PE管道焊接技術(shù)課件

1、PE管道焊接技術(shù),天然氣分公司 池利軍,1. PE管的概況 2. PE管道連接方法,一、概況,1.PE管原材料：以聚乙烯為基料的共聚物的混合材料；材料中必須加有一定量的抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、碳黑。 聚乙烯管道特性 長期的使用壽命（長達(dá)50年，減少了舊管網(wǎng)改造費用） 卓越的耐腐蝕性能（是一種惰性材料，除少數(shù)強(qiáng)氧化劑外可耐多種化學(xué)腐蝕，無電化學(xué)腐蝕） 經(jīng)濟(jì)性能好 柔韌性高、抗震能力強(qiáng) 可靠的連接性能（焊口比管材本身抗拉能力強(qiáng)） 焊接工藝成熟 優(yōu)良的輸送性能（摩擦阻力較?。?較好的耐沖擊性能 良好的施工性能,PE管道用途 燃?xì)廨斉?城鎮(zhèn)供水 農(nóng)業(yè)灌溉 化工管道 排污管道 礦山沙漿輸送 熱力護(hù)套 電力電

2、纜護(hù)套 舊管道穿插修復(fù),概況,概況,燃?xì)夤艿?燃?xì)夤艿膲毫Φ燃壱话阋云鋸胶癖?（SDR=外徑/壁厚）表示，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主要有SDR11（薄壁）（ PE80 、 PE100）和SDR17.6（厚壁）（ PE80 、 PE100）兩種規(guī)格。,PE80與PE100的工作壓力：,二、連接方式,PE管道發(fā)展至今，其管道之間的連接方法主要 有三種： 1.熱熔對接連接（主管道連接常用） 2.電熔連接（小口徑） 3.機(jī)械連接(法蘭連接),連接方式,熱熔對接連接的原理： 其熱熔對接是在特定的溫度下，將PE管焊接端經(jīng)加熱熔化后，施以規(guī)定的壓力作用，使PE管焊接端相互連接融合，然后經(jīng)保壓冷卻而使管材熔接成為一體。,

3、連接方式,熱熔對接焊接具有以下特點： 管道熔接為分子之間的結(jié)合，因而極為可靠； 該方法只需使用專用設(shè)備，無須任何輔助材料，因而施工成本低廉。 操作方法簡單，易學(xué)易懂。 注意： 熱熔對接連接是PE管道連接最常用方法，一般認(rèn)為熱熔對接適用于63mm以上口徑管材或壁厚大于6mm 以上管材的連接。,連接方式,1.設(shè)備規(guī)格：根據(jù)可焊接管材的規(guī)格不同，熱熔焊機(jī)主要有： 63160mm、 110250mm、 160315mm、 200450mm、 200500mm、 315630mm 、 450800mm,連接方式,2.設(shè)備構(gòu)成 熱熔對接焊機(jī)一般都包含以下四部分： a) 機(jī)架 b) 加熱系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要包含

4、一塊加熱板和溫控系統(tǒng)。 c) 加壓系統(tǒng) 目前該系統(tǒng)有手動和液壓兩種方式。 d) 銑削系統(tǒng) 該系統(tǒng)按照銑刀驅(qū)動源不同，分為電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動兩種方式。,連接方式,熱熔對接連接的必要條件是： 導(dǎo)致聚乙烯材料熔融流動的熔接溫度（T）、 熔接壓力（P）、壓力和溫度作用的時間（t） 也就是我們常說的溫度、壓力、時間三要素。,熔接溫度加熱板溫度： 熔接時加熱板溫度一般為21010（PE100級原料為22510） 。薄壁管材焊接時溫度適當(dāng)升高，靠溫度上限；厚壁管材焊接時溫度適當(dāng)降低，靠溫度下限；大風(fēng)或寒冷天氣施工時溫度適當(dāng)升高。 熔接壓力和時間： 焊接壓力和壓力及溫度作用時間按照熔接過程曲線詳細(xì)如下： 以時

5、間t作x軸，以焊接過程中對應(yīng)的壓力p作y軸，可得到熔接過程曲線：,按照加熱時間將熱熔對接連接過程分為四個階段： a).初始加熱階段（t1， P1） 將加熱板放入兩管端之間，加壓到P1，加熱時間為 t1 。其目的使初始熔融的物料在壓力的作用下全部擠出，直到管材兩端面與加熱板緊密接觸后為止，目的是保證下一步加熱時，兩管端能均勻吸熱。 t1 ：加熱時間t1按卷邊高度確定，即當(dāng)卷邊高度達(dá)到最小卷邊高度所需的時間；,emin =0.1s+0.5(mm) 時，所需時間為t1 。 其中： s - 管材壁厚，單位mm。 p1 ：由液壓系統(tǒng)的壓力來控制，即p表 ，計算如下： 管材截面積（cm2） p表 = p拖

6、 + 0.15 (MPa) 油缸活塞總面積（cm2） p拖：油缸運動克服系統(tǒng)阻力所需壓力，操作時可從設(shè)備的壓力表上直接測出，單位MPa。,b).吸熱階段(t2， P2) 當(dāng)卷邊高度達(dá)到emin 時,將壓力由P1 降至P2（ P2 0）,繼續(xù)吸熱t(yī)2 時間,目的是保證管端與加熱板表面接觸,使管材繼續(xù)吸熱產(chǎn)生足夠多的熔融物料。 t2 =10s（秒） P2 0 其中： s-管材壁厚，單位mm。 注：過熱、過冷或大風(fēng)天氣應(yīng)對其做適當(dāng)調(diào)整。,c).切換階段（t3） 當(dāng)加熱時間t2 達(dá)到后，迅速打開兩管端，取出加熱板，并快速合攏兩管端。這段時間應(yīng)越短越好，最大不能超過t3 。 t3 =0.01d+3 (秒

7、) 其中：d-管材外徑，單位mm。,P3 = P1 t4=10 Ks s （min） 其中：s-管材壁厚，單位mm； Ks -壁厚系數(shù) 其中： Ks = 0.5, s10mm Ks=0.03s+0.2 (s10mm ),d).冷卻階段（p3 ，t4） 兩端結(jié)合后，壓力迅速升到p3 ，升壓時間最大值為： 3+ 0.01d 6秒； 壓力達(dá)到p3后，保壓冷卻t4 時間. 目的：在規(guī)定的壓力下，使分子間充分融合,K,K值必須 0 K值=卷邊高度,焊接準(zhǔn)備,裝夾管材,銑削端面,測拖動壓力,平整端面,吸熱,切換對接,冷卻,拆卸,2.3.3 熱熔對接焊（對接焊）的操作,焊接流程,焊接步驟-1,焊接準(zhǔn)備,檢查

8、清潔熱板；聚四氟乙烯（PTEF）涂層損壞需更換。 清潔油路接頭后接通油路. 檢查電源、電壓、接地后接通電路；空轉(zhuǎn)排氣. 熱板升溫，紅燈亮后(溫度到后)預(yù)熱10分鐘. 安裝與管材規(guī)格相符的卡具. 按需要截好待焊管材長度，要求端面平整并與管材軸線垂直。,焊接步驟-2,裝夾焊件,打開機(jī)架，按要求設(shè)置吸熱時間和冷卻時間. 打開夾具，將焊接件安裝到機(jī)架中裝夾. 調(diào)整同心度，用輥杠、滾輪支架將管墊平減小摩擦力防機(jī)架變形,必要時調(diào)整浮動懸掛裝置; 同時清潔管材/管件的內(nèi)外表面。,焊接步驟-3,銑削焊接面,放置銑刀鎖上銑刀安全鎖. 啟動銑刀，按下手槍鉆開關(guān)并鎖死，閉合機(jī)架，調(diào)整壓力，形成連續(xù)屑后，寬度等于壁厚

9、，適當(dāng)降壓到無銑削. 打開機(jī)架，關(guān)閉銑刀，打開銑刀安全鎖，取出銑刀。 清屑，清理銑屑時不允許用手摸焊接面。 注意：該過程必須先適當(dāng)降壓，再打開機(jī)架，后停銑 刀，防止焊接端面出現(xiàn)臺階；,焊接步驟-4,測拖動壓力,閉合機(jī)架，均勻緩慢的加壓，機(jī)架開始運動時，記錄壓力值為拖動壓力（P0）. 檢查. (1)檢查焊接端面間隙 0.3mm。 (2)檢查焊接件的錯邊 管壁厚10。 (3)檢查管材/管件是否夾緊；加壓到焊接壓力（P1），如果未夾緊應(yīng)調(diào)整管材/管件位置，需重復(fù)步驟-3的過程。 3. 合格后，降壓力，打開機(jī)架。,焊接步驟-5,端面平整吸熱,用無紡紙沾酒精或丙酮清潔兩焊接面； 放置已清潔的熱板，閉合機(jī)

10、架，迅速調(diào)整壓力至焊接壓力(P1)拖動壓力(P0)接縫壓力(P2)。,焊接步驟-5,端面平整吸熱,用無紡紙沾酒精或丙酮清潔兩焊接面； 放置已清潔的熱板，閉合機(jī)架，迅速調(diào)整壓力至焊接壓力(P1)拖動壓力(P0)接縫壓力(P2)。 觀察熱板兩側(cè)，焊接面整個圓周的凸起高度至規(guī)定值，降壓至兩焊接面不離熱板（略帶壓）同時按計時按鈕，吸熱計時開始.,焊接步驟-6,切換對接（重點）,吸熱時間結(jié)束，蜂鳴器自動報警，關(guān)閉蜂鳴器，打開機(jī)架，迅速取出熱板，立即閉合機(jī)架，使焊接面貼合，將壓力調(diào)整到焊接壓力（P1P0P2)，同時按下冷卻計時器按鈕，開始冷卻、計時。 注意：該過程是五個動作連續(xù)的一氣呵成，也是人為因素的嚴(yán)

11、格控制部分，易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題的過程，切換對接的時間，必須控制在小于規(guī)定的時間內(nèi)（ 10S）。,焊接步驟-7,拆卸焊件,冷卻時間結(jié)束，蜂鳴器自動報警，按冷卻計時按鈕，關(guān)閉蜂鳴器。 降壓至零。 松開夾具螺絲，取出已焊接好的焊件，打開機(jī)架。 進(jìn)行下一個的焊接循環(huán)。 注意：必須是先降壓力至0再拆除夾具，防止劃傷焊件。,焊接步驟-7,拆卸焊件,冷卻時間結(jié)束，蜂鳴器自動報警，按冷卻計時按鈕，關(guān)閉蜂鳴器。 降壓至零。 松開夾具螺絲，取出已焊接好的焊件，打開機(jī)架。 進(jìn)行下一個的焊接循環(huán)。 注意：必須是先降壓力至0再拆除夾具，防止劃傷焊件。,電熔連接的原理 埋設(shè)在電熔管件內(nèi)表面的電阻絲在通電后，在一定的時間內(nèi)

12、產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臒崃浚闺娙酃芗?nèi)表面與被連接的管材（管件）外表面熔融，物料熔融后膨脹而相互間產(chǎn)生壓力，達(dá)到焊接要求。,電熔管件分類： 電熔管件按照結(jié)構(gòu)形式可分為電熔承口件（套筒式）和電熔鞍型件兩種；按照電極可分為4mm和4.7mm兩種；按照電熔絲在管件內(nèi)壁的布置結(jié)構(gòu)，可分為裸露式和包覆式兩種。,電熔焊接的三要素： 電熔管件要求的輸入電壓 目前常用電熔管件要求的輸入電壓一般都是39.5V。 加熱時間 加熱時間在管件上都有標(biāo)注，但值得注意的是實際操作時應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度對加熱時間進(jìn)行補(bǔ)償（依據(jù)管件說明書）。 冷卻時間 冷卻時間一般在管件上也都有標(biāo)注。,電熔連接的主要設(shè)備和工具 電熔連接一般需使用以下設(shè)備或

13、工具： 電熔焊機(jī) 電熔焊機(jī)根據(jù)正確的熔接參數(shù)，輸出電能給電熔管件的設(shè)備。主要是為電熔管件提供穩(wěn)定的輸出電壓，并具備根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)熔接時間的功能，可識別條形碼、存儲已完成的焊接參數(shù)，并且連接打印機(jī)后可輸出焊接參數(shù)。 刮削工具 用于刮削管材或承口管件熔接外表面。 夾持工具 為固定焊接管材與電熔管件，部分夾具同時具有恢圓功能。 切斷工具 為得到干凈平直的管材切割端面而使用的專用切割工具。,焊接準(zhǔn)備 1 . 設(shè)備應(yīng)置于平整、干燥、并有足夠操作空間的場地，否則，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 2 . 電熔連接前必須判明欲熔接的管材和管件具備可焊性。 3 . 電熔連接必須選擇可靠的、輸出穩(wěn)定的專用合格焊機(jī)。 4

14、 . 檢查電熔焊機(jī)輸入輸出導(dǎo)線是否完好，能否正常工作。 5 . 確認(rèn)電源與電熔焊機(jī)輸入要求相匹配。 6 . 準(zhǔn)備相應(yīng)的刮削工具、切斷工具、記號筆、尺子等，并檢驗其功能是否正常。 7 . 檢查電熔焊機(jī)各按鍵或旋紐是否工作正常,焊接操作 在操作過程中，操作人員必須嚴(yán)格按照電熔管件所規(guī)定的焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，確保焊接質(zhì)量 1 . 檢查電熔管件有無斷絲、繞絲不均等異常現(xiàn)象。不合格的管件禁止使用。 2 . 核對欲焊接的管材（管件）規(guī)格、壓力等級是否正確，檢查其表面是否有磕、碰、劃傷，如傷痕深度超過管材壁厚的10%，應(yīng)予以局部切除后方可使用。 3 . 清除管材、管件焊接區(qū)域的灰塵或污物。 4 . 在欲焊接端

15、按照需插入管件長度用記號筆進(jìn)行標(biāo)注，刮除管材表皮（厚度約0.2mm）并修整光滑；刮削段長度應(yīng)大于承插長度。刮削后的管材表面不應(yīng)被再次污染。,5 . 在已刮削好的端面上再次按承插長度對管子進(jìn)行標(biāo)注。 6 .將刮削后的管子插入清潔后的管件到標(biāo)注尺寸，必要時應(yīng)予以夾持固定。承插件承插一般以略微用勁即可插入為宜。8. 將焊機(jī)輸出插頭插入管件插孔內(nèi)并鎖緊。 9. 確認(rèn)設(shè)定程序或參數(shù)無誤后，啟動電熔焊機(jī)進(jìn)行焊接。 10. 在熔接過程中，操作者必須注意觀察管件觀察孔內(nèi)熔體的溢出情況，及時中斷異常熔接狀態(tài)。 11.焊接完成后，取出插頭，接頭自然冷卻,注意事項 1.操作人員必須經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)并取得上崗資格證書才可以

16、進(jìn)行焊接操作 2.操作人員必須遵循該工藝規(guī)程并嚴(yán)格按照電熔管件所標(biāo)注的焊接參數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 3.不具備根據(jù)環(huán)境溫度自動補(bǔ)償功能的焊機(jī)，在設(shè)置加熱時間時，應(yīng)予以必要時間補(bǔ)償，具體參照電熔管件使用說明書。 4.啟動電熔焊機(jī)前，應(yīng)再次檢查管材插入長度是否達(dá)到標(biāo)注尺寸，否則，可能因插裝不當(dāng)造成不良熔接。 5.接頭冷卻期間，嚴(yán)禁對其施加任何外力,質(zhì)量檢驗 電熔連接的接頭在焊接完成后主要通過觀察電熔管件觀察孔內(nèi)熔體的溢出情況來判定焊接質(zhì)量是否可靠。一般應(yīng)以柱狀凸起大部分被頂出觀察孔為宜，如果電熔管件兩端承插口或觀察孔熔融物溢出過多或出現(xiàn)冒煙等異常情況均為熔接不良。 注：電熔連接接頭的最終質(zhì)量檢驗應(yīng)以通過

17、強(qiáng)度試驗和氣密性試驗為準(zhǔn)。,鞍型連接是PE管道電熔連接的一種，其連接原理和過程基本與電熔承插連接過程相同，首先用刮削工具刮削待熔接區(qū)域，然后按照要求將鞍型管件固定在管材上，使管件和管材完全接合，用電熔焊機(jī)焊接 。,電熔鞍型又分為鞍型直通和鞍型旁通兩種，鞍型直通管件又分為帶開孔刀具和無刀具兩種。對于不同的鞍型管件，應(yīng)選用下面的幾種方法進(jìn)行緊固： 1 .對于帶有半圓型槽狀PE下部緊固件的鞍型管件，應(yīng)使用木制或橡膠的錘子敲打緊固件有增強(qiáng)緣的一端使其沿管材滑動，從鞍型管件的一端到達(dá)另一端。,2 .對于帶有緊固件鞍型管件，掛緊固件帶時，先松動螺絲使輕松地掛上帶扣，然后上緊兩個螺絲直到緊固帶連接的兩個塑料

18、件緊密接觸。 3 .對于帶有半圓型PE下部緊固件，使用螺栓進(jìn)行緊固的鞍型管件，應(yīng)參照使用說明，安裝金屬墊條和螺栓，然后上緊四個螺絲，直到緊固件的下沿和鞍型件的上沿接近至四個螺栓，只剩下最后一道螺紋。 4 .自身不帶有緊固件的，應(yīng)使用專用的鞍型定位夾緊工具，參照工具使用說明，進(jìn)行合適的夾緊。,機(jī)械連接主要用于管道法蘭連接和鋼塑過渡連接兩種方式。 法蘭連接是PE管道和其他材質(zhì)的管道、閥門連接的主要方式，也常用于PE管道本身之間的連接（如地下障礙物比較多或管道進(jìn)行維修時采用）。 鋼塑過渡連接一般是成型產(chǎn)品，在工廠內(nèi)制造并經(jīng)過測試，主要用于與鋼管的連接。,PE法蘭連接的組件有： 1、聚乙烯法蘭頭； 2

19、、金屬制背壓活套法蘭； 3、螺栓、螺母； 4、密封圈。 連接時用螺栓緊固背壓活套法蘭和欲連接的鋼法蘭，使PE法蘭頭和欲連接的鋼法蘭緊密連接在一起。建議在24小時內(nèi)至少均分多次重復(fù)緊固所有螺栓，以消除聚乙烯材料的柔性形變，確保法蘭連接的嚴(yán)密性。,PE管道系統(tǒng)施工的一般要求： 管道施工之前，應(yīng)有書面的連接程序，包括方法規(guī)范、焊接參數(shù)、焊接設(shè)備及工具、連接條件、操作者的水平技術(shù)及質(zhì)量控制方法。 操作者應(yīng)有制作連續(xù)一致的高質(zhì)量焊接接頭所必須的技能和知識，并具備相應(yīng)的資格。 PE管道的土方工程應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。 PE燃?xì)夤艿赖穆裨O(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：埋設(shè)在車行道下時，不宜小于0.9米；埋設(shè)

20、在非車行道下時，不宜小于0.6米；埋設(shè)在水田下時，不宜小于0.8米。但如果采取行之有效的措施后，上述規(guī)定可適當(dāng)降低。當(dāng)PE燃?xì)夤艿垒斔偷慕橘|(zhì)含有冷凝液時，最小管頂敷土厚度至少應(yīng)在土壤冰凍線以下。,管道敷設(shè)時允許的彎曲半徑規(guī)定如下： 管段上無承插接頭和其他附屬設(shè)備時，應(yīng)符合下表規(guī)定： 管段上有承插接頭和其他附屬設(shè)備時，管道的允許最小彎曲半徑不應(yīng)小于125D。,一般規(guī)定 燃?xì)夤艿涝诎惭b完畢后，均應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定對其進(jìn)行強(qiáng)度試驗和氣密性試驗，以檢驗管道系統(tǒng)的機(jī)械性能和連接質(zhì)量。試驗前還應(yīng)進(jìn)行吹掃。 強(qiáng)度試驗和氣密性試驗應(yīng)由施工單位、燃?xì)夤芾韱挝?、和監(jiān)理單位共同進(jìn)行驗收。 吹掃和試驗介質(zhì)應(yīng)采用壓縮空氣，空氣溫度不超過40，并不得含有對管道有害的雜質(zhì)。 分段吹掃和試壓長度不宜超過1.5公里。 試驗用的彈簧壓力表，其量程不得大于試驗壓力的2倍，精度不得低于0.4級，表盤直徑不得小于150mm。 試驗時所發(fā)現(xiàn)的缺陷，應(yīng)在試驗壓力降