如何保障PE管焊接質(zhì)量？ 上海申弘閥門有限公司 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
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zui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(chǔ)存三個(gè)環(huán)節(jié)。
1．1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┕懿摹稧B15558．1—2003和《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕芗稧B15558．1—95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，是否有第三方機(jī)構(gòu)檢測報(bào)告證明等。對不合格的材料拒絕進(jìn)場。
1．2搬運(yùn)
管道必須用非金屬繩吊裝，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。
1．3儲(chǔ)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(dòng)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*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。
4．1 PE管熱熔焊接知識(shí)
(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(dòng)，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zui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(huì)出現(xiàn)如下情況：卷邊尺寸增大、聚合物熔體粘附工具的、聚合物產(chǎn)生熱氧化破壞，使焊接接頭的強(qiáng)度降低。考慮上述情況以及PTFE抗粘層熱穩(wěn)定性，焊接溫度控制在200～230℃。
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(huì)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(huì)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0．15MP～0．22MP。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(huì)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。 4．2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)
①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=0．35～0．45S
焊環(huán)的高度：H=0．2～0．25S
環(huán)縫的高度：h=0．1～0．2S
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
②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(hào) | 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(hào)不同或加熱板兩邊溫度不均勻 | 4 | 兩環(huán)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 | 對接端面銑削不平、對接卡裝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)zui終確定一組*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)沒同管壁接觸的情況，這會(huì)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
5．1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2  
5．2三個(gè)環(huán)節(jié)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(shí)、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)：
①卡裝管材時(shí)要控制好移動(dòng)夾具的位置和管材伸出夾具的自由長度，避免造成移動(dòng)夾具的行程已盡。
②銑管材端面時(shí)，要形成連續(xù)的切屑，先降壓，再打開夾具，zui后關(guān)閉銑刀。
③控制焊接過程拖動(dòng)壓力。
④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。
⑤夾具閉合后升壓時(shí)應(yīng)均勻升壓，不能太快或太慢。
⑥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。
⑦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。
5．3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(hào)：(圖號(hào) ) 施工單位： | 焊口
編號(hào) | 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(dòng)
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zui大值，；焊口檢查中有關(guān)數(shù)椐要測量可能的zui大、zui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。與本文論文相關(guān)的論文有;全焊接閥門會(huì)議召開 |
