聚乙烯管道焊工培训讲义(精品)

⑵ 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；
⑶ 经济性——加工容易、重量轻、安装费 低及维护成本低；
⑷ 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
＞20
200℃
GB/T173 91—1998
2
熔体质量流动 速率（MFR）
g/10 min
加工前后 MFR变化＜
20℅
190℃，5 ㎏
GB/T368 2—2000
3 纵向回缩率
％
≤3
110℃
GB/T667 1—2001
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。
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；
⑶ 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。
⑷ 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。
⑸ 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： ⑴ 制定焊工考试计划； ⑵ 审查焊工资格； ⑶ 确定考试内容； ⑷ 检验考试用管件、焊接设备、焊接性能测试仪器
8.00≤ƠLCL≥9.
8.0
PE80 99
10.00≤ƠLCL≥
10.0
PE100 11.19
注：表中ƠLCL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。
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：
⑴ 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；
⑵ 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；
⑶ 焊工考试用的所有管道原件，应当由焊工进行切 割取样；
GB/T173 91—1998
2
熔体质量流动速 率（MFR）
g/10 min
加工前后 MFR变化
＜20℅
190℃， 5㎏
GB/T368 2—2000
3
纵向回缩率
％
≤3
110℃
GB/T667 1—2001
2. 聚乙烯管材的力学性能
序号 性 能 单位
要求
试验参数
试验方法
20℃ （环应力）
破坏时间≥100
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
焊接方法 热熔对接焊接
电熔焊接
及焊接用仪表； ⑸ 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； ⑹ 负责考试试件和试样的检测，评定考试成绩； ⑺ 办理特种设备PE焊接作业人员证延期手续；
⑻ 建立、管理焊工考试档案； ⑼ 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： ⑴ 燃气压力管道安全知识、安全技术规范及常见施 工规范； ⑵ 聚乙烯管道原材料的有关基本知识； ⑶ 聚乙烯管材、管件的标准和技术要求；
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
⑴ 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。
⑵ 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。
8. 国家标准GB/T 20674.2—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
序号
项目
单位
性能要求
试验参 数
试验方法
热稳定性
1 （氧化诱导时间 min ）
＞20
200℃
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。
适用范围 DN≤250mm DN>250mm 规格尺寸不限
焊工项目代号 BW－1 BW－2 EW
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。
1、乙烯单体
分子式为CH2 = CH2 2、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： ⑴ 高压聚合法； ⑵ 中压聚合法； ⑶ 低压聚合法。 3、聚乙烯的分类 ⑴ 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℅。
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
过混配料标称
值的±20℅
热稳定性 3 （氧化诱 min
导时 间
＞20
4 挥发分含 mg/kg ≤350 量
5 水分含量 mg/kg ≤300
200℃
炭黑含量 6 （质量分 ％ 2.0～2.5
数）
7 炭黑分散 级
≤3
8 颜料分散 级
≤3
耐气体组
9
分
h
≥20
耐快速裂纹扩展
80℃， 2MPa（环 应力）
（4）.足够的冷却时间。
第三节 聚乙源自文库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TSG D2002－2006《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CJJ 63－2008《聚乙烯 燃气管道工程技术规程》；
3. 城镇建设工程行业标准CJJ 33－2005《城镇燃气 输配工程施工及验收规范》；
4. 国家标准GB 1558.1—2003 《燃气用埋地聚乙烯 管道系统 第1部分：管材》；
5. 国家标准GB 1558.1—2003 《燃气用埋地 聚乙烯管道系统 第2部分：管件》；
6. 国家标准GB 1558.1—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/T 20674.1—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》；
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。
⑷ 焊接设备、焊接辅具、量具的种类、名称、使用、 工作原理和维护；
⑸ 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；
⑹ 缺陷种类及产生的原因和危害；
⑺ 焊接质量的影响因素和预防措施；
⑻ 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。
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
序 性能 号
单位
要求
试验参数
1 密度
Kg/m3
≥930（基础树 23℃ 脂）
2 熔体质量流 g/10min 0.2～1.4，且最 190℃，5kg
动速率
大偏差不应超
（MFR）
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：
⑴ 使用期限长——50～100年的设计寿命，耐快 速和慢速裂纹增长；
⑵ 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℅。
⑶ 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。
PE80 PE100 9.0MPa
12.4MPa
1
静液压 强度 h (HS)
80℃ （环应力）
⑷ 焊工应当按已评定合格的焊接工艺焊接考试试样；
⑸ 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；
⑹ 考试所用的焊机必须符合规定的要求；
⑺ 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
序号
项目
单 位 性能要求 试验参数 试验方法
热稳定性
1 （氧化诱导时 min 间）
全尺寸（FS）
全尺寸试验
试验：
MPa 的临界压力
0℃
DN≥250mm
PC.FS≥1.5
10 或S4试验：
×MOP
管材壁厚 ≥15mm
MPa
S4试验的临 界压力PC.
S4≥MOP/2.4
0℃
-0.072
11 耐慢速裂纹增长 h 165 （S＞5mm）
80℃,0.8MPa（试 验压力）
80℃,0.92MPa（试 验压力）
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
命名
ƠLCL(MPa) 聚乙烯材料最小要求强度
（20℃，50年 MRS(MPa) 97.5℅）