PE管熱熔焊接工藝

1、PE管熱熔焊接工藝一、 焊接準備。熱熔焊接施工準備工作如下：將與管材規(guī)格一致的卡瓦裝入機架；準備足夠的支撐物， 保證待焊接管材可與機架中心線處于同一高度， 并能方便移動；設定加熱板溫度200230接通焊機電源， 打開加熱板、銑刀和油泵開關并試運行。二、 焊接。焊接工藝流程如下： 檢查管材并清理管端緊固管材銑刀銑削管端檢查管端錯位和間隙加熱管材并觀察最小卷邊高度管材熔接并冷卻至規(guī)定時間取出管材。在焊接過程中， 操作人員應參照焊接工藝卡各項參數(shù)進行操作， 而且在必要時， 應根據(jù)天氣、環(huán)境溫度等變化對其進行適當調(diào)整：核對欲焊接管材規(guī)格、壓力等級是否正確，檢查其表面是否有磕、碰、劃傷， 如傷痕深度超過

2、管材壁厚的10% ， 應進行局部切除后方可使用；用軟紙或布蘸酒精清除兩管端的油污或異物；將欲焊接的管材置于機架卡瓦內(nèi)， 使兩端伸出的長度相當（在不影響銑削和加熱的情況下盡可能短，宜保持2030mm）， 管材機架以外的部分用支撐物托起， 使管材軸線與機架中心線處于同一高度， 然后用卡瓦緊固好；置入銑刀， 先打開銑刀電源開關， 然后再合攏管材兩端， 并加以適當?shù)膲毫Γ?直到兩端有連續(xù)的切屑出現(xiàn)后（切屑厚度為0.510mm， 通過調(diào)節(jié)銑刀片的高度可調(diào)節(jié)切屑厚度） ， 撤掉壓力， 略等片刻，再退開活動架，關閉銑刀電源；取出銑刀， 合攏兩管端， 檢查兩端對齊情況（管材兩端的錯位量不能超過壁厚的

3、10% ，通過調(diào)整管材直線度和松緊卡瓦予以改善； 管材兩端面間的間隙也不能超過0.3mm（de225mm以下）、0.5mm（de225mm400mm）、1mm（de400mm以上），如不滿足要求，應在此銑削，直到滿足要求。加熱板溫度達到設定值后，放入機架，施加規(guī)定的壓力，直到兩邊最小卷邊達到規(guī)定高度時，壓力減小到規(guī)定值（管端兩面與加熱板之間剛好保持接觸，進行吸熱），時間達到后，松開活動架，迅速取出加熱板，然后合攏兩管端，其切換時間盡量縮短，冷卻到規(guī)定時間后，卸壓，松開卡瓦，取出連接完成的管材。三、焊接工藝參數(shù)與焊接直接有關的參數(shù)為：溫度、時間、壓力。焊接工藝曲線圖表示為焊接過程壓力與

4、時間的關系圖。焊接工藝曲線圖壁厚e/mm加熱時的卷邊高度h/mm溫度（T）：（210±10）吸熱壓力Pa1：0.15MPa吸熱時間ta2/S ta2=10×e溫度（T）：（210±10）吸熱壓力Pa2：0.02MPa允許最大切換時間tu/S增壓時間tf1/S焊縫在保壓狀態(tài)下的冷卻時間tf2/min Pf1=Pf2=0.15MPa4.50.5455564.571.0457056566107121.5701206868101612192.0120190810811162419262.519026010121114243226373.026037012161419324

5、537503.537050016201925456050704.0500700202525356080Pa 廠家提供的對焊壓力Pa0拖動壓力 Pa1 卷邊壓力pa2 吸熱壓力 pf1 熔接壓力 pf2 冷卻壓力 ta1 加熱時間Tu 切換時間（包括加熱板撤出時間） tf1 增壓時間 tf2 冷卻時間Pa1=pao+Pa 廠家提供的對焊壓力        &#

6、160;pa1=a1*p0/a2  a1：管材截面積  p0:作用于管材上單位面積的力 0.15N/MM2  a2 : 作用于液壓缸活塞單位面積的力Pa2=Pa0 +1/10Pa 廠家提供的對焊壓力Pf1=pf2= pao+Pa 廠家提供的對焊壓力 溶融的分子在此壓力下擴散纏繞結晶 加熱板溫度 指加熱板表面溫度，在測量溫度時，要考慮環(huán)境溫度的影響。熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊制管件不因溫度過高而發(fā)生降解。  卷邊壓力Pa1 

7、60;作用是對管材進行強制加熱，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部與加熱板接觸，均勻受熱。管材兩邊整個圓周都達到銘牌提供的參數(shù)高度  卷邊高度 卷邊高度用于衡量加熱壓力作用于管材截面的時間，即加壓加熱的程度。  吸熱壓力 約為熔融對接壓力的1/10，它的作用主要是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時間。加熱階段的時間與焊制管件的橫截面積、加熱板溫度、環(huán)境溫度有關。一般為管材壁厚*10 熔融對接壓力 指垂直作用于兩個對接面上的壓力四、焊接檢驗實踐證明，聚乙烯燃氣管道最容易損壞和泄露的部位

8、，就是管道接口。工程成功與失敗的關鍵就是管道連接質量的好壞。多根管道連接、閥門連接尤其重要。由于閥門連接的特殊性，焊口與地面很難保證充分接觸，一直處于不均勻受力狀態(tài)，而且閥門較重，焊接壓力較高，更需重視。由于目前環(huán)眾手動焊機調(diào)壓閥調(diào)節(jié)范圍有限，最低調(diào)節(jié)壓力0.6mpa,現(xiàn)分兩種情況說明：1：連接單根管道、管件此種情況下由于拖動壓力很小，基本不受外力作用，拖動壓力大概0.2mpa，施工中無需測量拖動壓力卷邊壓力Pa1=Pa 廠家提供的對焊壓力+0.2mpa吸熱壓力   由于焊機設計問題，油缸不能保壓，將很快下降到零，由于無外力作用，可在此狀態(tài)一直吸熱熔融對

9、接壓力pf1= Pa 廠家提供的對焊壓力+0.2mpa  冷卻壓力 由于油缸不能保壓，此時需通過外接壓力表持續(xù)加壓（最少兩分鐘），由于外力較小，余下時間靠機架本身壓力，直到冷卻2：連接多根根管道、閥門拖動壓力測試，按常規(guī)施工經(jīng)驗估算拖動壓力（4根de200一般為0.6-0.8mpa），按動前進按鈕的同時，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到預定壓力，當機架開始緩慢移動2-3cm時，此時壓力極即為拖動壓力。調(diào)壓閥壓力不可過大，否則液壓缸移動較快，壓力值不準。卷邊壓力Pa1=Pa 廠家提供的對焊壓力+Pa0拖動壓力，按動前進按鈕的同時，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到卷邊壓力，管材兩邊整個圓周都達到銘

10、牌提供的參數(shù)高度吸熱壓力  按動前進按鈕的同時，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥向下到Pa0 +1/10Pa 廠家提供的對焊壓力，由于焊機設計問題，油缸不能保壓，將很快下降到零，此時借助外接壓力表，不斷加壓。此條很重要冷卻壓力 按動前進按鈕的同時，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到Pa0 +Pa 廠家提供的對焊壓力，由于油缸不能保壓，此時需通過外接壓力表持續(xù)加壓，直到冷卻。此條很重要     PE熱熔焊接技術的重要點熱熔對接的連接界面是平面，其方法是將兩相同的連接界面用熱板加熱到粘流態(tài)后，移開熱板，再給連接界面施加一定壓力，并在此壓力狀態(tài)下冷卻固化

11、，形成牢固的連接。其主要工藝過程為調(diào)整、加熱、切換、合縫加壓和冷卻。對接時界面上處于粘流態(tài)的材料有流動也有擴散，流動太大不利于擴散和纏結，所以要把流動限制一定范圍，在有限的流動中實現(xiàn)“熔后焊接”。因此，對接工藝的關鍵是要在對接過程中調(diào)整好溫度、時間、壓力三參數(shù)，要把連接界面材料的性能、應力狀況、幾何形態(tài)以及環(huán)境條件等因素一起考慮，才能實現(xiàn)可靠的熔焊，要根據(jù)一般的規(guī)律和各自采用材料的 特性進行試驗，評價熔接質量，達到系統(tǒng)標準后，確定各品種規(guī)格的工藝規(guī)程，按規(guī)定的工藝參數(shù)方法和步驟進行焊制管件的生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝施工。 熱熔對接的幾個重要工藝參數(shù)  加熱板溫度&

12、#160;指加熱板表面溫度，一般用表面溫度計測量。在測量溫度時，要考慮環(huán)境溫度的影響。（設備已考慮的除外）熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊制管件不因溫度過高而發(fā)生降解。  焊接壓力 加壓加熱壓力與熔融對接壓力相當。作用是對管材進行強制加熱，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部與加熱板接觸，均勻受熱。  卷邊高度 卷邊高度用于衡量加熱壓力作用于管材截面的時間，即加壓加熱的程度。  吸熱壓力 約為熔融對接壓力的1/10，它的作用主要是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時

13、間。加熱階段的時間與焊制管件的橫截面積、加 熱板溫度、環(huán)境溫度有關。 熔融對接壓力 指垂直作用于兩個對接面上的壓力。其主要與熔融對接部分的面積、焊機油缸面積、焊制管件的材料有關：一般按下式計算： P 對接焊壓力=KS 管截面積/S 油缸活塞總有效面積 式中 K與材料有關的壓力系數(shù)。 S 管截面積=（dn-en）en 單位為cm2 dn管材外徑，單位為cm en管材壁厚，單位為cm S 油缸活塞總有效面積在該焊機的使用說明書上可查到。&#

14、160;計算出來的壓力在實際操作過程中要進行適實調(diào)整，并要將機器自身移動所需的壓力或塑料管材較長時牽引所需壓力考慮進去。  熔融對接時間 指保持熔融對接壓力的時間，主要與管材的壁厚即熔融對接面積有關。  切換周期 熱板熔融對焊的主要過程為加熱過程和焊制過程。這兩個過程以熱板的切換從時間上分開。切換時間過長，熔化的端面在相互接觸之前將因冷卻而形成一層“冷皮”，不利于分子鏈的擴散。 工藝步驟： 材料準備 用于焊制管件的管材的圓度應高于標準值，下料時要留出10-20mm 的切削余量。用于管道連接時應將

15、兩待焊管材置于平坦的地面夾緊管材 根據(jù)所焊制的管件更換基本夾具，選擇合適的卡瓦，切削前必須將所焊管段夾緊。 切削 切削所焊管段端面的雜質和氧化層，保證兩對接端面平整、光潔。 對中 兩對焊管段的錯邊應越小越好，如果錯邊大，會導致應力集中，錯邊不應超過壁厚的10%。 加熱 保證有足夠的熔融料，以備熔融對接時分子相互擴散。 切換 從加熱結束到熔融對接開始這段時間為切換周期，為保證熔融對接質量，切換周期越短越好。 熔融對接 是焊接的關鍵，熔融對接過程應始終處于熔融壓力之下進行。 冷卻

16、 由于塑料材料導熱性差，冷卻速度相應緩慢。焊縫材料的收縮、結構的形成過程在長時間內(nèi)以緩慢的速度進行。因此，焊縫的冷卻必須在一定的壓力下進行。(end)免責聲明:本文章由網(wǎng)友發(fā)布與技術通網(wǎng)無關，如侵略版權請與我們   PE管熱熔焊接兼容性熱熔焊接的基礎理論    熱熔焊接是焊接部件表面與熱板接觸熱熔后，變成粘滯的流體，將熔融的表面壓在一起，聚合物分子在熱及壓力的作用下運動，相互穿插盤繞，產(chǎn)生范德華作用力，冷卻后形成堅固的焊接面，分子之間沒有產(chǎn)生化學連接鍵，焊接強度取決于焊接面之間的相互穿插盤繞程度。如圖1所示。

17、60;   為了對熱熔焊接有更深入的認識，我們首先了解以下理論：1.1 粘合理論這個理論強調(diào)的是相互焊接的兩種聚合物之間具有零或近乎零的表面接觸能量的重要性。兩種完全相同的聚合物相焊接是最好的情況，如相同牌號的聚乙烯之間的焊接。一些雜質和添加劑或不同牌號則可能會影響焊接質量，依據(jù)此理論，選擇相同材料的管材進行焊接是最佳的選擇。1.2 分子擴散纏繞理論    兩種相容的高分子材料，加熱到一定溫度，使大分子得到能量和空間。由于分子的熱運動，并在得到的外力作用下，強制的彼此流動進行遷移、擴散，相互纏繞，隨著溫度

18、的下降開始結晶，得到一定的結晶度則達到理想的焊接目的。因此兩種材料的相容性越好，則擴散越充分，連接性越好。1.3 流動過程理論    該理論強調(diào)了焊接壓力的重要性，指出焊接強度隨焊接壓力的升高而提高，直到焊接強度達到一個曲線的平穩(wěn)段，幾乎不再受壓力的影響。    根據(jù)以上理論，可以解釋為什么要選擇相同或相近的材料進行熱熔焊接。由于焊接的機理不同，熱熔焊接對管材的要求相對電熔連接更為嚴格!    CJJ33-1995中4.1.4亦要求“聚乙烯燃氣管道連接宜采用同種牌號、材質的管

19、材和管件。對性能相似的不同牌號、材質的管材和管材與管件之間的連接，應經(jīng)過試驗，判定連接質量能得到保證后。方可進行。”2 不同聚乙烯材料的焊接兼容性理論分析  影響兩種聚乙烯材料焊接兼容性的主要因素是聚合物的分子量分布和分子結構的不同，作為一種表現(xiàn)形式就是熔體流動速率的不同。熔體質量流動速率(MFR)是表征材料在熔融狀態(tài)時的粘度大小的物理量，是分子平均尺寸和流動性的量度。定義是在190和5kg荷載下，按質量計算的聚乙烯流動速率，它是制定焊接工藝的重要依據(jù)。以下透過焊接溫度及焊接壓力，從熔體流動速率的層面對焊接兼容性進行分析。2.1 焊接溫度 &#

20、160;  根據(jù)分子擴散纏繞理論，兩種聚乙烯材料熱熔焊接時需要具備一定的焊接溫度。焊接溫度是材料的熔融粘流轉化溫度，此時，聚乙烯產(chǎn)生熔融流動。大分子相互擴散和纏繞，繼而結晶連接，因此聚乙烯熱熔焊接溫度對焊接兼容性有重要影響。而熔體流動速率是焊接工藝中焊接溫度設定的重要參考因素。    根據(jù)PPI(美國塑料管協(xié)會plastics pipe institute 1編制的TN-13/2001general guidelines for butt,saddle，and socket fusion of unlike polyethylene

21、pipes and fittings，我們可以知道，不同熔體流動速率的材料，設定的焊接溫度不同。聚乙烯熔體流動速率在14級時，焊接溫度一般采用171232；熔體流動速率為5級及4級中的一部分材料，焊接溫度可以采用232260。熔體流動速率依據(jù)ASTMD 3350的分級情況如表1。表1  聚乙烯管材、關鍵材料熔體流動速率分級參數(shù)測試方法12345熔體流動速率（g/10min）ASTM D12381.0A1.00.4A0.40.15A0.15A4.0BA：190，2.16kg  B：190，21.6kg     此外。對于不同材

22、料各項材料耐溫指標也不盡相同，例如維卡軟化點、熔融溫度、熱變形溫度等。因此當兩種熔體流動速率不同的材料焊接時，由于焊接溫度要求不同，則要么一方加熱溫度相對過低，加熱不充分而導致材料軟化不夠，分子擴散和纏結受到影響，焊接兼容性差；要么一方加熱溫度過高，卷邊尺寸增大，聚合物產(chǎn)生熱氧化破壞，會導致原料產(chǎn)生降解使得接頭強度降低。2.2 焊接壓力     依據(jù)流動過程理論，焊接時熔合部位的熔體應建立一定的壓力，而這要求熔體有一定的粘度，防止熔體從熔合部位過渡擠出，形成冷焊。而一定溫度下的熔體粘度可以通過熔體流動速率來反映。對于不同熔體流動速率的材料，在同

23、一壓力下，對于熔體流動速率高的材料，則壓力相對過低，則焊接連接量過少，熔合面的部分熔膜不能擠出，很難形成尺寸合理的翻邊，不利于加熱過程中焊接面與熱板接觸時產(chǎn)生的污染及受空氣中氧氣、灰塵影響的熔膜層的排出，導致焊接質量不過關：壓力相對過大則會使熔料擠出。造成塑料熔體流向焊端的邊緣形成焊瘤刺，使熔化層的深度減少，無法形成合理的熔膜厚度，而且會使熔合區(qū)域材料的結晶度提高，使焊縫部位抗沖擊性下降；在熔膜層過多被擠出的同時，在翻邊的根部加劇形成與管壁垂直的分子定向，產(chǎn)生應力集中的力學薄弱點，容易發(fā)生破壞，這也被實際經(jīng)常發(fā)生的破壞類型所證實，嚴重影響焊接質量。要形成良好的 焊接，前提必須是適當?shù)木磉吀叨燃?/p>

24、其對稱性，據(jù)此，良好的焊接理論準則就可以表述為焊區(qū)內(nèi)適當?shù)恼扯燃捌浞植嫉膶ΨQ性，但是不同熔體流動速率的材料其焊區(qū)溫度和粘度分布不同(見圖2)，為達致此目的，可以通過改變兩者的溫度分布即加熱歷史，力求使兩者的粘度適當并分布一致，從而獲得良好的焊接質量。    TN-13/2001認為，在相同的熱驅動下，不同熔體流動速率的兩種材料焊接，要先加熱熔融指數(shù)高的材料，才會同時達到近乎一致的熔融深度。為了達到不同MFR材料良好的焊接目的，往往對兩種被焊材料的加工工藝要求是不同的。熔體流動速率較高的材料可設定較高的溫度，而熔體流動速率較低的材料可以通過延長保溫時間來獲得合適的熔

25、膜厚度，但是這操作起來比較困難，難于保證焊接質量，故此不予以提倡。但是當兩種材料的熔體流動速率在一定范圍內(nèi)時，試驗證明可以達到良好的焊接效果。    ISO/TR 11647中指出。熔體流動速率O.3g/10min1.3g/lOmin(190c，5kg)曲的聚乙烯管材之間進行焊接會取得令人滿意的效果。    DVS2207認為：MFR(190，5KG)=(O.31.7)g/lOmin的聚乙烯都是可焊的。    GBl5555.1-2003中的要求是原材料熔體質量流動速率應在0.21.4g/10min，之間

26、，且最大偏差不應超過混配料標稱值的+20。    TSG D2001-2005燃氣用聚乙烯管道焊接技術安全規(guī)程認為：材料的熔體質量流動速率(MFR)差別值不小于0.5g/lOmin(190，5kg)，根據(jù)以上規(guī)范要求，我們建議在實際操作中，依據(jù)規(guī)范在O.3g/10min1.3g/10min(190，5kg)范圍內(nèi)，且MFR差別值不小于0.5g/10min(190，5kg)，并且通常希望相互焊接的聚乙烯管材的MFR位于同一分組內(nèi)：0.3g/10min-0.4g/10min(190，5kg)    0.4g/10min-0.65g/lOm

27、in(190，5kg)    0.65g/lOmin-1.15g/10min(190，5kg)1.15g/10mi-1.7g/10min(190，5kg)據(jù)此，我們對中密度PE80與PEl00的焊接兼容性加以判定：    目前，國內(nèi)較常用的燃氣PE80和PEl00管材/管件的原料全部都是進口燃氣管道專用混配料：如北歐化工、阿托菲納、BP蘇威、BP(馬來西亞)。    上述PE80原料(除北歐化工HE3470-LS外)全都是中密度PE80管道專用料，熔體流動速率MFR約為0.8g/10m

28、in-0.95g/10min(190，5kg)，密度約為945kg/m3。上述的PEl00原料全都是高密度管道專用料，熔體流動率約0.3g/10min-0.45g/10min(190，5kg)，密度大于950kg/m3。中密度PE80與PEl00、高密度PE80的熔體流動速率大于0.5g/lOmin(190，5kg)，且不在同一分組內(nèi)，故理論上兩者焊接存在兼容問題。事實上，一些國家如法國和英國，并不容許PE80與PEl00管材使用熱熔對接相連接，此外，由于PEl00本身熔體質量流動速率較低，對熔困難，歐洲主要燃氣公司如英國Transco要求熱熔對接必須使用全自動熱熔焊機。以保證焊接質量。

29、60;3 不同種類聚乙烯的焊接試驗研究    早在90年代初期，就有機構做了焊接兼容性試驗，選擇材料為：    (1) 齊魯石化公司的HDPE DGDB2480黑色管道，尺寸為1lOmm×lOmm，熔融指數(shù)(190,5kg)0.56g/10min；    (2) 揚子石化公司的HDPE 6100M，黑色管道，尺寸130mm×13mm，熔融指數(shù)(190，5kg)0.31g/10min；    (3) 

30、;比利時的MDPE 3802Y黃色管道，尺寸110mm×10mm，熔融指數(shù)(190，5kg)1.04g/lOmin；試驗選擇的焊接工藝參數(shù)及參照條件為DVS條件德國焊接學會推薦的聚乙烯管道焊接條件。    測試結果表明，在DVS條件所推薦的210±10的焊接溫度范圍內(nèi)，管材均取得了大于母材的短時焊接強度。母材的強度較高，焊接接頭的強度亦比較高，此外，HDPE DGDB2480與MDPE 3802Y互焊性能也較好，在測試誤差的范圍內(nèi)，互焊的焊接強度與焊接雙方母體強度較低的一方，即中密度聚乙烯一方基本相當。互焊接頭的焊接強度相當于MDPE

31、的母體強度而小于HDPE母體的強度焊接強度大于母材的原因是焊縫區(qū)域里的材料聚態(tài)結構發(fā)生了變化，焊縫區(qū)的熔融吸收熱量明顯高于母體的熔融吸收熱量，特別是在焊縫對稱截面的附件，材料熔融吸收熱量曲線出現(xiàn)最大值。硬度和強度也最高(見圖3)。這與焊縫附近熔融材料因焊接壓力而導致的二維流動有關，二維流動使得材料原有的晶核基礎上誘導而產(chǎn)生更多晶核，從而使這個區(qū)域內(nèi)的晶核增高，而在焊縫對稱截面上又形成一個較低值，這是由于撤出熱板時(切換周期)，材料加熱表面突然成為開放面，與空氣的熱交流和熱交換，使這兩個表面的溫度可下降大約1520，從而降低了這個截面上的結晶度。另外焊接試件在液氮深冷脆斷后經(jīng)掃描，不但能看出明顯

32、的脆斷斷口的特征，還能看出由于熱板焊接時焊接端面上熔融材料二維流動造成的流向，揭示了焊縫區(qū)材料結構上的不均勻性。由于焊接的聚乙烯管道長時間使用，破壞大多數(shù)為脆性破裂，所以焊縫區(qū)域材料結構的變化以及短時拉伸強度的增加會給接頭的長時間使用性能帶來什么影響還有待于進一步試驗，目前為安全起見，應盡量避免不同熔體流動速率的材料相焊接的情形。 4 結論（1）應盡量避免不同熔體流動速率的材料相焊接的情形。     （2） 若元法避免，則建議在實際操作中，依據(jù)規(guī)范要求熔體流動速率應在0.31.3g/10min(190，5kg)范圍內(nèi)，且MFR差別值不

33、大于0.5g/10min(190，5000g)，并且相互焊接的聚乙烯管材的MFR最好位于同一分組內(nèi)。     （3）目前市場上的中密度PE80與PEl00管材存在焊接兼容問題，需引起重視，需加強材料的入庫驗收管理，應在PE材料的質保書中增加原料牌號和水含量檢測報告，以便今后管網(wǎng)營運中做好質量跟蹤，提高已使用工程材料追溯的準確性。     PE管焊接質量保障體系摘要：根據(jù)施工經(jīng)驗，提出了保證PE管焊接質量保障體系，重點論述了優(yōu)化施工工藝及制定焊接過程控制。關鍵詞：熱熔焊接；作業(yè)指導書；工藝卡0 前

34、言PE管由于具有壽命長、耐腐蝕、重量輕、可彎曲等諸多優(yōu)勢，近年來在燃氣行業(yè)大面積推廣使用。焊接的質量是PE管施工質量中最關鍵的一環(huán)，但現(xiàn)時仍缺少一種有效的的方法對焊焊接口質量進行檢測，影響PE焊接的因素有：材料質量、人員素質、焊接設備、施工工藝、焊接過程的控制等。1 工程材料工程材料應抓好進場驗收、搬運、儲存三個環(huán)節(jié)。11進場驗收每批管材、管件進場后按照燃氣用埋地聚乙烯管材GB1555812003和燃氣用埋地聚乙烯管件GB15558195進行規(guī)格尺寸和外觀檢驗，并檢查隨貨的質保資料是否齊全及對應，材料是否過期，是否有第三方權威機構檢測報告證明等。對不合格的材料拒絕進場。12搬運管道必

35、須用非金屬繩吊裝，小心輕放，避免劃傷，不得拋摔和沿地拖拽；注意做好管材兩端的封堵，避免雜物進入。13儲存不得曝曬雨淋、接觸與化學晶，存放在通風良好、溫度不超過40的倉庫內(nèi)，在室外臨時堆放時必須有遮蓋物且管材底部要用木塊墊起離地不小于20cm，使用前不得撕掉出廠的包裝保護層。2 焊接設備電熔焊機應具有良好的電壓調(diào)節(jié)能力、準確控制熔接加熱時間： 熱熔焊機加熱板、壓力系統(tǒng)等性能指標滿足工藝要求。為減少人為因素的影響，應使用全自動焊機。3 焊接人員培訓通過培訓、實操考核焊工的操作水平，焊工要掌握管材、管件的質量規(guī)范要求，熟練掌握焊接規(guī)程和焊接參數(shù)，經(jīng)工程項目三方(施工、監(jiān)理、業(yè)主單

36、位)考核合格后才能正式進場焊接。       4 優(yōu)化施工工藝焊機必須進行與之對應管材的焊接試驗以確定對應一組最優(yōu)化的焊接參數(shù)及操作步驟，并在工程施工中嚴格統(tǒng)一使用。41 PE管熱熔焊接知識(1)PE管過程分如下階段：翻邊、熱熔焊接吸熱、開閉模、熔接、冷卻成形，如圖1所示： 圖1 PE管熱熔焊接示意圖(2)焊接工藝參數(shù)焊接溫度焊接溫度是材料的熔融粘流轉化溫度。此時塑料產(chǎn)生熔融流動，塑料大分子相互擴散和纏繞。一般來說，隨著焊接溫度的提高，接頭的強度就開始提高而達到最大。實驗證明MDPE在低于180時，即使在

37、熔化時間相當長的情況下，也不可能取得質量好的接頭；焊接溫度的受制于材料結構的變化和焊縫形狀有些，溫度高時，會出現(xiàn)如下情況：卷邊尺寸增大、聚合物熔體粘附工具的、聚合物產(chǎn)生熱氧化破壞，使焊接接頭的強度降低?？紤]上述情況以及PTFE抗粘層熱穩(wěn)定性，焊接溫度最好控制在200230。加熱時間及壓力加熱時間隨壁厚的增加而增大，熱熔焊接時，加熱時壓力應迅速作用在管材端面上，以效地促進塑化。但如果壓力過大，會造成塑料熔體流向焊端的邊緣而形成焊瘤刺，使熔化層的深度減少，嚴重影響焊接質量。因此要控制好加熱壓力的大小，并采取階段施壓的方法，即在加熱階段初期采用較高的壓力，吸熱階段換用較小的壓力。熔接時間熱熔焊接過程

38、中，可排除氣化和夾雜物并增加相互擴散的面積，補償塑料材料的收縮。沒有壓力時收縮會導致收縮孔的出現(xiàn)，增大結構的缺陷和剩余應力。推薦壓力范圍為015MP022MP。同時盡可能有縮短切換時間，推薦在10秒以內(nèi)。冷卻時間由于塑料材料冷卻速度緩慢，焊縫結構的收縮，結構的形成過程以緩慢的速度進行。因而，焊縫冷卻必須保持壓力，冷卻時間過短，會引起焊口脆化。(3)焊接工藝參數(shù)在應用時尚需考慮如下問題焊接氣溫低時，可適當延長吸熱時間工藝壓力Ps應換算為液壓系統(tǒng)壓力Pt，PsA=PtS。式中：A管材截面積，m2；S液壓系統(tǒng)執(zhí)行缸活活塞總有效面積，m2。 42進行現(xiàn)場焊接試驗(1)根椐管材、管件生產(chǎn)廠和焊

39、接設備廠商提供說的參數(shù)，結合對焊接工藝參數(shù)的確定。(2)制定評定標準外觀形狀焊口應具有沿管材整個外圓周平滑對稱的焊環(huán)(翻邊)，翻邊具有一定的對稱性和對正性，翻邊應是實心和圓滑，根部較寬。焊環(huán)尺寸(見圖2) 圖2 合格熱熔對接焊口示意圖焊環(huán)的寬度：B=035045S焊環(huán)的高度：H=02025S環(huán)縫的高度：h=0102S對上述系數(shù)的選取應遵循“小管徑，選較大值；大管徑，選較小值”原則內(nèi)部質量通過斜切開焊口觀察：熔接界面均勻，沒有裂縫、孔等缺陷。進行焊口拉伸、彎曲試驗等，焊口的抗拉強度、延伸性等性能指標是符合規(guī)范要求。(3)工藝參數(shù)調(diào)整參考依椐工藝參數(shù)調(diào)整參考依椐(部分)見表1。

40、表1序號焊環(huán)情況產(chǎn)生原因1翻邊尖央沒同管壁接觸，高度過低對接壓力不足或加熱溫度過低2翻邊高度過大對接壓力過大3兩環(huán)寬度差距過大可能是由于兩管材材料牌號不同或加熱板兩邊溫度不均勻4兩環(huán)軸線不在同一條直線上裝卡管材時未能保證同心或兩管材外徑偏差5環(huán)不均勻對接端面銑削不平、對接卡裝夾具軸向間隔較大或加熱板溫度不均勻6過窄變形卷邊熔接壓力過大(4)試驗過程及結果以初選參數(shù)為基礎，確定評定標準，參數(shù)調(diào)整參考依椐，通過多次試驗最終確定一組最優(yōu)的焊接參數(shù)及步驟。(5)試驗注意事項試驗中必須注意觀察管內(nèi)壁成形情況，存在外壁成形較好而內(nèi)壁難以成形，環(huán)尖端沒同管壁接觸的情況，這會直接增大管壁阻力影響流通能力。(6

41、)根椐試驗結果，編制焊接作業(yè)指導書，要求施工管理人員、焊工熟練掌握。5 規(guī)范過程控制51制作小張工藝卡焊工隨身攜帶且對應貼在焊機上，方便閱看、檢查，一工藝卡制作見表2。表252三個環(huán)節(jié)質量關把好焊前檢查、焊接過程、焊后檢查三個環(huán)節(jié)質量關，落實焊工負責制，施工管理人員做好監(jiān)督、檢查工作。(1)焊前檢查：管材劃傷、管內(nèi)壁雜物、管材標識、加熱板較臟、對接錯邊量、管端面臟等問題。(2)焊接過程：嚴格按焊接作業(yè)指導書進行，注意幾個事項：卡裝管材時要控制好移動夾具的位置和管材伸出夾具的自由長度，避免造成移動夾具的行程已盡。銑管材端面時，要形成連續(xù)的切屑，先降壓，再打開夾具，最后關閉銑刀。控制焊接

42、過程拖動壓力。吸熱階段避免由于管材自重或其他外力作用產(chǎn)生往后的拉力，造成管材與加熱板分離。夾具閉合后升壓時應均勻升壓，不能太快或太慢。若現(xiàn)場的環(huán)境溫度與試驗溫度相差較大，可對個別參數(shù)進行適當調(diào)整。陰雨天氣要及時做好避雨過措施。(3)焊口檢查：根椐評定標準對焊口進行檢查，不合格的切掉。53編制記錄，檢查表格焊口進行100記錄、檢查，竣工圖紙上標出焊口的對應位置，施工質檢員按15抽查，監(jiān)理員作監(jiān)督。編制記錄、檢查表格見表3。表3 PE管熱熔焊接檢查、記錄表工程名稱：編號：(圖號)施工單位：焊口編號焊工姓名管材規(guī)格(mm)焊前檢查焊接參數(shù)記錄焊口檢查檢查評定檢查人(時間)端面清潔劃痕深度(mm)對接

43、面間隙量(mm)對接面錯邊量(mm)加熱溫度拖動壓力翻邊壓力翻邊高度吸熱時間吸熱壓力開閉模時間熔接、(冷卻)壓力冷卻時間環(huán)的高度(mm)環(huán)的寬度(mm)                                     &#

44、160;  注：1、焊前檢查中有關數(shù)據(jù)要測量可能的最大值，；焊口檢查中有關數(shù)椐要測量可能的最大、最小值2、檢查評定分合格或不合格6 結 語實際施工證明，PE管焊接質量保障體系規(guī)范了焊接管理，確保了PE管焊接質量。參考文獻：1 聚乙烯燃氣管道施工技術規(guī)程北京市燃氣集團公司技術培訓中心編寫PE管熱熔對接施工PE管作為一種新型管道材料現(xiàn)已在城市給水、燃氣等市政中得到應用，因其具有良好的柔韌性，加工的管材可以盤成卷，便于運輸；可實行鋪設，輕易繞過障礙物，減少接頭數(shù)量；屬熱塑性塑料，可多次加工成型，使熱熔和電熔連接成為可能；具有很好的抗付腐蝕性，埋地不需防腐等優(yōu)點

45、，已在管道工程迅速得到普及，加之施工簡單，維修少，使用壽命長，其社會綜合效益明顯。1熱熔對接施工工藝簡介熱熔對接是將聚乙烯管端界面，利用加熱及加熱熔融后相互對接融合，經(jīng)冷卻固定連接在一起的方法。其焊接原理是：當PE材料在加熱超過其熔融溫度后，變成粘滯流體，在焊接壓力作用下，其大分子相互擴散，產(chǎn)生范德華作用力，從而牢固的焊接在一起，通常采用熱熔電焊機來加熱管端，使其熔化，迅速將其粘合，保持有一定的壓力，經(jīng)冷卻達到焊接的目的。2管道焊接技術.2I焊接前的準備工作.(I)對PE管材、管件應按設計要求進行核對并進行外觀檢查，符合要求后方可使用。.(2) 根據(jù)施工的管材規(guī)格選用恰當?shù)膴A具，設置好機架位置

46、，將驗收合格的管材用夾具固定在機架上，并檢查焊機各部分電源線及其他線路連接是否正常。(3)查取相應管材的焊接參數(shù)并記錄，同時計算出熔接壓力，熔接壓力. =標準焊接壓力(理論參數(shù))+拖動壓力。22管道焊接.(I)用雙面銑刀銑削焊口兩端面，完全清除管端氧化層，使其連接端面吻合，且在同一軸線上。.(2)將熱板加熱溫度設置在. 210±IOC進行加熱，將達到溫度要求的加熱板置于機架上，閉合夾具，此時焊接壓力逐步升至預熱壓力，待管口間凸起均勻且高度達到要求時，記錄卷邊時間，并將預熱壓力降至拖動壓力，同時按下吸熱時間按鈕，吸熱時間由相應管材參數(shù)查得，并做記錄。.(3)達到吸熱時間后，迅速打開夾具

47、，取出加熱板，并立即關合夾具，在規(guī)定時間內(nèi)勻速將壓力由零位調(diào)至焊接壓力，按下冷卻時間按鈕，冷卻時間由相應參數(shù)查得，并做記錄，達到冷卻時間后，打開夾具，取下焊接管材，焊接完成。 (4)檢查焊環(huán)質量，焊縫寬度，高度符合規(guī)范要求為合格，否則割開重焊。3焊接工藝參數(shù).1)加熱板溫度：指加熱板表面溫度，一般用表面溫度計測量。在測量溫度時，需考慮環(huán)境溫度的影響，熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊接管材不因溫度過高而發(fā)生降解。.2)焊接壓力：加壓壓力與熔融對接壓力相當，作用是對管材進行強制加熱，去掉管材端面不平整部分，使管材端面全斷面與加熱板接觸，均勻受熱。.3)卷邊高度：卷邊高度用于衡量加熱壓力

48、作用與管材截面的時間，即加壓加熱的程度。.4)吸熱壓力：約為熔融對接壓力的. 110，它的作用主要是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時間，加熱階段的時間與焊接管件的橫截面積、加熱板溫度、環(huán)境溫度有關。熔融對接壓力. P=KS管截面S油缸活塞總有效面積：與材料有關的壓力系數(shù)； S. 管截面積. =(deen)en；De管材半徑，單位. cm；EN管材壁厚，單位. cm。5)熔融對接時間：指保持熔融對接壓力的時間，主要與管材的壁厚即熔融對接面積有關。.6)切換周期：熱板熔融對焊的主要過程為加熱過程和焊制過程，這兩個過程以熱板的切換從時間上分開。切換時間過長，熔化的端面在相互接觸之將因冷卻而形成一層. “冷皮. ”，不利于分子鏈的擴散。4熱熔對接焊的三個關鍵階段.41加熱階段.411安夾管材、管件用輥杠、支架將管墊平減小摩擦力，利用夾具校正管材圓度，將管材軸線調(diào)整于一條直線上，清潔管材、管件內(nèi)外表面，按工藝要求設置吸熱時間和冷卻時間。 4I2銑削焊接面先放置銑刀，鎖上銑刀安全鎖，啟動銑刀，銑削寬度等于壁厚后，適當降低壓力，然后打開機架，關閉銑刀，打開安全鎖，取