PE管道热熔焊接施工工艺探讨

PE管道热熔焊接施工工艺探讨

王之东 1 张长辉 2 康红礼 3

1. 中国铁路兰州局集团公司武威南房建段， 甘肃省 武威市 733009 2. 中国铁路兰州局集团公司武威南房建段， 甘肃省 武威市 733009 3. 兰州铁路局兰州房建段 ， 甘肃省 兰州市 730000

摘要：通过PE给水管路在施工中热熔焊结受施工工艺、压力、温度变化对焊接质量的影响，探讨PE管材在室外施工中的焊接工艺和质量控制。

关键词：PE 管材 焊接 工艺

PE管因具有耐腐蚀，管道内壁光滑、水头损失小、不易老化，质轻、运输及施工方便而广泛应用于城填燃气、给水等施工运营使用。自2005年以来，PE100级给水管材已经广泛应用兰州铁路局铁路供水工程。PE管道系统的强度取决于它最薄弱的环节，也就是管材必须与管件共同工作并具有相适应的强度，这就决定了在PE管道热熔焊接时对焊接时的要求较高。结合自己在安北至柳沟长大给水管路及疏勒河站改PE管路施工经验，现就PE管道热熔焊接施工工艺进行探讨。

1. PE管道热熔对接焊阶段

如图所示：

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2. PE管热熔焊接时加热板温度如下表：

2．1 根据工艺和加热板温度

PE管焊热熔捍接有以下几个操作阶段，如表所示：

2．2具备热熔对接条件

如表所示：

热熔对接只适用于外径和壁厚相等的管材和管件，环境温度超过25℃时，每升高1℃，应将冷却时间延长1分钟；环境温度低于5℃时，每下降1℃，可将冷却时间减少1分钟；当管材外壁划伤超过壁层10%时应拒收，不得作为合格管材使用。

3. 影响热熔对接因素及处理注意事项

3.1适合焊接的管材

尽可能是相同的材料。主要强调的是同一厂家、同一批次、同一型号的PE材质和焊接端部材料相同。如de63mm以上或壁厚6mm以上。

3.2 加热板温度设定

温度设定范围：200 ℃-235℃，通常PE管选择220℃。过热会引起材料降解，加热不充分会导致材料软化不够。

3.3 加热时间（形成卷边）

加热板达到设定温度后，应保持一定的恒温时间，然后将端面修平的管材以一定的压力压紧在热板的加热平面上，初始的压力较高并保持一定的时间以使保证管材的整个端面与热板平面达到良好接触，直到形成规定宽度的卷边。这个时间通常要靠目测判断，所以操作者必须经过培训。

3.4 吸热时间

在达到规定卷边后，将压力切换到低压（接近于零压）使管材端面和加热工具之间刚好保持接触，开始吸热。吸热时间是管材壁厚的涵数，对于大口径管材，这一段时间相对较长。在实际操作中最常见的一种错误就是加热时间太短，不能保证管材端面材料有足够的熔融深度。

3.5 切换时间

达到吸热时间后，移开焊机的可支夹具，并移走加热工具。快速检查加热后的管材端部，确定在移支加热工具过程中是否损伤熔融的端面，然后再合拢焊机夹具，使管材端面接触。在这段切换时间内，熔融的物料暴露在空气中，不但会迅速降温，还会产生一定程度的热降解，因此该段时间的控制就显得非常重要，控制得越短越好。

3.6 增压时间，应平稳而迅速

在PE管热熔过程中，重新建立焊接压力时，应当缓和而不能太过突然，以免熔件不均匀流动或产生较大的内应力。

3.7 焊接（冷却）压力

焊接压力不能过高，以免将焊接面上的熔融物完全挤跑形成所谓的冷焊接状。焊接（冷却）压力其大小通常应于初始卷边压力相同，并在整个冷却过程中保持不变。而在实际作业中，因对焊接（冷却）压力控制不到位而造成的管路接头脱开、漏水。

3.8 冷却时间

在野外施工中，在整个对接焊过程中和随后的冷却过程中，对接焊机均应保持压紧状态。冷却时间对于接头质量存着非常重要的影响。为了提高效率而人为地缩短冷却时间是非常错误的。

3.9 工作环境

在室外施工作业时，寒冷天气或刮风、下雨等温差变化较大时会影响焊接温度和焊接质量，此时应考虑合适的防护措施。在室外施工中如设置帐篷，为管道增加端帽或延长加热时间等。对于环境温度低于-5℃应采取保护措施或调整焊接工艺。如在设置的帐篷或作业间加设电暖气、生火炉等保温措施。对于受环境温度变化较大时，一般对于焊接作业时间点应选择在15℃左右，必要时要设置防风防雨防尘保暖设施，以保证在焊接作业的接头质量，反之因温度变化较大而引起接头焊接质量降低，从而不能保证接头在正常工作时受压力等变化而形成的接头开裂、漏水。

3.10夹紧与对中程度

焊接必须夹紧管材和管件。待焊面贴合对齐后，其对中误差不得超过规定的最大偏移量（一般为0.2MM）。在施工中因受地形等工作条件的限制，在进行焊接过程中，必须严格控制管材接头与接头、管件的操作工艺，必须控制最大偏移量。一旦偏移量超限，必须对焊接头重新进行焊接。

3.11 端面铣削

铣端面时，压紧力应中以使铣刀两产生稳定的PE薄片。撤走铣刀时，应先降低压力，保先铣刀继续旋转，直到不能切削下PE再移走，以免管材或管件起毛刺。如果在管材或管件起毛刺，必须重新铣削。

3.12 洁净程度

待焊部件端口必须清洁。检查加热工具焊接表面涂层是否完整无划伤。如有必要，清理焊接表面和加热刀具。加热工具上的聚氯乙烯残留物只能用木质刮刀去除。如果焊接部件端口出现脏、污、砂等情况，必须进行重新焊接。

3.13 拖动阻力

应尽可能减少拖动阻力，例如在施工作业和焊接作业时，可使用短管或其它圆柱体作为滚筒。这样可减少在焊接作业时的拖动阻力，可提高焊接精度和焊接质量。

3.14设备状态

在进行施工作业前，要对焊接设备进行一次全面的检查、维护。在设备保养期间，对焊接设备应做到定期维护。尤其是加热表面的清洁和完整性、温控精度、对中能力均非常重要。不用时，要把加热工具贮存并保护好。

4.热熔对接的质量控制

热熔对接接头的质量检验可分为非破坏性检验和破坏性检验两大类。前者主要包括外观检验。主要是翻边尺寸检验，卷边切除后的目测和弯曲检验，后者主要包括各种管件的拉伸测试，静液压测试等。在施工作业中，因受室外环境条件的局限，要严格做好焊接质量控制。

4.1翻边的控制

对于在焊接翻边的控制，应做到翻边应沿整个管径外圆周围平滑对称，尺寸均匀、饱满、圆润。翻边不应有切口或缺口状缺陷，焊缝高度不得低于管材表面。焊接部位的错边量不得超过管材壁层的10%。由于工艺条件不同时会引起翻边形状不同，其翻边宽度B受PE材料类型、生产过程、使用的加热板类型、温度和焊接周期的影响。因此，很难准确确定一组翻边宽度值。在实际施工过程中，可参照下列几何尺寸的控制翻边的大小，可以保证焊口质量：翻边宽度B=0.35～0.45e，e为管材壁厚；翻边高度H=0.2～0.25e，翻边中缝到管材外壁的高度（环缝高度）h=0.1～0.2e。

对于上述参数的选择应遵循“小管径，选较大值；大管径，选较小值”的原则。如de63的管材，翻边宽度应选0.45，而de250管材，应选0.35。

在我们实际施工作业中，由于受环境条件的局限，受天气、温度、焊接工具和操作者的影响，在相同条件下得到的焊接翻边应基本一致。如果在焊接过程中出现翻边高度过低，通常是由于焊接压力过小或加热温度过低造成的，应对压力或温度进行调节。如果翻边高度过大，主要是由于压力过大造成的，这种焊口是由于压力过大，造成熔融物料被挤走形成的冷焊接头，这种接头的危害较大，受温度、压力、水锤、外力等作用时，接头易开裂、漏水。出现这种情况，必须重新进行焊接。对于出现两个卷边不同轴，主要是固定装置定位不良或管材外径偏差所致；出现两侧翻边不均匀，通常是由于铣削不平或对接夹具轴向间隙过大造成的。对于上述出现的情况应及时进行调整，经检查如果达不到规定要求，必须重新进行焊接，以保证接口质量。

4.2 现场焊接质量检查

对于PE管材焊接的现场检查也可以采取三点弯曲破坏性检验，也就是现场弯曲试验。方法是采用沿纵向切取样条，其长度为300mm或30倍壁厚（要求焊缝居中），宽度25mm或0.5～1倍壁厚，弯曲180°时焊接口不发生破坏。这种检验可以较好的评价接头的焊接质量，特别是变形能力。

5. 结论

在进行PE管热熔焊接的施工中，要充分了解和熟悉掌握设备状态和施工现场的工作环境，操作人员必须对所操作的设备、管材做到心中有数，在施工中要严格做好PE管热熔焊接的施工工艺和质量控制，从操作工艺和施工质量上严把设备质量关，才能保证管路投入运行后设备运行安全、平稳、可靠。

参考文献：

[1]铁路工程设计技术手册《给水排水》 中国铁道出版社 2004

[2]《城镇供水》 2005

[3]城市供水行业职业技能培训《供水管道工》2005

[4]《中华人民共和国国家计量检定规程》JJG162-2009

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