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PE燃气管焊接施工的质量管理与控制

文章出处:http://www.yamaxunsy.com发布时间:2017-12-16 16:35:32

目前 PE 管在中国管材市场稳步发展,并且应用领域较为广泛,燃气管是其中一个非常大的应用市场。中国的 PE 燃气管道建设工程发展越来越快,同时也对质量提出了更严格的要求。

1 PE 燃气管焊接施工质量管理及控制的必要性

和金属管道作比较,PE 燃气管具有相对较好的优点,比如耐腐蚀性更强、寿命周期比较长、柔韧性比较佳、流通方面的能力更高以及在焊接方面的性能更佳等。当 PE 燃气管被应用在中低压管网,特别是 DN250 毫米以下的有关管网建设工程中时,相关综合建设所耗费用与传统钢管相比,相对较低。另外,PE 燃气管具有更理想的经济性,所以在中国的内燃气行业的应用日益广泛。然而 PE 燃气管焊接施工是管焊建设中的较为关键的环节,对管焊工程的质量起到关键作用。因此,必须保证PE 燃气管焊接施工质量。

PE 燃气管材在连接施工中,通常有两种焊接方式,包括热熔对接焊接与电熔焊接。而跟钢管做比较,PE 燃气管在连接时存在一些不足的地方,就是它的焊接接口在当前还缺乏科学有效的无损检测技术来对其合格性进行检验。因此,要确保其焊接接口的质量,则需要从两个方面来进行,一种是选择合格的焊接工艺,另一种是选择合格的焊接工具。而且在这个过程中,必须做好严格控制的工作,以保证 PE 燃气管的焊接接口质量。
2 PE 燃气管的热熔对接焊接分析
2.1 焊接原理
聚乙烯管道的热熔焊接是通过聚乙烯高分子在不同温度下的物理状态转换来实现的,所以说聚乙烯热熔焊接是一个物理变化过程。
聚乙烯在不同条件下呈现三种不同的力学状态,即结晶态、高弹态和粘流态。聚乙烯管道就是在一定条件下,这三态相互转换来实现焊接的。
聚乙烯的焊接过程:
常温下聚乙烯处于结晶态,高分子链不能移动,管材之间或管材与管件之间无法实现焊接。当温度升高到熔点时,在管材或管件端面一定区域内,聚乙烯处于高弹态,在这个区域内链段能运动,但高分子整链不能运动,不能焊接。

当温度升高到粘流态温度时,聚乙烯管材或管件端面一定区域内处于粘流态,即熔融层。此时熔融层内的高分子热运动能量加大,分子链间空隙体积加大,在外力地作用下,两个熔融层紧紧地挤压在一起,两个熔融层中的部分高分子整链在压力的作用下,克服分子间力和分子间相互缠结作用,打开结点,沿受力方向通过分子间的孔穴跃迁到对面的熔融层的空隙中,并与对面熔融层中的部分高分子发生缠结作用。这样通过两个熔融层中部分高分子相互移动,使两个熔融层内的高分子很好地融合在一起。随着温度的降低熔融层逐渐转变为高弹态,并在熔点下开始重新结晶,直至常温下形成结晶态而完成焊接。

温度对结晶的速度影响很大,当温度较低时,晶体形成数量多,但都很微小,这时产生的焊接区域强度低。当缓慢冷却时,聚合物中的晶体既多又大,焊接区域强度大。所以为保证焊接区域强度,只能采取自然冷却的方法,而不能采取任何水冷,风冷等强制冷却手段。而管材和管件属于强制冷却,因此理论上焊接区域的强度要高于管材或管件本身的强度。外力是实现焊接的必要条件,如果没有外力,粘流态下的高分子就不能克服分子间力和分子间的相互缠结作用而进行移动,也就无法实现焊接。电熔焊接的原理是相同的,只不过实现焊接的力是管件与管材内外表熔面熔化形成熔融层时产生的熔胀力。
2.2 热熔对接在操作方面的要点:
第一,温度,压力,时间是焊接的主要工艺参数,加热温度一般设定在 190° C 到 230° C 之间,温度过高或过低都将形成虚焊。
第二,预热时压力不要过高,稍微有点压力即可,如果压力设定较高,熔融层都被挤翻出来,端面没有熔融层将无法实现焊接。
第三,保压阶段一定要有,而且要有一定的保压压力和保压时间。这个阶段在施工中经常会被省略,这将严重影响焊接质量。
第四,冷却阶段一定要自然冷却,不能采取强制冷却手段。
第五,焊口焊好后,最好 24 小时后才能进行拖拉,如果特殊情况也要等焊口处温度完全自然冷却到室温才能进行拖拉。

第六,一定在焊接前保证端口整洁,无油污,无杂质,无灰尘。


3 焊接质量检查可以分为 4 种,即外观上的检查、卷边检查、性能检测以及破坏性检查。
3.1 外观检查
一般在对熔焊接完成之后,都会对其进行全面的外观检查,即确认其接口的卷边高度是否适中,是否对称均匀,还要确保卷边中间没有杂物以及污染物等。
3.2 卷边检查
这一检查就是根据一定比例,采用专用工具对对熔焊接接口的卷边进行切除。而且要对卷边的宽度、裂缝问题以及污染问题等进行细致检查。
采用卷边测量器这一工具对卷边宽度最大值与最小值进行检查,确认其有没有符合规定标准,确认卷边有没有变形问题;确认卷边的底部的接合接面有没有污染问题或者熔合不足而导致的裂缝现象。一旦存在污染问题,则应该对管道接口相应位置进行检查,确认其有没有一样的污染问题,并且给予及时处理;将卷边进行背后屈曲,确认有没有熔合不到位的问题,即明显的裂缝,一旦存在,则应该在管道接口上找出熔合不到位的位置。根据规定,需要进行比例为 10% 的卷边切除检验。如果企业有条件,应该将其比例上升到 100%。
3.3性能检测:在正式施工前应焊接几段样品进行性能检测,样品包括管材与管材之间的焊接,管材与管件之间的焊接,按照国家标准进行静液压、拉伸强度等性能检测,各项指标都能达到国家标准的要求,说明此焊接工艺和焊接设备以及施工人员都能满足施工要求,可以开始正式施工。
3.4 破坏性检查

一般是在对熔接口的管道中进行分割,形成宽 25 毫米、长在500~600毫米范围内的直条,其接口应该在直条的中央位置。对直条进行用力弯曲,使其两端相互接触,检查其是否存在裂缝问题。另外,根据实际情况确定相关检查比例。


4 PE 燃气管焊接的电熔焊接分析
在 PE 管道的电熔焊接方面,可以按照管件的类型而分为两种连接方式,即电熔套筒连接与电熔鞍形,前者主要包括弯头以及三通。在管件生产的过程中,管件内已经预埋好的电热丝会在通电之后进行加热,直到管件的内层与管材的外层都完全被熔化并通过熔胀产生的压力形成一体,等到足够冷却之后,其中的焊合部分会恢复到原来的固体形态,即是电容焊接的原理。
4.1 电熔焊接在操作方面的要点
第一,电熔管件应该在焊接施工之前才可以将其包装打开。通常来说,国外对电熔管件都采取单件包装形式,对其抽真空或者对其充入氮气,从而避免管件的电热丝受到污染或者产生氧化问题而影响质量。第二,使用前必须用万用表测量,确认电阻丝、接线柱及整个管件的线路是连通的。在电熔套筒连接这一施工中,其管材在插入时必须与套筒中位隔相接触,并且一定要到位。通常要做到这一点,需要在管材上对其进行划线,予以一定的准确性。而对于电熔鞍形连接施工,则需要关注其施工夹具在实际施工中的正确使用方法。
第三,在电熔焊接施工中,特别是采取电熔套筒连接方式时,很多情况下都是在沟下进行作业。因此,我们一定要注意管材
插入套筒的时候,务必保持其自然平直,从而避免应力的发生。现在很多焊接问题都是这一原因导致的,必须给予足够重视。
第四,在焊接前要将插入部分的管材表面的氧化皮刮掉,否则将影响焊接质量。
第五,性能检测,同热熔对接一样,在正式施工前,应焊接几个样品进行性能检测,样品包括电熔套筒,电熔弯头,电熔三通等,经检测各项性能指标均能达到国家标准要求方能正式施工。
4.2 电熔焊接接口的质量检验
这一方面的质量检验有两种,即外观上的检验以及破坏性试验。
4.2.1 外观上的检验
第一,要确认其接口周围是否存在显著的刮削痕迹问题;
第二,确认电熔管件是否处在定位线的中间位置上;第三,确认熔合指示针是否已经升起,通常升起的高度不低于 2 毫米。
第四,确认管件的两端是否存在熔解胶料的流出现象。
4.2.2 破坏性试验

这一试验就是指对电熔接口进行压扁试验。第一,对管道或者配件的接口以及两边长大概为 300 毫米的管道进行垂直分割,形成两个部分;第二,把其中分割出来的一部分管道横放在台钳之上;第三,使用台钳对管道进行压扁,一直到两边内壁出现紧贴现象,持续 10min;第四,对熔合接面进行检查,确保其没有出现裂缝问题。


5 PE 燃气管焊接质量有效管控的其他建议

不管 PE 燃气管采用哪一种焊接方式,都需要对工作人员进行培训,确保其持证上岗。在施工之前,必须评定 PE 燃气管道焊接工艺。在焊接中需要使用的有关管件管材、焊接机具等,应该保持干爽。同时,焊接端口要保持平整清洁,已经刮削应用在焊接中的连接面也需要确保没有受到污染。如果 PE 管件的聚乙烯制造原料的级别与熔体流动速率并不一致,在标准尺寸比也不一致的情况下,在 PE 燃气管道连接施工中,都应该采取电熔连接这一方式。在施工之前,应该做好试验工作,对其连接质量进行判定,在合格之后才能进行电熔连接施工。

最后,一段焊接完成后,一般 500 米到 1000 米要进行试压验收,试压结果达到要求,此段管道即可验收合格。这个工作必不可少。


6 结束语
要对燃气工程质量给予保证,其中非常重要的环节就是焊接工程的质量,我们必须采用先进合格的有关焊接机具,对焊接过程进行科学、合理、严格的管控,确保燃气管网得以安全运行,创造理想的企业经济、社会效益,促进企业与社会共同健康发展。


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