燃?xì)夤芫W(wǎng)施工中PE管焊接質(zhì)量控制分析

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(廣州市交通運輸職業(yè)學(xué)校 廣東廣州 510440)

隨著人們?nèi)粘；顒拥娜找骖l繁，致使資源的大量消耗，導(dǎo)致了目前的能源短缺。目前，低碳、綠色以及節(jié)能已成為新時期的主要探討課題。天然氣是一個無污染的潔凈燃料。與原油或者煤氣等傳統(tǒng)燃料比較，它具有熱值更高、使用安全以及清潔等優(yōu)勢。PE管施工非常便捷，自身性能非常高，已得到大面積普及和應(yīng)用[1]。相關(guān)報告指出，PE 管在我國約占42%～46%，并呈逐年迅猛上升趨勢。然而，由于我國聚乙烯管道的開發(fā)時間較短，致使施工過程中無法完全控制施工質(zhì)量。

1 PE管的界定

聚乙烯管也是PE管的全稱。在20 ℃的溫度條件下，PE 管自身實際應(yīng)用時間可以達(dá)到50 多年，比普通管材至少延長了28～32 年，從而大幅節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)管理的維修和更新成本，也大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本[2]。與常規(guī)管材比較，安裝方法更簡單，不采用防腐涂料，從而減少了實際成本。與常規(guī)管材比較，PE管擁有良好的柔韌性以及拉伸穩(wěn)定性，并且還可以在一定水平上變形，從而大幅度減少了裂縫和自然災(zāi)害的影響，大幅度降低了安全隱患。與鋼管比較，PE管的整體質(zhì)量明顯降低，大幅度降低了高空作業(yè)員的總體工作勞動強度。連接過程相對簡單，且所需時間也較短，因此檢修對人類生存的危害也相對較小[3-4]。

2 PE管焊接的原理與特點

2.1 PE管焊接的原理

聚乙烯是PE管內(nèi)部的核心。焊接的原理主要是聚乙烯的實際熔化溫度大概在180 ℃～245 ℃范圍內(nèi)。當(dāng)熔化PE管道時，兩端必須要深度融合，需要維持特定的壓力，直到最終冷卻，才能牢固地結(jié)合在一起。

2.2 PE管焊接的特點

2.2.1 高抗裂性

因為聚乙烯管是一種最新研發(fā)的材料，各國都對其性能，特別是抗裂紋快速傳播的能力進(jìn)行了詳細(xì)的探討。經(jīng)過專業(yè)學(xué)者多年探討研究以及相關(guān)報告指出，聚乙烯具有很好的高抗裂性能力，幾乎高于2/3的其他材料管材。

2.2.2 使用壽命長

聚乙烯材料的實際使用壽命通常超過52年。該標(biāo)準(zhǔn)已被國際所認(rèn)可，并在多年的實地作業(yè)過程中得到了驗證[5]。

2.2.3 耐腐蝕性

聚乙烯本身是一種惰性材料。除了一小部分強氧化劑外，幾乎沒有其他化學(xué)物質(zhì)腐蝕它，也不會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。因此，不需要防腐涂層，并且具有很好的耐腐蝕性。

7）用于腹腔或消化道出血血管介入治療使用微鋼圈屬于弱鐵磁性，與MRI兼容。但MRI檢查，在植入部位及附近行可能產(chǎn)生偽影，影響圖像質(zhì)量。

2.2.4 資金投入減少

城市煤氣建設(shè)中最關(guān)鍵的組成部分就是燃?xì)夤苈?。由于燃?xì)夤芫€建成后，總成本約占全部造價的2/5，所以，使用聚乙烯管材能夠減少施工成本，并創(chuàng)造更高的效益。由于PE管所用材質(zhì)較鋼制管材價格更便宜，因此應(yīng)用時期也相對較長。鋼材的最大應(yīng)用時間一般不大于20年。但僅從這一點上來說，采用PE管材的成本就相對較小。同時，聚乙烯管材的彈性也特別強。只需要直接安裝于工區(qū)內(nèi)，而無須由員工開挖和回填，不但大大減少了技術(shù)員的操作量，還大幅度降低了造價。

3 PE管焊接出現(xiàn)的弊端以及形成原因

PE 管施工的核心步驟是焊接。在200 ℃～230 ℃的高溫下，聚乙烯材質(zhì)也可以熔融。在這種情形下，通過鏈接PE管兩端的熔融部位。并使用熱膨脹流程中產(chǎn)生的壓強，使整個PE管在完全冷卻后重新組成為一整體，從而進(jìn)行整個焊接過程。因此一旦整個焊接流程中沒有受到很好的監(jiān)控，焊縫品質(zhì)就將會產(chǎn)生很大問題[6]。

3.1 材料保存等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的質(zhì)量問題

PE管對存放環(huán)境的有著特殊的要求。不少公司對材質(zhì)存放環(huán)境注意不足。施工現(xiàn)場環(huán)境溫度與儲存區(qū)環(huán)境溫度并不相符。在焊接初期，PE管的內(nèi)部環(huán)境溫度有很長時間不能調(diào)節(jié)，從而使得工作環(huán)境和PE管的內(nèi)部溫度出現(xiàn)溫差，從而嚴(yán)重影響了施工品質(zhì)。部分建筑施工公司在露天環(huán)境下存放PE管，由于長時間暴露于陽光、泥沙等雜物下，因此存放高度過高會影響PE管的品質(zhì)，從而出現(xiàn)變形、品質(zhì)下降等問題[7]。在施工過程所使用的不開槽工藝技術(shù)也會造成PE管表面積產(chǎn)生劃痕，在長期應(yīng)力聚集的情形下會造成管材斷裂。在PE管的運送與貯存過程中，因為受到影響等原因，就會出現(xiàn)破裂等問題。

3.2 聚乙烯管材及管件出現(xiàn)的質(zhì)量問題

PE管材及管件的質(zhì)量將直接或者間接影響到聚乙烯管道工程的整體質(zhì)量。在實際施現(xiàn)場作業(yè)中，經(jīng)常會出現(xiàn)很多問題，例如：在運輸和堆放管道時，一些非法操作會導(dǎo)致質(zhì)量問題。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，聚乙烯管材在儲運過程中會引起人和機(jī)器損壞，受紫外線傷害很大，且難以儲存和運輸。聚乙烯管，是一類可燃的聚乙烯材料。所以，在貯運時應(yīng)與其他易燃易爆物質(zhì)保持一定間距，并隨時注意防火措施。在運送過程中，因為運送方式和搬運人員的因素，PE管經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋和局部變形。在未來應(yīng)用中，因為局部應(yīng)力聚集，易產(chǎn)生隱患。第二，PE管直管段焊接時，未選用滾輪支架，會使PE管的內(nèi)壁出現(xiàn)不同程度的劃痕。第三，PE管在施工現(xiàn)場存放時，沒有采取科學(xué)有效的防護(hù)舉措，在暴雨或者陽光下會大幅度減少管道的實際使用壽命[8]。第四，管線施工后未能按照有關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第一時間完成回填，造成管線長時間受到垃圾和雨水沖刷的危害，不僅會大幅降低管線的使用壽命，還會帶來一定的安全隱患。

3.3 電熔連接焊接接頭出現(xiàn)的質(zhì)量問題

第一，電熔套管管件二端與PE管相連后，不使用專門的焊接夾具緊固，使與PE管連接時保持在同心狀態(tài)，強行連接使接口縫隙不平整，從而降低了接口的面積。第二，因為PE管以及電熔套管管件二者的生產(chǎn)廠家不一樣，所以PE 管以及電熔套管管件會出現(xiàn)兼容問題。第三，在施工過程中未完成適當(dāng)?shù)幕钛趸瘜庸纬鳂I(yè)，或在刮除過程中有不平衡現(xiàn)象的產(chǎn)生，造成了PE管端部不圓，并最終產(chǎn)生了不平衡的接口配合間隙，導(dǎo)致虛焊。第四，當(dāng)PE管冷卻或者熔化時，接頭會移動。為趕上施工計劃，冷卻工作不在自然環(huán)境下實施，經(jīng)常進(jìn)行噴水或強制風(fēng)冷等舉措實施冷卻。第五，由于插入電熔管件的實際管道長度與相關(guān)規(guī)章條例或者尺寸標(biāo)準(zhǔn)不一致，經(jīng)常會出現(xiàn)脫焊問題[9]。

3.4 熱熔焊接接口質(zhì)量問題

PE管熱熔焊接過程中，由于作業(yè)不規(guī)范或者不夠仔細(xì)，會有大量錯位、卷邊不對稱以及焊縫表面出現(xiàn)麻點或者氣泡凹陷等各個方面的現(xiàn)象。這些問題主要是由下列幾個層面造成的。

3.5 整體連接不可靠

PE管在連接后，必須先對接頭位置與連接的可靠性進(jìn)行仔細(xì)檢測，僅憑肉眼并沒法精確確定。所以，很有必要在焊接過程中強化對連接過程和材料品質(zhì)的監(jiān)控與管理等工作。在熱熔或電熔焊接過程中，若相關(guān)作業(yè)人員所選用的設(shè)備不合理，焊縫品質(zhì)也就沒法滿足要求。不少施工公司由于對焊接管理重視不夠，沒有按時對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，從而造成了機(jī)械設(shè)備的總體特性發(fā)生一些變化。在實踐應(yīng)用流程中，要合理調(diào)節(jié)焊縫工序，以保證焊縫品質(zhì)穩(wěn)定。

4 提高燃?xì)夤芫W(wǎng)施工中PE管焊接質(zhì)量控制的有效途徑

4.1 檢查企業(yè)資質(zhì)

聚乙烯管材及其相關(guān)產(chǎn)品制造企業(yè)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國家監(jiān)督管理機(jī)關(guān)頒布的壓力管生產(chǎn)規(guī)范，開展生產(chǎn)。同時相關(guān)行政部門也要強化對企業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)管檢查工作，對質(zhì)量符合要求的制造企業(yè)發(fā)放生產(chǎn)證照。與產(chǎn)品相關(guān)的PE管材的貯存日期也必須嚴(yán)格控制與管理。產(chǎn)品合格后，管材的整體貯存日期不能高于一年，而管材從制造到應(yīng)用期間的整體貯存日期也不能高于一年。同時在PE管材施工過程中，監(jiān)理部門也應(yīng)起到應(yīng)有的作用，著重檢驗公司的各項生產(chǎn)資質(zhì)，以保證PE管材焊接時最大限度地達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。

4.2 施工材料方面

4.2.1 加強施工材料的質(zhì)量控制

在施工過程中，要嚴(yán)格地根據(jù)預(yù)先制訂的施工預(yù)案加以管理，并做好整個施工過程的質(zhì)量把控，以防止人為或者其他因素對PE 管道產(chǎn)生不同程度的機(jī)械損傷。在PE管的安裝和搬運過程中，應(yīng)當(dāng)避免撞擊、墜落等問題。焊接后必須做好相應(yīng)的防護(hù)，以防止連接部分移位。

4.2.2 防止管道和配件的機(jī)械損壞與變形

焊接PE管時，務(wù)必嚴(yán)格遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，防止鋪設(shè)新管道時對管道的表面造成不同程度的機(jī)械破壞。運輸管道時，相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)謹(jǐn)慎負(fù)責(zé)，防止在裝卸過程中撞擊或者拋擲。PE管焊接完畢后，應(yīng)第一時間放入管溝，并及時對管道進(jìn)行全面保護(hù)[11]。

4.2.3 設(shè)備的選擇和維護(hù)

如果使用DN110以上型號的PE管，則應(yīng)選用熱熔焊接，并應(yīng)選用相同品牌和性能的管道和管件，以實現(xiàn)兩者之間的良好兼容性。也可以選擇不同品牌的管道和配件，但必須經(jīng)過驗證。DN110以下的PE管采用電容焊接，實現(xiàn)管道與管件的連接。此外，必須進(jìn)行日常維護(hù)，以確保焊接設(shè)備的運行狀態(tài)。

4.3 施工質(zhì)量方面

4.3.1 施工質(zhì)量把關(guān)

PE管埋設(shè)時，務(wù)必嚴(yán)格遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)定，防止因負(fù)荷太大而造成PE管道發(fā)生變形和不同程度的損壞。敷設(shè)PE管過程中，務(wù)必注意直管段實際長度不宜過長，防止管道所受實際壓力過大，溫差變化明顯致使管道出現(xiàn)不同程度的損壞，應(yīng)實施蛇形鋪設(shè)。此外，因為PE管的所使用的焊接手段大部分是熱熔焊接，電熔焊的實際數(shù)量相對較少，因此加強施工質(zhì)量的檢查十分有必要[11-12]。

4.3.2 加強對焊接過程的質(zhì)量管理

燃?xì)夤芫W(wǎng)作業(yè)過程中，常規(guī)管道與PE管的主要連接方式迥然不同。PE管主要的連接方法為熱熔焊。因此，若管子口徑相對較小，則需要電熔焊接。在焊接質(zhì)量檢驗流程中，我們可使用超聲檢測技術(shù)、磁粉測試、射線以及滲透等手段。保證焊縫品質(zhì)合格。在檢測過程中，質(zhì)量檢驗部門必須對施工中使用的焊縫工藝進(jìn)行分析判斷，確定冷卻溫度、預(yù)熱時間、焊縫壓力、接頭電流等施工質(zhì)量指標(biāo)。負(fù)責(zé)PE管道焊縫的技術(shù)人員必須獲得相應(yīng)經(jīng)驗，對各種焊接設(shè)備和材質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)檢測，最大限度地減少焊縫質(zhì)量缺陷。必須系統(tǒng)地判斷和分析焊縫環(huán)境。如果焊縫環(huán)境溫度、風(fēng)速都不能滿足焊縫的基本條件，必須采用安全措施甚至干脆終止焊縫。

PE管每隔48～50 mm需要系統(tǒng)的回彎一次，重點是檢查有無裂紋或裂縫，熔接處一定不能先漏出來。PE管焊縫完成后，要對焊接部位開展細(xì)致的外觀檢驗，并且還要對翻邊和切割檢查設(shè)備開展全面檢測，以及時發(fā)覺在焊縫流程中的各種隱患，以保證焊縫品質(zhì)符合規(guī)定。PE管的圓周部分也必須經(jīng)過相對均勻的翻邊，錯位量不能高于10%。

4.4 連接方面

4.4.1 電熔連接的質(zhì)量控制

焊縫初期，盡快擦拭與PE管連接區(qū)域的表面上氧化層，清除雜質(zhì)，并標(biāo)注好插入深度。將已焊縫的PE管與刮傷的PE管相連，并在冷料段部位設(shè)計好接口。將保持穩(wěn)定的PE管組件清洗晾干，在應(yīng)用之前打開封裝。并將電焊機(jī)的出口線聯(lián)接在管材的防護(hù)帽上。焊縫流程中，應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)接地裝置，并做好對焊機(jī)的防護(hù)措施，防止焊絲過分拉扯和與電焊機(jī)的撞擊。對焊機(jī)，不能檢測接線流程中的電源開關(guān)。在接頭后，應(yīng)當(dāng)檢測連接部位是否有將物料頂升或擠出問題。電熔焊縫流程中，檢查接頭部位不能有停機(jī)、過熔、冒煙等問題。此外，在焊縫處理過程中，PE管不要接受外力壓迫，以盡量減少不必要的移動位置，并盡可能地保證了焊縫品質(zhì)穩(wěn)定符合要求[12]。

4.4.2 熱熔連接的質(zhì)量控制

熱熔連接早期階段，需要對PE管的外觀進(jìn)行全面檢查，重點檢查PE管表面、內(nèi)部是否有刮痕或者劃痕。如果劃痕的實際深度高于管件實際厚度的8%～11%，必須及時對PE管進(jìn)行更換，并仔細(xì)核對PE管的實際生產(chǎn)日期，確保PE管在使用壽命內(nèi)。此外，在整體焊接工藝中，必須正確地處理焊接，以保證整體焊接在預(yù)熱后可以獲得預(yù)想的結(jié)果。第一個焊縫接頭在焊接完畢后，就應(yīng)該馬上啟動焊接，待焊縫位置完全冷卻后焊接。

4.5 注意環(huán)境因素

焊接PE管時，無論實施哪種連接手段，都應(yīng)嚴(yán)格把控環(huán)境實際溫度，一般為-3 ℃～48 ℃，實際風(fēng)力不超過5級。因此，在寒冷的冬季，應(yīng)采取一系列保溫舉措，進(jìn)行防風(fēng)措施，并高度注意調(diào)整焊接連接技術(shù)；在炎熱的夏季，作業(yè)時應(yīng)采取一系列防暑舉措。如果管道或者管件的實際儲存溫度與現(xiàn)場施工溫度相差比較大，則需要靜置幾天，確保實際溫度盡可能與施工現(xiàn)場的實際溫度保持一致。焊接過程中，應(yīng)確保焊接的內(nèi)部或者表面清潔、干燥；合理把控加熱的時間以及加熱的溫度；保證焊后焊接接頭的實際冷卻時間，施加適當(dāng)?shù)耐饬?，大幅度提高分子實際變形率。一般情況下，施加適當(dāng)?shù)乃綇较蛑瘟δ軌蚱交艿辣砻娴牟黄秸龋矐?yīng)合理控制所受的壓力，不然會對接頭的整體輪廓產(chǎn)生很大的影響。

4.6 提高作業(yè)人員的整體素質(zhì)

作業(yè)人員是PE管道施工的“主人翁”。作業(yè)人員之間應(yīng)實行分工管理，加強員工評估，加大考核力度，加強PE 管道施工的日常例行檢查和維護(hù)制度的實施和評估?？己擞锌己藰?biāo)準(zhǔn)，即明確日常檢查的內(nèi)容。將表格等日常檢查項目落實到日常檢查員處，并簽字確認(rèn)。對考核項目不到位或未簽署例行檢查的，給予相應(yīng)處罰。同時，落實管理責(zé)任制每個人負(fù)責(zé)一項事務(wù)池。如任何一環(huán)都存在質(zhì)量問題，找出了分管哪個環(huán)的管理者，并對PE管道施工過失予以了適當(dāng)?shù)膽土P，從而使得員工更能關(guān)注于自身的職責(zé)任務(wù)和管轄范圍。而主管人員負(fù)責(zé)制則保障了施工企業(yè)內(nèi)PE管道施工質(zhì)量，確保PE管道施工質(zhì)量。因此，為了大幅度提高PE管的作業(yè)質(zhì)量，一定對作業(yè)人員實施有針對性的培訓(xùn)課程，強化作業(yè)人員的專業(yè)能力以及安全意識[12]。

5 結(jié)語

總體來說，我國聚乙烯管道在天然氣輸送中的應(yīng)用時間不長，特別是聚乙烯管道自身性能優(yōu)勢得到了大面積應(yīng)用，導(dǎo)致天然氣工程當(dāng)中存在多種問題，在不同層面上直接或者間接影響了天然氣輸送的安全。所以，在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的全面施工中，嚴(yán)格把控聚乙烯管材的焊接品質(zhì)是非常關(guān)鍵以及必不可少的。各作業(yè)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)PE管材料的本身特性，根據(jù)目前我國燃?xì)夤こ添椖恳约昂附蛹夹g(shù)的發(fā)展趨勢，合理設(shè)計PE管自身焊接工藝流程，并加強對各個部門的品質(zhì)監(jiān)測管理工作，保證PE管的品質(zhì)以及安全性，從而提高我國燃?xì)夤こ套陨矸€(wěn)定性。