PE管焊接監(jiān)理控制要點[1]2

1、PE管焊接監(jiān)理控制要點周鴻缽 2010年2月 目 錄一、對人員的控制2對焊接人員的控制2關(guān)于焊制管件2回填土的質(zhì)量3最小覆土厚度3安全間距4二、對設(shè)備的控制6三、對材料的控制6四、對工藝方法的監(jiān)控7五、環(huán)境對PE管施工質(zhì)量的影響10PE管的彎曲半徑11聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道穿越河底11聚乙烯管道的最大拖拉力11PE管的耐腐蝕性12焊接失敗的主要原因12 一、對人員的控制對焊接人員的控制 PE管焊接操作人員，必須持證上崗。 聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程(CJJ632008） 1.0.5 承擔埋地輸送城鎮(zhèn)燃氣用聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道工程的施工單位必須具有相應(yīng)資質(zhì)；施工人員應(yīng)經(jīng)過專

2、業(yè)技術(shù)培訓(xùn)后，方可上崗。 案例 某地5月份敷設(shè)聚乙烯 （PE）管道,DN200,SDR11，材料等級PE80，由于翻邊由缺陷（如圖），對焊口質(zhì)量懷疑，質(zhì)檢未通過。原因分析 該焊口經(jīng)分析其性能符合要求， 而且是一個好的焊口，翻邊的缺陷是由于管材的外表面粘有廠家不干膠的合格證，在焊接前距管材的焊接端面2030mm范圍未經(jīng)處理，熔融聚乙烯（PE）的熔體在翻邊時受阻，造成了翻邊缺陷，致使焊口不合格。案例 某地9月敷設(shè)聚乙烯 (PE)管道，DN250，SDR17.6， 材料等級PE80，焊接長度約60m，在拖入管溝時，發(fā)生焊口開裂（如圖 ）。 原因分析 根據(jù)計算：該管總重量為660kg，加上摩擦力、托管

3、力不超過1000kg，按斷裂強度18MPa計算，至少需要19t的力才能拉斷。 對斷口檢查發(fā)現(xiàn)：內(nèi)外翻邊都正常，說明加熱板溫度滿足焊接要求，但斷口斷面（如圖）平整光亮，說明擦熱板的物品帶有油，形成油膜，污染了焊接面，形成假焊。不使用夾具的案例關(guān)于焊制管件 現(xiàn)場能自制焊接彎頭嗎？現(xiàn)場禁止使用自制焊接彎頭南京某工地PE管敷設(shè)施工 CJJ 63-2008中4.1.6 條規(guī)定： 聚乙烯管道系統(tǒng)中采用聚乙烯管材焊制成型的焊制管件時，其系統(tǒng)工作壓力不宜超過0.2MPa； 焊制管件應(yīng)在工廠預(yù)制； 所選管材公稱壓力等級應(yīng)不小于管道系統(tǒng)中管材壓力等級的1.2倍； 在施工過程中對聚乙烯焊制管件采用加固等保護措施。

4、焊制管件的使用原則： 在市場上有很多大口徑對接PE管件，（三通，彎頭），多是用PE管材使用多角焊機熱熔對接焊制而成。 因多角焊接接口有應(yīng)力集中問題，一般使用這些焊制管材須折減工作壓力。 德國DIN16963標準規(guī)定，焊制彎頭的最大工作壓力比原來管材數(shù)值折減20%，而焊制三通的最大工作壓力應(yīng)折減50%。 亦有不少歐洲國家禁止在燃氣PE管道采用焊制三通或四通。回填土的質(zhì)量 回填土的質(zhì)量關(guān)系到管道的壽命。 回填要注意掖角和管道兩側(cè)部分夯實的密實度，掖角回填是管道的基礎(chǔ)部分，它要有一定的密實度與管道緊密結(jié)合，支撐管道的變形，應(yīng)當充分的夯實，其密實度應(yīng)大于90%。特別是大口徑管道回填尤為重要. 必須把回

5、填土看成是管道結(jié)構(gòu)的一部分，即“管土體系”，也就是管道是由“管土共同作用”構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)體系，以此來抵抗管道的管頂覆土載荷和車行道上車輛的動載荷。 管溝回填的密實度應(yīng)當符合圖所示的要求。 推薦采用中粗砂進行回填，它具有非常好的支撐強度和穩(wěn)定性，容易填放夯實固定管道，分散管頂?shù)氖芰?，并且增加管道與土壤的摩擦力，限制管道的熱脹冷縮。 管頂0.3m以下的夯實應(yīng)當是分層的人工夯實。 2.4.6 回填土壓實后，應(yīng)分層檢查密實度，并做好回填記錄。溝槽各部位的密實度應(yīng)符合下列要求: 城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范CJJ332005 南京某工地施工現(xiàn)場最小覆土厚度聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道埋設(shè)的最小覆土厚度

6、(CJJ632008) 4.3.3 條款中規(guī)定： 聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道埋設(shè)的最小覆土厚度（地面至管頂）應(yīng)符合下列規(guī)定：    1 埋設(shè)在車行道下，不得小于0.9m； 2 埋設(shè)在非車行道（含人行道）下，不得小于0.6m；    3 埋設(shè)在庭院（指綠化地及汽車不能進入之地）內(nèi)時，不得小于0.5m； 4 埋設(shè)在水田下時，不得小于0.8m。 城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB50028-2006中規(guī)定： 6.3.4 地下燃氣管道埋設(shè)的最小覆土厚度（路面至管頂）應(yīng)符合下列要求： 埋設(shè)在車行道下時，不得小于0.9m； 埋設(shè)在非車行道（含人行道）下

7、時，不得小于0.6m； 埋設(shè)在庭院（指綠化地及載貨汽車不能進入之地）內(nèi)時，不得小于0.3m； 埋設(shè)在水田下時，不得小于0.8m。 注：當采取行之有效的防護措施后，上述規(guī)定均可適當降低。 6.3.5 輸送濕燃氣的燃氣管道，應(yīng)埋設(shè)在土壤冰凍線以下。 注意兩規(guī)范中，關(guān)于埋設(shè)在庭院（指綠化地及載貨汽車不能進入之地）內(nèi)時，最小覆土厚度（地面至管頂）的區(qū)別。安全間距表6.3.3-1 地下燃氣管道與建筑物、構(gòu)筑物或相鄰管道之間的水平凈距（m）城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB50028-2006規(guī)定： 項 目 中 壓 低 壓   B A建筑物基礎(chǔ) 0.7 1.0 1.5 外墻面（出地面處） - -

8、- 給水管 0.5 0.5 0.5污水、雨水排水管 1.0 1.2 1.2 電力電纜 直埋 0.5 0.5 0.5 在導(dǎo)管內(nèi) 1.0 1.0 1.0 通信電纜 直埋 0.5 0.5 0.5在導(dǎo)管內(nèi) 1.0 1.0 1.0 其他燃氣管道Dn300mm 0.4 0.4 0.4  Dn>300mm 0.5 0.5 0.5 熱力管直埋 1.0 1.0 1.0  在管溝內(nèi)（至外壁） 1.0 1.5 1.5  電桿（塔）的基礎(chǔ)35kV 1.0 1.0 1.0    >35kV 2.0

9、2.0 2.0 通訊照明電桿（至電桿中心） 1.0 1.0 1.0  鐵路路堤坡腳 5.0 5.0 5.0  街樹（至樹中心） 0.75 0.75 0.75 表6.3.3-2 地下燃氣管道與構(gòu)筑物或相鄰管道之間垂直凈距（m）城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 GB50028-2006規(guī)定： 項 目 地下燃氣管道 （當有套管時，以套管計） 給水管、排水管或其它燃氣管道 0.15 熱力管的管溝底（或頂） 0.15 電纜 直埋 0.50 在導(dǎo)管內(nèi) 0.15 鐵路軌底 1.20 1 受地形限制不能滿足表6.3.3-1和表6.3.3-2時，經(jīng)與有關(guān)部門協(xié)商，采取有效的安全防護措施后，表6.3

10、.3-1和表6 3.3-2規(guī)定的凈距，均可適當縮小，但: 低壓管道不應(yīng)影響建(構(gòu))筑物和相鄰管道基礎(chǔ)的穩(wěn)固性; 中壓管道距建筑物基礎(chǔ)不應(yīng)小于O.5m且距建筑物外墻面不應(yīng)小于1m; 次高壓燃氣管道距建筑物外墻面不應(yīng)小于3.0m。注： 2 表6.3.3-1和表6.3.3-2規(guī)定除地下燃氣管道與熱力管的凈距不適于聚乙烯燃氣管道和鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管外，其他規(guī)定均適用于聚乙烯燃氣管道和鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管道。 聚乙烯燃氣管道與熱力管道的凈距應(yīng)按國家現(xiàn)行標準聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程 CJJ 63執(zhí)行。 3 地下燃氣管道與電桿(塔)基礎(chǔ)之間的水平凈距，還應(yīng)滿足本規(guī)范表6.7.5地下燃氣管道與交流電力

11、線接地體的凈距規(guī)定。上海虹口煤氣泄漏因重型車經(jīng)過所致(09.12.4)上海煤氣泄漏順下水道入戶 12月4日，虹口區(qū)西安路東漢陽路路口的老式居民住宅區(qū)發(fā)生煤氣泄漏事故，造成25人中毒，傷者分別送往醫(yī)院救治。截至記者發(fā)稿，事故造成2人死亡，5人重度中毒。 被拆下的管道銹跡斑斑，除了爆裂處的裂痕外，還有一條清晰可見的10厘米長的裂痕。 根據(jù)該裂縫，搶修人員還提出，由于斷截面切口很大，而只有遭受巨大壓力才會出現(xiàn)這樣的狀況，因此也有可能是重型車輛經(jīng)常碾壓導(dǎo)致窨井蓋下沉，而窨井蓋底部凸起的金屬將老化的煤氣管道壓破。 上海市燃氣集團相關(guān)工作人員表示: 著手調(diào)查，至于管道爆裂是否與路面不堪重負而沉降、或管道埋

12、設(shè)工藝、材質(zhì)有關(guān)，尚未有結(jié)論。 右圖,工作人員在管道斷裂現(xiàn)場勘察。思考題： 1.管段復(fù)土的深度是多少？ 2.施工中溝槽的密實度是多少？ 3.煤氣管與下水管的安全間距是多少？ 4.采取了那些行之有效的安全防護措施。二、對設(shè)備的控制案例 南京一工地，選用國內(nèi)某知名品牌全自動焊機，焊接時出現(xiàn)翻邊不對稱、不規(guī)則現(xiàn)象，造成外觀不合格。原因分析 經(jīng)檢查：該機未能定期檢查，加熱板上螺絲松勁，加熱板四周溫度不均勻，溫度參數(shù)不符要求。規(guī)范中規(guī)定：5.2.1 7 熱熔對接連接設(shè)備應(yīng)定期校準和檢定,周期不宜超過1年。5.3.1 7 電熔連接設(shè)備應(yīng)定期校準和檢定,周期不宜超過1年。三. 對材料的控制聚乙烯燃氣管道工程

13、技術(shù)規(guī)程(CJJ632008) 3.1.2 .用戶在接受管材、管件時的驗收，應(yīng)檢查下列項目：    1 檢驗合格證；    2 檢測報告；    3 使用的聚乙烯原料級別和牌號；    4 外觀；    5 顏色；    6 長度；    7 不圓度；    8 外徑及壁厚；    9 生產(chǎn)日期；  

14、0;10 產(chǎn)品標志。 對物理力學(xué)性能存在異議時，應(yīng)委托第三方進行檢驗。燃氣用PE管的顏色 燃氣專用混配料案例 某工地敷設(shè)聚乙烯（PE）管道，DN250，SDR11，材料等級PE80，管件與管材焊接后，管件翻邊表面產(chǎn)生大量氣泡（如圖），造成外觀不合格。原因分析 經(jīng)檢查，施工基本規(guī)范，焊接使用全自動焊機，焊接參數(shù)符合要求。后請廠方人員參與分析，廠方人員承認在制造、儲存和運輸中存在問題。 雖然PE樹脂吸水性差，但因在制造、儲存和運輸中受PE粒料中添加劑的影響，或溫度和環(huán)境變化時的水分凝結(jié)，其中將含有一定的水分 。 水分含量高會嚴重影響PE管的加工性能，焊縫外觀不好,呈或有氣泡。 3.1.3 管材從生

15、產(chǎn)到使用之間存放時間不宜超過1年，管件不宜超過2年。當超過上述期限時，宜重新抽樣，進行性能檢驗，合格后方可使用。四、 對工藝方法的監(jiān)控4.1.工藝參數(shù)對PE管道施工質(zhì)量的影響 要保證好的焊接質(zhì)量，就需要完善的焊接基本操作要求 監(jiān)理人員只有在熟悉PE管焊接工藝過程的情況下，才能有效的控制好PE管的施工質(zhì)量。 目前現(xiàn)場焊接質(zhì)量尚無較好的辦法,進行非破壞性檢測,因此嚴格操作過程,是保證焊接質(zhì)量的主要手段。1）焊前準備選用相應(yīng)的夾具。正確的連接焊機各部件；測量電源電壓，符合要求；檢查清潔加熱板，正確設(shè)置吸熱、冷卻時間和加熱板溫度等參數(shù)；焊接前，加熱板應(yīng)當適當預(yù)熱.2）裝夾管材/管件: 用輥杠或者支架將

16、管墊平，使焊件在同一軸線上。連接端伸出夾具，自由長度不應(yīng)小于公稱直徑的10，錯邊不應(yīng)大于壁厚的10。3）銑削焊接面銑削平均厚度，不宜大于0.2mm。切削后熔接面應(yīng)防止污染。拖動壓力的測量及檢查。4）檢查接口是否對齊標準：1、左右間隙不超過0.3mm2、上下錯邊不超過壁厚的1/105）加熱放置加熱板，調(diào)整焊接壓力（P1）拖動壓力（P拖）焊接規(guī)定壓力（P2）。加熱。加熱板達到設(shè)定溫度后，應(yīng)保持一定恒溫時間，然后再將端面 修平的管材以一定的壓力（包括測量的拖動壓力）壓緊在熱板的加熱平面上，初始時壓力較高（P1）并保持一定的時間（t1）,直到形成規(guī)定寬度的卷邊。6）當加熱板兩側(cè)焊接處圓周卷邊凸起高度達

17、到規(guī)定值時，降壓至拖動壓力（P拖），在確保加熱板與焊接端面緊密貼合的條件下，開始吸熱計時。7）切換對接達到吸熱時間后，打開焊機的移動夾具，并移走加熱工具?？焖贆z查加熱后的管材端部，確定在移動加熱工具過程中是否損傷熔融的端面，然后再合攏焊機夾具，使管材端面接觸。8）焊接立即貼合焊接面，在增壓時間內(nèi)平穩(wěn)而迅速的將壓力勻速升至焊接壓力（P1）開始焊接。重新建立焊接壓力時，應(yīng)當緩和而不能太過突然，以免熔體不均勻流動或產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。9）保壓冷卻按壓力 P1冷卻時間冷卻，冷卻期間不得施加任何外力。冷卻時間對于接頭質(zhì)量有著非常重要的影響。在整個對接焊過程和隨后的冷卻過程中，對接焊機應(yīng)保持壓緊狀態(tài)。10）

18、拆卸達到冷卻時間后，將壓力降至零，拆卸完成焊接的管段。 案例 某地,4月份敷設(shè)DN200，SDR11，材料等級PE80的PE管道。通過強度試驗（壓力0.6MPa）和氣密性試驗，運行壓0.07MPa，運行四個月發(fā)現(xiàn)泄漏，開挖后發(fā)現(xiàn)焊口處泄漏（如圖），觀察焊縫翻遍，明顯小于正常焊縫的寬度，第一感覺為焊接溫度低，吸熱時間不足。案例 原因分析：詢問操作人員并且在室外進行焊接操作，查看焊接過程，發(fā)現(xiàn)： 將“凸起高度”的過程遺漏，直接開始“吸熱”后對焊，焊接的翻邊明顯小，與泄漏的焊縫翻邊雷同，造成焊接溫度不足，使聚乙烯（PE）大分子未獲得足夠的能量和空間進行遷移、纏繞，從而達不到應(yīng)有的強度和性能，在管道應(yīng)

19、力作用下，四個月后產(chǎn)生開裂。案例 某地4月份敷設(shè)聚乙烯（PE）管道，DN315,SDR17.6,材料等級PE100，工程完工后強度試驗0.6MPa合格，該管線是預(yù)埋管線；第二年準備使用前，重新打壓試驗發(fā)現(xiàn)泄漏（如圖）。原因分析 準備在焊口未開裂處作拉伸試驗，取樣時未用大力就斷裂，強度非常低， 斷口的表面有鑲?cè)氲哪嗌常ㄈ鐖D）。 據(jù)焊接記錄記載，是施工開始焊接的第一個焊口，說明： 焊接準備不充分； 熱板表面不潔凈； 熱板未預(yù)熱； 切換時間過長，從而造成假焊。案例 某地10月份敷設(shè)聚乙烯（PE）管道，DN315，SDR11，材料等級PE80，焊接后翻邊表面產(chǎn)生12mm的氣泡（如圖），焊口下方密集，焊

20、口上方稀少（如圖），造成外觀不合格。原因分析 焊接前一天下雨，管口未封堵，管內(nèi)進入雨水，在焊接時雖然對管材的內(nèi)外表面用干布進行了擦拭，但是處理的長度不夠，由于坡度的問題，致使雨水在焊接的過程中，由高處慢慢流到熱板處，焊接時熔融面將水分裹入，翻邊時氣化產(chǎn)生較大的氣泡，致使焊口上方氣泡稀少下方密集，現(xiàn)場將焊口鋸開，擦干后又用乙醇（工業(yè)酒精）進行擦拭來加快水分揮發(fā)，焊接后氣泡現(xiàn)象消除。 電熔連接接頭質(zhì)量檢驗電熔連接接頭質(zhì)量檢驗 5.3.6 條款中規(guī)定： 電熔連接接頭質(zhì)量檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定：    1 電熔承插連接    1）電熔管件端口處的

21、管材（或插口管件）上，周邊均應(yīng)有明顯刮皮痕跡和明顯的插入長度標記。    2）對于聚乙烯管道系統(tǒng)，接縫處不應(yīng)有熔融料溢出；對于鋼骨架聚乙烯復(fù)合管系統(tǒng)，采用鋼骨架電熔管件連接時，接縫處可允許局部有少量溢料，溢邊量（軸向尺寸）不得超過表5.3.6的規(guī)定。電熔連接接頭質(zhì)量檢驗 表5.3.6  鋼骨架電熔管件連接允許溢邊量 （軸向尺寸）    mm 管道公稱直徑DN  50DN300 300DN500 溢出電熔管件邊緣 10 15 3）電熔管件內(nèi)電阻絲不應(yīng)擠出（特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的電熔管件除外）；   4）電

22、熔管件上觀察孔中應(yīng)能看到有少量熔融料溢出，但溢料不得呈流淌狀。   5）凡出現(xiàn)與上述要求條款不符合的情況，判為不合格。五、環(huán)境對PE管施工質(zhì)量的影響聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程 （CJJ632008）3.3.1 管材、管件和閥門的搬運應(yīng)符合下列規(guī)定：1 搬運時，不得拋、摔、滾、拖；在冬季搬運時應(yīng)小心輕放。當采用機械設(shè)備吊直管時，必須用非金屬繩（帶）吊裝。2 管材運輸時，應(yīng)放置在帶擋板的平底車上或平坦的船艙內(nèi)，堆放處不得有可能損傷管材的尖凸物，并應(yīng)采用非金屬繩（帶）捆扎、固定，并應(yīng)有防曬措施。3 管件閥門運輸時，應(yīng)按箱逐層疊放整齊、固定牢靠，并應(yīng)有防止雨淋措施。3.3.2 管材

23、、管件和閥門的貯存過程中應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 管材、管件應(yīng)存放在通風良好的庫房或棚內(nèi)，遠離熱源并應(yīng)有防曬、防雨淋措施。 2 嚴禁與油類或化學(xué)品混合存放，場地應(yīng)有防火措施。 6 管材、管件在戶外臨時存放時，應(yīng)有遮蓋物。 幾點問題的討論 PE管的彎曲半徑南京集慶路大街DN250PE管施工南京集慶門大街DN250PE管施工PE管的彎曲半徑 6.1.3 條款中規(guī)定：聚乙烯管道敷設(shè)時，管道允許彎曲半徑不應(yīng)小于25倍公稱直徑； 當彎曲管段上有承口管件時，管道允許彎曲半徑不應(yīng)小于125倍公稱直徑。 按平面幾何學(xué)中求園弧中心的方法近似求解。 定向穿越中的曲率半徑求法相同。聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道穿越河

24、底 4.3.8 條款中規(guī)定： 聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道通過河流時，可采用河底穿越，并符合下列規(guī)定：    1 聚乙烯管道和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管道至規(guī)劃河底的覆土厚度，應(yīng)根據(jù)水流沖刷條件確定，對不通航河流不應(yīng)小于0.5m；對通航的河流不應(yīng)小于1.0m，同時還應(yīng)考慮疏浚和拋錨深度； 穿越深度(油氣輸送管道穿越工程施工及驗收規(guī)范) 1 定向鉆穿越河流等水體時時，穿越管段管頂埋深應(yīng)在河流最大沖刷線2.5m以下，且穿越管段管頂?shù)胶哟驳撞康淖钚【嚯x宜大于穿越管徑的1015倍，且不小于6m。對防洪等級高的河流，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)類別和密實度，應(yīng)適當增加穿越深度； 應(yīng)注意的問

25、題: 1.規(guī)劃河底的覆土厚度。 2.河底的測定。聚乙烯管道的最大拖拉力1 .聚乙烯管道的最大拖拉力不應(yīng)大于按下列公式計算值：    F = 15 DN2 / SDR                  (6.2.7)  式中：F 最大拖拉力（N）；          DN 管道公稱直徑（mm）；  &

26、#160;    SDR 標準尺寸比。6.3.7 條款中規(guī)定： 插入管采用拖拉法敷設(shè)時，拖拉力應(yīng)符合本規(guī)程第6.2.7條的規(guī)定。6.4.3 條款中規(guī)定： 管道穿越時，管道承受的拖拉力應(yīng)符合本規(guī)程第6.2.7條的規(guī)定。 F = 1.36 DN2                     (6.2.7)    式中：F 最大拖拉力（N）；          DN 管道公稱直徑（mm）；