PE管热熔对接接头的主要缺陷形式和质量检测.doc

PE管热熔对接接头的主要缺陷形式和质量检测上海煤气第二管线工程有限公司 汪建国摘要：介绍了PE管热熔对接接头的主要缺陷形式，归纳和总结了目前对PE管热熔对接接头质量检测的主要方法。关键词：PE管 对接接头缺陷 质量检测 超声波检测PE管凭借其性能优异，施工简单，运行可靠，维修方便，使用寿命长，投资成本低等优点，在市政管网中得到了广泛应用。上世纪80年代初上海便开始了PE管在燃气行业的应用，在得益于PE管诸多优势的同时，也出现了管道接头泄漏、检测手段缺乏等隐患和事故，如何加强对PE管热熔对接接头质量的检测，确保施工质量和PE管网运行安全值得我们关注和总结。1 PE管热熔对接接头的主要缺陷形式PE 管热熔对接接头可能存在的缺陷大致可分为四种1：1) 焊件熔接前准备和配合的缺陷：管端加工不良，连接表面不清洁，轴向偏差过大等；2) 焊口形状的缺陷：主要是指接口卷边的尺寸和结构上存在的偏差；3) 微观缺陷：气孔（塑料的热氧化破坏），未焊透（熔接温度和压力不够），缩孔（接口的人工强制冷却和寒冷环境下焊接），裂纹，外来杂质等；4) 显微结构缺陷：主要是塑料受到强烈的热氧化破坏，造成管材材质变劣。各种缺陷之间有关联的，造成缺陷的主要因素有：焊接操作者的技能、责任心，焊接设备的质量和工况，相互熔接管材之间的互熔性、材料的保存、原料质量，焊接工艺，焊接环境和气候等。PE管对接焊缝的缺陷类型主要有气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹5种类型。统计结果表明：PE管焊缝的主要缺陷为未熔合与未焊透,即通常所说的假焊，这两种类型缺陷占缺陷总数类型的82.8%，且主要发生在壁厚大的管材中；裂纹缺陷主要发生在壁厚较薄的PE管对接焊缝中，所占比例为8.9%。22 PE管热熔对接接头的质量检测PE管热熔对接接头的质量可通过对人、机、料、法、环的控制来保证外，还应加强对接头质量检测环节的控制，确保施工质量和运行安全。对接接头的质量检测可包含焊接数据审查、外观检查、翻边切除检查、拉伸性能测定、静液压强度试验、无损检测等。2.1焊接数据审查目前，上海市燃气行业内已全面使用全自动焊机，全自动焊机可自动监控焊接步骤并记录相关参数，为热熔对接接头质量判断提供依据。在焊接过程中和管道试压前应核对全自动热熔焊接数据，数据信息可分为两大类，一类主要为工程管理信息，主要为工程编号、焊口编号、项目经理编号、管材生产厂家等，这些主要是实现施工质量的可追溯性，便于落实责任，进行施工质量跟踪。另一类为工艺参数信息，主要为SDR值、PE材质、管径等，这些数据与全自动焊机的焊接数据设置密切相关，错误输入将直接影响焊接质量。焊接数据审查主要包括三方面：一是焊口数是否与实际相符，二是显示焊接失败的焊口是否重新进行焊接，三是工艺参数信息是否正确输入。2.2外观检查连接完成后，应对接头进行 100%的翻边对称性、接头对正性检验。接头应具有沿管材整个圆周平滑对称的翻边，尺寸均匀、饱满、圆润。翻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。翻边最低处的深度不应低于管材表面。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%。接口宽度B与管材料类型、热板温度及所用的焊接工艺程序等有关，通常情况下按B=0.350.45S（其中：S=0.81.3e，e是PE管壁厚）进行控制。外观检查时，如发现空心翻边或翻边根部太窄，可能是熔接压力过大或加热时间不足造成的；翻边下侧有杂质、小孔，翻边弯曲有细小裂纹，可能是铣削后管端或加热板被污染造成的；翻边中心低于管材表面，可能是活动夹具行程不到位造成的。沿整个圆周均匀对称的翻边接头是外观检验合格的重要条件之一，不沿整个圆周均匀对称的翻边造成的情况较多，如对接错位量或间隙过大，加热板温度不均匀或加热板被污染，活动夹具行程有问题等。2.3翻边切除检查一般以不少于 10%的比例进行翻边切除检验。应使用专用工具，在不损伤管材和接头的情况下，切除外部的焊接翻边。翻边切除检验应符合下列要求：1）翻边应是实心圆滑的，根部较宽；2）翻边下侧不应有杂质、小孔、扭曲和损坏；3）每隔几厘米进行 180的背弯试验，不应有开裂、裂缝，接缝处不得露出熔合线。2.4拉伸性能测定、静液压强度试验拉伸性能测定、静液压强度试验属于破坏性检查，一般用于焊接工艺评定或对焊接质量存在争议的焊口。根据聚乙烯燃气管道工程技术规程（CJJ63-2008）热熔对接焊接工艺评定检验与试验要求见表1。表1 热熔对接焊接工艺评定检验与试验要求序号检验与试验项目检验与试验参数检验与试验要求检验与试验方法1拉伸性能232试验到破坏为止：韧性，通过脆性，未通过聚乙烯（PE）管材和管件热熔对接接头拉伸强度和破坏形式的测定GB/T198102耐压（静液压）强度试验密封接头，a型；方向，任意；调节时间，12h；试验时，165h；环应力；PE80，4.5MPaPE100,5.4MPa试验温度，80焊接处无破坏，无渗漏流体输送用热塑性管材耐内压试验方法GB/T61112.5无损检测PE管焊接质量的无损检测已引起众多研究机构和厂商的重视。常规的无损检测方法主要有超声波、磁粉、涡流、X射线和渗透五种方法。 PE材料为非铁磁性材料，显然不能采用磁粉、涡流探伤方法；焊缝缺陷有表面缺陷也有内部缺陷，因而也不能采用渗透探伤方法；虽然 X 射线探伤方法可以检测内部缺陷，但受限于其危险性和操作的复杂性。采用超声波进行无损检测便成为了最佳选择。目前PE管焊接质量的超声波无损检测技术仍处于初级阶段，主要是根据超声波的反射波形来判断接口的熔接是否存在缺陷。然而，采用传统的超声波无损探伤，由于其受聚乙烯界面多次反射、回波的干扰，探测灵敏度低、缺陷空间分辨低，造成缺陷检出率低、无法准确进行缺陷空间定位、不能有效进行缺陷的定量分析。2012年下半年开始，上海海骄与上海市特检院、复旦大学材料科学系等单位合作，已开展“燃气用聚乙烯管道焊接接头相控阵超声波检测技术研究”的课题研究2。相控阵超声波检测技术具有探测灵敏度高、空间分辨力强，提高了缺陷的检出率。它还可以用图像的方式直观的显示内部缺陷，并且可以利用现代信号分析处理技术，对缺陷进行定量分析。3结语近年来PE管在燃气行业中的应用越来越广泛，如何保障 PE 管网的可靠性和安全性，已是我们面临的现实和重要的课题，而有效提高 PE 管施工质量，加强对接头