聚乙烯管道焊接质量控制

端 面 铣 削
设 备 状 况
第二节
焊接过程质量影响因素
二、电熔焊接质量影响
电熔焊接接口质量影响因素
电压 波动 对接 口质 量的 影响
熔接 时间 对接 口质 量的 影响
环境 温度 对接 口质 量的 影响
不良 操作 对接 口质 量的 影响
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
机
人
质量控制
料
环
法
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
焊接压力）
其次，应将拖动压力（移动夹具的摩擦阻力）加到P1上，得到 使用压力；
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
加热工具温度的确定要考虑材料的性质和接头的质量 1.1加热工具温度应在材料的熔融温度（部分结晶性塑料）或 材料粘流态转换温度之上。因为只有在这种情况下，塑料产生熔融流 动，塑料大分子才能相互扩散和缠绕。一般来说，随着工具温度的提 高，接头的强度就开始提高而达到最大。实验证明，HDPE在低于180℃ 时，即使在熔化时间相当长的情况下，也不可能取得质量好的接头。 1.2温度的上限受制于材料结构的变化和焊缝形状变化 当温度过高时，会出现如下情况：卷边的尺寸增大；聚合物熔体对工 具的粘附；聚合材料的热氧化破坏（热氧化破坏析出挥发性产物，如 CO 不饱和烃等。由于材料结构内发生变化和出现杂质的结果，使焊接 接头的强度降低）。 考虑到上述情况，焊接聚乙烯最好采用温度190~230℃。
聚乙烯管道焊接质量控制
六枝国贸燃气有限公司
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
① 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。 ② 需要焊接的部位不能有损伤、杂质、污垢（如污物、油脂、切 屑等）。 ③ 焊接完成后必须进行充分的自然冷却，以消除其内应力。 ④ 对于DN≦63 mm或者S<6 mm的管道元件不允许使用热熔对接的焊 接方法。 ⑤ 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。 ⑥ 焊口应当有详细的焊接原始记录。 ⑦ 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：
第一节
聚乙烯管道焊接操作基本要求
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。 ⑧ 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。
第一节
聚乙烯管道焊接操作基本要求
⑨ 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。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
手动与全自动热熔对接焊机操作特点比较
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
料
① 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。 ② 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。 ③ 聚乙烯管材管件焊接要求。
第四节
焊接质量检验与评价
1、焊环的几何形状 热熔焊接接口应具有沿管材整个外圆周平滑对称的焊环（也 称翻边），焊环应具有一定的对称性和对正性。在标准条件下评价 接头试验的结果时，应确定不对称性和不对正性的可接受水平。 工艺条件和材料的不同会引起焊接环的形状发生变化。实践 表明，燃气聚乙烯管道按照下列几何尺寸控制成环的大小，一般可 以保证接口的质量。 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 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”的原则。如Φ 63以下的管子焊环的宽度可以选成0.45S，而 Φ 250管子焊环的宽度则应选0.35S。图7给出了一个合格焊口的图形。
人是所有因素里最重要的一个因素。在此而言 就是我们的焊工、安全技术员、项目经理等。对各 类人员来讲都必须持证上岗，都必须具备相应的技 术技能，都必须接受相关的技能培训。 人
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
焊接工人必须经过培训，取得上岗证并受到有效的管理。 ① 确保焊机经过校正和正确的保养。 ② 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。 ③ 管道放置在焊机前，注意清理管道内外表面、管端和夹具。 ④ 使用铣刀前，清理铣刀刀盘和刀片。 ⑤ 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。 ⑥ 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， ⑦ 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。
加热时压力的意义：加热时的压力，应能迅速的平整管材端面上的不 平度并有效的促进塑化，但压力也不能过大。塑料熔体在加热和压 紧时压力的作用下，会流向焊端的边缘而形成焊瘤刺，并改变焊接 接头的形状，而且会造成焊端熔化层的深度减小，改变了总的温度 分布，严重影响焊接质量。因此要控制好加热压力的大小，并采取 阶段施压的方法，即在加热阶段初期采用较高的压力，而在随后的 吸热阶段换用较小的压力。
第一节
聚乙烯管道焊接操作基本要求
二、焊接操作基本要求
焊接操作基本要求
环境要求
聚乙烯管材、管件要求
焊接过程记录要求
第二节
焊接过程质量影响因素
一、热熔对接焊接质量影响
热熔对接焊接质量影响因素
管 材
温 度
加 热 时 间
吸 热 时 间
切 换 时 间
增 压 时 间
焊 接 压 力
冷 却 时 间
工 作 环 境
第四节
焊接质量检验与评价
B――环宽 H――环高 h――环缝高 S――管材壁厚
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
时间及能量：对于一个具体的管件，焊接时所消耗的能量大小 仅与时间有关。熔融时间直接影响接头的强度，因此必须在一 个合理的范围内。电熔连接接头熔接强度随wenku.baidu.com接时间变化的关 系可分为四个阶段：潜伏期、接头形成期、固化阶段、平台区 和冷却阶段。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
冷却过程参数——压力、时间
由于塑料材料导热性差，并且冷却的速度相对缓慢，以及 焊缝材料的收缩，结构的形成过程在长时间内以缓慢的速度进行。 因而，焊缝的冷却必须在保持压力下进行。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
熔接过程中的参数变化
界 面 温 度
140℃
时间
温度参数：界面温度是一个非常重要的参数。通电后，界面处的温度 将以一定速率稳定上升。该速率取决于电热丝的类型、尺寸及电热丝 在熔接区的埋设深度及间距。当PE材料温度达到130~140℃时，材料开 始熔化，需要吸收能量，因而温度出现暂时性的平台。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
加热过程参数——时间、压力
加热时间的确定：加热时间是焊接过程中的重要参数。他与加热工具 一起，共同决定着焊件内的温度分布及产生工艺缺陷的可能性、形 状和结构。管端熔化的最佳时间是随着焊接尺寸的增大而增大，一 方面由于加热面积增大，更重要的是对流和辐射传播的能量会随着 管壁厚的增大而减小。实验证明，管材的壁厚远较其外径对加热时 间更有实质性的影响。
降解
通电时间
平台区：在该阶段，接头的强度随着熔接时间的延长变化不大，趋于稳定。但在该阶段， 熔化材料的容积，熔体压力和界面温度都继续攀升。 冷却阶段：规定的熔接时间达到后，电流停止，界面处的聚合物开始冷却，熔体压力开 始下降。 降解阶段：如果超过了规定的熔接时间，而不断电，将导致接头处的温度继续升高，导 致材料将解和接头强度的降低。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
焊接过程参数——压力、时间
熔接过程中施加压力的作用，是排除气孔或气体夹杂物并尽量 增加实现相互扩散的面积，消除两连接面之间受热氧化破坏的材料， 并能补偿塑料材料收缩。没有压力时，收缩会导致收缩孔的出现， 增大结构的缺陷和剩余应力。表面的接触应在压力下保持一段时间， 以使两平面牢固结合。
达到设置的熔接时间，断电，温度开始迅速下降，当温度降到 140℃，熔体固化。但会在120℃左右稳定一段时间。这是由于 PE冷却过程 中，发生结晶作用，放出热量。但直到110℃左右，固化才完成。
界面温度在给顶的熔接时间内随着输入功率的增加而提高；随着 管材外壁和管件内壁间隙的增加而降低。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
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≤63 mm或者公称壁厚S<6 mm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。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
① 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。 环 ② 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。 ③ 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。
潜伏期：潜伏期的特征是接头无强度， 是电热丝加热管件内表面的 PE，填充 界面间隙的阶段。而未建立起熔体压力
潜伏期 熔 接 界 面 强 度
接头形成和固化
平台区
接头形成和固化阶段：潜伏期结束，管 材和管件之间的间隙为熔体所填充，管 件内表面和管材外侧的聚合物被熔化， 熔体池开始封闭，可测量到熔体的压力。 随时间推迟，测量表明，接头已存在强 度。随着熔接的继续，熔化材料的体积 膨胀，界面温度升高，熔体压力增大， 界面强度也随之提高。
第三节
200℃ 界 面 温 度 140℃ 110℃
聚乙烯管道焊接的质量控制
熔体
熔融时间
冷却时间
熔体添满间隙
界面处熔体池的形成
熔体温度迅速上升，一旦熔体填满间隙，即迅速向管材外壁传热。应使热 传递有效、迅速，以保证在扩张或变形前，完成熔接。通电加热的最终结果， 是让管材外壁和管件内壁界面出充分地创造出一个熔体池，以保证高质量熔接。 随着通电的继续，界面温度迅速上升到180℃以上。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
机
焊接过程中所用的焊接机具及辅助工具等一系列 机具是保证施工质量的重要因素之一，设备必须能够 提供精确的、稳定的焊接参数。 对热熔焊机而言，就是压力、时间和温度。 对电熔焊机而言，还是电压和时间。 总而言之，只要有了好的设备，干起活来就顺畅。
国家要求管道热熔对接应采用全自动焊机。
熔接过程中的参数变化
压力：电熔连接过程中， PE 熔体最终温度，典型的约为 200℃。对于MDPE从20℃升温到200℃，体积膨胀约为20%。由于 冷却区封闭了熔融区域，因而在界面处产生熔体压力。
界面压力的影响因素有：
1、在可测量到熔体压力之前，存在潜伏期，约为规定熔接 时间的20~25%。 2、熔体压力迅速升高，峰值在0.6Mpa左右。 3、越过峰值后，熔体压力随着冷却时间的增加而减小 4、如果管材和管件的间隙加大，则延长了潜伏期，且峰值 压力随之降低。
第三节
聚乙烯管道焊接的质量控制
法
焊接方法应严格按照施工规范和工艺参数执行。
热熔对接焊接工艺在实际应用过程中需考虑以下问题： 1、焊接时气温的变化，当气温低时，可适当的延长吸热时 间 2、压力换算：在焊接中实际操作的使用压力与工艺参数数 值是不同的：
首先，应将工艺压力（加热压力 、 吸热压力、 换算成液压系统压力；