聚乙烯管道的电熔焊接

新整违筑村料全国中文核心期刊聚乙烯管道的电熔焊接肖燕，贾晓辉(河北沧州明珠塑料股份有限公司,河北沧州06100)摘要:介绍聚乙烯管道电熔焊接原理，对电熔管件、电熔焊机的要求,电熔管件的焊接操作过程及电熔焊接的检验等。质量监督检验检疫总局近期将领布的燃气用聚乙烯管道焊接技术规则，将进一步规范聚乙烯管道的焊接技术工作，提高管道焊接质量和管道系统的安全。关键词:聚乙烯管道:电熔焊接:电熔焊机:电熔管件;焊接质量中图分类号:TU532.61文献标识码:B文章编号: 1001-702X (2007)04-0015-03Electric fusion welding of PE pipelineXIAO Yan, JIA Xiohui(Hebei cangzhou minghu Limited Company,Cangzhou 061001, Hebei, China)近几年来，聚乙烯(PE)管道由于其独特而良好的可熔接根据电熔焊接原理和国内外的实践经验证实，管道能否(焊接)性.连接方便(热熔对接、电熔连接)、抗开裂、环保、卫形成可靠的焊接连接，主要由电熔管件的设计.电阻的温度-生、可回收使用等特点,而成为城市输气管网、中低压供水管电阻特性、电熔焊机提供的电源电压的稳定性以及管件和管网的最佳选择，在我国得到了快速发展。随着PE压力管道应材的材料性质连接界面的预处理状况、连接界面间的缝隙宽用的普及，PE电熔管件以其施工方便，焊接可靠而得到非常度和均匀性、管件和管材的对中和夹持稳定状况、焊接工艺参广泛的应用,特别是城市燃气领域使用已经普及，在供水领域数(如电压、电流、时间等)、焊接时环境温度、操作人员的水平也开始广泛应用。等因素决定。国内外应用实践的历史经验表明，能够与聚乙烯管材使2电熔管 件的要求用寿命基本等同的可靠连接方法是焊接。因此,电熔管件与电熔焊机也得到了广泛的应用和快速发展。在聚乙烯管道系统的构成中,电熔管件是必不可少的组此外，近几年钢丝网骨架聚乙烯复合给水管，由于具有成部分，燃气管道系统所用的电熔管件必须符合GB .PE管材的优点，又比PE管有着更优越的综合性能，特别是15558.2- -2005《燃气用聚乙烯管件》规定的要求;给水用聚乙在抗快速应力开裂性能、抗蠕变性能、持续机械强度性能等方烯电熔管件必须符合GB/T 13663.2- -2005 给水用聚乙烯管面优于纯PE管,所以，也开始广泛用作市政给水管。其主要件》规定的要求。连接方法就是电熔焊接(因为中间有钢不能对接)，相应的电(1)PE电热熔管件所用的电热丝必须符合其产品标准的熔管件与电熔焊机也因此而得到发展。要求电熔管件产品的电性能主要体现在产品的电阻上。根据1聚乙烯( PE )管道电熔焊接原理CB 1558.2-2005要求，在23 C下电熔管件的电阻应在以下聚乙烯管电熔焊接的原理:是用电熔焊机给镶嵌在电熔管范围内:最大值为标称值X(1+10%)+0.1 Q;最小值为标称值件内壁的电阻丝通电加热,其加热的能量使管件和管材的连X(1-10%)。因此,要求所用的电热丝必须在单位长度上具有接界面熔融。在管件两端的间隙封闭后，界面熔融区的熔融物非常稳定的电阻值,才有可能保证产品具有稳定的电性能。聚在高温和压力作用下,其分子链段相互扩散，当界面上互相扩乙烯电熔管件内分布的电阻丝是电熔管件的主要构件。电阻散的深度达到了分子链缠结所必须的尺寸,自然冷却后界面丝的直径、长度、螺距分布,决定其发热量,不同要求有不同的就可以得到必要的焊接强度,形成管道可靠的焊接连接。设计,每种规格都要通过设计和试验确定。配料必须符合其产品中国煤化工"收稿日期:2006-09-28标准YH. CN M H G的长期性能具有决定作者简介:肖燕，女, 1966年生,河北沧州人，工程师。地址:河北省沧州市新华西路13号,电话:0317- 2063955.性的影响，燃气用电熔管件所用混配料在GB 1558.2- 2005NEW BUILDING MATERIALS . 15 .肖燕,等:聚乙烯管道的电熔焊接中作了明确的规定,其基本性能见表1。对焊接质量的影响，这就对电熔焊接的控制精度提出了更高表1燃气用PE电熔管件对混配料的性能要求的要求。因此,由全国塑料制品标准化委员会(SCATC48)塑项目标准要求料管材管件及阀门分技术委员会(TC48/SC3)牵头,制订了密度(kg/m)≥930(基础数值)电熔焊机国家标准《塑料管材和管件聚乙烯管道系统熔接设熔体质量流动速率(NFR)| 02-14, 且最大偏差不应备第2部分: 电熔连接)报批稿。该报批稿规定，高性能的电超过混配料标称值的+20%热稳定性(氧化诱导时间)熔焊机主要有以下几个方面的要求:>201(g/10 min)(1)结构设计,电熔焊机的外壳防护等级达到IP54,同时基本挥发分含量/(mg/kg)≤350应具有防止跳撞的保护措施。性能水分含量"/(mgkg)≤300(2)性能指标，电熔焊机的性能指标主要是输入电源范碳黑含量9%2.0-2.5围、能量输出精度、.有效值控制、能量补偿功能等几个方面。碳黑分散7级(3)安全防护,电熔焊机通常用于野外施工,因此,必须有颜料分散级≤安全防护措施，这主要体现在输出电源的绝缘保护及管件电耐气体组分h≥20全尺寸试验d,≥250 mm)/MPa|临界压力Pn≥1.5xMOP阻值检测上。耐快速s.试验(管材壁厚≥15 mm)临界压力P≥(4)焊接数据可追溯性,由于聚乙烯管道系统的特殊性，裂纹扩展MPaMOP24 0072.(RCP)要求其每次的焊接数据都必须可以追溯。因此,电熔焊机不仅耐慢速裂纹增长(e,25 mm)/h165 .要能进行高质量的焊接,还要对焊接数据进行分析和保存见PE原材料性能差异的最基本因素是分子结构的差异，只IS0 12176- -4:2003 塑料管材管件聚乙烯系统的焊接设备第有采用先进的聚合装置和工艺才能生产出具有优良性能的4 部分，可追溯编码(E在制定国标)]。PE管道专用料,所以必须选用有定级证明的专用混配料。此外,即将颁布的燃气用聚乙烯管道焊接技术规则规定:(3) 电熔管件熔接显示器焊接机具除应满足相应的国家标准外，还明确指出应当符合聚乙烯管件内部设计了熔接显示器,当熔融压力达到电以下要求:熔管件设计要求时显示器将会推出,以便于操作者观察到，如(1)焊接机具正常的工作温度范围为-10~+40C。如果超果显示器未被推出，该处焊接的管件则需从系统上切割下来，出此温度范围工作， 需要焊机制造单位和施I单位协商采取用新的电熔管件重新进行焊接。适当的保护措施;(4)电熔管件熔接必须达到粘流态并控制其熔融的温度(2)除满足国家计量法有关规定外,焊接机具在完成2000范围个焊口或最长不超过12个月时，还必须进行校准和检定,保聚乙烯材料处于粘流态时才有可能形成焊接，必须要达存相应记录，确保焊接机具经常处于良好的工作状态。到并控制其粘流态(熔融)温度范围。要使电熔管件与管材熔(3)电熔焊机应有一个数据检索存储装置.该装置通过一接,必须将电熔管件预埋进- -定 功率及阻值的电阻丝,对电阻个接口将存储的数据下载到电子设备(计算机或者打印机)，丝进行通电加热，从而使管件和管材的连接界面熔融,并形成存储容量至少为250个焊口的参数。电熔焊机应当有工作参一定的压力,才达到焊接的条件。数自动输入及环境温度自动补偿功能。自动输入的方式可以-般电熔管件设计电压为48 V。该电压等级- 方面保证是条形码、识别电阻、磁卡或者微控芯片。了焊接的安全性，另-方面也保证了管件熔接的能量需求。管4电熔焊接规则件生产商-般在管件上贴有反映管件焊接参数的条码，焊接时，通过对条码的扫描可以将焊接参数直接输入到电熔焊机国家质量监督检验检疫总局近期将颁布的燃气用聚乙烯中,从而避免了人工数据录入可能发生的错误，使焊接过程可管道焊接技术规则,适用于燃气用聚乙烯管道元件预制和管以保质保量地进行。道安装过程中的焊接安全技术工作,其它领域聚乙烯管道的焊接安全技术工作也可以参照该规则执行。规则规定:燃气用聚3电熔焊机的要求乙烯中国煤化工位，应当取得特种设备电熔焊机的作用是将电网或发电机电源经过降压变换控制造作业人员,须取得质量制后，输入到电熔管件电阻丝的一种电力电子设备。目前的管技术CNMHG证.进行电格连接<电.道焊接基本上都采用自动焊接,这种方法可以减少人为因素熔承插连接和电熔鞍形连接)的聚乙烯焊接,应当按规定进行, 16.新型建筑材料2007.4肖燕，等:聚乙烯管道的电熔焊接焊接I艺评定电熔管件(电熔承插焊接及电熔鞍型连接)焊接6电熔焊接的检验的关键工艺参数,包括电压、加热时间、冷却时间、电阻值;工艺评定工作,由电熔管件制造单位在产品设计生产定型时逐一-进电熔焊接的检验与试验可分为非破坏性检验和破坏性检行焊接工艺评定，且晌施工单位提供相应的焊接I艺参数;施验; 非破坏性检验主要手段为目测和外观检查,用于施工现场工单位使用同一制造单位提供的管道元件时,任选一一个规格进的质量控制和操作人员的自检。破坏性检验主要用于焊接工行验证即可覆盖所有规格。工艺评定应当在施工单位保存至该艺评定及对焊接质量有争议焊口的试验。焊接工艺评定失效。这个规则是强制性的，颁布后必须执行。6.1电熔承插管件焊 接的非破坏性检验主要是进行外观检查: (1)电熔管件应当完整无损,无变5电熔管件的焊接操作过程形及变色; (2)从观察孔应当能看到有少量的PE顶出,但是5.1 电熔承插管件的焊接操作过程顶出物不得呈流淌状，焊接表面不得有熔融物溢出; (3)电熔(1)焊接前准备:①测量电源电压,确认焊机工作时的电管件承插口应当与焊接的管材保持同轴: (4)检查管材整个圆压符合要求;②清洁电源输出接头，保证有良好的导电性。周的刮削痕迹。(2)管材截取:管材的端面应垂直轴线,其误差应小于56.2 电熔承插管件焊接的破坏性检验mm。按GB/T 19807- 2005《塑料管材和管件:聚乙烯管电熔(3)焊接面清理:测量电熔管材的长度或者中心线,在焊管件组合试件的制备》制样。接的管材表面上划线标识，将大于划线区域约5 mm内的焊(1)电熔管件剖面检验:取电熔后的组件,用锯条与熔接接面刮削约0.2 mm厚,以去除氧化层。组件端面成45°角进行切开，组件中的电阻丝应当排列整齐，(4)管材与管件承插:在管材上重新划线,位置距端面为不应当有涨出、裸露、错行,焊后不游离。管件与管材熔接面上1/2管件长度:拆开管件包装,将清洁的电熔管件与需要焊接应 当无可见界线。的管材承插,保持管件外侧边缘与标记线平齐;安装电熔夹(2)拉伸剥离试验:按GB/T 19808- 2005《塑料管材和管具,不得使电熔管件承受外力,管材与管件的不同轴度应当小件公称外径大于或等于90 mm的聚乙烯电熔组件的拉伸剥于管材外径尺寸的1.5%。离试验(IS0 13954:1997 IDT)》进行。(5)输出接头连接:焊机输出端与管件接线柱牢固连接，(3)挤压剥离试验:按GB/T 19806 -2005《塑料管材和管不得虚接。件聚乙烯电熔组件的挤压剥离试验》进行。(6)焊接模式设定及数据输入:按焊机说明书要求,将焊(4)静液压强度试验:按GB/T 611- -2003《长期恒定内机调整到自动或手动模式，然后输入焊接数据。压下热塑性塑料管材耐破坏时间的测定》进行。(7)焊接:①启动焊接开关,开始计时:②手动模式下焊接6.3电熔鞍形 管件焊接的检验参数应当按管件产品说明书确定。(1)非破坏性检验:①电熔鞍形管件与管材焊接后,不得<8)自然冷却:冷却时间应当按管件产品说明书确定,冷有熔融物流出 管材表面;从观察孔应当能看到有少量的PE却过程中不得向焊接件施加任何外力,必须在完成冷却后,才项出,但是顶出物不得呈流淌状.②电熔鞍形管件应当与管材能拆卸夹具。轴向垂直.③鞍形管件和管材装配时不得有明显间隙.④鞍形.2 电熔鞍形管件的焊接操作过程管件焊接处周围应当有刮削痕迹。(1)焊接前准备:与电熔承插管件焊接相同。(2)破坏性检验:按GB/T 19712- -2005 <塑料管材和管件(2)划线:在管材上划出焊接区域。聚乙烯(PE)鞍形旁通抗冲击试验方法》进行。(3)焊接面清理:将划线区域内的焊接面刮削约0.2mm7结语厚,以去除氧化层，刮削区域应大于鞍体边缘。(4)管件安装:用管件制造单位提供的方法进行安装，确聚乙烯(PE)管道熔接(焊接)原理决定了电熔管件和电保管件与管材的2个焊接面无间隙。熔焊机的技术要求，国家质量监督检验检疫总局近期将颁布(5)焊接数据输入及焊接:与电熔承插管件焊接相同。燃气刖中国煤化工步规范聚乙烯管道(6)自然冷却;接头在冷却过程中应处夹紧状态。鞍形三通的焊二管道系统的安全性。随的冷却时间应当大于60min或者按产品说明书进行开孔操作。着电烙吕T和电阳干仍仪六电胎肝妆技MHCNMHC技术的发展，将进一步(7)封堵:按照管件产品说明书进行封堵。促进聚乙烯管道系统的发展。ANEW BUILDING MATERIALS●17●