PE管道热熔焊接技术

一、PE管道热熔焊结

1.1适用范围

目前，大多燃气公司采用PE80的HDPE管道，分SDR11和SDR17.6不同型号。一般热熔焊接适用于DE63以上口径管材件或壁厚6mm以上管材件的连接。

1.2管道热熔焊接原理

当温度低于玻璃化温度时，高聚物的大分子和链段都不能运动，高聚物处于脆性玻璃态，为坚硬的固体，受外力作用时，发生的形变很小。当温度高于玻璃化温度时，高聚物大分子的链段开始运动，呈现出柔软而富有弹性的高弹态，产生高弹形变，弹性模量降低，形变能力增加，但为可逆形变；当温度高于粘流温度时，高聚物的大分子发生相对运动而具有流动性。此时，若对高聚物施加一定作用力，高聚物粘性流动的形变随时间的增加而增加。当外力解除后其形变不能恢复到原来的形状，高聚物的这种不可逆形变称为塑性形变。

1.3焊接必备条件

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的熔体。

3、合适的外力，可以加剧分子变形，使两界面的分子充分的缠结。

4、足够的冷却时间。

二、热熔焊接分类及步骤

热熔对接连接：热熔连接是将热塑性管材件的末端，利用加热板加热熔融后相互对接融合，经冷却固定而连接在一起的方法。这种连接方式在管材之间连接不需要管件。接口成本较低。热熔对接通常分为三个阶段：加热阶段、切换阶段、对接阶段。

热熔承插连接：热熔承插连接是用一对凹凸加热芯棒，同时加热承插管件的内壁和管材的外壁，移去加热工具后，将管材插入管件。这种接口方式一般用于小管径管材的连接，多采用手工插入，其准确性难于保证。凹模加热管材时会使管端软化变形影响管道的实际流量。

鞍型热熔连接：鞍型热熔连接是在干管上进行分支管路的施工。采用凹凸的鞍型加热芯模将鞍型管件的鞍型界面与干管的连接界面同时加热，移去加热芯模后，对接两个界面。

2.1焊接工艺在实际施工中注意事项

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、焊接压力）换算成液压系统压力；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

3、焊制压力的计算公式：

S1—管材截面积

S2—液压缸截面积，一般焊机厂家提供

P0—界面压力（工艺压力）

P拖—拖动阻力

2.2焊接工艺参数

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。

2、加热工具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℃。

加热时间：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。

加热压力：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。

冷却压力、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。

吸热时间：为了获得充分的熔化区域，足够长的吸热时间非常的重要，而加热压力较为次要。冷却时间：冷却时间过短，造成较大的内应力，引起焊口脆化。增压时间：加热完毕，管端必须迅速的结合在一起，但压力的增加应是平稳地。切换时间：推荐值在10s以内，重要的是尽量可能的缩短切换时间，因为熔化端面的冷却速度非常快。压力：可在相当宽的范围内变化：0.10~0.22MPa。摩擦力大时不宜采用较低的值，推荐范围为0.15~0.22MPa。温度：可在200~230℃范围内变化，在强度上没有明显的变化。

2.3热熔焊接中需要注意的事项

1、热熔对接焊可用于d≥63mm的同种牌号、规格、材质的连接件。性能相似，不同牌号材质的连接需试验验证。

2、在寒冷天气（﹣5℃以下）和大风环境下进行热熔对接连接操作时，需采取保护措施或调整焊接工艺。

3、热熔对接焊接，严禁在雨天进行。

4、铣刀严禁在较大的压力下进行启动；铣削好的管材严禁用手触摸或被污染。

5、工作人员不要穿肥大的服装或戴首饰，工作人员应戴保护手套，穿工作服和工作鞋。应避免口袋、长发、鞋带和其他部位太靠近机器，以免其被卷入机器对操作人员和设备造成损害。