聚乙烯燃?xì)夤艿朗┕ず附淤|(zhì)量控制

符建安陳加欽張凌坤謝洪海

（1海南民生管道燃?xì)庥邢薰?海口 570208）

（2 中國石油華北油田公司 滄州 062552）

（3 河北方圓工程檢測有限公司 滄州 062552）

聚乙烯燃?xì)夤艿朗┕ず附淤|(zhì)量控制

符建安1陳加欽1張凌坤2謝洪海3

（1海南民生管道燃?xì)庥邢薰?海口 570208）

（2 中國石油華北油田公司 滄州 062552）

（3 河北方圓工程檢測有限公司 滄州 062552）

隨著聚乙烯管道在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)中的大量推廣使用，由于管道輸送的介質(zhì)具有可燃易爆的特性，管道連接的焊接質(zhì)量關(guān)系到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過介紹聚乙烯燃?xì)夤艿赖倪B接方式，分析影響聚乙烯管道焊接質(zhì)量的因素，提出焊接施工中質(zhì)量控制的措施。

聚乙烯燃?xì)夤艿?熱熔對(duì)接 電容連接 質(zhì)量控制

聚乙烯管道具有耐腐蝕、連接方便、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，自1956年國外鋪設(shè)第一條聚乙烯燃?xì)夤艿酪詠?，聚乙烯管道在歐洲和北美燃?xì)忸I(lǐng)域得到迅速的推廣應(yīng)用，目前歐美發(fā)達(dá)國家的聚乙烯管材在燃?xì)馐袌龅恼加新示_(dá)90%以上。我國燃?xì)庥肞E管研究、生產(chǎn)和應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代初期，從上世紀(jì)90年代末期開始，隨著聚乙烯材料技術(shù)工藝的不斷更新、管材生產(chǎn)工藝的日益成熟以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立完善，近年來PE管在城市燃?xì)廨斉漕I(lǐng)域迅速得到了廣泛應(yīng)用。目前，城市中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中采用聚乙烯管材已在國內(nèi)形成廣泛共識(shí)，近幾年P(guān)E燃?xì)夤懿牡挠昧棵磕昃^30萬噸，呈現(xiàn)出取代金屬管道的趨勢[1]。

作為一種輸送易燃易爆介質(zhì)的特種設(shè)備，燃?xì)夤艿赖陌踩€(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。除材料因素外，接口焊接質(zhì)量是影響管道安全性能的重要因素，如何確保聚乙烯管道焊接質(zhì)量成為燃?xì)夤艿拦こ探ㄔO(shè)的首要問題。

1 聚乙烯管道焊接機(jī)理及連接方式

1.1 焊接機(jī)理

聚乙烯管道焊接機(jī)理是利用外加熱能的方法，使聚乙烯待焊區(qū)域材料分子間運(yùn)動(dòng)、滲透，使分子量相對(duì)在同一區(qū)間的兩種聚乙烯材料的端表面粘流、熔化，并在一定條件下使其焊合[2]。

1.2 聚乙烯管道的連接方式

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定，聚乙烯管道的連接一般采用電熔連接和熱熔對(duì)接兩種方式，不得采用螺紋連接和粘接。聚乙烯管道與金屬管道的連接需采用鋼塑過渡接頭連接。熱熔對(duì)接與電熔連接兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1：

表1 熱熔對(duì)接與電熔連接的對(duì)比

考慮兩種連接方式的特點(diǎn)，在燃?xì)夤こ虒?shí)際應(yīng)用中，外徑大于DE110的同種牌號(hào)、材質(zhì)管材的活動(dòng)接口一般選用熱熔對(duì)接，而在小口徑管、不同牌號(hào)、不同壁厚以及固定接口情況下則選用電熔連接。

2 聚乙烯管道焊接質(zhì)量影響因素及控制措施

要獲取優(yōu)質(zhì)的管道焊接質(zhì)量，必須對(duì)管道焊接的全過程予以嚴(yán)格控制。基于聚乙烯管道的連接方式和特點(diǎn)，結(jié)合工程施工中常見的質(zhì)量問題，在聚乙烯燃?xì)夤艿朗┕ず附舆^程中，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)人員、材料、設(shè)備、工藝、環(huán)境等因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響并采取相應(yīng)控制措施，以保證管道焊接質(zhì)量。

2.1 人員因素

聚乙烯管道焊工是焊接工藝的執(zhí)行者，也是完成管道焊接的操作者，焊工的素質(zhì)對(duì)保證焊接質(zhì)量具有決定性的意義。據(jù)聚乙烯管道接口質(zhì)量缺陷影響因素統(tǒng)計(jì)顯示（見圖1），由于冷卻時(shí)間不足導(dǎo)致接口有缺陷的占到86%，這也反映了焊工責(zé)任心對(duì)焊口質(zhì)量有很大影響[3]。施工現(xiàn)場常見的焊接質(zhì)量問題基本上都存在人員的因素，為此應(yīng)從以下方面加強(qiáng)人員控制。

圖1 聚乙烯管道接口質(zhì)量缺陷因素

首先，要加強(qiáng)焊工的培訓(xùn)取證工作，提升焊工的素質(zhì)。對(duì)焊工的素質(zhì)要求體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是要具有熟練的實(shí)際操作技能，二是要有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神。要求從事聚乙烯管道焊接的焊工必須要參加專門的崗位培訓(xùn)，按照TSG Z6002—2010《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》考核合格，持有《特種作業(yè)作業(yè)人員證》方可上崗操作。要求焊工要能熟練操作焊機(jī)，掌握焊接要領(lǐng)，并養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程。

其次，各層面人員要各司其責(zé)，確保焊接質(zhì)量保證體系有效運(yùn)轉(zhuǎn)。在工程的施工過程中，與焊接質(zhì)量有關(guān)的人員還包括施工管理、質(zhì)檢、監(jiān)理、監(jiān)督、檢測等相關(guān)技術(shù)人員，要求各層面人員也要掌握聚乙烯管道焊接的有關(guān)專業(yè)知識(shí)，完善施工質(zhì)量保障措施，認(rèn)真落實(shí)檢查與驗(yàn)收措施，加強(qiáng)施工過程管理和驗(yàn)收的控制，從各個(gè)方面保證聚乙烯燃?xì)夤艿澜涌诘馁|(zhì)量。

2.2 材料因素

聚乙烯管材、管件的質(zhì)量是確保焊接質(zhì)量的前提，也是燃?xì)夤こ藤|(zhì)量的基本保證。對(duì)聚乙烯材料的控制應(yīng)從材料的選用、儲(chǔ)運(yùn)和現(xiàn)場存放等方面加強(qiáng)把關(guān)。

首先，選購的聚乙烯燃?xì)夤懿?、管件等管道元件要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)及安全技術(shù)規(guī)范的要求，制造廠家必須應(yīng)取得國家質(zhì)量監(jiān)督管理部門頒發(fā)的特種設(shè)備生產(chǎn)許可證。 施工單位要按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場的材料進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，合格后方可使用。

其次，材料在儲(chǔ)運(yùn)過程中應(yīng)避免材料劃傷，不得拋摔、沿地拖拽；聚乙烯材料長期受太陽照射或雨水浸泡會(huì)加快氧化老化或吸潮，影響管道焊接質(zhì)量，因此材料在施工現(xiàn)場堆放時(shí)，應(yīng)注意落實(shí)防曬以及防潮等措施。

最后，焊接前應(yīng)仔細(xì)檢查管材、管件外觀質(zhì)量，有明顯缺陷或過渡劃傷的應(yīng)做標(biāo)記不能使用。清潔、干燥的焊接界面是確保聚乙烯管道焊接質(zhì)量的先決條件，因此焊接之前特別注意做好焊接界面區(qū)域的清潔處理工作，確保需要焊接的部位不能有損傷、雜質(zhì)、水分、污垢等。

2.3 設(shè)備因素

焊接設(shè)備性能的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，選擇處于正常工作狀態(tài)的焊接設(shè)備和必要的專用輔助工具是聚乙烯管道焊接接口質(zhì)量的重要保證 。聚乙烯焊接設(shè)備現(xiàn)場使用存在主要問題，一是選用設(shè)備機(jī)具質(zhì)量低下，技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到規(guī)范要求；二是設(shè)備缺乏定期檢測和維護(hù)，設(shè)備帶病操作。

控制措施：

首先是確保購置設(shè)備的質(zhì)量，盡量選擇品牌質(zhì)量好的廠家產(chǎn)品。目前，國內(nèi)聚乙烯焊接設(shè)備機(jī)具市場上的生產(chǎn)廠家較多，但產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。雖然國家出臺(tái)了聚乙烯燃?xì)夤艿篮附釉O(shè)備的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，由于制造技術(shù)水平以及市場的惡性競爭，部分的產(chǎn)品質(zhì)量低下，其中以熱熔對(duì)接焊機(jī)尤為嚴(yán)重。為此，選購時(shí)應(yīng)避免只考慮價(jià)格因素，應(yīng)綜合考慮對(duì)品牌、市場使用反饋等因素。此外，為了盡可能降低焊接過程中人為因素影響，建議熱熔對(duì)接焊盡量采用符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的全自動(dòng)型熱熔焊機(jī)。

其次，要加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備處于良好工作狀態(tài)。受管道工程點(diǎn)多面廣、工作環(huán)境復(fù)雜多變、設(shè)備搬運(yùn)頻繁等工程特性因素影響，施工設(shè)備極易磨損，故障率偏高。焊機(jī)的工作狀況直接影響焊接的質(zhì)量，如焊機(jī)缺乏定期檢測和維護(hù)，發(fā)生故障會(huì)直接影響焊接質(zhì)量。所以，施工單位的聚乙烯焊機(jī)每年必須經(jīng)第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn)合格，并且要加強(qiáng)日常檢查和保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理，嚴(yán)禁設(shè)備帶病作業(yè)。

2.4 工藝因素

制定合理的焊接工藝，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程是聚乙烯管道接口質(zhì)量的最有力保證。焊接工藝因素的控制措施應(yīng)從工藝制定的合理性和工藝執(zhí)行的嚴(yán)肅性考慮。

焊接工藝制定的控制措施：

要求施工單位焊接施工前要按照TSG D2002-2006《燃?xì)庥芯垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》的要求進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并根據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝評(píng)定報(bào)告制定焊接作業(yè)指導(dǎo)書，編制焊接工藝規(guī)程及相關(guān)焊接工藝卡，這些工藝文件是指導(dǎo)焊工現(xiàn)場焊接作業(yè)的依據(jù)，是保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。

焊接工藝執(zhí)行落實(shí)的控制措施：

要求焊工現(xiàn)場施焊全過程必須嚴(yán)格按照TSG D2002-2006《燃?xì)庥芯垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》對(duì)熱熔對(duì)接焊和電熔連接焊的操作步驟及基本要求進(jìn)行作業(yè)，操作步驟流程見圖2、圖3。

圖2 熱熔對(duì)接焊的操作步驟流程圖

圖3 電熔焊的焊接操作步驟流程圖

熱熔對(duì)接焊操作應(yīng)符合下列規(guī)定[4]：

1）根據(jù)管材或管件的規(guī)格，選用相應(yīng)的夾具，連接件的連接端應(yīng)伸出夾具，自由長度不應(yīng)小于公稱直徑的10%，移動(dòng)夾具使待連接件端面接觸，并校直對(duì)應(yīng)的待連接件，使其在同一軸線上。錯(cuò)邊不應(yīng)大于壁厚的10%；

2）應(yīng)將聚乙烯管材或管件的連接部位擦拭干凈，并銑削待連接件端面，使其與軸線垂直。切屑平均厚度不宜超過0.2mm，切削后的熔接面應(yīng)防止污染；

3）連接件的端面應(yīng)使用熱熔對(duì)接連接設(shè)備加熱；

4）吸熱時(shí)間達(dá)到工藝要求后，應(yīng)迅速撤出加熱板，檢查待連接件的加熱面熔化的均勻性，不得有損傷。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用均勻外力使連接面完全接觸，并翻邊形成均勻一致的雙凸緣；

5）在保壓冷卻期間不得移動(dòng)連接件或在連接件上施加任何外力。

電熔焊連接操作應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）管材、管件連接部位擦拭干凈；

2）測量管件焊口長度，并在管材入端或口管件入端標(biāo)出入長度和刮除入長度加10mm的入段表皮，刮削氧化皮厚度宜為0.1～0.2mm；

3）公稱外徑小于90mm的聚乙烯管道，以及管材不圓度影響安裝時(shí)，應(yīng)采用整圓工具對(duì)入端進(jìn)行整圓；

4）將管材或管件放入端入電熔焊管件承口內(nèi)，至入長度標(biāo)記位置，并檢查配合尺寸；

5）通電前，應(yīng)校直兩對(duì)應(yīng)的待連接件，使其在同一軸線上，并用專用夾具固定管材、管件。

2.5 環(huán)境因素

因施工焊接操作一般在戶外露天作業(yè)，受到外界環(huán)境條件的影響較大，如不按規(guī)定加以控制，必然造成焊接質(zhì)量問題。環(huán)境因素主要考慮天氣因素和現(xiàn)場作業(yè)面狀況的影響。

控制措施：

現(xiàn)場環(huán)境條件不滿足焊接作業(yè)要求時(shí)不得進(jìn)行焊接施工。管道熱熔或電熔連接的環(huán)境溫度宜在-5℃～45℃范圍內(nèi)，在溫度低于-5℃或風(fēng)力大于5級(jí)的條件下進(jìn)行熱熔和電熔連接操作時(shí)，應(yīng)采取保溫、防風(fēng)措施，并應(yīng)調(diào)整連接工藝；在炎熱夏天進(jìn)行熱熔和電熔連接操作時(shí)，應(yīng)采取遮陽措施[4]?，F(xiàn)場作業(yè)面要保證設(shè)備機(jī)具能正常操作，防范揚(yáng)塵、雜物等污物污染焊接面。

3 現(xiàn)場焊接質(zhì)量監(jiān)督檢查控制

由于聚乙烯燃?xì)夤艿拦さ噩F(xiàn)場施工情況比較復(fù)雜，影響焊接質(zhì)量的因素和控制環(huán)節(jié)較多，而目前針對(duì)聚乙烯焊接接頭質(zhì)量的無損檢測技術(shù)還不成熟，因此加強(qiáng)現(xiàn)場焊接過程的監(jiān)督檢查和焊后外觀的檢驗(yàn)對(duì)確保接頭質(zhì)量十分關(guān)鍵。

3.1 焊接過程監(jiān)督檢查要點(diǎn)

1）檢查現(xiàn)場施焊的操作人員是否通過培訓(xùn)取得《特種設(shè)備作業(yè)人員證》并在許可的作業(yè)范圍內(nèi)施焊。

2）檢查施焊環(huán)境是否滿足作業(yè)要求，是否采取防范不良?xì)夂蛴绊懙谋Ｗo(hù)措施。

3）檢查焊接界面清理是干凈，銑削端面或者氧化層刮削是否合格。

4）檢查焊接全過程是否按照基本操作步驟要求進(jìn)行。

5）檢查輸入焊接參數(shù)是否正確。熱熔對(duì)接焊重點(diǎn)關(guān)注拖動(dòng)壓力、焊接總壓力、吸熱時(shí)間、冷卻時(shí)間等參數(shù)的測定和輸入是否正確；電熔連接重點(diǎn)關(guān)注焊接電壓、冷卻時(shí)間是否與管件提供參數(shù)相符。

3.2 焊后接口外觀檢查要點(diǎn)[5]

熱熔對(duì)接焊接頭外觀檢查：

1）檢查焊后狀態(tài)的表面缺陷。卷邊應(yīng)沿整個(gè)外圓平滑對(duì)稱，尺寸均勻、飽滿、圓潤。翻邊不得有切口或者缺口狀缺陷，不得有明顯的海綿狀浮渣出現(xiàn)，無明顯的氣孔，不得有明顯的二次卷邊現(xiàn)象。

檢查焊后的外形尺寸。外卷邊（見圖4）的中心高度K值必須大于零；焊接處的錯(cuò)變量（見圖5）V值不得超過管材壁厚的10%。

圖4 對(duì)接焊卷邊示意圖

圖5 接頭對(duì)正性示意圖

電熔連接焊接頭檢查：

1）管件應(yīng)當(dāng)完整無缺，無變形與變色。

2）從觀察孔應(yīng)當(dāng)能看到少量的聚乙烯頂出，但是頂出物不得呈流淌狀，焊接表面不得有熔融物溢出。

3）電熔管件承插口應(yīng)當(dāng)與焊接的管材保持同軸。

4）檢查管件端口處管材，插口管材應(yīng)當(dāng)有明顯圓周狀刮削痕跡和管件位置標(biāo)志。

4 結(jié)束語

我國聚乙烯管道用于輸送燃?xì)獾臅r(shí)間較短，相關(guān)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范出臺(tái)較晚，在聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ痰氖┕み^程中，質(zhì)量管理和控制不到位的問題還很突出，由于焊接質(zhì)量問題引發(fā)的燃?xì)庑孤┦鹿试诟鱾€(gè)燃?xì)馄髽I(yè)均時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響城市公共安全。相關(guān)從業(yè)人員要關(guān)注和重視聚乙烯燃?xì)夤艿篮附淤|(zhì)量，樹立全員質(zhì)量意識(shí)，落實(shí)各項(xiàng)控制措施，不斷總結(jié)完善質(zhì)量控制體系和監(jiān)督體系，確保聚乙烯燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 華曄，武志軍，熊志敏，等.聚乙烯（PE）燃?xì)夤艿澜诎l(fā)展動(dòng)態(tài)[J].全面腐蝕控制,2014(4):34～40．

2 鄭偉儀，吳文棟. 再論聚乙烯壓力管道焊接中的問題 [C]. 全國非金屬化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC162）.中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)高分子管道和容器專業(yè)委員會(huì)（籌）技術(shù)交流會(huì)論文集.濰坊：2012：7～11.

3 周富國，李茂東.燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮腹せ局R(shí)與操作技能[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2009：93～97．

4 CJJ 63—2008 聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程[S].

5 TSG Z6002-2010 特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則[S].

Welding Quality Control of Polyethylene Gas Pipeline Construction

Fu Jianan1Chen Jiaqin1Zhang Lingkun2Xie Honghai3
(1 Hainan Minsheng Gas Co. Ltd. Haikou 570208)
(2 PetroChina Huabei Oifield Company Cangzhou 062552)
(3 Hebei Fangyuan Engineering detection Co.,Ltd Cangzhou 062552)

As the wide use of polyethylene pipe in town gas network, welding quality plays a significant role in safely and stably running of pipe network due to the inflammable and explosive media transported in pipe line. By analyzing the important factors which would influence the welding quality of PE pipe, this article describes different ways to connect PE pipe, and concludes series of quality control measures in welding practices.

PE pipe Butt fusion Capacitor connection Quality control

X933.4

：B

1673－257X(2014)12－32－04 D O I: 1 0.396 9/j.i s s n.167 3-257 X.201 4.1 2.009

符建安（1972～),男,本科,工程師,副經(jīng)理，從事壓力管道安裝施工管理。

2014-10-23）