目前 PE 管在中國(guó)管材市場(chǎng)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€(gè)非常大的應(yīng)用市場(chǎng)。中國(guó)的 PE 燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)工程發(fā)展越來(lái)越快，同時(shí)也對(duì)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?duì)較好的優(yōu)點(diǎn)，比如耐腐蝕性更強(qiáng)、壽命周期比較長(zhǎng)、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(shí)，相關(guān)綜合建設(shè)所耗費(fèi)用與傳統(tǒng)鋼管相比，相對(duì)較低。另外，PE 燃?xì)夤芫哂懈硐氲慕?jīng)濟(jì)性，所以在中國(guó)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(duì)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(duì)接焊接與電熔焊接。而跟鋼管做比較，PE 燃?xì)夤茉谶B接時(shí)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)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(gè)方面來(lái)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(gè)過(guò)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。
2 PE 燃?xì)夤艿臒崛蹖?duì)接焊接分析
2.1 焊接原理
聚乙烯管道的熱熔焊接是通過(guò)聚乙烯高分子在不同溫度下的物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以說(shuō)聚乙烯熱熔焊接是一個(gè)物理變化過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)焊接的。
聚乙烯的焊接過(guò)程：
常溫下聚乙烯處于結(jié)晶態(tài)，高分子鏈不能移動(dòng)，管材之間或管材與管件之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接。當(dāng)溫度升高到熔點(diǎn)時(shí)，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(gè)區(qū)域內(nèi)鏈段能運(yùn)動(dòng)，但高分子整鏈不能運(yùn)動(dòng)，不能焊接。
當(dāng)溫度升高到粘流態(tài)溫度時(shí)，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(shí)熔融層內(nèi)的高分子熱運(yùn)動(dòng)能量加大，分子鏈間空隙體積加大，在外力地作用下，兩個(gè)熔融層緊緊地?cái)D壓在一起，兩個(gè)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(kāi)結(jié)點(diǎn)，沿受力方向通過(guò)分子間的孔穴躍遷到對(duì)面的熔融層的空隙中，并與對(duì)面熔融層中的部分高分子發(fā)生纏結(jié)作用。這樣通過(guò)兩個(gè)熔融層中部分高分子相互移動(dòng)，使兩個(gè)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(kāi)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(duì)結(jié)晶的速度影響很大，當(dāng)溫度較低時(shí)，晶體形成數(shù)量多，但都很微小，這時(shí)產(chǎn)生的焊接區(qū)域強(qiáng)度低。當(dāng)緩慢冷卻時(shí)，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(méi)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(dòng)，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接。電熔焊接的原理是相同的，只不過(guò)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(shí)產(chǎn)生的熔脹力。
2.2 熱熔對(duì)接在操作方面的要點(diǎn)：
第一，溫度，壓力，時(shí)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(guò)高或過(guò)低都將形成虛焊。
第二，預(yù)熱時(shí)壓力不要過(guò)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(lái)，端面沒(méi)有熔融層將無(wú)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(shí)間。這個(gè)階段在施工中經(jīng)常會(huì)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(shí)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(wú)油污，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)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(cè)以及破壞性檢查。
3.1 外觀檢查
一般在對(duì)熔焊接完成之后，都會(huì)對(duì)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(duì)稱均勻，還要確保卷邊中間沒(méi)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(duì)對(duì)熔焊接接口的卷邊進(jìn)行切除。而且要對(duì)卷邊的寬度、裂縫問(wèn)題以及污染問(wèn)題等進(jìn)行細(xì)致檢查。
采用卷邊測(cè)量器這一工具對(duì)卷邊寬度最大值與最小值進(jìn)行檢查，確認(rèn)其有沒(méi)有符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)卷邊有沒(méi)有變形問(wèn)題；確認(rèn)卷邊的底部的接合接面有沒(méi)有污染問(wèn)題或者熔合不足而導(dǎo)致的裂縫現(xiàn)象。一旦存在污染問(wèn)題，則應(yīng)該對(duì)管道接口相應(yīng)位置進(jìn)行檢查，確認(rèn)其有沒(méi)有一樣的污染問(wèn)題，并且給予及時(shí)處理；將卷邊進(jìn)行背后屈曲，確認(rèn)有沒(méi)有熔合不到位的問(wèn)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(cè)：在正式施工前應(yīng)焊接幾段樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜液壓、拉伸強(qiáng)度等性能檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，說(shuō)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(kāi)始正式施工。
3.4 破壞性檢查
一般是在對(duì)熔接口的管道中進(jìn)行分割，形成寬 25 毫米、長(zhǎng)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(duì)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(wèn)題。另外，根據(jù)實(shí)際情況確定相關(guān)檢查比例。
4 PE 燃?xì)夤芎附拥碾娙酆附臃治?/strong>
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(guò)程中，管件內(nèi)已經(jīng)預(yù)埋好的電熱絲會(huì)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(guò)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(huì)恢復(fù)到原來(lái)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(kāi)。通常來(lái)說(shuō)，國(guó)外對(duì)電熔管件都采取單件包裝形式，對(duì)其抽真空或者對(duì)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(wèn)題而影響質(zhì)量。第二，使用前必須用萬(wàn)用表測(cè)量，確認(rèn)電阻絲、接線柱及整個(gè)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(shí)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(duì)其進(jìn)行劃線，予以一定的準(zhǔn)確性。而對(duì)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(shí)，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(shí)候，務(wù)必保持其自然平直，從而避免應(yīng)力的發(fā)生。現(xiàn)在很多焊接問(wèn)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(cè)，同熱熔對(duì)接一樣，在正式施工前，應(yīng)焊接幾個(gè)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)，樣品包括電熔套筒，電熔彎頭，電熔三通等，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)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(wèn)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(duì)電熔接口進(jìn)行壓扁試驗(yàn)。第一，對(duì)管道或者配件的接口以及兩邊長(zhǎng)大概為 300 毫米的管道進(jìn)行垂直分割，形成兩個(gè)部分；第二，把其中分割出來(lái)的一部分管道橫放在臺(tái)鉗之上；第三，使用臺(tái)鉗對(duì)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(duì)熔合接面進(jìn)行檢查，確保其沒(méi)有出現(xiàn)裂縫問(wèn)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(duì)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(píng)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(shí)，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(méi)有受到污染。如果 PE 管件的聚乙烯制造原料的級(jí)別與熔體流動(dòng)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(duì)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(gè)工作必不可少。
6 結(jié)束語(yǔ)
要對(duì)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(duì)焊接過(guò)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(huì)效益，促進(jìn)企業(yè)與社會(huì)共同健康發(fā)展。
