PE燃氣管連接在實際中的應用

河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院 王海港

近年來，天然氣的不斷開采和利用使得天然氣工業(yè)得到了迅速發(fā)展，特別是隨著西氣東輸工程的實施，天然氣在城市燃氣中所占比例將越來越大；然而，燃氣輸配也限制著城市燃氣工業(yè)的迅速發(fā)展；城市燃氣管道有鋼管、鑄鐵管等多種。但隨著時間的推移，金屬管材耐腐蝕性差，成本高，運輸安裝不便的缺點逐漸顯露出來，尤其在地震烈度較高，屬濕陷性地區(qū)，管線腐蝕更快，并且可能產(chǎn)生斷裂及大量泄漏而引起燃氣漏氣、著火、爆炸等事故，于是人們把眼光投向了塑料PE管材。

一、PE 燃氣管的現(xiàn)狀

PE燃氣管在國外已有幾十年的使用歷史，而國內(nèi)從20世紀80年代初開始聚乙烯（PE）燃氣管的研究，經(jīng)過近20年的發(fā)展，積累了許多生產(chǎn)、設計、施工、驗收和運行等方面的經(jīng)驗，有關(guān)國家標準GB15558.1-2003、GB15558.2-2005 已出臺，在一些管網(wǎng)中鍍鋅鋼管、鑄鐵管將逐步被PE管所替代。隨著成品工藝的不斷改進，PE 管的質(zhì)量又有很大的提高，成為國家有關(guān)部門推廣使用的新型管材。

二、PE 燃氣管的特性

PE燃氣管以混配料為原料經(jīng)過加熱擠出，注塑而成。加入抗氧化劑和紫外線吸收劑是為了提高PE管的抗老化性能；加入著色劑（禁止使用白加黑）是為了把管材、管件制成特定的顏色，便于區(qū)別其他管材。PE管材的特點有使用壽命長、衛(wèi)生性能良好、耐腐蝕性良好、高韌性、加工成型方便，安裝簡單，成本低。

三、PE 燃氣管連接的原理

PE管的連接包括電熔和熱熔，即熔連接是PE管道最主要的連接方法，也是PE 管的主要優(yōu)勢；熔接是一種接頭與管材一體化的連接方法，具有優(yōu)異的永久密封性。

PE管屬于部分結(jié)晶性的熱塑性塑料，PE管焊接主要是利用熱塑性塑料隨溫度變化而呈現(xiàn)出不同的物態(tài)變化。

PE管焊接的必要條件。

1.導致PE管塑料熔融流動的溫度。

2.焊接時加熱板表面壓力、管道表面間壓力以及焊接時作用在兩個焊接面的壓力。

3.壓力及溫度的作用時間。

四、PE 燃氣管的焊接工藝

與焊接直接相關(guān)的參數(shù)有3個，即時間、溫度、壓力。

1.壓力包括加熱壓力和焊接壓力。加熱壓力在加熱階段，加熱板表面的壓力P1與管道表面間的壓力P2；P1的作用是迫使管端面加熱卷邊，湯平因切削而留下的細小不平；P2是保證被加熱的兩管端面緊密貼合的最小壓力，一般在作用過程中采用零壓力。焊接壓力P3，是焊接時作用兩個焊接面上的壓力。

2.時間包括加熱時間、切換時間、壓焊時間。加熱時間在加熱壓力P作用下，塑料表面被加熱的時間t和吸熱壓力P作用下塑料被加熱的時間t2。

切換時間是指加壓結(jié)束至壓焊開始的一段時間t3，包括管道與被加熱板分開的時間，加熱板移出的時間和管道相互靠攏的時間，該時間要求盡量短。壓焊時間是指保持焊接壓力的時間t4。

3.在實際應用中，影響焊接的主要參數(shù)是吸熱時間t2，焊接壓力P3和壓焊冷卻時間t4，（t4、t2計算依據(jù)《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》，t2=δ×（11～13）s。t4=δ×1.2×1.5 min。其中，δ為管材厚度mm。

4.焊接壓力（P）計算（計算依據(jù)《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》）。壓力工藝參數(shù)PS應換算成設備使用時的系統(tǒng)壓力P（即液壓系統(tǒng)壓力）：

式（1）中，F(xiàn)1為管材所需對接力（N），PS為工藝壓力（MPa），A為管材截面積（cm2）。

式（2）中，F(xiàn)2為機具輸出推力（N），P為液壓系統(tǒng)壓力（MPa），S為液壓系統(tǒng)執(zhí)行油缸活塞總有效面積（cm2）。

由F1=F2得：

應將拖拉力（油缸磨擦力）加到P上得到使用壓力。

五、焊接質(zhì)量分析

在焊接過程中，多余的熔融塑料被擠出，形成焊接接頭，且焊接接頭的大小和幾何形狀影像焊接質(zhì)量。其焊接質(zhì)量主要由焊接過程中的溫度、壓力及加熱時間決定，下面是幾種焊接的缺陷及成因。

1.標準焊接接頭。接頭中間向下凹陷，且凹陷深度不超過管道表面，焊接接頭兩邊均勻，焊道圓滑。

2.不對稱焊接接頭。主要是由于加熱時間成加熱溫度不同形成不對稱接頭，或由于焊接不同種材料的管道時加熱時間內(nèi)熔融塑料的流動指數(shù)不同所致。

3.窄而高的焊接接頭。這是由于焊接壓力過大而導致的。

4.較小的焊接接頭。這是由于焊接壓力過小而致或油缸行程不足所致。

六、PE 管道焊接時應注意的問題

1.清除管材，管件內(nèi)部、外部的灰塵及異物。

2.用刮刀刮除管件或管材所需焊接區(qū)外表面0.1～0.3 mm的氧化層，并保證焊接區(qū)域干凈、平整、無碎屑。

3.用潔凈的棉織物將加熱板處理干凈。

4.在焊接時及焊接完成后的冷卻時間內(nèi)不得移動電熔管件且焊接區(qū)在熔接過程直至充分冷卻，嚴禁受外力沖擊，也不能采取任何強迫方法強制。