新整違筑村料全國中文核心期刊聚乙烯管道的電熔焊接肖燕，賈曉輝(河北滄州明珠塑料股份有限公司,河北滄州06100)摘要:介紹聚乙烯管道電熔焊接原理，對電熔管件、電熔焊機的要求,電熔管件的焊接操作過程及電熔焊接的檢驗等。質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局近期將領(lǐng)布的燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則，將進一步規(guī)范聚乙烯管道的焊接技術(shù)工作，提高管道焊接質(zhì)量和管道系統(tǒng)的安全。關(guān)鍵詞:聚乙烯管道:電熔焊接:電熔焊機:電熔管件;焊接質(zhì)量中圖分類號:TU532.61文獻標識碼:B文章編號: 1001-702X (2007)04-0015-03Electric fusion welding of PE pipelineXIAO Yan, JIA Xiohui(Hebei cangzhou minghu Limited Company,Cangzhou 061001, Hebei, China)近幾年來，聚乙烯(PE)管道由于其獨特而良好的可熔接根據(jù)電熔焊接原理和國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗證實，管道能否(焊接)性.連接方便(熱熔對接、電熔連接)、抗開裂、環(huán)保、衛(wèi)形成可靠的焊接連接，主要由電熔管件的設(shè)計.電阻的溫度-生、可回收使用等特點,而成為城市輸氣管網(wǎng)、中低壓供水管電阻特性、電熔焊機提供的電源電壓的穩(wěn)定性以及管件和管網(wǎng)的最佳選擇，在我國得到了快速發(fā)展。隨著PE壓力管道應材的材料性質(zhì)連接界面的預處理狀況、連接界面間的縫隙寬用的普及，PE電熔管件以其施工方便，焊接可靠而得到非常度和均勻性、管件和管材的對中和夾持穩(wěn)定狀況、焊接工藝參廣泛的應用,特別是城市燃氣領(lǐng)域使用已經(jīng)普及，在供水領(lǐng)域數(shù)(如電壓、電流、時間等)、焊接時環(huán)境溫度、操作人員的水平也開始廣泛應用。等因素決定。國內(nèi)外應用實踐的歷史經(jīng)驗表明，能夠與聚乙烯管材使2電熔管 件的要求用壽命基本等同的可靠連接方法是焊接。因此,電熔管件與電熔焊機也得到了廣泛的應用和快速發(fā)展。在聚乙烯管道系統(tǒng)的構(gòu)成中,電熔管件是必不可少的組此外，近幾年鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復合給水管，由于具有成部分，燃氣管道系統(tǒng)所用的電熔管件必須符合GB .PE管材的優(yōu)點，又比PE管有著更優(yōu)越的綜合性能，特別是15558.2- -2005《燃氣用聚乙烯管件》規(guī)定的要求;給水用聚乙在抗快速應力開裂性能、抗蠕變性能、持續(xù)機械強度性能等方烯電熔管件必須符合GB/T 13663.2- -2005 給水用聚乙烯管面優(yōu)于純PE管,所以，也開始廣泛用作市政給水管。其主要件》規(guī)定的要求。連接方法就是電熔焊接(因為中間有鋼不能對接)，相應的電(1)PE電熱熔管件所用的電熱絲必須符合其產(chǎn)品標準的熔管件與電熔焊機也因此而得到發(fā)展。要求電熔管件產(chǎn)品的電性能主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的電阻上。根據(jù)1聚乙烯( PE )管道電熔焊接原理CB 1558.2-2005要求，在23 C下電熔管件的電阻應在以下聚乙烯管電熔焊接的原理:是用電熔焊機給鑲嵌在電熔管范圍內(nèi):最大值為標稱值X(1+10%)+0.1 Q;最小值為標稱值件內(nèi)壁的電阻絲通電加熱,其加熱的能量使管件和管材的連X(1-10%)。因此,要求所用的電熱絲必須在單位長度上具有接界面熔融。在管件兩端的間隙封閉后，界面熔融區(qū)的熔融物非常穩(wěn)定的電阻值,才有可能保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定的電性能。聚在高溫和壓力作用下,其分子鏈段相互擴散，當界面上互相擴乙烯電熔管件內(nèi)分布的電阻絲是電熔管件的主要構(gòu)件。電阻散的深度達到了分子鏈纏結(jié)所必須的尺寸,自然冷卻后界面絲的直徑、長度、螺距分布,決定其發(fā)熱量,不同要求有不同的就可以得到必要的焊接強度,形成管道可靠的焊接連接。設(shè)計,每種規(guī)格都要通過設(shè)計和試驗確定。配料必須符合其產(chǎn)品中國煤化工"收稿日期:2006-09-28標準YH. CN M H G的長期性能具有決定作者簡介:肖燕，女, 1966年生,河北滄州人，工程師。地址:河北省滄州市新華西路13號,電話:0317- 2063955.性的影響，燃氣用電熔管件所用混配料在GB 1558.2- 2005NEW BUILDING MATERIALS . 15 .肖燕,等:聚乙烯管道的電熔焊接中作了明確的規(guī)定,其基本性能見表1。對焊接質(zhì)量的影響，這就對電熔焊接的控制精度提出了更高表1燃氣用PE電熔管件對混配料的性能要求的要求。因此,由全國塑料制品標準化委員會(SCATC48)塑項目標準要求料管材管件及閥門分技術(shù)委員會(TC48/SC3)牽頭,制訂了密度(kg/m)≥930(基礎(chǔ)數(shù)值)電熔焊機國家標準《塑料管材和管件聚乙烯管道系統(tǒng)熔接設(shè)熔體質(zhì)量流動速率(NFR)| 02-14, 且最大偏差不應備第2部分: 電熔連接)報批稿。該報批稿規(guī)定，高性能的電超過混配料標稱值的+20%熱穩(wěn)定性(氧化誘導時間)熔焊機主要有以下幾個方面的要求:>201(g/10 min)(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計,電熔焊機的外殼防護等級達到IP54,同時基本揮發(fā)分含量/(mg/kg)≤350應具有防止跳撞的保護措施。性能水分含量"/(mgkg)≤300(2)性能指標，電熔焊機的性能指標主要是輸入電源范碳黑含量9%2.0-2.5圍、能量輸出精度、.有效值控制、能量補償功能等幾個方面。碳黑分散7級(3)安全防護,電熔焊機通常用于野外施工,因此,必須有顏料分散級≤安全防護措施，這主要體現(xiàn)在輸出電源的絕緣保護及管件電耐氣體組分h≥20全尺寸試驗d,≥250 mm)/MPa|臨界壓力Pn≥1.5xMOP阻值檢測上。耐快速s.試驗(管材壁厚≥15 mm)臨界壓力P≥(4)焊接數(shù)據(jù)可追溯性,由于聚乙烯管道系統(tǒng)的特殊性，裂紋擴展MPaMOP24 0072.(RCP)要求其每次的焊接數(shù)據(jù)都必須可以追溯。因此,電熔焊機不僅耐慢速裂紋增長(e,25 mm)/h165 .要能進行高質(zhì)量的焊接,還要對焊接數(shù)據(jù)進行分析和保存見PE原材料性能差異的最基本因素是分子結(jié)構(gòu)的差異，只IS0 12176- -4:2003 塑料管材管件聚乙烯系統(tǒng)的焊接設(shè)備第有采用先進的聚合裝置和工藝才能生產(chǎn)出具有優(yōu)良性能的4 部分，可追溯編碼(E在制定國標)]。PE管道專用料,所以必須選用有定級證明的專用混配料。此外,即將頒布的燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則規(guī)定:(3) 電熔管件熔接顯示器焊接機具除應滿足相應的國家標準外，還明確指出應當符合聚乙烯管件內(nèi)部設(shè)計了熔接顯示器,當熔融壓力達到電以下要求:熔管件設(shè)計要求時顯示器將會推出,以便于操作者觀察到，如(1)焊接機具正常的工作溫度范圍為-10~+40C。如果超果顯示器未被推出，該處焊接的管件則需從系統(tǒng)上切割下來，出此溫度范圍工作， 需要焊機制造單位和施I單位協(xié)商采取用新的電熔管件重新進行焊接。適當?shù)谋Ｗo措施;(4)電熔管件熔接必須達到粘流態(tài)并控制其熔融的溫度(2)除滿足國家計量法有關(guān)規(guī)定外,焊接機具在完成2000范圍個焊口或最長不超過12個月時，還必須進行校準和檢定,保聚乙烯材料處于粘流態(tài)時才有可能形成焊接，必須要達存相應記錄，確保焊接機具經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)。到并控制其粘流態(tài)(熔融)溫度范圍。要使電熔管件與管材熔(3)電熔焊機應有一個數(shù)據(jù)檢索存儲裝置.該裝置通過一接,必須將電熔管件預埋進- -定 功率及阻值的電阻絲,對電阻個接口將存儲的數(shù)據(jù)下載到電子設(shè)備(計算機或者打印機)，絲進行通電加熱，從而使管件和管材的連接界面熔融,并形成存儲容量至少為250個焊口的參數(shù)。電熔焊機應當有工作參一定的壓力,才達到焊接的條件。數(shù)自動輸入及環(huán)境溫度自動補償功能。自動輸入的方式可以-般電熔管件設(shè)計電壓為48 V。該電壓等級- 方面保證是條形碼、識別電阻、磁卡或者微控芯片。了焊接的安全性，另-方面也保證了管件熔接的能量需求。管4電熔焊接規(guī)則件生產(chǎn)商-般在管件上貼有反映管件焊接參數(shù)的條碼，焊接時，通過對條碼的掃描可以將焊接參數(shù)直接輸入到電熔焊機國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局近期將頒布的燃氣用聚乙烯中,從而避免了人工數(shù)據(jù)錄入可能發(fā)生的錯誤，使焊接過程可管道焊接技術(shù)規(guī)則,適用于燃氣用聚乙烯管道元件預制和管以保質(zhì)保量地進行。道安裝過程中的焊接安全技術(shù)工作,其它領(lǐng)域聚乙烯管道的焊接安全技術(shù)工作也可以參照該規(guī)則執(zhí)行。規(guī)則規(guī)定:燃氣用聚3電熔焊機的要求乙烯中國煤化工位，應當取得特種設(shè)備電熔焊機的作用是將電網(wǎng)或發(fā)電機電源經(jīng)過降壓變換控制造作業(yè)人員,須取得質(zhì)量制后，輸入到電熔管件電阻絲的一種電力電子設(shè)備。目前的管技術(shù)CNMHG證.進行電格連接<電.道焊接基本上都采用自動焊接,這種方法可以減少人為因素熔承插連接和電熔鞍形連接)的聚乙烯焊接,應當按規(guī)定進行, 16.新型建筑材料2007.4肖燕，等:聚乙烯管道的電熔焊接焊接I藝評定電熔管件(電熔承插焊接及電熔鞍型連接)焊接6電熔焊接的檢驗的關(guān)鍵工藝參數(shù),包括電壓、加熱時間、冷卻時間、電阻值;工藝評定工作,由電熔管件制造單位在產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)定型時逐一-進電熔焊接的檢驗與試驗可分為非破壞性檢驗和破壞性檢行焊接工藝評定，且晌施工單位提供相應的焊接I藝參數(shù);施驗; 非破壞性檢驗主要手段為目測和外觀檢查,用于施工現(xiàn)場工單位使用同一制造單位提供的管道元件時,任選一一個規(guī)格進的質(zhì)量控制和操作人員的自檢。破壞性檢驗主要用于焊接工行驗證即可覆蓋所有規(guī)格。工藝評定應當在施工單位保存至該藝評定及對焊接質(zhì)量有爭議焊口的試驗。焊接工藝評定失效。這個規(guī)則是強制性的，頒布后必須執(zhí)行。6.1電熔承插管件焊 接的非破壞性檢驗主要是進行外觀檢查: (1)電熔管件應當完整無損,無變5電熔管件的焊接操作過程形及變色; (2)從觀察孔應當能看到有少量的PE頂出,但是5.1 電熔承插管件的焊接操作過程頂出物不得呈流淌狀，焊接表面不得有熔融物溢出; (3)電熔(1)焊接前準備:①測量電源電壓,確認焊機工作時的電管件承插口應當與焊接的管材保持同軸: (4)檢查管材整個圓壓符合要求;②清潔電源輸出接頭，保證有良好的導電性。周的刮削痕跡。(2)管材截取:管材的端面應垂直軸線,其誤差應小于56.2 電熔承插管件焊接的破壞性檢驗mm。按GB/T 19807- 2005《塑料管材和管件:聚乙烯管電熔(3)焊接面清理:測量電熔管材的長度或者中心線,在焊管件組合試件的制備》制樣。接的管材表面上劃線標識，將大于劃線區(qū)域約5 mm內(nèi)的焊(1)電熔管件剖面檢驗:取電熔后的組件,用鋸條與熔接接面刮削約0.2 mm厚,以去除氧化層。組件端面成45°角進行切開，組件中的電阻絲應當排列整齊，(4)管材與管件承插:在管材上重新劃線,位置距端面為不應當有漲出、裸露、錯行,焊后不游離。管件與管材熔接面上1/2管件長度:拆開管件包裝,將清潔的電熔管件與需要焊接應 當無可見界線。的管材承插,保持管件外側(cè)邊緣與標記線平齊;安裝電熔夾(2)拉伸剝離試驗:按GB/T 19808- 2005《塑料管材和管具,不得使電熔管件承受外力,管材與管件的不同軸度應當小件公稱外徑大于或等于90 mm的聚乙烯電熔組件的拉伸剝于管材外徑尺寸的1.5%。離試驗(IS0 13954:1997 IDT)》進行。(5)輸出接頭連接:焊機輸出端與管件接線柱牢固連接，(3)擠壓剝離試驗:按GB/T 19806 -2005《塑料管材和管不得虛接。件聚乙烯電熔組件的擠壓剝離試驗》進行。(6)焊接模式設(shè)定及數(shù)據(jù)輸入:按焊機說明書要求,將焊(4)靜液壓強度試驗:按GB/T 611- -2003《長期恒定內(nèi)機調(diào)整到自動或手動模式，然后輸入焊接數(shù)據(jù)。壓下熱塑性塑料管材耐破壞時間的測定》進行。(7)焊接:①啟動焊接開關(guān),開始計時:②手動模式下焊接6.3電熔鞍形 管件焊接的檢驗參數(shù)應當按管件產(chǎn)品說明書確定。(1)非破壞性檢驗:①電熔鞍形管件與管材焊接后,不得<8)自然冷卻:冷卻時間應當按管件產(chǎn)品說明書確定,冷有熔融物流出 管材表面;從觀察孔應當能看到有少量的PE卻過程中不得向焊接件施加任何外力,必須在完成冷卻后,才項出,但是頂出物不得呈流淌狀.②電熔鞍形管件應當與管材能拆卸夾具。軸向垂直.③鞍形管件和管材裝配時不得有明顯間隙.④鞍形.2 電熔鞍形管件的焊接操作過程管件焊接處周圍應當有刮削痕跡。(1)焊接前準備:與電熔承插管件焊接相同。(2)破壞性檢驗:按GB/T 19712- -2005 <塑料管材和管件(2)劃線:在管材上劃出焊接區(qū)域。聚乙烯(PE)鞍形旁通抗沖擊試驗方法》進行。(3)焊接面清理:將劃線區(qū)域內(nèi)的焊接面刮削約0.2mm7結(jié)語厚,以去除氧化層，刮削區(qū)域應大于鞍體邊緣。(4)管件安裝:用管件制造單位提供的方法進行安裝，確聚乙烯(PE)管道熔接(焊接)原理決定了電熔管件和電保管件與管材的2個焊接面無間隙。熔焊機的技術(shù)要求，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局近期將頒布(5)焊接數(shù)據(jù)輸入及焊接:與電熔承插管件焊接相同。燃氣刖中國煤化工步規(guī)范聚乙烯管道(6)自然冷卻;接頭在冷卻過程中應處夾緊狀態(tài)。鞍形三通的焊二管道系統(tǒng)的安全性。隨的冷卻時間應當大于60min或者按產(chǎn)品說明書進行開孔操作。著電烙呂T和電陽干仍儀六電胎肝妝技MHCNMHC技術(shù)的發(fā)展，將進一步(7)封堵:按照管件產(chǎn)品說明書進行封堵。促進聚乙烯管道系統(tǒng)的發(fā)展。ANEW BUILDING MATERIALS●17●