聚乙烯管道焊工培训讲义（精品） .ppt

第一章 聚乙烯管道焊工培训的意义和要求 第一节 聚乙烯管道培训的意义 一 国务院2003年6月1日起实施的 特种设备安全监察条例 二 压力管道的定义指利用一定的压力输送气体或液体的管状设备 且公称直径大于25mm 其输送介质为最高工作压力 0 1mpa 表压 的气体 液化气体 蒸气介质或者可燃 易爆 有毒 有腐蚀性 最高工作温度 标准沸点的液体介质 三 压力管道的分类劳动部1996年颁布的 压力管道安全管理与监察规定 按用途压力管道划分为工业管道 公用管道和长输管道 工业管道 指企业 事业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道 公用工程管道及其它辅助管道 四 2005年7月1日起实施的 特种设备作业人员监督管理办法 对特种设备作业人员种类与项目等内容作了明确要求 其目录序号09规定特种设备焊接作业包括承压焊 结构焊 这其中也包括了聚乙烯管道焊工 它属于特种设备作业人员的一类 五 2006年10月27日颁布了 燃气用聚乙烯管道焊接技术规则 从2007年1月1日起实施 第二节聚乙烯管道焊接作业人员管理 一 焊工资格分类焊工资格分为热熔对接焊接和电熔焊接两类 热熔对接焊接项目代号为bw 1和bw 2 电熔项目代号为ew 聚乙烯管道资格范围表 国家允许一人同时申请bw 1 bw 2资格考试 两项均合格时方可取的bw 2资格 二 焊工证件的管理聚乙烯管道焊工证有效期为4年 有效期内焊工证在全国范围内有效 有效期届满前3个月 若继续从事焊接工作 焊工应向焊工考试机构提出申请 由焊工考试机构安排焊工重新进行复试 复试原则上应当重新进行操作技能考试 但在2年有效期内 中断焊接时间超过6个月 焊接质量一直良好且能够提供有效焊接记录的焊工可以免试1次 中断焊接工作6个月以上再从事此项工作时 必须重新进行考试 三 焊工考试机构1 聚乙烯管道焊工考试机构基本条件聚乙烯管道焊工考试机构具备以下条件 有1名或1名以上从事聚乙烯管道元件焊接工作达3年以上 并且具有中级职称的人员担任主任或副主任 有2名或2名以上焊接技能指导教师或技师 有容纳40人以上的考试教室和焊接操作技能考试的场地 具备与管道元件焊接相适应的热熔对接焊接 电熔承插焊接 电熔鞍形焊接的焊接设备和工装 试样和试件的加工设备 以及焊接性能试验仪器及设备 具有组织100名以上pe焊工考试和管理焊工考核档案的能力 具有适用于不同焊接方法 不同牌号材料的基本知识考试题库 有满足pe焊工考试要求并经评定合格的焊接工艺规程 具有pe焊工考试细则和相关的管理制度 2 聚乙烯管道焊工考试机构主要职责聚乙烯管道焊工考试机构主要职责如下 制定焊工考试计划 审查焊工资格 确定考试内容 检验考试用管件 焊接设备 焊接性能测试仪器及焊接用仪表 组织焊工进行基本知识和焊接操作技能考试 负责考场纪律 负责考试试件和试样的检测 评定考试成绩 办理特种设备pe焊接作业人员证延期手续 建立 管理焊工考试档案 编制焊工考试焊接工艺规程 第三节焊工考试内容焊工考试包括基本知识考试和焊接操作技能考试两部分 一 焊工考核基本知识焊工考核的基本知识包括 燃气压力管道安全知识 安全技术规范及常见施工规范 聚乙烯管道原材料的有关基本知识 聚乙烯管材 管件的标准和技术要求 焊接设备 焊接辅具 量具的种类 名称 使用 工作原理和维护 各种管件的焊接方法和特点 焊接工艺参数 焊接流程 注意事项 操作方法及其对焊接质量的影响 缺陷种类及产生的原因和危害 焊接质量的影响因素和预防措施 焊接质量的检验方法和要求 非破坏性检验和破坏性检验方法的特点和要求 二 焊接操作技能聚乙烯管道焊工按照以下要求进行焊接操作技能考试 焊接操作技能考试前 由考试机构确定焊工考试代号 并在试件上标注焊工考试代号和考试项目代号 考试试件的规格和数量应当符合表1 2的要求 考试试件的形式见图1 1 图1 5 焊工考试用的所有管道原件 应当由焊工进行切割取样 焊工应当按已评定合格的焊接工艺焊接考试试样 考试用管道原件必须符合有关要求 电熔焊接管件应当是取自原包装 考试所用的焊机必须符合规定的要求 试件的检验与试验要求见表1 3 并且符合相关要求 表1 2试件的规格尺寸和数量 第二章聚乙烯管道原材料的基本知识第一节聚乙烯材料概述一 聚乙烯的性质聚乙烯英文缩写为pe 其密度为0 94 0 96g cm3 成型收缩率为1 5 3 6 成型温度在140 230 之间 低压聚乙烯的熔点 刚性 硬度和强度较高 吸水性小 有良好的电绝缘性能和耐辐射性 高压聚乙烯的柔软性 伸长率 冲击强度和渗透性较好 超高分子量聚乙烯冲击强度高 耐疲劳 耐磨 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件 高压聚乙烯适于制作薄膜等 超高分子量聚乙烯适于制作减震 耐磨及传动零件 1 乙烯单体分子式为ch2 ch22 乙烯的聚合将乙烯单体聚合在一起 就为聚乙烯 乙烯的聚合有以下三种方法 高压聚合法 中压聚合法 低压聚合法 3 聚乙烯的分类 低密度聚乙烯 简称ldpe 由高压聚合工艺生产 密度为0 910 0 925g cm3 其结晶度为55 65 中密度聚乙烯 简称mdpe 由利用高效催化剂 在中低压下生产 密度为0 926 0 940g cm3 其结晶度为70 80 高密度聚乙烯 简称hdpe 由低压聚合工艺生产 呈线型 密度为0 941 0 965g cm3 其结晶度为80 95 二 聚乙烯原料的基本性能生产燃气用管材 管件 必须使用由原材料生产商制造的燃气用专用混配料 1 聚乙烯专用混配料用于管材 管件生产的聚乙烯的混配料 其基本性能应符合表2 1要求 表2 1聚乙烯混配料的基本性能 2 聚乙烯助剂燃气用的聚乙烯助剂主要有防止氧化的抗氧化剂 光稳定剂和便于识别的着色剂等 3 聚乙烯混配料的分级与命名聚乙烯混配料按其性能指标分级与命名如表2 2所示 表2 2聚乙烯混配料的分级与命名 注 表中 lcl为在内部水压下 20 50年预测的长期静液压强度的97 5 置信下限的应力值 单位为mpa 是材料的一个长期性能指标 根据聚乙烯材料的长期静液压强度将聚乙烯管材和管件分为pe80和pe100 pe100必定为高密度聚乙烯 hdpe pe80可以是中密度聚乙烯 mdpe 也可以是高密度聚乙烯 hdpe 由于性能的的区别 在选择管材时 必须考虑pe80和pe100在长期静液压强度 耐慢速裂纹增长和耐快速裂纹扩展方面的不同 要考虑实际情况确定 同pe80相比 pe100具有更加优良的耐压性能 可制成更薄的管壁 而且更加经济 三 聚乙烯的物理化学性能1 聚乙烯的物理性能聚乙烯为白色蜡状透明材料 柔而韧 比水轻 无毒 具有优越的介电性能 易燃烧且离火后能继续燃 高密度聚乙烯熔点范围为132 135 2 聚乙烯的化学性能优异的化学稳定性 聚乙烯现已成为主要的燃气管道专用料的主要原因包括 使用期限长 50 100年的设计寿命 耐快速和慢速裂纹增长 安全性优良 盘管可减少管件接口 不泄漏 耐老化 耐腐蚀 耐环境应力开裂及抗地震 经济性 加工容易 重量轻 安装费低及维护成本低 环境友好 可回收再利用 第二节聚乙烯材料的基本性能1 聚乙烯的密度2 聚乙烯的分子量 3 聚乙烯材料的强度4 聚乙烯材料长期静液压强度5 聚乙烯材料短期静液压强度6 聚乙烯材料的流变性7 聚乙烯材料的熔接性聚乙烯是一种高结晶度的聚合物 随温度的变化可分成三种状态 结晶态 坚硬固体 高弹态 橡皮状弹性体 粘流态 粘流体 当聚乙烯材料加热超过其熔融温度t hdpe为130 137 后 变成粘滞的流体 在焊接压力的作用下 其分子分解并相互扩散 产生范德华作作力从而牢固地焊接在一起 8 聚乙烯管道焊口应满足的基本条件聚乙烯管道要获得一个合格的焊口 必须满足的基本条件是 1 熔接界面必须是干净 干燥的 不干净的界面会影响分子间的相互滑移和缠绕 2 合理的加热温度和加热时间 以保证获得足够的粘流态熔体 3 合适的外力 可以加剧分子变形 使两界面的分子缠结 4 足够的冷却时间 第三节聚乙烯材料的相关标准体系当前燃气用聚乙烯管道相关标准 规程 规范主要如下 1 特种设备安全技术规范tsgd2002 2006 燃气用聚乙烯管道焊接技术规则 2 城镇建设工程行业标准cjj63 2008 聚乙烯燃气管道工程技术规程 3 城镇建设工程行业标准cjj33 2005 城镇燃气输配工程施工及验收规范 4 国家标准gb1558 1 2003 燃气用埋地聚乙烯管道系统第1部分 管材 5 国家标准gb1558 1 2003 燃气用埋地聚乙烯管道系统第2部分 管件 6 国家标准gb1558 1 2003 燃气用埋地聚乙烯管道系统第3部分 阀门 7 国家标准gb t20674 1 2006 塑料管材和管件聚乙烯系统熔接设备第1部分 热熔对接 8 国家标准gb t20674 2 2006 塑料管材和管件聚乙烯系统熔接设备第1部分 电熔连接 第三章聚乙烯管材 管件 阀门技术要求第一节聚乙烯管材 1 聚乙烯管材的物理性能见表3 1 2 聚乙烯管材的力学性能 聚乙烯材料相关术语 1 抗拉强度和断裂伸长率 2 熔体质量流动速率 3 原料的水分含量 4 挥发组分含量 5 炭黑含量 6 纵向回缩率 7 热稳定性 8 公称直径 9 平均外径 10 公称壁厚 11 标准尺寸比 12 最大工作压力 二 聚乙烯管材的标识和规格尺寸1 标识标识含以下内容 特种设备制造标记 ts 或 az 监检标记 cs 内部流体 燃气 或 gas 字样 混配料牌号 标准尺寸比或sdr 规格尺寸 材料和命名 混配料级别 pe80或pe100 标准代号 生产厂名或商标 生产日期或批号 2 规格尺寸表3 4聚乙烯管材的规格尺寸单位 mm 注 备注栏中有 号为目前国内常用尺寸规格 sdr为标准尺寸比 即公称外径与公称壁厚之比 第二节聚乙烯管件一 聚乙烯管件的性能根据管件的生产方式不同 可将管件分为注塑管件和焊制管件两大类 大部分管件都可用注塑成型的方法制造 但对于一些壁厚 体积 重量都较大的管件 可采用焊接的方法制造 根据施工方法 用途的不同 可将聚乙烯管件分为电熔管件 热熔对接管件 承插管件 钢塑转换接头等类型 按工程习惯 聚乙烯管道系统的管件又可分为套筒 弯头 三通 鞍型三通 变径 端堵 法兰 钢塑转换等 二 常用聚乙烯管件标识与规格尺寸1 管件标识按照gb1558 2 2005和相关特种设备法规的要求 燃气管件应为黄色或黑色管材 标识内容应该打印或直接成型在管件表面上 并保证在正常的储存 搬运 操作和安装后字迹清晰 标识含以下内容 特种设备制造标记 ts 或 az 生产厂名或商标 监检标记 cs 规格尺寸 标准尺寸比或sdr 燃气 或 gas 字样 混配料牌号 材料和命名 混配料级别 pe80或pe100 标准代号 熔接条件 熔接时间 冷却时间等 自动电熔焊的识别标志 如条码等 第三节聚乙烯阀门一 聚乙烯阀门的基本要求聚乙烯阀门的阀体需使用pe80或pe100混配料制造 其密封件应均匀一致且内部无裂纹 不纯物质或杂质 密封件安装后应能抵抗正常操作产生的机械载荷 阀门的外观 肉眼观察内外表面应洁净 不得有缩孔 坑 明显的划痕和可能影响阀门性能的其它表面缺陷 阀体的颜色应为黄色或黑色 二 聚乙烯阀门的标识聚乙烯阀门上至少应有下列永久标识 制造商名称或商标 聚乙烯 混配料 材料等级和 或牌号 公称外径dn sdr系列及最大工作压力 mop 值 阀门和其部件的可追溯性编码 这些信息可直接成型在阀门上 也可附在标签或包装上 并保证在正常的储存 搬运 操作和安装后字迹清晰 三 聚乙烯球阀聚乙烯球阀是聚乙烯燃气管网系统中不可缺少的控制元件 其开启 关闭的力矩小 阀门无腐蚀 不需维护和维修 使用寿命50年 整体式的阀体免除了泄漏的可能 聚乙烯球阀与聚乙烯管道连接时 无需设置阀井 直埋施工 阀体两端的直口可使用对接焊或电熔焊 阀门的开 关在地面操作 聚乙烯球阀主要用于燃气输配的管网系统中 以前靠进口 现已国产化 有标准型 单放散型 双放散型 第四节聚乙烯管材 管件和阀门的验收与储运一 聚乙烯管材 管件的验收用户对聚乙烯管材 管件产品的验收时应做到以下几点 1 有合格证与检验报告 2 对外观进行检查 3 对长度进行检查 4 对颜色进行检查 5 对圆度进行检查 6 对管径及壁厚进行检查 管径检查在距端口30mm以外用圆周尺进行 壁厚检查用千分尺测圆周的上下左右四点 任意一点不合格为不合格 二 聚乙烯管材 管件和阀门的储藏与运输1 聚乙烯管材 管件和阀门在储藏与运输中应注意的问题聚乙烯管材相对轻和柔韧 易被锐物和石块等划伤 而表面划伤是运行中产生应力开裂的诱因 聚乙烯管的钢度相对较低 重压 支撑不均等均易造成永久变形 影响使用寿命 甚至造成报废 长时间剧烈的日晒将加速管材的老化 缩短使用寿命 油类 酸 碱 盐 尤其是活性剂类有机化学物质 附在管材上将使其在一定条件下耐环境应力开裂的性能降低 聚乙烯阀门运输时应避免猛烈撞击阀体 严格按照包装箱上的说明进行保存及运输 因日照的影响 为避免无限制的存放 应以存放期不超过一年为宜 第四章聚乙烯管道焊接技术第一节聚乙烯管道焊接的原理及分类一 焊接原理聚乙烯是一种高结晶度的聚合物 这种聚合物随温度的变化表现出许多不同的性能 按照其表现可以分为三种状态 结晶态 高弹态 粘流态 要获得一个合格的焊口 必须满足的基本条件是 良好 清洁的焊接界面 合理的加热温度和加热时间 合适的外力 二 聚乙烯管道的连接方式聚乙烯材料一般可在190 240 的温度范围内熔化 聚乙烯管道一般采用电熔连接和热熔对接两种方式 不得采用螺纹连接和粘接 聚乙烯管道与金属管道的连接 必须采用钢塑转换接头连接 分类如下 1 热熔连接方式 热熔对接的原理利用一定的压力 在一定的温度下加热一段时间后 使两端面紧密接触 粘合在一起 热熔连接的过程控制要素热熔连接的过程分为五个阶段 即预热阶段 即卷边阶段 t1 吸热阶段t2 转换阶段 加热板取出阶段 t3 焊接阶段t4和冷却阶段t5 热熔连接的特点热熔连接具有以下特点 需用专用的热熔连接机具 一般适于dn 63mm管 适于同种牌号 材质的管材与管件 管材与管材连接 不同需验证 易受环境 人为因素的影响 不可使用明火 在寒冷气候 5以下 和大风环境下进行操作时 应采取保护措施或采用高速连接工艺 热熔连接的优点 因不使用电熔管件 故可以降低工程成本 机具维修简单 连接工艺操作简单易学 2 电熔连接方式 电熔连接的原理采用专门的电熔管件 专用焊机 按照一定的规则控制流过管件的电流量 使其合理发热 经过一定时间的熔融 达到熔接目的 电熔连接的过程控制要素电熔连接过程中要注意以下几点 氧化层的去除 管材 管件组合件的装配合理 间隙合理 无外应力 使用固定夹具 管件电阻值正常 焊接电压 时间正确 电熔连接的特点电熔连接具有以下特点 使用专用的电熔连接机具 不可使用明火 在寒冷气候 5以下 和大风环境下进行操作时 应采取保护措施调整连接工艺 电熔连接的优点 适用于所有规格尺寸管 适用于不同牌号聚乙烯原料生产的管材和管件 不同熔融指数聚乙烯生产的高密度管材和管件的连接 不受环境 人为因素的影响 设备投资低 维修费用低 连接操作简单易掌握 施工效率高 保持管道内壁光滑 不影响流量 焊口可靠性高 3 钢塑转换接头连接 第二节热熔对接的基本操作一 热熔对接焊接过程热熔对接焊过程的五个阶段如下 预热阶段 卷边阶段 吸热阶段 转换阶段 取出加热板阶段 焊接阶梯 冷却阶段 二 热熔对接焊基本操作步骤热熔对接焊的基本操作步骤主要有以下七个方面 1 焊接前准备 2 装夹管材或管件 3 铣削焊接面 4 拖动压力的测定及检查 5 加热 6 切换对接 7 拆卸管材或管件 三 热熔对接焊接安全操作热熔对接焊接过程基本安全操作要求如下 测量电网 发电机电压 保证电压在220 380v 将机器外壳接地 保证安全 与焊接端面接触的所有物件必须清洁 风雨天有保护 加热板温度指示灯亮后再保温10min 以保证焊接温度 卡管必须留有足够的距离 保证铣削后能焊接 铣削时铣刀安全锁必须锁死 防止意外 铣削必须是连续的长屑 保证焊接端面有效接触 铣毕必须先降压 后打开机架 再停铣刀 取出铣刀 加热板时不能碰伤端面 防止翻边不均匀和划伤 焊接压力必须加拖动压力 保证有效焊接面的压力值 熔融面相接触时严禁高压碰撞 启动油泵时 方向杆应处于中位 保证电机无负载启动 安装高压软管时接头必须清洁 防止泥沙进入液压系统 机器应远离酸碱或配有防护装置 保证机器的使用寿命 必须保证机架镀铬导杆清洁勿划伤 保证不漏油 加热板不能划伤 不粘异物 抗磨液压油6个月更换一次 机器的电器部分不防水 因此严禁进水 阴雨天施工要有防护 拆卸油管必须泄压 接头加防尘帽以保证顺利使用 四 热熔对接焊接环节基本要求1 管村要求 2 温度要求 3 加热时间 形成卷边 要求 4 吸热时间要求 5 切换时间要求 6 增压时间要求 7 焊接 冷却 压力要求 8 冷却时间要求 9 工作环境要求 10 夹紧与对中要求 11 端面铣削要求 12 洁净程度要求 13 拖动压力要求 14 设备状态要求 第三节电熔焊接的基本操作一 电熔焊接基本操作步骤电熔焊接的基本操作步骤主要有以下几个方面 1 焊接前准备 2 管材截取 3 焊接面清理 4 管材与管件的承插 5 输出接头的连接 6 焊接模式设定 7 焊接数据输入 8 焊接 9 自然冷却 二 电熔鞍形管件的焊接基本操作步骤 电熔鞍形管件的焊接基本操作步骤如下 1 焊接前准备 与电熔焊相同 2 划线 在管材上划出焊接区域 3 焊接面清理 刮削0 1 0 2mm 去除气化层 4 管件安装 5 焊接数据输入 6 焊接 7 自然冷却 8 封堵 三 电熔焊焊接环节注意事项1 基本要求 2 焊接设备与电源要求 3 能量输入方式要求 4 焊接电压要求 5 焊接时间要求 6 冷却时间要求 7 管材和管件的刚性要求 8 材料焊接性能要求 9 环境温度要求 第四节聚乙烯管道的焊接工艺评定一 电熔对接焊接工艺评定及关键工艺参数进行电熔焊接工艺评定时 应当符合以下规定 1 对所有规格的电熔管件和电熔鞍形管件 管道元件制造单位在设计生产时逐一进行焊接工艺评定 并向管道安装单位提供相应的焊接工艺参数 2 使用同一管道元件制造单位提供的管道元件时 管道安装单位任选一个dn 63mm规格的样品进行验证可覆盖所有规格 电熔承插焊接及电熔鞍形焊接的关键工艺参数包括电压 加热时间 冷却时间 电阻值等 由管件生厂厂家提供 第五章聚乙烯管道焊接设备第一节热熔对接焊机一 半自动热熔对接焊机1 半自动热熔对接焊机的组成半自动热熔对接焊机主要由五部分组成 一是电子温控器控制的加热板 二是铣刀 三是液压泵站 四是电气控制箱 五是机架及夹具 半自动热熔对接焊机具有如下特点 加热板采用专用电子温控装置进行温度控制 表面温度均匀一致 加热板表面涂覆不粘材料 整机及夹具架刚性好 结构设计合理 施工方便 根据机器的大小和控制形式来确定 以实用为主 机架第三个主夹具可以重新定位 可以方便地与弯头 三通等管件进行焊接 液压系统采用集成块设计 结构紧凑 并具有手动保压功能 能在电机关闭的情况下保持压力稳定 操控简单 性能可靠 吸热时间与冷却时间可以分别设定 计时结束报警提示 操作简便可靠 液压部分具有过热与过载保护功能 全部部件采用单相220v交流电 便于野外作业 与焊机的大小有关 2 半自动热熔对接焊机操作规范 1 选定焊机设备 2 焊机及附件就位 3 启动 4 焊接准备 5 计算拖动压力 6 铣削与校正 7 预热阶段 8 吸热阶段 9 加热板抽出阶段 10 焊接 冷却阶段 建议焊接过程中对以下数据进行跟踪记录 设备信息 如焊机型号 焊机编号等 基本信息 如环境温度 焊接日期 焊接时间 工程管理信息 如焊工代号 工程编号 焊口编号 管材 管件 信息 如管材 管件 外径及壁厚 sdr值 原材料级别 材料生产批号 材料牌号 材料生产厂家等 参数信息 如拖动压力 加热板温度 各阶段压力及时间等 二 全自动热熔对接焊机1 全自动热熔对接焊机的组成 由电子温控器控制的加热板 包括热板 温度指示 电源插头和热板自动抽出装置 供选择 组成 铣刀 电气控制箱 含液压泵站 机架及夹具 2 全自动热熔对接焊机的特点和功能全自动热熔对接焊机的特点对全过程的时间 温度 压力进行全自动 不间断地控制 对每一连接 部件和操作人员的识别 焊接参数用条码输入 或根据输入的管径和壁厚由系统自动设定 包括加压压力自动设定 根据环境温度自动补偿加热时间 能保存焊接参数及操作者代码 可随时查阅 随时在通用打印机上打印输出 入档备查 全自动热熔对接焊机具有的功能可以实现一致 可靠 可重复的操作 系统应控制监视并记录焊接过程各阶段的主要参数 以判断每一焊口的状况 焊机有数据检索存储装置和数据下载接口 存储容量至少为200个焊口的参数 焊口的参数包括焊机型号 焊机编号 环境温度 焊接日期 焊接时间 焊工代号 工程编号 焊口编号 焊接的管道元件类型 原材料级别 公称外径 公称壁厚或sdr值 拖动压力 峰值拖动压力和动态拖动压力 加热板温度 成边压力 吸热时间 切换时间 焊接压力 冷却时间等 铣削管道元件端面后 能够自动检查管道元件是否夹装牢固 自动测量拖动压力 峰值拖动压力和动态拖动压力 以及自动补偿拖动压力 自动监测加热板温度 如果加热板温度没有在设定的工作温度范围内 焊机应无法进行焊接 加热板插入待焊管道元件之后的所有阶段 加压 成边 降低压力 吸热 切换 加压 保压 冷却 自动进行 微处理器采用闭环控制系统 第二节电熔连接焊机电熔焊机的特点电熔焊机一般具有如下特点 焊机均有自身的微机控制 可根据环境温度不同自动调整加热时间 具备完善的智能化状态以及判断功能和保护功能 能保存焊接参数 可随时查阅 可随时在通用打印机上打印输出 入档备查 电熔连接的设备电熔焊机是用来实施对电熔管件熔接的专用设备 可分为半自动电熔焊机和全自动电熔焊机两种 第三节聚乙烯管道焊机的安全使用与维护保养一 焊机的使用 保存和维护保养 不要将重物 锋利物或高温物压在焊机上 对焊机进行清洁时 不要使用诸如砂纸或腐蚀性气体等易破坏设备绝缘的清洁材料 焊机工作时应远离爆炸性气体 蒸气 烟雾等 一定要注意不要使用机箱破裂或变形的工具设备 否则容易引起电击事故 焊接操作人员必须经过专业培训 考核合格持证后方可上岗操作 绝不允许未经培训的人员操作设备 焊机接电前 检查焊机开关是否处于 关 状态 以免对熔接 焊接 设备电路造成冲击 在焊机运输前 应确保所有可移动部件固定牢靠 在熔接 焊接 管材时应确保管材夹装牢固 焊机加压时 只允许专业人员和有证人员进行操作 非专业人员使用设备可能会对操作人员及周围人员造成危险 对焊机进行加压操作须由两位操作人员进行 一人控制液压系统 另一人控制铣刀和加热板 控制液压系统的操作人员应密切注视另一操作者的操作过程 相互配合进行全部熔接 焊接 过程 发现设备故障时立即更换所有有缺陷的 断裂的或损坏的部件 只有正确使用良好的工具才能保证操作人员和设备的安全 二 热熔对接焊机的保养与维护 注 表示对应的检验项目 三 热熔对接焊机的常见故障及处理 四 热熔对接焊机使用注意事项1 加热板加热板最高温度可达250 操作时一定要做到以下几点 一要带防护手套 不要用手触摸加热板 身体不要直接接触加热板 二是提起加热板时应抓住把手 加热板在熔接 焊接 完成的应放在专用加热板支架上 熔接 焊接 完成后 将加热板放在安全的地方 以免外人意外接触烫伤 三是加热板在运输前要使其冷却 以免着火 熔接 焊接 完成后 一定要切断加热板电源 2 铣刀铣刀使用时要注意以下几点 一是管件铣削前 应确保管件端面清洁无杂物 以免损伤刮削刀片 二是管件铣削完毕后 待铣刀盘停止转动后 再取下铣刀盘进行存放 且提取铣刀盘时应提着把手 三是铣刀盘只有装在焊机机架上时才可转动工作 不要随意调整铣刀微动开关 四是铣刀应放在机架的安全位置上 使其主开关处于锁定位置 3 液压控制箱对于液压控制箱 工作时将液压部件水平牢固安置 搬运时提两侧把手 不可将液压部件竖直放置 以免发生漏油现象 进行调试时 应遵守相关规定 4 机架要检查待焊管件或管材 确保其已准确夹装在机架上 以保证熔接 焊接 质量 加热时操作人员适当远离焊机 熔接 焊接 时 如果活动卡盘与固定卡盘碰在一起时 不要使用焊机总开关停机 仅扳动压力调节杆打开卡盘即可 在运输机架时 应确保卡具均已牢靠紧固 以避免摔落 第六章聚乙烯管道焊接缺陷第一节聚乙烯管道热熔焊接典型缺陷根据聚乙烯热熔对接接头缺陷的成因 特征及其引起的失效形式可以将其分类如下 未熔合 孔洞 熔合面夹杂 工艺缺陷 包括冷焊 过焊 不对中 熔合面过短 焊接外观缺陷 一 未熔合未熔合主要成因有 管件端面未铣平 接头焊后冷却不均匀 焊后接头未完全冷却便将夹具卸除 二 孔洞孔洞缺陷是指由于夹杂较大固体颗粒或是由于局部存在较大缩孔 气孔等原因形成焊缝内部的孔穴 造成焊缝结构不连续 导致接头性能降低 孔洞属于体积型缺陷 其主要成因有 聚乙烯管材端部含有气泡 这主要由管材的质量决定 管材生产厂家应尽力避免该情况的发生 一般实际工程中并不常见 聚乙烯材料内部存在空气 在焊接过程中聚乙烯材料熔化 造成空气析出 最后积聚成气孔 管件端面粘有水珠或是管材放置时间过长而吸潮 在焊接过程中水分蒸发 但又不能完全排出 最终积聚成大气泡 由于管壁过厚 在接头的冷却过程中出现散热不均 最终在熔融区的中心部位出现材料收缩形成的冷却缩孔 这类孔洞易在管壁较厚的管材焊接中出现 三 熔合面夹杂其主要成因有 管材端面未铣削 存在氧化层 导致熔合面上聚乙烯分子缠结不牢 甚至无法缠结 焊接环境恶劣 扬尘严重 致使焊接过程中熔合面出现夹杂现象 水 油污 草叶 塑料袋碎片等异质杂物在焊接时掺入熔合面 导致焊接后该处的聚乙烯分子缠结不牢 甚至没有缠结 四 工艺缺陷工艺缺陷是指由于焊接工艺选取不当或是操作不当或是操作环境恶劣等原因引起的焊接接头性能的削弱 工艺缺陷的显著特征为 从表面上看焊缝熔合区均匀致密 无任何夹杂物 最终的失效形式与正常接头基本相似 多数为韧性断裂 但是严重冷焊的接头会出现熔合面的脆性断裂 工艺缺陷接头的断裂伸长率要低于正常焊接接头 根据工艺缺陷的成因 性质和特征 可以将其分为四种 冷焊 过焊 不对中 焊缝过短 1 冷焊冷焊是指由于接头焊接热量不足造成的缺陷 它主要是由于焊接过程中加热板温度过低或是加热时间过短引起的 2 过焊过焊是指由于接头焊接热量过多造成的缺陷 它主要是由加热板温度过高或是加热时间过长引起的 过焊的突出特征为卷边过大 其力学性能与正常焊接基本相同 但是卷边过大对于小径管件来说是十分不利的 3 不对中不对中是指由于焊接过程中管件的安装不在同一轴线上 最终导致焊接接头的错位缺陷 它主要包括轴向不对中和角度不对中 4 焊缝过短焊缝过短是指对接接头焊缝区较短 造成接头质量下降的缺陷 它主要是由于焊接压力过大 熔料被大量挤出造成的 五 焊接外观缺陷主要有以下四类 1 聚乙烯管道焊接接头形式标准的焊接接头 接头中间一般向下凹陷 且凹陷深度不超过管道表面 焊接接头两边均匀 2 热熔对接焊缝表面有气泡 凹陷或麻点这种缺陷的主要原因一般为 材料水分含量大 使强度降低 黑色管炭黑含量高 焊接时 加热板端面污染 不清洁 或加热板不粘层松散 麻点 90 出现在公称直径dn 90mm管材热熔对接焊缝 管端口径小 截面积小 dn90为21 07c 加热时管端软化及热传导快 熔接压力和温度难以控制 易出现密集型或分散型麻点 对于公称直径dn 90mm管材易使用电熔焊接 3 焊缝翻卷 翘边 过宽和形成不规则这种缺陷产生的原因主要有以下几个方面 加热板不清洁 迅速取出时将焊口端面拉毛 机具进架后拉毛端面熔融部分溢出形成 加热板迅速取出时 碰撞另一端面 加热温度低或加热时间不够 对接进架压力过大 使焊缝过宽不饱满 焊件与焊件密度不同 熔融指数不同 吸热温度差异大 4 管件焊缝出现个别收缩点 第七章聚乙烯管道焊接质量控制第一节聚乙烯管道焊接操作基本要求一 焊接操作相关规定 风雨天气以及在 5 以下进行焊接时必须采取适当的保护措施 需要焊接的部位不能有损伤 杂质 污垢 如污物 油脂 切屑等 焊接完成后必须进行充分的自然冷却 以消除其内应力 对于dn 63mm或者s 6mm的管道元件不允许使用热熔对接的焊接方法 不同sdr系列的管道元件互焊时 推荐采用电熔连接或采用适当的加工方法使焊接处壁厚等厚 焊口应当有详细的焊接原始记录 焊接过程中的基本要求为 三要素 和 三证 三要素 即合格的操作人员 合格的管材管件 合格的焊机 三证 即焊接作业人员上岗证 聚乙烯管材管件的生产许可证 焊机 热熔 电熔 的生产许可证 具体如下 a 培训并取得上岗证的人员 b 聚乙烯燃气管材 管件的制造和焊接必须符合国家安全技术规范的规定以及现行系列国家标准的要求 管材管件生产企业须取得国家颁发的许可证 聚乙烯管道建设 安装单位应当选用已经取得特种设备制造许可证的制造单位生产的管道元件 c 用于聚乙烯燃气管道焊接的焊机 热熔 电熔 应取得国家颁发的许可证 d 聚乙烯管材 管件和焊机均应由制造单位提供质量证明书和国家质量监检单位的有关报告方可 sdr系列不相同焊接时应采用电熔连接方式 电熔管件采用pe100级 不同sdr系列管道互焊时 应采用电熔连接 焊机的参数设定应符合pe100级的焊接要求 连接pe80和pe100管材 管件就要用电熔连接 不同厂家的管材 管件一般有很好的兼容性 既可用电熔管件连接 也可直接使用热熔对接 但要注意几个问题 a 要连接的管材 管件sdr要相同 且符合国家标准 b 要连接的管材 管件都是用认可的符合标准同级别聚乙烯混配材料制造的 c 热熔对接使用国家规定的焊接参数 焊接符合国家标准或iso12176标准 二 焊接操作基本要求1 环境要求焊接聚乙烯管道时的环境要求应是气温在5 40 进行较适宜 2 聚乙烯管材 管件要求聚乙烯管材 管件的焊接面以及焊接面接触的所有物品必须清洁和干燥 需要焊接的部位不能有损伤 杂质 污垢 对于dn 63mm或者s 6mm的管道不允许使用热熔对接的焊接方法 可采用电熔连接 不同sdr系列的管材 管件互焊时 应采用电熔连接 并要求壁厚相同 管道焊接时 管材的切割应采用专用割刀或切管工具 切割端面应平整 光滑 无毛刺 端面应垂直于管轴线 连接过程中每次收工时 管口应采取临时封堵措施 3 焊接过程记录要求焊接时每一个焊口应有详细的焊接原始记录 热熔对接焊接原始记录至少应当包括环境温度 焊工代号 焊口编号 管道元件规格类型 焊接压力 拖动压力 加热板温度 卷边高度 吸热时间 切换时间 增压时间 冷却时间 冷却压力等 电熔焊接原始记录至少应当包括环境 焊工代号 焊口编号 管道元件规格类型 焊接电压 焊接时间 冷却时间等 第二节焊接过程质量影响因素一 热熔对接焊接质量影响因素1 适合焊接的管材dn63以上或者壁厚6mm以上 焊接端部sdr相同 尽可能是相同的材料 2 适合的焊接温度焊接温度通常在200 235 过热会引起材料降解 加热不充分会导致材料软化不够 3 加热时间 形成卷边 加热板达到设定温度后 应保持一定恒温时间 然后再将端面修平的管材以焊接压力p1 包括拖动压力 压紧在加热板上并保持一定时间 直到形成规定宽度的卷边 4 吸热时间达到规定卷边后 将压力切换至低压p2 接近于0 使管材端面和加热板之间刚好保持接触而开始吸热 吸热时间是管材壁厚的10倍 在操作中常见的错误是吸热时间太短 不能保证管材端面材料获得足够的熔融深度 5 切换时间达到吸热时间后 移走加热板 再合拢焊机夹具 使管材端面接触 在这段时间内 熔融的物料暴露在空气中 不但会迅速降温 还会产生一定程度的热降解 因此切换时间越短越好 6 增压时间重新建立焊接压力时 应平衡迅速而不能太过突然 以免熔体不均匀流动或产生较大的内应力 7 焊接 冷却 压力焊接压力不能过高 以免将焊接面上的熔融物料完全挤跑 形成冷焊接头 焊接 冷却 压力应在整个冷却过程中保持不变 8 冷却时间在整个过程中 对接焊机庆保持压紧状态 冷却时间对于接头质量有着非常重要的影响 为提高效率而人为缩短冷却时间是非常错误的 9 工作环境环境温度超过25 每升高1 可将冷却时间延长1分钟 环境温度低于5 时 每下降1 可将冷却时间减少1分钟 环境温度低于 5 时 应采取保护措施 10 端面铣削铣削端面时 压紧力应足以使铣刀两侧产生稳定连续的聚乙烯薄片 撤走铣刀时 应先降低压力 保持铣刀继续旋转 直到不再切削聚乙烯层再移走铣刀 以免管材起毛刺 焊接前一定要测量焊机的摩擦损失和拖动阻力 并将其加到需要的焊接压力上 应尽可能减少拖动阻力 例如使用短管作为滚筒 11 设备状况焊接设备应定期维护 加热表面的清洁和完整性 温控精度 对中均非常重要 焊机不使用时应储存保护好 应定期校准和检测 周期一般不超过1年 二 电熔焊接接口质量影响因素1 电压波动对接口质量的影响2 熔接时间对接口质量的影响3 环境温度对接口质量的影响4 不良操作对熔接接口质量的影响 第三节聚乙烯管道焊接的质量控制一 人 确保焊机经过校正和正确的保养 经常检查和确保管道对齐 对平 将管道放置在滑轮上以减少拖动压力 管道放置在焊机前 注意清理管道内外表面 管端和夹具 使用铣刀前 清理铣刀刀盘和刀片 铣切管道时 结束前应检查和确保两端管道都已经形成连续的与管道壁厚厚度相当的切屑 切削结束 等到铣刀完全停止旋转后再移去铣刀 铣刀平时应放置在提栏内 切削结束 从管道和机架拿走切屑 经常检查和确保管道处于平直状态 两个管端之间没有空隙 机 二 机手动与全自动热熔对接焊机操作特点比较 三 料 聚乙烯管材 管件的制造和焊接必须符合安全技术规范的规定以及现行有关国家标准的要求 生产厂家与操作人员应取得国家颁发的许可证 焊接前应检查管材 管件 以确保其直径 sdr和mrs及公差均符合规定 聚乙烯管材管件焊接要求 a 聚乙烯管材 管件的焊接面以及与焊接面接触的所有物品都必须清洁和干燥 需要焊接的部位不能有损伤 杂质 污垢 b 对于dn 63mm或者公称壁厚s 6mm的管材不允许使用热熔对接的焊接方法 可采用电熔连接 c 不同sdr系列的管材 管件互焊时 应采用电熔连接 并要求壁厚相同 不得采用热熔连接 四 法焊接方法应严格按照施工规范和工艺参数执行 五 环 焊接聚乙烯管道时的环境要求是 无风雨天气 气温在5 40 进行比较适宜 在低于0 或高于40 条件下 应有相关的保护措施和修正措施等 焊接机具的环境要求是在 10 到 40 范围内 如环境超出此温度 则不允进行焊接 在将管道放到管沟前和回填过程中 管沟底部应无尖棱物体如石头或金属片 确保管道不被损伤 第四节焊接质量检验与评价一 热熔对接焊焊接质量检验1 聚乙烯管道焊口质量外观检验项目及要求 此外 聚乙烯管道按照下列几何尺寸控制成环的大小 环的宽度b 0 35 0 45s环的高度h 0 2 0 25s环缝高度h 0 1 0 2s不合格焊环的原因分析a 焊环尖端未与管壁接触 焊环高度过低 原因是由于对接力不足或加热温度过低造成的 b 两环高度过大 原因是由对接压力过大引起 c 两环宽度差距过大 原因是可能是由于两段管材材料牌号不同造成的 d 两环轴线不在同一条直线上 主要原因是装卡管材时未能很好地保证同心或同轴度 另外管材外径的偏差也能造成这种情况 e 环不均匀 原因是对接端面铣削不平或对接卡装夹具轴向间隙过大 2 热熔对接焊的非破坏性检验 1 宏观 外观 检查 几何形状 卷边应沿整个外圆周平滑对称 尺寸均匀 饱满 圆润 卷边不得有切口或者缺口状缺陷 不得有明显的海绵状浮渣出现 无明显的气孔 卷边的中心高度必须大于0 焊接处的错边量不得超过管材壁厚的10 2 卷边检查 宏观 外观 检查 卷边背弯试验 卷边宽度 3 热熔对接焊的破坏性检验 1 拉伸性能试验 2 耐压 静液压强度 试验 二 电熔焊焊接质量检验1 电熔焊接的非破坏性检验主要为宏观 外观 检查 包括以下内容 电熔焊接的管件应当完整无损 无变形及变色 从观察孔应当能看到有少量的聚乙烯顶出 但是顶出物不得呈流淌状 焊接表面不得有熔融物溢出 电熔焊接的管件承插口应当与焊接的管材保持同轴 检查管材整个圆周的刮削痕迹 2 电熔焊接的破坏性检验 1 电熔管件剖面检验 2 拉伸剥离试验 3 挤压剥离试验 4 耐压 静液压强度 试验三 电熔鞍形管件焊接的检验1 宏观 外观 检查 电熔鞍形管件与管材焊接后 不得有熔融物流出管件表面 从观察孔应当能看到有少量的聚乙烯顶出 但是顶出物不得呈流淌状 电熔鞍形管件应当与管材轴向垂直 电熔鞍形管件焊接处周围应当有刮削痕迹 2 撕裂剥离试验 第八章聚乙烯管道施工 抢修与质量检验第一节聚乙烯管道施工前的准备一 施工图的准备施工前技术准备主要包括以下几个方面 1 设计符合要求的施工图 2 建设 设计 施工单位现场图纸会审 掌握设计意图 3 核对材料 设备清单 编排施工计划 进度 4 建立工程质量控制程序 一般情况下 聚乙烯管道的使用是与调压箱配套的 它的供气形式有以下4种 1 单元式调压箱供气系统 2 楼栋式调压箱供气系统 3 区域式调压箱供气系统 4 低压供气系统 二 人员培训从事聚乙烯燃气管道连接的操作人员 在上岗前必须经过专门培训 以过考试和评定合格后方可上岗操作 三 施工机具的准备根据施工工艺的要求 准备相应的施工机具 电熔焊机和热熔对接焊机 四 管材 管件的准备1 采购原则 采购符合国家标准要求的产品 售后服务 价格 2 管材的采购采购不得低于pe80品质 3 管件的采购对质量进行检查 4 管材的验收按相关要求进行 第二节聚乙烯管道施工土石方工程和管道敷设一 放线开槽沟底宽度符合下列要求 单管铺设 a d 0 3 双管同沟铺设 a d1 d2 l 0 3式中a 沟底宽度 m d 管道公称外径 m d1 第一条管道公称外径 m d2 第二条管道公称外径 m l 两管之间安全距离 对燃气管 l 0 5 m 二 回填用细土或沙覆盖管道 厚度不小于30cm 沟槽回填 应先填实管底 然后再回填至管顶以上0 5m处 如沟内有积水 必须全部排尽后再行回填 沟槽的支撑应在保证施工安全的情况下 按回填进度依次拆除 拆除竖板桩后 应以砂土填实缝隙 管道两侧及管顶以上0 5m内的回填土不得含有碎石 砖块 垃圾等杂物 不得用冻土回填 三 管道埋地敷设下管时 不能用金属材料直接捆扎和吊运管道 以防止管道划伤 扭曲或承受过大的拉伸和弯曲 也不能使用机械或加热方法弯曲管道 管道在输送含有冷凝液的燃气时 应埋设在土壤冰冻线以下并设置凝水缸 管道斜向凝水缸的坡度不宜小于3 聚乙烯管道埋地敷设时 应遵循以下要求 1 埋深及间距的要求 2 允许弯曲半径 3 示踪线 带 警示带 四 聚乙烯阀门敷设与安装聚乙烯阀门与钢阀门相比有以下优点 1 不需防腐及定期检查 2 不需要备件 免维护 3 可直埋 不需砌阀室 4 使用寿命50年以上 五 特殊地段的施工在特殊地段敷设聚乙烯管道 要注意以下几点 1 要征得有关部门同意 2 因相对钢管较易受人为破坏 原则上这些地段不宜用聚乙管 3 若用聚乙管 应增加套管或采取其它防护措施 六 冬季施工冬季施工 5 以下 时 应采取必要的加热保护措施 第三节聚乙烯管道的试验与验收一 一般规定管道吹扫完毕后就可以进行强度试验与气密性试验 试验前做好以下工作 1 试验前应编制试验方案 2 管道系统安装已检查完毕且已回填土 3 管道试验段所有阀门须全部开启 试验管道所有敞口已封堵 管道支墩 锚固实施达到设计强度 未设在弯头和三通处应采取加固措施 二 管道的吹扫吹扫气体的压力不应大于0 3mpa 吹扫气体流量应控制在20 40m s范围为宜 每次吹扫管道的长度应根据吹扫介质 压力 气量来确定 最长不宜超过500m 调压器 凝水缸 阀门等设备不参加吹扫 吹扫合格后再安装 当目测排气无烟尘时 应在排气口设置白布或涂白漆木靶板检验 5min内靶上无尘土 塑料碎屑等其它杂质为合格 吹扫一般反复进行数次以保证吹净 吹扫过程要做好记录 三 强度试验聚乙烯管道的强度试验为管道设计压力的1 5倍 且最低试验压力应符合以下规定 1 sdr11聚乙烯管道 不应低于0 40mpa 2 sdr17 6聚乙烯管道 不应低于0 20mpa 3 钢骨架聚乙烯管道 不应低于0 40mpa 四 严密性试验聚乙烯管道严密性试验应在强度试验合格 管线全线回填后进行 试验用压力表应在校验有效期内 其量程为试验压力的1 5 2倍 其精度等级 最小分格值及其表盘直径应满足表8 1的要求 表8 1试验用压力表选择要求 严密性试验介质采用空气 试验压力应满足下列要求 1 设计压力小于5kpa时 试验压力应为20kpa 2 设计压力 5kpa时 试验压力应为设计压力的1 15倍 且不得不于0 1mpa 第四节聚乙烯管道施工焊接质量检验一 热熔对接焊接质量检验热熔对接焊接质量检查应符合下列规定 1 连接完成后应进行100 的翻边对称性 接头对正性检验和不少于10 的翻边切除检验 2 翻边对称性检验 接头应具有沿管材整个圆周平滑对称的翻边 翻边最低处的深度不应低于管材表面 3 接头对正性检验 焊缝两侧紧邻翻边的外圆周的任何一处错边量不应超过管材壁厚的10 4 翻边切除检验 应使用专用工具 在不损伤管材和接头的情况下 切除外部的焊缝翻边 翻边切除检验应符合下列要求 翻边是实心 圆滑的 根部较宽 翻边下侧不应有杂质 小孔 扭曲和损坏 每隔50mm进行180 的背弯试验 不应有开裂 裂缝 接缝处不得露出熔合线 5 当抽样检验的焊缝全部合格时 则此次抽样所代表的该批焊缝为全部合格 若不符合上述条款 则判定本焊缝不合格 并按规定加倍抽样检验 如第二次抽检仍出现不合格焊缝 则应对该焊工所焊的同批全部焊缝全部检验 二 电熔连接接头质量检验电熔连接接头质量应符合下列规定 1 电熔承插连接 电熔管件端口处的管材承插口管中周边应有明显的刮片痕迹和明显的插入长度标记 聚乙烯管道系统 接缝处不应有熔融物溢出 钢骨架聚乙烯复合管道系统 采用钢骨架电熔管件连接时 接缝处可允许有少量溢料 电熔管件内电阻丝不应被挤出 特殊结构设计的除外 电熔管件上的观察孔中应能看到少量熔融料溢出 但溢出料不得成流淌状 凡出现与上述条款不符合的情况 则判为不合格 2 电熔鞍形连接 电熔鞍形管件周边的管材上应有明显的刮皮痕迹 鞍形分支或草案形三通的出口应垂直于管材的中心线 管材壁不应塌陷 鞍形管件上的观察孔中应能看到少量熔融料溢出 但溢出料不得成流淌状 熔融料不应从鞍形管件周边溢出 凡出现与上述条款不符合的情况 则判为不合格 第五节燃气用聚乙烯管道抢修安全技术一 燃气用聚乙烯管道抢修的基本要求1 抢修作业要符合如下要求 作业现场人员应当佩戴职责标志 确定警戒区 现场设立警示标志 管制交通 严禁无关人员入内 必须及时救护伤员 作业人员应有专人监护 严禁单独作业 警戒区内未经批准不得使用非防爆型设备 2 抢修作业时人满足以下工作要求 立即控制气源 消灭火种 驱散聚集燃气 监测燃气浓度 必要时强制通风