論聚乙烯燃?xì)夤艿廊詣?dòng)焊接技術(shù)

付韶榮

北京正坤市政工程有限責(zé)任公司 北京 100032

引言

聚乙烯管道因其良好的化學(xué)性能在燃?xì)庑袠I(yè)得到廣泛的運(yùn)用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明，聚乙烯管道最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的區(qū)域就是管道之間的連接處，對此，為保障聚乙烯管道能夠更好地為天然氣輸送提供支持，施工人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對聚乙烯管道接頭的焊接工作，利用全自動(dòng)焊接技術(shù)完善人工焊接出現(xiàn)的不足，確保燃?xì)廨斔凸艿赖恼w施工質(zhì)量。

1 規(guī)劃聚乙烯管的全自動(dòng)焊接工作

1.1 聚乙烯管道的理化性質(zhì)

聚乙烯材料具有較為優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在常溫條件下耐鹽酸、胺類等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，而且此管道作為還不會(huì)滋生水垢，因此還被廣泛應(yīng)用在城市居民日常生活的給排水工程中。同時(shí)，聚乙烯材料做成的管道還具有一定程度的抗壓性，在焊接時(shí)高溫會(huì)導(dǎo)致焊縫附近熔融塑料發(fā)生二維流動(dòng)，導(dǎo)致聚乙烯分子在原有晶核的基礎(chǔ)上會(huì)裂變出更多的小分子晶核，從而使整個(gè)焊接區(qū)域的結(jié)晶度增加，其整體強(qiáng)度和硬度也會(huì)隨之增大。并且因?yàn)闊崛酆附訁^(qū)域的聚乙烯管道內(nèi)部的結(jié)晶度高于其他部位的結(jié)晶度，所以合格的焊接管道還會(huì)具有較高的拉伸強(qiáng)度和硬度。

另外，聚乙烯材料中高聚物球晶結(jié)構(gòu)的大小會(huì)對聚乙烯的物理性質(zhì)造成較大的沖擊。在焊接作業(yè)進(jìn)入冷卻和退火時(shí)如果較為順利則會(huì)產(chǎn)生大球晶分子結(jié)構(gòu)，那么高聚物對聚乙烯管道強(qiáng)度的沖擊就會(huì)顯著下降，因此,在聚乙烯管道焊接時(shí)應(yīng)使用合適的加熱板來控制加熱溫度和加熱時(shí)間,在低溫、雨天和風(fēng)大環(huán)境下管理人員應(yīng)做好焊接時(shí)的保護(hù)工作，以防止因熔斷區(qū)域冷卻速度過快而導(dǎo)致的焊縫區(qū)域結(jié)晶度和球晶尺寸大小不一造成管道斷裂現(xiàn)象。

1.2 前期準(zhǔn)備工作

在開展焊接聚乙烯管道工作之前，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)采購專業(yè)的全自動(dòng)焊接設(shè)備，并安排專業(yè)的技術(shù)人員做好焊接設(shè)備的試運(yùn)行工作。然后，由項(xiàng)目的管理人員監(jiān)管各工種之間的技術(shù)交底工作和安全教育，同時(shí)管理人員還應(yīng)當(dāng)考察操作全自動(dòng)焊接設(shè)備技術(shù)人員的焊接工作能力。另外，管理人員還應(yīng)當(dāng)做好聚乙烯燃?xì)夤艿啦牧闲再|(zhì)、管道長度以及管道厚度等基礎(chǔ)信息的記錄工作，為全自動(dòng)焊接設(shè)備提供運(yùn)行參數(shù)，并且施工人員還應(yīng)選擇合適的區(qū)域作為焊接節(jié)點(diǎn)，結(jié)合施工區(qū)域的實(shí)際情況擬定科學(xué)的焊接施工方案和應(yīng)急故障處理措施，從而保障全自動(dòng)焊接工作的順利開展。

1.3 焊接質(zhì)量控制質(zhì)量控制要點(diǎn)

在進(jìn)行焊接工作之前，施工現(xiàn)場的管理人員應(yīng)當(dāng)對全自動(dòng)焊接技術(shù)員工進(jìn)行焊工證的復(fù)查工作，合理分配技術(shù)人員的工作區(qū)域。同時(shí)還要做好焊接設(shè)備功能質(zhì)量的檢測工作，主要檢查焊接設(shè)備上的所有計(jì)量儀表是否處于正常區(qū)間、能否準(zhǔn)確地反映出實(shí)際施工時(shí)各項(xiàng)數(shù)據(jù)、質(zhì)檢標(biāo)簽是否在檢定的有效期內(nèi)等方面。并且還要在焊接前做好每個(gè)聚乙烯管材規(guī)格和材質(zhì)的檢測工作，復(fù)查施工所用的管道是否能夠與自動(dòng)焊機(jī)設(shè)置的管道規(guī)格一致。另外，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)在管道焊接工作開始時(shí)做好環(huán)境溫度檢測工作，正常天氣下需要每隔3小時(shí)進(jìn)行一次施工環(huán)境溫度檢測工作，在不良天氣下應(yīng)以1小時(shí)為界限進(jìn)行一次施工環(huán)境的溫度測量，特別是在風(fēng)雨天氣下和環(huán)境溫度低于-5℃下進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施以確保聚乙烯管道焊接面能夠具有足夠的焊接溫度。

1.4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)

由于燃?xì)夤艿佬枰采w到城市的每個(gè)角落，為居民提供的日常生活提供便利，因此，聚乙烯管道的實(shí)際路線會(huì)非常復(fù)雜，且需要焊接的區(qū)域非常多，這對全自動(dòng)焊接設(shè)備的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)提出很大的考驗(yàn)。對此，為避免施工過程中出現(xiàn)漏焊的現(xiàn)象發(fā)生，需要設(shè)計(jì)人員對需要進(jìn)行全自動(dòng)焊接的每一個(gè)焊接口進(jìn)行實(shí)地考察且做好編號(hào)記錄，然后將編號(hào)輸入到全自動(dòng)焊接設(shè)備的系統(tǒng)中，從而保障聚乙烯管道的焊接工作能夠按照序號(hào)有序進(jìn)行下去，進(jìn)而起到全面提高焊接工作的施工效率[1]。

2 全自動(dòng)焊接技術(shù)

2.1 焊接時(shí)注意事項(xiàng)

在焊接時(shí)施工人員需要對每個(gè)聚乙烯管道的連接區(qū)域進(jìn)行檢查，保障焊接完成之后管道能夠符合燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｍ瑫r(shí)焊接人員還應(yīng)當(dāng)控制好焊接區(qū)域的環(huán)境溫度，因?yàn)榫垡蚁┕艿赖暮附庸ぷ鞔蠖嗍窃谑彝猸h(huán)境下進(jìn)行，所以技術(shù)人員要提前掌握施工區(qū)域的天氣情況，做好焊接區(qū)域的防雨和防曬工作，通常情況下聚乙烯管道的焊接溫度應(yīng)當(dāng)控制在5至45℃ 之間。并且為保障焊接質(zhì)量技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格管控管道長度的切割工作，在全自動(dòng)焊接作業(yè)之前，施工人員應(yīng)做好機(jī)具、焊機(jī)和管材等施工用具的清理清潔工作。截取聚乙烯管道時(shí),必須使用可旋轉(zhuǎn)的切刀進(jìn)行切割，嚴(yán)禁使用鋸齒式切割工具進(jìn)行聚乙烯管材的截取工作[2]。

2.2 銑削管材

將管材裝卡在全自動(dòng)焊接機(jī)上之后，操作人員通過遙控裝置控制焊機(jī)按照設(shè)定好的焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道的洗消工作，同時(shí)技術(shù)人員還可以通過控制箱面板上的按鍵來對焊機(jī)進(jìn)行控制。洗消命令下達(dá)之后焊機(jī)會(huì)自動(dòng)拖拽管道進(jìn)行壓力的測試，并在測試完成之后將管道退回原來的位置，在核對好實(shí)際壓力數(shù)據(jù)后焊機(jī)將會(huì)放入銑刀帶動(dòng)管材自動(dòng)前進(jìn)，且銑刀開始旋轉(zhuǎn)進(jìn)行聚乙烯管道的焊接面洗消工作。當(dāng)洗消面達(dá)到規(guī)定數(shù)據(jù)之后全自動(dòng)焊機(jī)將會(huì)自動(dòng)停止銑削工作，同時(shí)卡套自動(dòng)后退取出銑刀，等待技術(shù)人員確定洗消是否合格，如果洗消出現(xiàn)偏差則需要調(diào)整洗消數(shù)據(jù)從新進(jìn)行洗消工作，當(dāng)洗消管道完全符合焊接保標(biāo)準(zhǔn)之后才可以進(jìn)行下一步的焊接工作[3]。

2.3 管道熔接

當(dāng)技術(shù)人員檢查好待焊接管道的規(guī)格之后，操作人員就可以按下控制箱面板上的焊接鍵準(zhǔn)備開始焊接工作。當(dāng)焊接頭加熱板溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，焊機(jī)將會(huì)進(jìn)入到全自動(dòng)焊接狀態(tài)，此時(shí)焊接機(jī)將無須人工進(jìn)行操作即可進(jìn)行管道的焊接。此時(shí)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻跟進(jìn)全自動(dòng)焊接機(jī)的運(yùn)行，觀察加熱完畢報(bào)警燈是否亮起、加熱板是否在焊接之前自動(dòng)脫離焊頭以及動(dòng)卡套是否帶動(dòng)管道自動(dòng)前進(jìn)，直至該施工區(qū)域的焊接工作完畢，技術(shù)人員才可以進(jìn)行下一部分的工作。

2.4 焊接后資料保存與填寫

在聚乙烯管道焊接完成之后，需要管理人員根據(jù)實(shí)際情況填寫好每道焊口的基礎(chǔ)信息，并以天為計(jì)量單位將當(dāng)日的管道焊接數(shù)據(jù)記錄在電腦上，同時(shí)打印出紙質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝保存。焊接技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)做好每道焊口的焊接記錄，在焊接作業(yè)前提前記錄好焊口聚乙烯管道的編號(hào)、焊工號(hào)以及周邊環(huán)境溫度等信息，在焊接作業(yè)過程中應(yīng)做好焊接溫度、對接壓力、拖動(dòng)壓力、翻邊壓力（MPa）、管道吸熱時(shí)間（s）、全自動(dòng)焊接機(jī)的增壓時(shí)間（s）、管道冷卻時(shí)間（s）等數(shù)據(jù)記錄，為焊機(jī)完畢之后的全面數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)做好基礎(chǔ)工作。

2.5 焊接檢測

因全自動(dòng)焊接技術(shù)焊接的聚乙烯管道無法用肉眼觀察內(nèi)部的焊接質(zhì)量，因此，在進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測時(shí)施工單位通常會(huì)引進(jìn)超聲相控陣聚焦技術(shù)來對聚乙烯管道的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測，該技術(shù)的檢測原理是運(yùn)用電子技術(shù)，通過探頭激發(fā)安裝在管道上的時(shí)序控制單元，使各單元能夠同時(shí)發(fā)出超聲波，然后在利用高密度集成晶片組成的超聲相控陣探頭收集聚乙烯管道反饋的超聲波，來判斷管道內(nèi)部的熔斷情況。超聲相控陣探頭是利用晶片之間的略微差別來實(shí)現(xiàn)的超聲波收集工作，此項(xiàng)技術(shù)通過對單晶片的延遲進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)，從而使得超聲相控陣探頭能夠更加仔細(xì)的掃查焊接區(qū)域，具有探測靈敏度高、空洞分辨力強(qiáng)，高缺陷檢出率地等技術(shù)特點(diǎn)。另外，此項(xiàng)技術(shù)還可以通過外接專業(yè)控件來實(shí)現(xiàn)超聲波數(shù)據(jù)圖像化，進(jìn)而使得焊接檢測工作能夠更加準(zhǔn)確真實(shí)。

2.6 檢測的意義

通過超聲相控陣聚焦技術(shù)在聚乙烯管道焊接檢測時(shí)的應(yīng)用，技術(shù)人員能夠更好地了解到聚乙烯管道的=焊接質(zhì)量，解決聚乙烯熔接接頭無損檢測難的問題。同時(shí)，該技術(shù)還可有效反饋出熔接接頭處的缺陷，例如焊接過程出現(xiàn)冷焊、過焊、氣孔、熔接面污染以及熔接面夾雜等不良現(xiàn)象，為聚乙烯燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)提供行之有效的檢測方法，促進(jìn)聚乙烯管道焊接接頭的無損檢測的發(fā)展。

3 燃?xì)夤艿廊詣?dòng)焊接工作的注意事項(xiàng)

3.1 工作能力

因?yàn)槿詣?dòng)焊接技術(shù)是通過智能設(shè)備來完成的，所以此項(xiàng)技術(shù)將會(huì)對操作人員的專業(yè)水平提出較高的要求，因此焊接單位應(yīng)當(dāng)積極開展員工技術(shù)考核工作，結(jié)合實(shí)際施工時(shí)與遇到的施工問題對技術(shù)員工進(jìn)行培訓(xùn)。同時(shí)，招收的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)全部具備相關(guān)專業(yè)證書，以此來控制聚乙烯管道焊接工作的工作效率。并且施工單位還應(yīng)當(dāng)積極進(jìn)行焊接技術(shù)的創(chuàng)新工作，不斷融合現(xiàn)代信息技術(shù)，完善自動(dòng)焊接機(jī)的不足，從而推動(dòng)管道焊接工作的持續(xù)發(fā)展。

3.2 焊接后的檢測

在將聚乙烯管道裝進(jìn)全自動(dòng)焊接機(jī)內(nèi)部時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)做好管道焊接面和與焊接面接觸的所有物品的清潔工作，同時(shí)還要主要避免對聚乙烯管道造成較大的損壞，特別是需要進(jìn)行焊接的區(qū)域更是要仔細(xì)檢查，避免焊接管面上附著雜質(zhì)、污垢和切屑等與焊接無關(guān)的物體，從而保障焊接工能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的焊接標(biāo)準(zhǔn)。在聚乙烯管道焊接完成后技術(shù)人員還應(yīng)按不低于10%的焊口翻邊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行翻邊切除檢查，確保焊接處的翻邊處理是實(shí)心圓滑且根部較寬的形狀，翻邊處不應(yīng)有雜質(zhì)、熔斷、損壞、小孔和扭曲的問題，并且在整段管道焊接完畢之后還應(yīng)每隔50cm進(jìn)行一次180°的背彎檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)為管道整體不應(yīng)有開裂、裂縫等現(xiàn)象。在施工結(jié)束之后管理人員應(yīng)及時(shí)對每個(gè)焊工組的焊接質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析焊接過程中出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問題的原因，進(jìn)而及時(shí)做好解決對策，為第二天的焊接工作打下基礎(chǔ)。

3.3 其他注意事項(xiàng)

因?yàn)榫垡蚁┕艿赖暮附庸ぷ鲿?huì)涉及銑削加工的環(huán)節(jié)，所以技術(shù)人員必須要嚴(yán)格監(jiān)控管道的承壓能力，避免出現(xiàn)洗消之后管道壓力較低無法使用的現(xiàn)象。同時(shí)操機(jī)人員在每一次洗消工作之前都應(yīng)當(dāng)對銑削刀具的磨損程度進(jìn)行檢查，預(yù)防因洗消刀具問題導(dǎo)致的管道洗消面不光滑的現(xiàn)象發(fā)生，增加管材的實(shí)際使用壽命。

4 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行聚乙烯管道焊接時(shí)，使用全自動(dòng)熱熔對接焊機(jī)可以有效控制焊接質(zhì)量，縮短焊接工作的時(shí)間。并且全自動(dòng)焊接技術(shù)還能夠避免出現(xiàn)焊接不均勻的現(xiàn)象發(fā)生，增加聚乙烯管道的使用壽命。因此，施工單位應(yīng)當(dāng)不斷完善全自動(dòng)焊接技術(shù)，做好技術(shù)人員的日常培訓(xùn)工作，從而促進(jìn)聚乙烯管道焊接事業(yè)的發(fā)展。