如何保障PE管焊接质量？

                        上海申弘阀门有限公司

摘要：根据施工经验，提出了保证PE管焊接质量保障体系，重点论述了优化施工工艺及制定焊接过程控制。

关键词：热熔焊接；作业指导书；工艺卡

0 前言

　　PE管由于具有寿命长、耐腐蚀、重量轻、可弯曲等诸多优势，近年来在燃气行业大面积推广使用。焊接的质量是PE管施工质量中zui关键的一环，但现时仍缺少一种有效的的方法对焊焊接口质量进行检测，影响PE焊接的因素有：材料质量、人员素质、焊接设备、施工工艺、焊接过程的控制等。

1 工程材料

　　工程材料应抓好进场验收、搬运、储存三个环节。
1．1进场验收
　　每批管材、管件进场后按照《燃气用埋地聚乙烯管材》GB15558．1—2003和《燃气用埋地聚乙烯管件》GB15558．1—95进行规格尺寸和外观检验，并检查随货的质保资料是否齐全及对应，材料是否过期，是否有第三方机构检测报告证明等。对不合格的材料拒绝进场。
1．2搬运
　　管道必须用非金属绳吊装，小心轻放，避免划伤，不得抛摔和沿地拖拽；注意做好管材两端的封堵，避免杂物进入。
1．3储存
　　不得曝晒雨淋、接触与化学晶，存放在通风良好、温度不超过40℃的仓库内，在室外临时堆放时必须有遮盖物且管材底部要用木块垫起离地不小于20cm，使用前不得撕掉出厂的包装保护层。

2 焊接设备

　　电熔焊机应具有良好的电压调节能力、准确控制熔接加热时间： 热熔焊机加热板、压力系统等性能指标满足工艺要求。为减少人为因素的影响，应使用全自动焊机。

3 焊接人员培训

　　通过培训、实操考核焊工的操作水平，焊工要掌握管材、管件的质量规范要求，熟练掌握焊接规程和焊接参数，经工程项目三方(施工、监理、业主单位)考核合格后才能正式进场焊接。

       4 优化施工工艺

　　焊机必须进行与之对应管材的焊接试验以确定对应一组*化的焊接参数及操作步骤，并在工程施工中严格统一使用。
4．1 PE管热熔焊接知识
　　(1)PE管过程
　　分如下阶段：翻边、热熔焊接吸热、开闭模、熔接、冷却成形，如图1所示：

图1 PE管热熔焊接示意图 

(2)焊接工艺参数
　　焊接温度
　　焊接温度是材料的熔融粘流转化温度。此时塑料产生熔融流动，塑料大分子相互扩散和缠绕。一般来说，随着焊接温度的提高，接头的强度就开始提高而达到zui大。实验证明MDPE在低于180℃时，即使在熔化时间相当长的情况下，也不可能取得质量好的接头；焊接温度的受制于材料结构的变化和焊缝形状有些，温度高时，会出现如下情况：卷边尺寸增大、聚合物熔体粘附工具的、聚合物产生热氧化破坏，使焊接接头的强度降低。考虑上述情况以及PTFE抗粘层热稳定性，焊接温度控制在200～230℃。
　　加热时间及压力
　　加热时间随壁厚的增加而增大，热熔焊接时，加热时压力应迅速作用在管材端面上，以效地促进塑化。但如果压力过大，会造成塑料熔体流向焊端的边缘而形成焊瘤刺，使熔化层的深度减少，严重影响焊接质量。因此要控制好加热压力的大小，并采取阶段施压的方法，即在加热阶段初期采用较高的压力，吸热阶段换用较小的压力。
　　熔接时间
　　热熔焊接过程中，可排除气化和夹杂物并增加相互扩散的面积，补偿塑料材料的收缩。没有压力时收缩会导致收缩孔的出现，增大结构的缺陷和剩余应力。推荐压力范围为0．15MP～0．22MP。同时尽可能有缩短切换时间，推荐在10秒以内。
　　冷却时间
　　由于塑料材料冷却速度缓慢，焊缝结构的收缩，结构的形成过程以缓慢的速度进行。因而，焊缝冷却必须保持压力，冷却时间过短，会引起焊口脆化。
　　(3)焊接工艺参数在应用时尚需考虑如下问题
　　焊接气温低时，可适当延长吸热时间
　　工艺压力Ps应换算为液压系统压力Pt，PsA=PtS。
式中：A——管材截面积，m2；
　　　S——液压系统执行缸活活塞总有效面积，m2。

 4．2进行现场焊接试验
　　(1)根椐管材、管件生产厂和焊接设备厂商提供说的参数，结合对焊接工艺参数的确定。
　　(2)制定评定标准
　　①外观形状
　　焊口应具有沿管材整个外圆周平滑对称的焊环(翻边)，翻边具有一定的对称性和对正性，翻边应是实心和圆滑，根部较宽。
　　焊环尺寸(见图2)

图2 合格热熔对接焊口示意图 

　　焊环的宽度：B=0．35～0．45S
　　焊环的高度：H=0．2～0．25S
　　环缝的高度：h=0．1～0．2S
　　对上述系数的选取应遵循“小管径，选较大值；大管径，选较小值”原则
　　②内部质量
　　通过斜切开焊口观察：熔接界面均匀，没有裂缝、孔等缺陷。
　　进行焊口拉伸、弯曲试验等，焊口的抗拉强度、延伸性等性能指标是符合规范要求。
　　(3)工艺参数调整参考依椐
　　工艺参数调整参考依椐(部分)见表1。

表1

　　(4)试验过程及结果
　　以初选参数为基础，确定评定标准，参数调整参考依椐，通过多次试验zui终确定一组*的焊接参数及步骤。
　　(5)试验注意事项
　　试验中必须注意观察管内壁成形情况，存在外壁成形较好而内壁难以成形，环没同管壁接触的情况，这会直接增大管壁阻力影响流通能力。
　　(6)根椐试验结果，编制焊接作业指导书，要求施工管理人员、焊工熟练掌握。

5 规范过程控制

5．1制作小张工艺卡
　　焊工随身携带且对应贴在焊机上，方便阅看、检查，一工艺卡制作见表2。

表2

5．2三个环节质量关
　　把好焊前检查、焊接过程、焊后检查三个环节质量关，落实焊工负责制，施工管理人员做好监督、检查工作。
　　(1)焊前检查：管材划伤、管内壁杂物、管材标识、加热板较脏、对接错边量、管端面脏等问题。
　　(2)焊接过程：严格按焊接作业指导书进行，注意几个事项：
　　①卡装管材时要控制好移动夹具的位置和管材伸出夹具的自由长度，避免造成移动夹具的行程已尽。
　　②铣管材端面时，要形成连续的切屑，先降压，再打开夹具，zui后关闭铣刀。
　　③控制焊接过程拖动压力。
　　④吸热阶段避免由于管材自重或其他外力作用产生往后的拉力，造成管材与加热板分离。
　　⑤夹具闭合后升压时应均匀升压，不能太快或太慢。
　　⑥若现场的环境温度与试验温度相差较大，可对个别参数进行适当调整。
　　⑦阴雨天气要及时做好避雨过措施。
　　(3)焊口检查：根椐评定标准对焊口进行检查，不合格的切掉。
5．3编制记录，检查表格
　　焊口进行100％记录、检查，竣工图纸上标出焊口的对应位置，施工质检员按15％抽查，监理员作监督。编制记录、检查表格见表3。

表3 PE管热熔焊接检查、记录表

　　注：1、焊前检查中有关数据要测量可能的zui大值，；焊口检查中有关数椐要测量可能的zui大、zui小值
　　　　2、检查评定分合格或不合格

6 结 语

　　实际施工证明，PE管焊接质量保障体系规范了焊接管理，确保了PE管焊接质量。与本文论文相关的论文有;全焊接阀门会议召开