PE管熱熔焊接工藝

1、PE管熱熔焊接工藝一、 焊接準(zhǔn)備。熱熔焊接施工準(zhǔn)備工作如下：將與管材規(guī)格一致的卡瓦裝入機(jī)架；準(zhǔn)備足夠的支撐物， 保證待焊接管材可與機(jī)架中心線處于同一高度， 并能方便移動；設(shè)定加熱板溫度200230接通焊機(jī)電源， 打開加熱板、銑刀和油泵開關(guān)并試運(yùn)行。二、 焊接。焊接工藝流程如下： 檢查管材并清理管端緊固管材銑刀銑削管端檢查管端錯(cuò)位和間隙加熱管材并觀察最小卷邊高度管材熔接并冷卻至規(guī)定時(shí)間取出管材。在焊接過程中， 操作人員應(yīng)參照焊接工藝卡各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行操作， 而且在必要時(shí)， 應(yīng)根據(jù)天氣、環(huán)境溫度等變化對其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整：核對欲焊接管材規(guī)格、壓力等級是否正確，檢查其表面是否有磕、碰、劃傷， 如傷痕深度超過

2、管材壁厚的10%， 應(yīng)進(jìn)行局部切除后方可使用；用軟紙或布蘸酒精清除兩管端的油污或異物；將欲焊接的管材置于機(jī)架卡瓦內(nèi)， 使兩端伸出的長度相當(dāng)（在不影響銑削和加熱的情況下盡可能短，宜保持2030mm）， 管材機(jī)架以外的部分用支撐物托起， 使管材軸線與機(jī)架中心線處于同一高度， 然后用卡瓦緊固好；置入銑刀， 先打開銑刀電源開關(guān)， 然后再合攏管材兩端， 并加以適當(dāng)?shù)膲毫Γ?直到兩端有連續(xù)的切屑出現(xiàn)后（切屑厚度為0.510mm， 通過調(diào)節(jié)銑刀片的高度可調(diào)節(jié)切屑厚度） ， 撤掉壓力， 略等片刻，再退開活動架，關(guān)閉銑刀電源；取出銑刀， 合攏兩管端， 檢查兩端對齊情況（管材兩端的錯(cuò)位量不能超過壁厚的10%，通過

3、調(diào)整管材直線度和松緊卡瓦予以改善； 管材兩端面間的間隙也不能超過0.3mm（de225mm以下）、0.5mm（de225mm400mm）、1mm（de400mm以上），如不滿足要求，應(yīng)在此銑削，直到滿足要求。加熱板溫度達(dá)到設(shè)定值后，放入機(jī)架，施加規(guī)定的壓力，直到兩邊最小卷邊達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，壓力減小到規(guī)定值（管端兩面與加熱板之間剛好保持接觸，進(jìn)行吸熱），時(shí)間達(dá)到后，松開活動架，迅速取出加熱板，然后合攏兩管端，其切換時(shí)間盡量縮短，冷卻到規(guī)定時(shí)間后，卸壓，松開卡瓦，取出連接完成的管材。三、焊接工藝參數(shù)與焊接直接有關(guān)的參數(shù)為：溫度、時(shí)間、壓力。焊接工藝曲線圖表示為焊接過程壓力與時(shí)間的關(guān)系圖。焊接工藝曲

4、線圖壁厚e/mm加熱時(shí)的卷邊高度h/mm溫度（T）：（21010）吸熱壓力Pa1：0.15MPa吸熱時(shí)間ta2/S ta2=10e溫度（T）：（21010）吸熱壓力Pa2：0.02MPa允許最大切換時(shí)間tu/S增壓時(shí)間tf1/S焊縫在保壓狀態(tài)下的冷卻時(shí)間tf2/min Pf1=Pf2=0.15MPa4.50.5455564.571.0457056566107121.5701206868101612192.0120190810811162419262.519026010121114243226373.026037012161419324537503.53705001620192545605070

5、4.0500700202525356080Pa廠家提供的對焊壓力Pa0拖動壓力Pa1卷邊壓力pa2吸熱壓力pf1熔接壓力pf2冷卻壓力ta1加熱時(shí)間Tu切換時(shí)間（包括加熱板撤出時(shí)間）tf1增壓時(shí)間tf2冷卻時(shí)間Pa1=pao+Pa廠家提供的對焊壓力pa1=a1*p0/a2a1：管材截面積p0:作用于管材上單位面積的力0.15N/MM2a2 :作用于液壓缸活塞單位面積的力Pa2=Pa0 +1/10Pa廠家提供的對焊壓力Pf1=pf2= pao+Pa廠家提供的對焊壓力 溶融的分子在此壓力下擴(kuò)散纏繞結(jié)晶加熱板溫度指加熱板表面溫度，在測量溫度時(shí)，要考慮環(huán)境溫度的影響。熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，

6、又要保證焊制管件不因溫度過高而發(fā)生降解。卷邊壓力Pa1作用是對管材進(jìn)行強(qiáng)制加熱，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部與加熱板接觸，均勻受熱。管材兩邊整個(gè)圓周都達(dá)到銘牌提供的參數(shù)高度卷邊高度卷邊高度用于衡量加熱壓力作用于管材截面的時(shí)間，即加壓加熱的程度。吸熱壓力約為熔融對接壓力的1/10，它的作用主要是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時(shí)間。加熱階段的時(shí)間與焊制管件的橫截面積、加熱板溫度、環(huán)境溫度有關(guān)。一般為管材壁厚*10熔融對接壓力指垂直作用于兩個(gè)對接面上的壓力四、焊接檢驗(yàn)實(shí)踐證明，聚乙烯燃?xì)夤艿雷钊菀讚p壞和泄露的部位，就是管道接口。工程成功與失敗的關(guān)鍵就是管道連接

7、質(zhì)量的好壞。多根管道連接、閥門連接尤其重要。由于閥門連接的特殊性，焊口與地面很難保證充分接觸，一直處于不均勻受力狀態(tài)，而且閥門較重，焊接壓力較高，更需重視。由于目前環(huán)眾手動焊機(jī)調(diào)壓閥調(diào)節(jié)范圍有限，最低調(diào)節(jié)壓力0.6mpa,現(xiàn)分兩種情況說明：1：連接單根管道、管件此種情況下由于拖動壓力很小，基本不受外力作用，拖動壓力大概0.2mpa，施工中無需測量拖動壓力卷邊壓力Pa1=Pa廠家提供的對焊壓力+0.2mpa吸熱壓力由于焊機(jī)設(shè)計(jì)問題，油缸不能保壓，將很快下降到零，由于無外力作用，可在此狀態(tài)一直吸熱熔融對接壓力pf1= Pa廠家提供的對焊壓力+0.2mpa冷卻壓力 由于油缸不能保壓，此時(shí)需通過外接壓

8、力表持續(xù)加壓（最少兩分鐘），由于外力較小，余下時(shí)間靠機(jī)架本身壓力，直到冷卻2：連接多根根管道、閥門拖動壓力測試，按常規(guī)施工經(jīng)驗(yàn)估算拖動壓力（4根de200一般為0.6-0.8mpa），按動前進(jìn)按鈕的同時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到預(yù)定壓力，當(dāng)機(jī)架開始緩慢移動2-3cm時(shí)，此時(shí)壓力極即為拖動壓力。調(diào)壓閥壓力不可過大，否則液壓缸移動較快，壓力值不準(zhǔn)。卷邊壓力Pa1=Pa廠家提供的對焊壓力+Pa0拖動壓力，按動前進(jìn)按鈕的同時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到卷邊壓力，管材兩邊整個(gè)圓周都達(dá)到銘牌提供的參數(shù)高度吸熱壓力按動前進(jìn)按鈕的同時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥向下到Pa0 +1/10Pa廠家提供的對焊壓力，由于焊機(jī)設(shè)計(jì)問題，油缸不能保壓，將很快下降

9、到零，此時(shí)借助外接壓力表，不斷加壓。此條很重要冷卻壓力 按動前進(jìn)按鈕的同時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥到Pa0 +Pa廠家提供的對焊壓力，由于油缸不能保壓，此時(shí)需通過外接壓力表持續(xù)加壓，直到冷卻。此條很重要PE熱熔焊接技術(shù)的重要點(diǎn)熱熔對接的連接界面是平面，其方法是將兩相同的連接界面用熱板加熱到粘流態(tài)后，移開熱板，再給連接界面施加一定壓力，并在此壓力狀態(tài)下冷卻固化，形成牢固的連接。其主要工藝過程為調(diào)整、加熱、切換、合縫加壓和冷卻。對接時(shí)界面上處于粘流態(tài)的材料有流動也有擴(kuò)散，流動太大不利于擴(kuò)散和纏結(jié)，所以要把流動限制一定范圍，在有限的流動中實(shí)現(xiàn)“熔后焊接”。因此，對接工藝的關(guān)鍵是要在對接過程中調(diào)整好溫度、時(shí)間、壓

10、力三參數(shù)，要把連接界面材料的性能、應(yīng)力狀況、幾何形態(tài)以及環(huán)境條件等因素一起考慮，才能實(shí)現(xiàn)可靠的熔焊，要根據(jù)一般的規(guī)律和各自采用材料的特性進(jìn)行試驗(yàn)，評價(jià)熔接質(zhì)量，達(dá)到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)后，確定各品種規(guī)格的工藝規(guī)程，按規(guī)定的工藝參數(shù)方法和步驟進(jìn)行焊制管件的生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝施工。熱熔對接的幾個(gè)重要工藝參數(shù)加熱板溫度指加熱板表面溫度，一般用表面溫度計(jì)測量。在測量溫度時(shí)，要考慮環(huán)境溫度的影響。（設(shè)備已考慮的除外）熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊制管件不因溫度過高而發(fā)生降解。焊接壓力加壓加熱壓力與熔融對接壓力相當(dāng)。作用是對管材進(jìn)行強(qiáng)制加熱，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部與加熱板接觸，均勻受熱。卷

11、邊高度卷邊高度用于衡量加熱壓力作用于管材截面的時(shí)間，即加壓加熱的程度。吸熱壓力約為熔融對接壓力的1/10，它的作用主要是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時(shí)間。加熱階段的時(shí)間與焊制管件的橫截面積、加熱板溫度、環(huán)境溫度有關(guān)。熔融對接壓力指垂直作用于兩個(gè)對接面上的壓力。其主要與熔融對接部分的面積、焊機(jī)油缸面積、焊制管件的材料有關(guān)：一般按下式計(jì)算：P對接焊壓力=KS管截面積/S油缸活塞總有效面積式中K與材料有關(guān)的壓力系數(shù)。S管截面積=（dn-en）en單位為cm2dn管材外徑，單位為cmen管材壁厚，單位為cmS油缸活塞總有效面積在該焊機(jī)的使用說明書上可查到。計(jì)算出來的壓力在

12、實(shí)際操作過程中要進(jìn)行適實(shí)調(diào)整，并要將機(jī)器自身移動所需的壓力或塑料管材較長時(shí)牽引所需壓力考慮進(jìn)去。熔融對接時(shí)間指保持熔融對接壓力的時(shí)間，主要與管材的壁厚即熔融對接面積有關(guān)。切換周期熱板熔融對焊的主要過程為加熱過程和焊制過程。這兩個(gè)過程以熱板的切換從時(shí)間上分開。切換時(shí)間過長，熔化的端面在相互接觸之前將因冷卻而形成一層“冷皮”，不利于分子鏈的擴(kuò)散。工藝步驟：材料準(zhǔn)備用于焊制管件的管材的圓度應(yīng)高于標(biāo)準(zhǔn)值，下料時(shí)要留出10-20mm的切削余量。用于管道連接時(shí)應(yīng)將兩待焊管材置于平坦的地面夾緊管材根據(jù)所焊制的管件更換基本夾具，選擇合適的卡瓦，切削前必須將所焊管段夾緊。切削切削所焊管段端面的雜質(zhì)和氧化層，保證

13、兩對接端面平整、光潔。對中兩對焊管段的錯(cuò)邊應(yīng)越小越好，如果錯(cuò)邊大，會導(dǎo)致應(yīng)力集中，錯(cuò)邊不應(yīng)超過壁厚的10%。加熱保證有足夠的熔融料，以備熔融對接時(shí)分子相互擴(kuò)散。切換從加熱結(jié)束到熔融對接開始這段時(shí)間為切換周期，為保證熔融對接質(zhì)量，切換周期越短越好。熔融對接是焊接的關(guān)鍵，熔融對接過程應(yīng)始終處于熔融壓力之下進(jìn)行。冷卻由于塑料材料導(dǎo)熱性差，冷卻速度相應(yīng)緩慢。焊縫材料的收縮、結(jié)構(gòu)的形成過程在長時(shí)間內(nèi)以緩慢的速度進(jìn)行。因此，焊縫的冷卻必須在一定的壓力下進(jìn)行。(end)免責(zé)聲明:本文章由網(wǎng)友發(fā)布與技術(shù)通網(wǎng)無關(guān)，如侵略版權(quán)請與我們PE管熱熔焊接兼容性熱熔焊接的基礎(chǔ)理論熱熔焊接是焊接部件表面與熱板接觸熱熔后，變

14、成粘滯的流體，將熔融的表面壓在一起，聚合物分子在熱及壓力的作用下運(yùn)動，相互穿插盤繞，產(chǎn)生范德華作用力，冷卻后形成堅(jiān)固的焊接面，分子之間沒有產(chǎn)生化學(xué)連接鍵，焊接強(qiáng)度取決于焊接面之間的相互穿插盤繞程度。如圖1所示。為了對熱熔焊接有更深入的認(rèn)識，我們首先了解以下理論：1.1粘合理論這個(gè)理論強(qiáng)調(diào)的是相互焊接的兩種聚合物之間具有零或近乎零的表面接觸能量的重要性。兩種完全相同的聚合物相焊接是最好的情況，如相同牌號的聚乙烯之間的焊接。一些雜質(zhì)和添加劑或不同牌號則可能會影響焊接質(zhì)量，依據(jù)此理論，選擇相同材料的管材進(jìn)行焊接是最佳的選擇。1.2分子擴(kuò)散纏繞理論兩種相容的高分子材料，加熱到一定溫度，使大分子得到能量

15、和空間。由于分子的熱運(yùn)動，并在得到的外力作用下，強(qiáng)制的彼此流動進(jìn)行遷移、擴(kuò)散，相互纏繞，隨著溫度的下降開始結(jié)晶，得到一定的結(jié)晶度則達(dá)到理想的焊接目的。因此兩種材料的相容性越好，則擴(kuò)散越充分，連接性越好。1.3流動過程理論該理論強(qiáng)調(diào)了焊接壓力的重要性，指出焊接強(qiáng)度隨焊接壓力的升高而提高，直到焊接強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)曲線的平穩(wěn)段，幾乎不再受壓力的影響。根據(jù)以上理論，可以解釋為什么要選擇相同或相近的材料進(jìn)行熱熔焊接。由于焊接的機(jī)理不同，熱熔焊接對管材的要求相對電熔連接更為嚴(yán)格! CJJ33-1995中4.1.4亦要求“聚乙烯燃?xì)夤艿肋B接宜采用同種牌號、材質(zhì)的管材和管件。對性能相似的不同牌號、材質(zhì)的管材和管材

16、與管件之間的連接，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)，判定連接質(zhì)量能得到保證后。方可進(jìn)行?！?不同聚乙烯材料的焊接兼容性理論分析影響兩種聚乙烯材料焊接兼容性的主要因素是聚合物的分子量分布和分子結(jié)構(gòu)的不同，作為一種表現(xiàn)形式就是熔體流動速率的不同。熔體質(zhì)量流動速率(MFR)是表征材料在熔融狀態(tài)時(shí)的粘度大小的物理量，是分子平均尺寸和流動性的量度。定義是在190和5kg荷載下，按質(zhì)量計(jì)算的聚乙烯流動速率，它是制定焊接工藝的重要依據(jù)。以下透過焊接溫度及焊接壓力，從熔體流動速率的層面對焊接兼容性進(jìn)行分析。2.1焊接溫度根據(jù)分子擴(kuò)散纏繞理論，兩種聚乙烯材料熱熔焊接時(shí)需要具備一定的焊接溫度。焊接溫度是材料的熔融粘流轉(zhuǎn)化溫度，此時(shí)，聚

17、乙烯產(chǎn)生熔融流動。大分子相互擴(kuò)散和纏繞，繼而結(jié)晶連接，因此聚乙烯熱熔焊接溫度對焊接兼容性有重要影響。而熔體流動速率是焊接工藝中焊接溫度設(shè)定的重要參考因素。根據(jù)PPI(美國塑料管協(xié)會plastics pipe institute 1編制的TN-13/2001general guidelines for butt,saddle，and socket fusion of unlike polyethylene pipes and fittings，我們可以知道，不同熔體流動速率的材料，設(shè)定的焊接溫度不同。聚乙烯熔體流動速率在14級時(shí)，焊接溫度一般采用171232；熔體流動速率為5級及4級中的一部分材

18、料，焊接溫度可以采用232260。熔體流動速率依據(jù)ASTMD 3350的分級情況如表1。表1聚乙烯管材、關(guān)鍵材料熔體流動速率分級參數(shù)測試方法12345熔體流動速率（g/10min）ASTM D12381.0A1.00.4A0.40.15A0.15A4.0BA：190，2.16kg B：190，21.6kg 此外。對于不同材料各項(xiàng)材料耐溫指標(biāo)也不盡相同，例如維卡軟化點(diǎn)、熔融溫度、熱變形溫度等。因此當(dāng)兩種熔體流動速率不同的材料焊接時(shí)，由于焊接溫度要求不同，則要么一方加熱溫度相對過低，加熱不充分而導(dǎo)致材料軟化不夠，分子擴(kuò)散和纏結(jié)受到影響，焊接兼容性差；要么一方加熱溫度過高，卷邊尺寸增大，聚合物產(chǎn)生熱

19、氧化破壞，會導(dǎo)致原料產(chǎn)生降解使得接頭強(qiáng)度降低。2.2焊接壓力 依據(jù)流動過程理論，焊接時(shí)熔合部位的熔體應(yīng)建立一定的壓力，而這要求熔體有一定的粘度，防止熔體從熔合部位過渡擠出，形成冷焊。而一定溫度下的熔體粘度可以通過熔體流動速率來反映。對于不同熔體流動速率的材料，在同一壓力下，對于熔體流動速率高的材料，則壓力相對過低，則焊接連接量過少，熔合面的部分熔膜不能擠出，很難形成尺寸合理的翻邊，不利于加熱過程中焊接面與熱板接觸時(shí)產(chǎn)生的污染及受空氣中氧氣、灰塵影響的熔膜層的排出，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不過關(guān)：壓力相對過大則會使熔料擠出。造成塑料熔體流向焊端的邊緣形成焊瘤刺，使熔化層的深度減少，無法形成合理的熔膜厚度，而

20、且會使熔合區(qū)域材料的結(jié)晶度提高，使焊縫部位抗沖擊性下降；在熔膜層過多被擠出的同時(shí)，在翻邊的根部加劇形成與管壁垂直的分子定向，產(chǎn)生應(yīng)力集中的力學(xué)薄弱點(diǎn)，容易發(fā)生破壞，這也被實(shí)際經(jīng)常發(fā)生的破壞類型所證實(shí)，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。要形成良好的 焊接，前提必須是適當(dāng)?shù)木磉吀叨燃捌鋵ΨQ性，據(jù)此，良好的焊接理論準(zhǔn)則就可以表述為焊區(qū)內(nèi)適當(dāng)?shù)恼扯燃捌浞植嫉膶ΨQ性，但是不同熔體流動速率的材料其焊區(qū)溫度和粘度分布不同(見圖2)，為達(dá)致此目的，可以通過改變兩者的溫度分布即加熱歷史，力求使兩者的粘度適當(dāng)并分布一致，從而獲得良好的焊接質(zhì)量。 TN-13/2001認(rèn)為，在相同的熱驅(qū)動下，不同熔體流動速率的兩種材料焊接，要先加熱

21、熔融指數(shù)高的材料，才會同時(shí)達(dá)到近乎一致的熔融深度。為了達(dá)到不同MFR材料良好的焊接目的，往往對兩種被焊材料的加工工藝要求是不同的。熔體流動速率較高的材料可設(shè)定較高的溫度，而熔體流動速率較低的材料可以通過延長保溫時(shí)間來獲得合適的熔膜厚度，但是這操作起來比較困難，難于保證焊接質(zhì)量，故此不予以提倡。但是當(dāng)兩種材料的熔體流動速率在一定范圍內(nèi)時(shí)，試驗(yàn)證明可以達(dá)到良好的焊接效果。 ISO/TR 11647中指出。熔體流動速率O.3g/10min1.3g/lOmin(190c，5kg)曲的聚乙烯管材之間進(jìn)行焊接會取得令人滿意的效果。 DVS2207認(rèn)為：MFR(190，5KG)=(O.31.7)g/lOmi

22、n的聚乙烯都是可焊的。 GBl5555.1-2003中的要求是原材料熔體質(zhì)量流動速率應(yīng)在0.21.4g/10min，之間，且最大偏差不應(yīng)超過混配料標(biāo)稱值的+20。 TSG D2001-2005燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)安全規(guī)程認(rèn)為：材料的熔體質(zhì)量流動速率(MFR)差別值不小于0.5g/lOmin(190，5kg)，根據(jù)以上規(guī)范要求，我們建議在實(shí)際操作中，依據(jù)規(guī)范在O.3g/10min1.3g/10min(190，5kg)范圍內(nèi)，且MFR差別值不小于0.5g/10min(190，5kg)，并且通常希望相互焊接的聚乙烯管材的MFR位于同一分組內(nèi)：0.3g/10min-0.4g/10min(190，5

23、kg) 0.4g/10min-0.65g/lOmin(190，5kg) 0.65g/lOmin-1.15g/10min(190，5kg)1.15g/10mi-1.7g/10min(190，5kg)據(jù)此，我們對中密度PE80與PEl00的焊接兼容性加以判定：目前，國內(nèi)較常用的燃?xì)釶E80和PEl00管材/管件的原料全部都是進(jìn)口燃?xì)夤艿缹Ｓ没炫淞希喝绫睔W化工、阿托菲納、BP蘇威、BP(馬來西亞)。上述PE80原料(除北歐化工HE3470-LS外)全都是中密度PE80管道專用料，熔體流動速率MFR約為0.8g/10min-0.95g/10min(190，5kg)，密度約為945kg/m3。上述的PE

24、l00原料全都是高密度管道專用料，熔體流動率約0.3g/10min-0.45g/10min(190，5kg)，密度大于950kg/m3。中密度PE80與PEl00、高密度PE80的熔體流動速率大于0.5g/lOmin(190，5kg)，且不在同一分組內(nèi)，故理論上兩者焊接存在兼容問題。事實(shí)上，一些國家如法國和英國，并不容許PE80與PEl00管材使用熱熔對接相連接，此外，由于PEl00本身熔體質(zhì)量流動速率較低，對熔困難，歐洲主要燃?xì)夤救缬鳷ransco要求熱熔對接必須使用全自動熱熔焊機(jī)。以保證焊接質(zhì)量。3不同種類聚乙烯的焊接試驗(yàn)研究早在90年代初期，就有機(jī)構(gòu)做了焊接兼容性試驗(yàn)，選擇材料為：

25、(1)齊魯石化公司的HDPE DGDB2480黑色管道，尺寸為1lOmmlOmm，熔融指數(shù)(190,5kg)0.56g/10min； (2)揚(yáng)子石化公司的HDPE6100M，黑色管道，尺寸130mm13mm，熔融指數(shù)(190，5kg)0.31g/10min； (3)比利時(shí)的MDPE 3802Y黃色管道，尺寸110mm10mm，熔融指數(shù)(190，5kg)1.04g/lOmin；試驗(yàn)選擇的焊接工藝參數(shù)及參照條件為DVS條件德國焊接學(xué)會推薦的聚乙烯管道焊接條件。測試結(jié)果表明，在DVS條件所推薦的21010的焊接溫度范圍內(nèi)，管材均取得了大于母材的短時(shí)焊接強(qiáng)度。母材的強(qiáng)度較高，焊接接頭的強(qiáng)度亦比較高，此

26、外，HDPE DGDB2480與MDPE 3802Y互焊性能也較好，在測試誤差的范圍內(nèi)，互焊的焊接強(qiáng)度與焊接雙方母體強(qiáng)度較低的一方，即中密度聚乙烯一方基本相當(dāng)。互焊接頭的焊接強(qiáng)度相當(dāng)于MDPE的母體強(qiáng)度而小于HDPE母體的強(qiáng)度焊接強(qiáng)度大于母材的原因是焊縫區(qū)域里的材料聚態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，焊縫區(qū)的熔融吸收熱量明顯高于母體的熔融吸收熱量，特別是在焊縫對稱截面的附件，材料熔融吸收熱量曲線出現(xiàn)最大值。硬度和強(qiáng)度也最高(見圖3)。這與焊縫附近熔融材料因焊接壓力而導(dǎo)致的二維流動有關(guān)，二維流動使得材料原有的晶核基礎(chǔ)上誘導(dǎo)而產(chǎn)生更多晶核，從而使這個(gè)區(qū)域內(nèi)的晶核增高，而在焊縫對稱截面上又形成一個(gè)較低值，這是由于撤

27、出熱板時(shí)(切換周期)，材料加熱表面突然成為開放面，與空氣的熱交流和熱交換，使這兩個(gè)表面的溫度可下降大約1520，從而降低了這個(gè)截面上的結(jié)晶度。另外焊接試件在液氮深冷脆斷后經(jīng)掃描，不但能看出明顯的脆斷斷口的特征，還能看出由于熱板焊接時(shí)焊接端面上熔融材料二維流動造成的流向，揭示了焊縫區(qū)材料結(jié)構(gòu)上的不均勻性。由于焊接的聚乙烯管道長時(shí)間使用，破壞大多數(shù)為脆性破裂，所以焊縫區(qū)域材料結(jié)構(gòu)的變化以及短時(shí)拉伸強(qiáng)度的增加會給接頭的長時(shí)間使用性能帶來什么影響還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)，目前為安全起見，應(yīng)盡量避免不同熔體流動速率的材料相焊接的情形。4結(jié)論（1）應(yīng)盡量避免不同熔體流動速率的材料相焊接的情形。 （2）若元法避免

28、，則建議在實(shí)際操作中，依據(jù)規(guī)范要求熔體流動速率應(yīng)在0.31.3g/10min(190，5kg)范圍內(nèi)，且MFR差別值不大于0.5g/10min(190，5000g)，并且相互焊接的聚乙烯管材的MFR最好位于同一分組內(nèi)。 （3）目前市場上的中密度PE80與PEl00管材存在焊接兼容問題，需引起重視，需加強(qiáng)材料的入庫驗(yàn)收管理，應(yīng)在PE材料的質(zhì)保書中增加原料牌號和水含量檢測報(bào)告，以便今后管網(wǎng)營運(yùn)中做好質(zhì)量跟蹤，提高已使用工程材料追溯的準(zhǔn)確性。PE管焊接質(zhì)量保障體系摘要：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，提出了保證PE管焊接質(zhì)量保障體系，重點(diǎn)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

29、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)量中最關(guān)鍵的一環(huán)，但現(xiàn)時(shí)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(yàn)收、搬運(yùn)、儲存三個(gè)環(huán)節(jié)。11進(jìn)場驗(yàn)收每批管材、管件進(jìn)場后按照燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿腉B1555812003和燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕芗礼B15558195進(jìn)行規(guī)格尺寸和外觀檢驗(yàn)，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，是否有第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測報(bào)告證明等。對不合格的材料拒絕進(jìn)場。12搬運(yùn)管道必須用非金屬繩吊

30、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。13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(shí)堆放時(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)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

31、施工工藝焊機(jī)必須進(jìn)行與之對應(yīng)管材的焊接試驗(yàn)以確定對應(yīng)一組最優(yōu)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。41 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(shí)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)到最大。實(shí)驗(yàn)證明MDPE在低于180時(shí)，即使在熔化時(shí)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(shí)，會出現(xiàn)如下情況：卷邊尺寸增大、聚合物熔體

32、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?？紤]上述情況以及PTFE抗粘層熱穩(wěn)定性，焊接溫度最好控制在200230。加熱時(shí)間及壓力加熱時(shí)間隨壁厚的增加而增大，熱熔焊接時(shí)，加熱時(shí)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(shí)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(shí)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015M

33、P022MP。同時(shí)盡可能有縮短切換時(shí)間，推薦在10秒以內(nèi)。冷卻時(shí)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(shí)間過短，會引起焊口脆化。(3)焊接工藝參數(shù)在應(yīng)用時(shí)尚需考慮如下問題焊接氣溫低時(shí)，可適當(dāng)延長吸熱時(shí)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。42進(jìn)行現(xiàn)場焊接試驗(yàn)(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)外觀形狀焊口應(yīng)具有沿管材整個(gè)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

34、邊應(yīng)是實(shí)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=035045S焊環(huán)的高度：H=02025S環(huán)縫的高度：h=0102S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(yàn)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序號焊環(huán)情況產(chǎn)生原因1翻邊尖央沒同管壁接觸，高度過低對接壓力不足或加熱溫度過低2翻邊高度過大對接壓力過大3兩環(huán)寬度差距過大可能是由于兩管材材料牌號不同或加熱板兩邊溫度不均勻4兩環(huán)

35、軸線不在同一條直線上裝卡管材時(shí)未能保證同心或兩管材外徑偏差5環(huán)不均勻?qū)佣嗣驺娤鞑黄健涌ㄑb夾具軸向間隔較大或加熱板溫度不均勻6過窄變形卷邊熔接壓力過大(4)試驗(yàn)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(yàn)最終確定一組最優(yōu)的焊接參數(shù)及步驟。(5)試驗(yàn)注意事項(xiàng)試驗(yàn)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)尖端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(yàn)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51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252三個(gè)環(huán)節(jié)

36、質(zhì)量關(guān)把好焊前檢查、焊接過程、焊后檢查三個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量關(guān)，落實(shí)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(cuò)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(gè)事項(xiàng)：卡裝管材時(shí)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。銑管材端面時(shí)，要形成連續(xù)的切屑，先降壓，再打開夾具，最后關(guān)閉銑刀?？刂坪附舆^程拖動壓力。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。夾具閉合后升壓時(shí)應(yīng)均勻升壓，不能太快或太慢。若現(xiàn)場的環(huán)境溫度與試驗(yàn)溫度相差較大，可對個(gè)別參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整

37、。陰雨天氣要及時(shí)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。53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、記錄表工程名稱：編號：(圖號)施工單位：焊口編號焊工姓名管材規(guī)格(mm)焊前檢查焊接參數(shù)記錄焊口檢查檢查評定檢查人(時(shí)間)端面清潔劃痕深度(mm)對接面間隙量(mm)對接面錯(cuò)邊量(mm)加熱溫度拖動壓力翻邊壓力翻邊高度吸熱時(shí)間吸熱壓力開閉模時(shí)間熔接、(冷卻)壓力冷卻時(shí)間環(huán)的高度(mm)環(huán)的寬度(mm)注：1、焊前檢查中有關(guān)數(shù)據(jù)要測量可能的最大

38、值，；焊口檢查中有關(guān)數(shù)椐要測量可能的最大、最小值2、檢查評定分合格或不合格6結(jié) 語實(shí)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。參考文獻(xiàn)：1聚乙烯燃?xì)夤艿朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)程北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)公司技術(shù)培訓(xùn)中心編寫PE管熱熔對接施工PE管作為一種新型管道材料現(xiàn)已在城市給水、燃?xì)獾仁姓械玫綉?yīng)用，因其具有良好的柔韌性，加工的管材可以盤成卷，便于運(yùn)輸；可實(shí)行鋪設(shè)，輕易繞過障礙物，減少接頭數(shù)量；屬熱塑性塑料，可多次加工成型，使熱熔和電熔連接成為可能；具有很好的抗付腐蝕性，埋地不需防腐等優(yōu)點(diǎn)，已在管道工程迅速得到普及，加之施工簡單，維修少，使用壽命長，其社會綜合效益明顯。1熱熔對接施工工

39、藝簡介熱熔對接是將聚乙烯管端界面，利用加熱及加熱熔融后相互對接融合，經(jīng)冷卻固定連接在一起的方法。其焊接原理是：當(dāng)PE材料在加熱超過其熔融溫度后，變成粘滯流體，在焊接壓力作用下，其大分子相互擴(kuò)散，產(chǎn)生范德華作用力，從而牢固的焊接在一起，通常采用熱熔電焊機(jī)來加熱管端，使其熔化，迅速將其粘合，保持有一定的壓力，經(jīng)冷卻達(dá)到焊接的目的。2管道焊接技術(shù).2I焊接前的準(zhǔn)備工作.(I)對PE管材、管件應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核對并進(jìn)行外觀檢查，符合要求后方可使用。.(2) 根據(jù)施工的管材規(guī)格選用恰當(dāng)?shù)膴A具，設(shè)置好機(jī)架位置，將驗(yàn)收合格的管材用夾具固定在機(jī)架上，并檢查焊機(jī)各部分電源線及其他線路連接是否正常。(3)查取相應(yīng)

40、管材的焊接參數(shù)并記錄，同時(shí)計(jì)算出熔接壓力，熔接壓力. =標(biāo)準(zhǔn)焊接壓力(理論參數(shù))+拖動壓力。22管道焊接.(I)用雙面銑刀銑削焊口兩端面，完全清除管端氧化層，使其連接端面吻合，且在同一軸線上。.(2)將熱板加熱溫度設(shè)置在. 210IOC進(jìn)行加熱，將達(dá)到溫度要求的加熱板置于機(jī)架上，閉合夾具，此時(shí)焊接壓力逐步升至預(yù)熱壓力，待管口間凸起均勻且高度達(dá)到要求時(shí)，記錄卷邊時(shí)間，并將預(yù)熱壓力降至拖動壓力，同時(shí)按下吸熱時(shí)間按鈕，吸熱時(shí)間由相應(yīng)管材參數(shù)查得，并做記錄。.(3)達(dá)到吸熱時(shí)間后，迅速打開夾具，取出加熱板，并立即關(guān)合夾具，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)勻速將壓力由零位調(diào)至焊接壓力，按下冷卻時(shí)間按鈕，冷卻時(shí)間由相應(yīng)參數(shù)查

41、得，并做記錄，達(dá)到冷卻時(shí)間后，打開夾具，取下焊接管材，焊接完成。 (4)檢查焊環(huán)質(zhì)量，焊縫寬度，高度符合規(guī)范要求為合格，否則割開重焊。3焊接工藝參數(shù).1)加熱板溫度：指加熱板表面溫度，一般用表面溫度計(jì)測量。在測量溫度時(shí)，需考慮環(huán)境溫度的影響，熱板溫度既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊接管材不因溫度過高而發(fā)生降解。.2)焊接壓力：加壓壓力與熔融對接壓力相當(dāng)，作用是對管材進(jìn)行強(qiáng)制加熱，去掉管材端面不平整部分，使管材端面全斷面與加熱板接觸，均勻受熱。.3)卷邊高度：卷邊高度用于衡量加熱壓力作用與管材截面的時(shí)間，即加壓加熱的程度。.4)吸熱壓力：約為熔融對接壓力的. 110，它的作用主要是防止管材回

42、彈，使管材緊貼在加熱板上，提高加熱效果，減少加熱時(shí)間，加熱階段的時(shí)間與焊接管件的橫截面積、加熱板溫度、環(huán)境溫度有關(guān)。熔融對接壓力. P=KS管截面S油缸活塞總有效面積：與材料有關(guān)的壓力系數(shù)；S.管截面積. =(deen)en；De管材半徑，單位. cm；EN管材壁厚，單位. cm。5)熔融對接時(shí)間：指保持熔融對接壓力的時(shí)間，主要與管材的壁厚即熔融對接面積有關(guān)。.6)切換周期：熱板熔融對焊的主要過程為加熱過程和焊制過程，這兩個(gè)過程以熱板的切換從時(shí)間上分開。切換時(shí)間過長，熔化的端面在相互接觸之將因冷卻而形成一層.“冷皮.”，不利于分子鏈的擴(kuò)散。4熱熔對接焊的三個(gè)關(guān)鍵階段.41加熱階段.411安夾管材、管件用輥杠、支架將管墊平減小摩擦力，利用夾具校正管材圓度，將管材軸線調(diào)整于一條直線上，清潔管材、管件內(nèi)外表面，按工藝要求設(shè)置吸熱時(shí)間和冷卻時(shí)間。4I2銑削焊接面先放置銑刀，鎖上銑刀安全鎖，啟動銑刀，銑削寬度等于壁厚后，適當(dāng)降低壓力，然后打開機(jī)架，關(guān)閉銑刀，打開安全鎖，取出銑刀，清理銑削后留下的碎屑。413測拖動壓力閉合機(jī)架均勻緩慢的加壓。機(jī)架開始運(yùn)動時(shí)壓力值為拖動壓力(P拖)，拖動壓力不是固定值，每次焊接都必須測量。當(dāng)焊接斷面間隙、錯(cuò)邊符合要求后，加緊管件，開始加壓到焊接總壓力。.414斷面平整吸熱放置清潔的熱板，閉合機(jī)架。當(dāng)焊接端面與熱板貼合時(shí)，迅速調(diào)整壓力至焊接總壓力( P