目前 PE 管在中國管材市場穩(wěn)步發(fā)展，并且應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，燃?xì)夤苁瞧渲幸粋€非常大的應(yīng)用市場。中國的 PE 燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)工程發(fā)展越來越快，同時也對質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求。
1 PE 燃?xì)夤芎附邮┕べ|(zhì)量管理及控制的必要性
和金屬管道作比較，PE 燃?xì)夤芫哂邢鄬^好的優(yōu)點(diǎn)，比如耐腐蝕性更強(qiáng)、壽命周期比較長、柔韌性比較佳、流通方面的能力更高以及在焊接方面的性能更佳等。當(dāng) PE 燃?xì)夤鼙粦?yīng)用在中低壓管網(wǎng)，特別是 DN250 毫米以下的有關(guān)管網(wǎng)建設(shè)工程中時，相關(guān)綜合建設(shè)所耗費(fèi)用與傳統(tǒng)鋼管相比，相對較低。另外，PE 燃?xì)夤芫哂懈硐氲慕?jīng)濟(jì)性，所以在中國的內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)的應(yīng)用日益廣泛。然而 PE 燃?xì)夤芎附邮┕な枪芎附ㄔO(shè)中的較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對管焊工程的質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。因此，必須保證PE 燃?xì)夤芎附邮┕べ|(zhì)量。
PE 燃?xì)夤懿脑谶B接施工中，通常有兩種焊接方式，包括熱熔對接焊接與電熔焊接。而跟鋼管做比較，PE 燃?xì)夤茉谶B接時存在一些不足的地方，就是它的焊接接口在當(dāng)前還缺乏科學(xué)有效的無損檢測技術(shù)來對其合格性進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，要確保其焊接接口的質(zhì)量，則需要從兩個方面來進(jìn)行，一種是選擇合格的焊接工藝，另一種是選擇合格的焊接工具。而且在這個過程中，必須做好嚴(yán)格控制的工作，以保證 PE 燃?xì)夤艿暮附咏涌谫|(zhì)量。
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2.1 焊接原理
聚乙烯管道的熱熔焊接是通過聚乙烯高分子在不同溫度下的物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的，所以說聚乙烯熱熔焊接是一個物理變化過程。
聚乙烯在不同條件下呈現(xiàn)三種不同的力學(xué)狀態(tài)，即結(jié)晶態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。聚乙烯管道就是在一定條件下，這三態(tài)相互轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)焊接的。
聚乙烯的焊接過程：
常溫下聚乙烯處于結(jié)晶態(tài)，高分子鏈不能移動，管材之間或管材與管件之間無法實(shí)現(xiàn)焊接。當(dāng)溫度升高到熔點(diǎn)時，在管材或管件端面一定區(qū)域內(nèi)，聚乙烯處于高彈態(tài)，在這個區(qū)域內(nèi)鏈段能運(yùn)動，但高分子整鏈不能運(yùn)動，不能焊接。
當(dāng)溫度升高到粘流態(tài)溫度時，聚乙烯管材或管件端面一定區(qū)域內(nèi)處于粘流態(tài)，即熔融層。此時熔融層內(nèi)的高分子熱運(yùn)動能量加大，分子鏈間空隙體積加大，在外力地作用下，兩個熔融層緊緊地擠壓在一起，兩個熔融層中的部分高分子整鏈在壓力的作用下，克服分子間力和分子間相互纏結(jié)作用，打開結(jié)點(diǎn)，沿受力方向通過分子間的孔穴躍遷到對面的熔融層的空隙中，并與對面熔融層中的部分高分子發(fā)生纏結(jié)作用。這樣通過兩個熔融層中部分高分子相互移動，使兩個熔融層內(nèi)的高分子很好地融合在一起。隨著溫度的降低熔融層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，并在熔點(diǎn)下開始重新結(jié)晶，直至常溫下形成結(jié)晶態(tài)而完成焊接。
溫度對結(jié)晶的速度影響很大，當(dāng)溫度較低時，晶體形成數(shù)量多，但都很微小，這時產(chǎn)生的焊接區(qū)域強(qiáng)度低。當(dāng)緩慢冷卻時，聚合物中的晶體既多又大，焊接區(qū)域強(qiáng)度大。所以為保證焊接區(qū)域強(qiáng)度，只能采取自然冷卻的方法，而不能采取任何水冷，風(fēng)冷等強(qiáng)制冷卻手段。而管材和管件屬于強(qiáng)制冷卻，因此理論上焊接區(qū)域的強(qiáng)度要高于管材或管件本身的強(qiáng)度。外力是實(shí)現(xiàn)焊接的必要條件，如果沒有外力，粘流態(tài)下的高分子就不能克服分子間力和分子間的相互纏結(jié)作用而進(jìn)行移動，也就無法實(shí)現(xiàn)焊接。電熔焊接的原理是相同的，只不過實(shí)現(xiàn)焊接的力是管件與管材內(nèi)外表熔面熔化形成熔融層時產(chǎn)生的熔脹力。
2.2 熱熔對接在操作方面的要點(diǎn)：
第一，溫度，壓力，時間是焊接的主要工藝參數(shù)，加熱溫度一般設(shè)定在 190° C 到 230° C 之間，溫度過高或過低都將形成虛焊。
第二，預(yù)熱時壓力不要過高，稍微有點(diǎn)壓力即可，如果壓力設(shè)定較高，熔融層都被擠翻出來，端面沒有熔融層將無法實(shí)現(xiàn)焊接。
第三，保壓階段一定要有，而且要有一定的保壓壓力和保壓時間。這個階段在施工中經(jīng)常會被省略，這將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
第四，冷卻階段一定要自然冷卻，不能采取強(qiáng)制冷卻手段。
第五，焊口焊好后，最好 24 小時后才能進(jìn)行拖拉，如果特殊情況也要等焊口處溫度完全自然冷卻到室溫才能進(jìn)行拖拉。
第六，一定在焊接前保證端口整潔，無油污，無雜質(zhì)，無灰塵。
3 焊接質(zhì)量檢查可以分為 4 種，即外觀上的檢查、卷邊檢查、性能檢測以及破壞性檢查。
3.1 外觀檢查
一般在對熔焊接完成之后，都會對其進(jìn)行全面的外觀檢查，即確認(rèn)其接口的卷邊高度是否適中，是否對稱均勻，還要確保卷邊中間沒有雜物以及污染物等。
3.2 卷邊檢查
這一檢查就是根據(jù)一定比例，采用專用工具對對熔焊接接口的卷邊進(jìn)行切除。而且要對卷邊的寬度、裂縫問題以及污染問題等進(jìn)行細(xì)致檢查。
采用卷邊測量器這一工具對卷邊寬度最大值與最小值進(jìn)行檢查，確認(rèn)其有沒有符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)卷邊有沒有變形問題；確認(rèn)卷邊的底部的接合接面有沒有污染問題或者熔合不足而導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象。一旦存在污染問題，則應(yīng)該對管道接口相應(yīng)位置進(jìn)行檢查，確認(rèn)其有沒有一樣的污染問題，并且給予及時處理；將卷邊進(jìn)行背后屈曲，確認(rèn)有沒有熔合不到位的問題，即明顯的裂縫，一旦存在，則應(yīng)該在管道接口上找出熔合不到位的位置。根據(jù)規(guī)定，需要進(jìn)行比例為 10% 的卷邊切除檢驗(yàn)。如果企業(yè)有條件，應(yīng)該將其比例上升到 100%。
3.3性能檢測：在正式施工前應(yīng)焊接幾段樣品進(jìn)行性能檢測，樣品包括管材與管材之間的焊接，管材與管件之間的焊接，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜液壓、拉伸強(qiáng)度等性能檢測，各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，說明此焊接工藝和焊接設(shè)備以及施工人員都能滿足施工要求，可以開始正式施工。
3.4 破壞性檢查
一般是在對熔接口的管道中進(jìn)行分割，形成寬 25 毫米、長在500~600毫米范圍內(nèi)的直條，其接口應(yīng)該在直條的中央位置。對直條進(jìn)行用力彎曲，使其兩端相互接觸，檢查其是否存在裂縫問題。另外，根據(jù)實(shí)際情況確定相關(guān)檢查比例。
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在 PE 管道的電熔焊接方面，可以按照管件的類型而分為兩種連接方式，即電熔套筒連接與電熔鞍形，前者主要包括彎頭以及三通。在管件生產(chǎn)的過程中，管件內(nèi)已經(jīng)預(yù)埋好的電熱絲會在通電之后進(jìn)行加熱，直到管件的內(nèi)層與管材的外層都完全被熔化并通過熔脹產(chǎn)生的壓力形成一體，等到足夠冷卻之后，其中的焊合部分會恢復(fù)到原來的固體形態(tài)，即是電容焊接的原理。
4.1 電熔焊接在操作方面的要點(diǎn)
第一，電熔管件應(yīng)該在焊接施工之前才可以將其包裝打開。通常來說，國外對電熔管件都采取單件包裝形式，對其抽真空或者對其充入氮?dú)?，從而避免管件的電熱絲受到污染或者產(chǎn)生氧化問題而影響質(zhì)量。第二，使用前必須用萬用表測量，確認(rèn)電阻絲、接線柱及整個管件的線路是連通的。在電熔套筒連接這一施工中，其管材在插入時必須與套筒中位隔相接觸，并且一定要到位。通常要做到這一點(diǎn)，需要在管材上對其進(jìn)行劃線，予以一定的準(zhǔn)確性。而對于電熔鞍形連接施工，則需要關(guān)注其施工夾具在實(shí)際施工中的正確使用方法。
第三，在電熔焊接施工中，特別是采取電熔套筒連接方式時，很多情況下都是在溝下進(jìn)行作業(yè)。因此，我們一定要注意管材
插入套筒的時候，務(wù)必保持其自然平直，從而避免應(yīng)力的發(fā)生?，F(xiàn)在很多焊接問題都是這一原因?qū)е碌?，必須給予足夠重視。
第四，在焊接前要將插入部分的管材表面的氧化皮刮掉，否則將影響焊接質(zhì)量。
第五，性能檢測，同熱熔對接一樣，在正式施工前，應(yīng)焊接幾個樣品進(jìn)行性能檢測，樣品包括電熔套筒，電熔彎頭，電熔三通等，經(jīng)檢測各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求方能正式施工。
4.2 電熔焊接接口的質(zhì)量檢驗(yàn)
這一方面的質(zhì)量檢驗(yàn)有兩種，即外觀上的檢驗(yàn)以及破壞性試驗(yàn)。
4.2.1 外觀上的檢驗(yàn)
第一，要確認(rèn)其接口周圍是否存在顯著的刮削痕跡問題；
第二，確認(rèn)電熔管件是否處在定位線的中間位置上；第三，確認(rèn)熔合指示針是否已經(jīng)升起，通常升起的高度不低于 2 毫米。
第四，確認(rèn)管件的兩端是否存在熔解膠料的流出現(xiàn)象。
4.2.2 破壞性試驗(yàn)
這一試驗(yàn)就是指對電熔接口進(jìn)行壓扁試驗(yàn)。第一，對管道或者配件的接口以及兩邊長大概為 300 毫米的管道進(jìn)行垂直分割，形成兩個部分；第二，把其中分割出來的一部分管道橫放在臺鉗之上；第三，使用臺鉗對管道進(jìn)行壓扁，一直到兩邊內(nèi)壁出現(xiàn)緊貼現(xiàn)象，持續(xù) 10min；第四，對熔合接面進(jìn)行檢查，確保其沒有出現(xiàn)裂縫問題。
5 PE 燃?xì)夤芎附淤|(zhì)量有效管控的其他建議
不管 PE 燃?xì)夤懿捎媚囊环N焊接方式，都需要對工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，確保其持證上崗。在施工之前，必須評定 PE 燃?xì)夤艿篮附庸に?。在焊接中需要使用的有關(guān)管件管材、焊接機(jī)具等，應(yīng)該保持干爽。同時，焊接端口要保持平整清潔，已經(jīng)刮削應(yīng)用在焊接中的連接面也需要確保沒有受到污染。如果 PE 管件的聚乙烯制造原料的級別與熔體流動速率并不一致，在標(biāo)準(zhǔn)尺寸比也不一致的情況下，在 PE 燃?xì)夤艿肋B接施工中，都應(yīng)該采取電熔連接這一方式。在施工之前，應(yīng)該做好試驗(yàn)工作，對其連接質(zhì)量進(jìn)行判定，在合格之后才能進(jìn)行電熔連接施工。
最后，一段焊接完成后，一般 500 米到 1000 米要進(jìn)行試壓驗(yàn)收，試壓結(jié)果達(dá)到要求，此段管道即可驗(yàn)收合格。這個工作必不可少。
6 結(jié)束語
要對燃?xì)夤こ藤|(zhì)量給予保證，其中非常重要的環(huán)節(jié)就是焊接工程的質(zhì)量，我們必須采用先進(jìn)合格的有關(guān)焊接機(jī)具，對焊接過程進(jìn)行科學(xué)、合理、嚴(yán)格的管控，確保燃?xì)夤芫W(wǎng)得以安全運(yùn)行，創(chuàng)造理想的企業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會效益，促進(jìn)企業(yè)與社會共同健康發(fā)展。
