如何保障PE管焊接質(zhì)量？

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摘要：根據(jù)施工經(jīng)驗，提出了保證PE管焊接質(zhì)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(guān)鍵詞：熱熔焊接；作業(yè)指導(dǎo)書；工藝卡

0 前言

　　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?xì)庑袠I(yè)大面積推廣使用。焊接的質(zhì)量是PE管施工質(zhì)量中zui關(guān)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(zhì)量進(jìn)行檢測，影響PE焊接的因素有：材料質(zhì)量、人員素質(zhì)、焊接設(shè)備、施工工藝、焊接過程的控制等。

1 工程材料

　　工程材料應(yīng)抓好進(jìn)場驗收、搬運、儲存三個環(huán)節(jié)。
1．1進(jìn)場驗收
　　每批管材、管件進(jìn)場后按照《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿摹稧B15558．1—2003和《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕芗稧B15558．1—95進(jìn)行規(guī)格尺寸和外觀檢驗，并檢查隨貨的質(zhì)保資料是否齊全及對應(yīng)，材料是否過期，是否有第三方機(jī)構(gòu)檢測報告證明等。對不合格的材料拒絕進(jìn)場。
1．2搬運
　　管道必須用非金屬繩吊裝，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(jìn)入。
1．3儲存
　　不得曝曬雨淋、接觸與化學(xué)晶，存放在通風(fēng)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(hù)層。

2 焊接設(shè)備

　　電熔焊機(jī)應(yīng)具有良好的電壓調(diào)節(jié)能力、準(zhǔn)確控制熔接加熱時間： 熱熔焊機(jī)加熱板、壓力系統(tǒng)等性能指標(biāo)滿足工藝要求。為減少人為因素的影響，應(yīng)使用全自動焊機(jī)。

3 焊接人員培訓(xùn)

　　通過培訓(xùn)、實操考核焊工的操作水平，焊工要掌握管材、管件的質(zhì)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)主單位)考核合格后才能正式進(jìn)場焊接。

       4 優(yōu)化施工工藝

　　焊機(jī)必須進(jìn)行與之對應(yīng)管材的焊接試驗以確定對應(yīng)一組*化的焊接參數(shù)及操作步驟，并在工程施工中嚴(yán)格統(tǒng)一使用。
4．1 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(zhuǎn)化溫度。此時塑料產(chǎn)生熔融流動，塑料大分子相互擴(kuò)散和纏繞。一般來說，隨著焊接溫度的提高，接頭的強(qiáng)度就開始提高而達(dá)到zui大。實驗證明MDPE在低于180℃時，即使在熔化時間相當(dāng)長的情況下，也不可能取得質(zhì)量好的接頭；焊接溫度的受制于材料結(jié)構(gòu)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(qiáng)度降低。考慮上述情況以及PTFE抗粘層熱穩(wěn)定性，焊接溫度控制在200～230℃。
　　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(yīng)迅速作用在管材端面上，以效地促進(jìn)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(yán)重影響焊接質(zhì)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
　　熱熔焊接過程中，可排除氣化和夾雜物并增加相互擴(kuò)散的面積，補(bǔ)償塑料材料的收縮。沒有壓力時收縮會導(dǎo)致收縮孔的出現(xiàn)，增大結(jié)構(gòu)的缺陷和剩余應(yīng)力。推薦壓力范圍為0．15MP～0．22MP。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(jié)構(gòu)的收縮，結(jié)構(gòu)的形成過程以緩慢的速度進(jìn)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(yīng)用時尚需考慮如下問題
　　焊接氣溫低時，可適當(dāng)延長吸熱時間
　　工藝壓力Ps應(yīng)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。

 4．2進(jìn)行現(xiàn)場焊接試驗
　　(1)根椐管材、管件生產(chǎn)廠和焊接設(shè)備廠商提供說的參數(shù)，結(jié)合對焊接工藝參數(shù)的確定。
　　(2)制定評定標(biāo)準(zhǔn)
　　①外觀形狀
　　焊口應(yīng)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(yīng)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=0．35～0．45S
　　焊環(huán)的高度：H=0．2～0．25S
　　環(huán)縫的高度：h=0．1～0．2S
　　對上述系數(shù)的選取應(yīng)遵循“小管徑，選較大值；大管徑，選較小值”原則
　　②內(nèi)部質(zhì)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(jìn)行焊口拉伸、彎曲試驗等，焊口的抗拉強(qiáng)度、延伸性等性能指標(biāo)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。

表1

　　(4)試驗過程及結(jié)果
　　以初選參數(shù)為基礎(chǔ)，確定評定標(biāo)準(zhǔn)，參數(shù)調(diào)整參考依椐，通過多次試驗zui終確定一組*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)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)根椐試驗結(jié)果，編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書，要求施工管理人員、焊工熟練掌握。

5 規(guī)范過程控制

5．1制作小張工藝卡
　　焊工隨身攜帶且對應(yīng)貼在焊機(jī)上，方便閱看、檢查，一工藝卡制作見表2。

表2

5．2三個環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)
　　把好焊前檢查、焊接過程、焊后檢查三個環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)，落實焊工負(fù)責(zé)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(biāo)識、加熱板較臟、對接錯邊量、管端面臟等問題。
　　(2)焊接過程：嚴(yán)格按焊接作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行，注意幾個事項：
　　①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。
　　②銑管材端面時，要形成連續(xù)的切屑，先降壓，再打開夾具，zui后關(guān)閉銑刀。
　　③控制焊接過程拖動壓力。
　　④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。
　　⑤夾具閉合后升壓時應(yīng)均勻升壓，不能太快或太慢。
　　⑥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(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
　　⑦陰雨天氣要及時做好避雨過措施。
　　(3)焊口檢查：根椐評定標(biāo)準(zhǔn)對焊口進(jìn)行檢查，不合格的切掉。
5．3編制記錄，檢查表格
　　焊口進(jìn)行100％記錄、檢查，竣工圖紙上標(biāo)出焊口的對應(yīng)位置，施工質(zhì)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

　　注：1、焊前檢查中有關(guān)數(shù)據(jù)要測量可能的zui大值，；焊口檢查中有關(guān)數(shù)椐要測量可能的zui大、zui小值
　　　　2、檢查評定分合格或不合格

6 結(jié) 語

　　實際施工證明，PE管焊接質(zhì)量保障體系規(guī)范了焊接管理，確保了PE管焊接質(zhì)量。與本文論文相關(guān)的論文有;全焊接閥門會議召開