燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢驗要點

張進(jìn)華

摘要： 聚乙烯（PE）管道在城鎮(zhèn)燃?xì)庵械蛪汗芫W(wǎng)中大量使用，管道焊接質(zhì)量直接影響到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運行，本文針對聚乙烯管道現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢驗要點進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞： 燃?xì)夤艿?焊接;質(zhì)量檢驗

前言

我國城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)展迅猛，而聚乙烯（PE）管道具有重量輕、施工簡便及其耐腐蝕性、密封性好、韌性高、使用壽命長等優(yōu)點在城鎮(zhèn)燃?xì)庵械蛪汗艿老到y(tǒng)中廣泛運用并被行業(yè)所認(rèn)同。聚乙烯管道焊接質(zhì)量是整個燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，并且施工環(huán)境、焊接工藝、人員資質(zhì)、材料、機(jī)具設(shè)備、檢驗檢測及組織管理對焊接都有較大的影響。本文結(jié)合現(xiàn)場安裝實際情況及質(zhì)量檢驗過程中的問題，給予現(xiàn)場檢驗工作的一些建議和方法，進(jìn)而確保城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)安全運行。

聚乙烯（PE）管道連接的基本方式

聚乙烯（PE）管道焊接采用外加熱板加熱的熱熔連接和通電加熱嵌入式電熔絲的配件進(jìn)行電熔連接兩種連接方式。焊接機(jī)理是利用外加熱的方法，使兩個連接端面的聚乙烯高分子材料在受熱區(qū)間熔融，在一定條件下使兩個端面熔接成型，保持冷卻后形成一個整體并達(dá)到要求的強(qiáng)度。

在《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ63–2018明確規(guī)定聚乙烯燃?xì)夤艿赖倪B接方式：

聚乙烯管材與管件、閥門的連接方式應(yīng)采用熱熔對接或電熔連接方式，不得采用螺紋連接或粘接。

聚乙烯管材、管件和閥門的連接在下列情況下應(yīng)采用電熔連接：

1）不同級別（PE80與PE100）;

2）熔體質(zhì)量流動速率差值大于等于0.5g/10min（190℃，5kg）;

3）焊接端部標(biāo)準(zhǔn)尺寸比（SDR）不同;

4）公稱外徑小于90mm或壁厚小于6mm。

焊接工藝對焊接質(zhì)量的影響及檢驗要點

焊接工藝評定是驗證焊接工藝參數(shù)適用性重要程序。燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道在不同環(huán)境、不同規(guī)格以及不同設(shè)備的焊接操作工藝存在差異，因此安裝單位管道焊接前必須按照各自連接方式的相應(yīng)要求進(jìn)行做焊接工藝評定。檢驗時應(yīng)審核焊接工藝評定的適用性。

熱熔連接的焊接工藝參數(shù)，因材料牌號級別、環(huán)境溫度、各廠家所采用摻和料比例不同都會有所調(diào)整，為了確保焊接質(zhì)量建議對于不同情況對應(yīng)做焊接工藝評定。在施工前應(yīng)分析焊接評定工藝參數(shù)及現(xiàn)場環(huán)境、設(shè)備情況，進(jìn)行焊接試驗，根據(jù)試驗情況編制對應(yīng)的焊接工藝卡來指導(dǎo)現(xiàn)場焊接操作。工藝參數(shù)經(jīng)焊接責(zé)任人審核，質(zhì)保工程師審批后實施，以保證焊接質(zhì)量。

1）溫度要求，加熱板溫度要求，PE80材質(zhì)為210±10℃，PE100材質(zhì)為225±10℃。

2）熔接壓力（P0）作用于對接管道橫截面上的壓強(qiáng)（表壓）0.15MPa，焊接設(shè)備顯示壓力根據(jù)熱熔設(shè)備液壓缸中活塞的有效面積進(jìn)行換算。焊接壓力選用不當(dāng)將造成虛焊、接口強(qiáng)度低等焊接質(zhì)量問題。下圖是焊接壓力過大、正常范圍、過小的三種不同熔接情況。如下圖：

3）吸熱時間要求，吸熱時間（S）為管材壁厚×10;吸熱時間過長或不足將直接影響焊接質(zhì)量。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)提供的參考工藝參數(shù)數(shù)據(jù)基于環(huán)境溫度為20℃的情況，聚乙烯管道對于溫度敏感性較強(qiáng)，現(xiàn)場操作時根據(jù)環(huán)境溫度可適當(dāng)調(diào)整。

4）冷卻時間要求：按《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ63–2018要求進(jìn)行。

電熔連接的焊接工藝，是以管件生產(chǎn)單位提供相應(yīng)工藝參數(shù)，安裝單位進(jìn)行評定驗證。

1）電熔連接工藝參數(shù)由管件生產(chǎn)廠家提供，并要求在電熔管件上標(biāo)識。各管件生產(chǎn)單位焊接工藝參數(shù)均有不同，對于新提供的電熔管件必須對其焊接工藝參數(shù)進(jìn)行驗證，驗證合格后方可使用。在同一個生產(chǎn)單位，電熔配件用量在5000個以上或2個月建議做一次焊接工藝參數(shù)的驗證評定，評定要求按TSG D2002–2006《燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》要求執(zhí)行。

2）管材氧化皮刮削情況對電熔焊接質(zhì)量的影響尤為重要，因管材氧化皮刮削不到位造成的接口虛焊，造成運行中管件脫落泄漏重要原因之一。見下圖：

施工環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響及現(xiàn)場檢驗要點

聚乙烯（PE）管道現(xiàn)場焊接環(huán)境一般處于室外相對較為惡劣，現(xiàn)場環(huán)境溫度、風(fēng)力、潮濕度等對于聚乙烯管道現(xiàn)場的焊接質(zhì)量都有影響。

管道連接的環(huán)境溫度宜在–5℃～40℃范圍內(nèi);當(dāng)環(huán)境溫度低于–5℃時，應(yīng)采取保溫措施。

當(dāng)風(fēng)力大于5級時，應(yīng)采取防風(fēng)措施;風(fēng)力大導(dǎo)致熱板兩受熱面溫度不均，在受風(fēng)面熱板表面溫度偏低或未達(dá)到焊接溫度，影響焊接質(zhì)量;現(xiàn)場塵土較多，風(fēng)力大導(dǎo)致?lián)P塵污染焊接端面;

雨天潮濕，管材端含水率增加，造成焊接翻邊出現(xiàn)麻點;雨天未做有效防雨措施，可導(dǎo)致焊接端口連接未熔合，連接端面在冷卻時受雨水淋濕導(dǎo)致接口材質(zhì)脆性變化。

在大氣環(huán)境中紫外線會加速聚乙烯材料的老化，在實驗表明，波長290nm～400nm的紫外線尤其是波長300nm左右的紫外線，是導(dǎo)致聚乙烯劣化的主要因素。

機(jī)具設(shè)備對焊接質(zhì)量的影響及檢驗要點

聚乙烯（PE）管道熱熔焊接設(shè)備主要由機(jī)架（夾具）、加熱板、銑刀、液壓控制臺組成的液壓熱熔連接設(shè)備。隨著對焊接質(zhì)量的重視，為了減少人工操作對聚乙烯管道焊接質(zhì)量的影響，現(xiàn)階段大部分燃?xì)夤疽笫褂萌詣訜崛圻B接設(shè)備。在操作過程中設(shè)備的依賴程度也逐漸提高，而設(shè)備的狀況將直接影響焊接質(zhì)量?，F(xiàn)場主要檢驗要點：

各儀表是否檢測合格，并在有效期內(nèi)。

液壓系統(tǒng)是否漏油現(xiàn)象（含外漏和內(nèi)漏），查看保壓是否能穩(wěn)定。

機(jī)架是否變形，運行液壓缸移動是否順暢。

加熱板兩側(cè)溫度是否分布均勻穩(wěn)定，可利用測溫儀進(jìn)行檢測熱板表面溫度。

是否按要求定期進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定，周期不應(yīng)超過一年。

供電電源是否穩(wěn)定，對于電壓不穩(wěn)定區(qū)域應(yīng)增加穩(wěn)壓設(shè)備。

對焊接完成的焊口進(jìn)行相應(yīng)檢驗，并對應(yīng)焊接記錄。

焊接操作人員對焊接質(zhì)量的影響及現(xiàn)場檢驗要點

焊接人員的焊接操作水平直接影響到焊接質(zhì)量，在壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程要求從事管道元件制造和管道安裝、改造、維修焊接的焊接人員，必須取得相應(yīng)的《特種設(shè)備作業(yè)人員證》后，方可在有效期內(nèi)承擔(dān)合格項目范圍內(nèi)的焊接工作。

工程施工人員普遍流動性強(qiáng)，有些施工班組安排未取得相應(yīng)合格項目的人員進(jìn)行操作，未能按規(guī)定檢查材料等級規(guī)格，焊接參數(shù)設(shè)置不符合要求等時有發(fā)生，給燃?xì)夤艿肋\行安全埋下隱患。現(xiàn)場對焊接人員的檢驗要點：

核對操作人員持證情況并在有效期內(nèi)，檢查安裝單位對焊接人員的管理，是否在合格焊接人員名單之內(nèi)，現(xiàn)場核對操作人員與證件人員一致，觀察焊接人員現(xiàn)場操作及焊接記錄填寫情況。

在熱熔連接時，觀察是否按規(guī)范要求檢查管材材料等級、型號規(guī)格，檢查焊接設(shè)備、設(shè)定相應(yīng)的焊接參數(shù)，焊接管口變形處理、偏差處理（錯邊量不得大于壁厚的10%），端面清潔處理及保持清潔，壓力操作（手動設(shè)備），按要求進(jìn)行冷卻等。

在電熔連接時，檢查管件的存放是否密封干凈，觀察是否按規(guī)范要求檢查管件焊接參數(shù)、管材型號規(guī)格，是否根據(jù)管件長度大小做好刮削氧化皮的標(biāo)志，刮削均勻干凈并做好承插位置標(biāo)志，管件承插時是否同軸，是否檢查焊接設(shè)備及電源的穩(wěn)定、設(shè)定相應(yīng)的焊接參數(shù)，焊接時是否有外力影響等。

有輔助工協(xié)助焊接時，觀察輔助工工作情況是否影響焊接質(zhì)量等。

檢驗方法對焊接質(zhì)量的影響及要點

聚乙烯（PE）管道焊接質(zhì)量現(xiàn)場不損傷的檢驗方法比較簡單，并未規(guī)定對焊接內(nèi)部缺陷的檢查方式和規(guī)程要求，則在焊接質(zhì)量檢驗，應(yīng)注重過程質(zhì)量控制和焊接后的檢查相結(jié)合，以保證焊接質(zhì)量。以下主要對熱熔連接接口的質(zhì)量檢驗方法進(jìn)行介紹：

100%的卷邊對稱性和接頭對正性檢驗。卷邊對稱性檢驗，沿著管道整個圓周內(nèi)接口卷邊應(yīng)平滑、均勻、對稱，卷邊融合線的最低處不應(yīng)低于管道的外表面。接頭對正性檢驗，接口兩側(cè)緊鄰卷邊的外圓周上任何一處的錯邊量不應(yīng)超過管道壁厚10%。

卷邊切除檢驗。開挖敷設(shè)不少于15%的接頭卷邊切除檢驗，設(shè)計文件有更高要求的按設(shè)計文件要求檢驗比例進(jìn)行，建議檢查比例要大于50%。非開挖水平定向鉆施工應(yīng)100%進(jìn)行卷邊切除檢驗。切除卷邊應(yīng)是實心圓滑，根部較寬，切割面中不應(yīng)有夾雜物、小孔、扭曲和損壞。每隔50mm進(jìn)行一次180°的背彎檢驗，卷邊切割中線附近不應(yīng)有開裂、裂縫，不得露出熔合線。

在一次焊接質(zhì)量檢驗中，在外觀檢驗合格后做卷邊切除檢驗時發(fā)現(xiàn)有一處不融合的缺陷。如下圖：

結(jié)語

燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道焊接質(zhì)量是直接關(guān)系到城市燃?xì)夤艿赖陌踩\行，目前焊口缺乏無損檢測手段的情況，必須嚴(yán)格做好現(xiàn)場焊接過程檢驗和焊接后檢驗，以保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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