpée, de la machine
elle-même et de l’ouverture du tube ou du raccord. La partie usinée doit être visible de l’opérateur de telle
sorte que l’achèvement du rabotage puisse être constaté.
Les raboteuses doivent être interchangeables en fonction de la dimension et du type de machine de soudage
pour lesquels elles ont été conçues. Elles doivent pouvoir raboter une série complète de dimensions de tube
et de matières pour lesquelles la machine a été conçue.
Des lames de découpage amovibles doivent être prévues.
Des dispositions doivent être prises pour éviter de raboter les extrémités des tubes et des raccords au-delà de
la limite nécessaire pour avoir un assemblage soudé satisfaisant.
7.2 Performances
La raboteuse doit travailler des deux côtés et donner une coupe lisse sur chaque face à souder, de telle sorte
que l’écart maximal entre les faces ne dépasse pas les valeurs admises dans le Tableau 2, lorsque l’essai est
effectué conformément à 10.2.
8 Plaque chauffante
8.1 Généralités
La plaque chauffante doit permettre d’obtenir une matière fondue satisfaisante ou des conditions de fusion
des extrémités des tubes et/ou des raccords pour le soudage. La plaque doit être munie d’un système de
contrôle de la température.
Les plaques chauffantes doivent être interchangeables en fonction de la dimension et du type de machine de
soudage pour lesquels elles ont été conçues.
Si une plaque chauffante ne peut pas être facilement enlevée pendant le fonctionnement par une seule
personne en raison de son poids ou d’autres facteurs, il faut alors prévoir une assistance hydraulique,
pneumatique ou mécanique, comme partie intégrante de la machine.
Pour les unités manuelles (machines de soudage bout à bout), la puissance totale de chauffe doit être telle
que, si l’alimentation électrique de la plaque chauffante est coupée accidentellement à la température
d’emploi, elle puisse encore réaliser un assemblage satisfaisant. Si cette condition n’est pas satisfaite, un
système d’alarme, non fraudable, de coupure accidentelle doit être prévu sur la machine.
Le système de chauffage doit être conçu de telle sorte que, dans des conditions ambiantes normales, les
extrémités du tube et/ou du raccord soient réchauffées correctement à la température d’emploi et des
conditions de soudage stables soient maintenues.
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8.2 Dimensions
Afin d’assurer un bon transfert de chaleur aux deux extrémités à souder, la plaque chauffante doit avoir une
dimension convenable.
La largeur, x, des parties intérieure et extérieure de la plaque chauffante (voir Figure 2), doit être d’au moins
10 mm pour les diamètres de tube d u 250 mm et d’au moins 15 mm pour les diamètres d > 250 mm.
n n
La plaque chauffante doit être plane des deux côtés à ± 0,1 mm/100 mm.
L’épaisseur ne doit pas varier de plus de 0,2 mm jusqu’à d = 250 mm et de plus de 0,5 mm pour les
n
diamètres supérieurs, et la plaque ne doit pas comporter de trous ou de vis dans la zone de contact avec le
tube.
x W 10 mm pour d u 250 mm et x W 15 mm pour d > 250 mm
n n
Figure 2 — Dimensions de la plaque chauffante
8.3 Matière et finition de surface
Les plaques chauffantes doivent être réalisées dans un matériau ayant une bonne conductivité thermique et
doivent résister aux manipulations sur le chantier.
Les surfaces au contact des tubes ou des raccords doivent être telles que la matière fondue ne puisse pas s’y
coller, qu’elles permettent un nettoyage sans dommages et qu’elles résistent aux manipulations sur le
chantier. Cela peut être atteint, par exemple, en revêtant la surface de PTFE (polytétrafluoroéthylène) coloré
ou à l’aide d’autres traitements de surface. La couleur du revêtement de PTFE doit être telle qu’après
utilisation de l’outil pour l’assemblage, la présence d’un quelconque surplus de PE sur la plaque soit
facilement visible, sans tenir compte d’une quelconque dégradation du PE ou du revêtement de PTFE.
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ISO 12176-1:2006(F)
L’utilisation d’un spray qu
...
Questions, Comments and Discussion
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