PE管焊接操作要点和质量通病防治

第一节PE管焊接操作要点和质量通病防治一、概述PE管作为一种新型管道材料现已在城市给水、燃气等市政中得到应用，因其具有良好的柔韧性，加工的管材可以盘成卷，便于运输；可弯曲铺设，轻易绕过障碍物，减少接头数量属热塑性塑料，可多次加工成型，使热熔和电熔连接成为可能；具有很好的抗腐蚀性，埋地不需防腐等优点，已在管道工程迅速得到普及，加之施工简单，维修少，使用寿命长。分为热熔焊接、电熔焊接。须有持证人员操作。二、热熔（一）热熔对接施工工艺简介热熔对接是将聚乙烯管端界面，利用加热及加热熔融后相互对接融合，经冷却固定连接在一起的方法。其焊接原理是：当PE材料在加热超过其熔融温度后，变成粘滞流体，在焊接压力作用下，其大分子相互扩散，产生范德华作用力，从而牢固的焊接在一起，通常采用热熔电焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其粘合，保持有一定的压力，经冷却达到焊接的目的。现公司Pe管有pe80、pe100两种规格，pe80用于直径90以下（黑管夹黄条纹）直径90以上使用pe100（橘黄色）。Pe80为sdrll中密度管，pe100为sdr17.6高密度管。（Sdr直径与壁厚的比值）此两种管材有不同熔体流动速率，不允许直接焊接，必须连接时需使用电熔焊接。按照规范dn63以下或壁厚小于6mm不许热熔sdrll直径90以上可热熔连接，以下需电熔连接（sdr17.6直径90不能热熔）90/11=8.290/17.6=5.1,现公司主管一般使用pe100，庭院支管pe80,主管与庭院外径90mm切记须使用电容套筒（二）管道焊接技术焊接工艺流程如下：检查管材并清理管端一紧固管材一铣刀铣削管端一检查管端错位和间隙一加热管材并观察最小卷边高度一管材熔接并冷却至规定时间一取出管材。在焊接过程中，操作人员应参照焊接工艺卡各项参数进行操作。①核对欲焊接管材规格、压力等级是否正确，检查其表面是否有磕、碰、划伤，如伤痕深度超过管材壁厚10%，应进行局部切除后方可使用；②用软纸或布蘸酒精清除两管端的油污或异物；不得触摸已处理好的待熔接端面，如果触碰必须重新清理接口。③将欲焊接的管材置于机架卡瓦内，使两端伸出的长度相当（在不管材机架以影响铣削和加热的情况下尽可能短，宜保持20〜30mm）外的部分用支撑物托起，使管材轴线与机架中心线处于同一高度，然后用卡瓦紧固好；管材机架以④置入铣刀，确保铣刀到位，定位销插到底，先打开铣刀电源开关，然后再合拢管材两端，并加以适当的压力，直到两端有连续的切屑出现后（切屑厚度为0.5mm-1mm，通过调节铣刀片的高度可调节切屑厚度），撤掉压力，略等片刻，再退开活动架，关闭铣刀电源；⑤取出铣刀，合拢两管端，检查两端对齐情况（管材两端的错位量dn大于200不能超过壁厚的10%或1mm,取其大者，dn小于200错变量应小于0.5mm，通过调整管材直线度和松紧卡瓦予以改善；管材两端面间的间隙也不能超过0.3mm（de225mm以下）、0.5mm（de225mm~400mm）、1mm（de400mm以上），如不满足要求，应在此铣削，直到满足要求。⑥测出初始拖动压力，查取相应管材的焊接参数，同时计算出熔接压力，熔接压力=标准焊接压力（理论参数）+拖动压力。加热板温度达到设定值（pe80210pe100225,放入机架，施加规定的压力，直到两边最小卷边达到规定高度时，压力减小到规定值（管端两面与加热板之刚好保持接触，进行吸热），时间达到后，松开活动架，迅速取出加热板（加热板应保持清洁，会将焊口断面拉毛，车上用的沥青清除剂效果很好。取出加热板不要碰触另一端面），然后合拢两管端，其切换时间尽量缩短，加压，给端面施加熔接压力直至冷却到规定时间后，卸压，松开卡瓦，取出连接完成的管材，为提高效率而减少冷却时间是非常错误的削边，进行焊缝检查，要求100%削边检查，不合格焊口应切开重新焊接，不能报侥幸心理，卷边应当实心圆滑、根部较宽。卷边底面不得有污染、孔洞等。卷边宽度可用专用卷边尺测量焊环尺寸合格热熔对接焊口示意图环缝的高度：h=0.1〜0.2S对上述系数的选取应遵循“小管径，选较大值；大管径，选较小值”

背弯试验

背弯试验（三）焊接工艺参数与焊接直接有关的参数为：温度、时间、压力。焊接工艺曲线图表示为焊接过程压力与时间的关系图。加期阶段 城换阶段 对接阶葭4 □■V 日4 □■V 日Hpf1熔接压力冷却压力pf2tai压力建立时间02加热时间T■切换时间（包括加热板撤出时间）tf1增压时间tf2冷却时间Pa1=pao+Pa厂家提供的对焊压力Pa1=pao+Pa厂家提供的对焊压力pa=a1*p0/a2a1：管材截面积p0:作用于管材上单位面积的力0.15N/MM2a2:作用于液压缸活塞单位面积的力Pa2=Pa0+1/10Pa厂家提供的对焊压力Pf1=pf2=pao+Pa厂家提供的对焊压力溶融的分子在此压力下扩散缠绕结晶•加热板温度指加热板表面温度，在测量温度时，要考虑环境温度的影响。热板温度既要保证管材端面迅速熔融，又要保证焊制管件不因温度过高而发生降解•卷边压力Pal作用是对管材进行强制加热，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部与加热板接触，均匀受热。管材两边整个圆周都达到铭牌提供的参数高度卷边高度卷边高度用于衡量加热压力作用于管材截面的时间，即加压加热的程度。（典型值外径1101.5MM外径2002.0MM）吸热压力约为熔融对接压力的1/10，它的作用主要是防止管材回弹，使管材紧贴在加热板上，提高加热效果，减少加热时间。加热阶段的时间与焊制管件的横截面积、加热板温度、环境温度有关。一般为管材壁厚*10熔融对接压力指垂直作用于两个对接面上的压力自动焊机也是按如上步骤进行控制，只不过智能化而已。现公司推广使用自动焊机，但由于操作场地限制以及特殊管件(如阀门、碰头)又不得不使用手动焊机，而这些焊口往往又是最容易出问题的地方，下面是一些常见问题虚焊对接焊机夹具行程不够和对接时夹具速度太快而引起虚焊的两种情况。(1)对接焊机夹具行程不够，两连接件对接前用铣刀铣平管口后进行焊前试碰碰对后在夹具行程杆上应看到有一定的行程余量，行程余量应不小于20mm为宜。在焊接过程中，若不注意这种情况，夹具的行程余量不够时，焊接后表面上看对接的非常好，但实际上两对接件熔接的不够彻底，出现虚焊。这是热熔对接焊中常出现而又不易觉察的问题。(2)对接件对碰时夹具速度过快。两连接件经加热板加热后进行对碰，若对碰过程中夹具速度太快，在对碰瞬间，两连接件熔融部分大部分被挤压到内外壁两侧，致使溶合的部分不够充分而造成了虚焊，解决的办法是操作人员控制机具的速度要均匀，使熔接部分充分熔合。3)焊不透出现这种情况的主要原因是加热时间不够。一般情况下不同的管材、型号、规格的PE管，其焊接加热时间在出厂时都有规定，但所给加热时间是在环境温度为20&C、有微风时设定的，当环境温度低于100％和风力较大时，若按设定的加热时间进行加热焊接，焊接后表面上与正常时焊接没有多大区别，实际未焊透，解决办法是当遇到施工环境温度低于0〜C和风力较大时，应根据管材不同型号、规格适当调整加热时间。必要时需采取保温防风措施。焊接时建议将管道两端封堵，避免穿堂风从管道中通过。4）自动焊机具有温度控制功能，pe管连接环境温度宜为-5〜45,超过此范围机器将停止工作，必须采取相应措施。错误做法：夏天和冬天相同，比如夏天温度很高，在露天阳光暴晒下，将使机器温度超过45°而使机器停止工作，此时就需要采取遮蔽措施降温，目前存在的问题是现在只为采取遮蔽措施，给机器降温，（温度感应器位于机器上部旁边，塑龙焊机,侧面靠上有一小手指粗的白色圆柱体，其里面保护的变为温度传感器），关系到焊接质量焊接工作面，机架仍处于太阳暴晒下，应为整个工作区域采取降温措施。5）正确调整压力压力相对过低，焊接连接量过少，熔合面的部分熔膜不能挤出，很难形成尺寸合理的翻边，不利于加热过程中焊接面与热板接触时产生的污染及受空气中氧气、灰尘影响的熔膜层的排出，导致焊接质量不过关。压力相对过大则会使熔料挤出，造成塑料熔体流向焊端的边缘形成焊瘤刺，使熔化层的深度减少，无法形成合理的熔膜厚度，而且会使熔合区域材料的结晶度提高，使焊缝部位抗冲击性下降；在熔膜层过多被挤出的同时，在翻边的根部加剧形成与管壁垂直的分子定向，产生应力集中的力学薄弱点，容易发生破坏，这也被实际经常发生的破坏类型所证实，严重影响焊接质量。冷却过程中始终保持熔接压力直至冷却，通过翻边检查很难发现焊接缺陷，但在后期使用过程中，由于地质沉降，很容易发生脆性断裂。焊接应尽可能减少拖动压力，如使用短管做滚筒，不要以为机器能拖动我就可以焊接。自动焊机已有压力保护，拖动压力大即使机器功率有余量，机器也将停止工作。6）焊口碳化发生这种质量问题的原因是加热时间长，与焊不透的情况正好相反，对于热熔对接焊，有些施工人员认为焊接过程中加热时间越长，焊接效果越好，而事实恰好相反，PE管在加热时间过长时，会出现碳化现象，严重影响到焊接质量。很多人凭经验估计加热时间，在压力一定的条件下，管件吸热过多会造成过多的熔料被挤出，形成过大卷边，其力学性能不会发生太大变化，但内卷边过大会造成较大的流动阻力，同时也会引起较大冲击，影响接头使用寿命。7）阀门焊接建议在阀门后端加垫短管，使阀门底部处于悬空状态，依靠所垫短管滚动，以获得均匀拖动压力。阀门较重，在卷边、吸热、对接过程中，如果阀门底部接触泥土（包括垫板），在焊口切换过程中，势必造成压力忽大忽小，使焊口不能严格按照工艺参数焊接。阀门底部必须用水泥板垫好，防止阀门沉降拉坏焊口。

8）热板升温，红灯亮后预热10分钟，感温热电偶位于热板中央，10分钟后才能保证热板温度均匀，仪表显示温度与实际一致9）铣刀运转时导致尘土飞扬，使焊口受到污染。铣刀排屑槽不应有污物。管材标签纸不应位于端口附近，以免翻边受阻10）应将管内积水在较大范围内擦干，避免焊接过程中水回流。如果水回流，会导致焊口下部出现气孔电熔连接最可靠、方便，并适用于所有管径的连接，不同管材之间也可使用。但由于需使用专用电熔管件，而电熔管件价格较高，增大了工程成本。其焊接压力靠熔体的熔融膨胀并在冷料区的作用下获得。1焊前准备检查电源电压在焊机要求范围内，导线容量达到焊机输出功率要求（线细、距离过长，严重时焊机停止工作，一般当电源距焊机在50米内时需选用2.5mm2的输入电缆线，当电源距焊机在50-100米时需选用4mm2的输入电缆线。）发电机供电应断开设备开关，待发电机工作平稳，电压正常后才可打开设备开关，关机时应先关闭设备再关闭发动机（此流程对任何电气设备都应如此操作）2管材截取断面应垂直轴线误差小于5毫米，尽量选用管刀截取3焊接面清理测量电熔管件长度和中心线，在焊接管材表面划线标识。焊接时待焊面不能被污染或氧化，应进行表面处理。此外表面应干燥。将划线区域刮削0.1-0.2mm深（a4纸0.1mm）,需均匀，平滑不得去氧化皮后第二天焊接。使用对正夹具，以减小对中误差和焊接过程中的移动。只有当管材插入管件保持同轴时，管材的外表面与管件内表面才能保证有较好的均匀接触。如果管材与管件轴线之间有夹角，从插入角度看，有很强的摩擦感，，此时表明管材的外表面与管件的内表面的接触情况不理想（部分接触紧密，部分存在较大间隙），在焊接完成埋入管沟后，这一部位会存在较大应力。电容管件不用不得拆包装。4输入焊接参数在管件条码规定时间焊接。焊接过程中、焊接完成的冷却期间不得移动或施加外力。■生厂家 管件直径焊接电压 管件电阻 焊接时间 监控■管件类型 设定在条形码损坏无法扫描焊接参数或需手动输入焊接参数时，可根据条形码上的数字信息来查看参数。条形码上的24位数字中，13、14位代表焊接电压；19—21位代表焊接时间。5自然冷却，不得泼水人工冷却焊接压力过大主要原因是管材与套筒配合过紧，造成整个熔融区或局部压力过大，过大且不均匀的焊接压力会使金属丝受力不均，造成错位。错位的金属丝可能会接触在一起而使总电阻变小，由于焊接电压焊接时间由自动焊机控制，管材选定好后是固定不变的，阻值的减小会造成熔融区的受热量增大，造成严重过焊。可能会观察孔喷料。套筒与管材间隙过大，套筒内壁与管材外壁无法接触，聚乙烯即使熔融也无法填满整个焊接界面空隙，从而造成部分未融合。可能用力就可把管材拔出。主要为管件，管材非一家产品，存在匹配问题，领料时应加以注意。观察孔物料顶不出两管件未在同一轴线上、偏心（刮削氧化层不均匀，管口不圆，盘圆管不直）4在切割管材时，断面必须与轴线垂直，不能有斜口出现。可能造成管材外壁根本不能覆盖套筒的熔融区，属于一种承插不到位。没有被管材覆盖的加热丝在焊接过程中变形短路，从而使整体管件电阻变小，使焊接区域热量大于正常焊接吸热量，导致聚乙烯剧烈膨胀，现场表现为冒烟、料从观察孔喷出。喷料5焊接过程中产生的孔洞主要有两类1：严重过焊，即接头受热过多，导致聚乙烯材料过热气化而留下的空缺;2:焊接界面粘有水或潮湿杂质，焊接过程受热蒸发产生气孔。所以必须按照管件条码参数进行焊机设置，公司目前电熔焊机均为交流焊机，输出电压39.5v,部分管件标