浅析PE管道热熔焊接工艺

屈海军

【摘要】PE管材是一種新型材料，它具有柔韧性好，耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良等特点，连接可采用热熔对接及电熔等连接方式，使管材、管件熔为一体，系统安全可靠，施工成本低，在工程应用中发展迅速。本文结某城市供水工程施工实例，论述PE管材热熔对接工艺及注意事项。

【关键词】管道；施工；热熔对接；工艺

一、PE管热熔焊接技术

热熔对接是将聚乙烯管端界面，利用加热板加热熔融后相互对接融合，经冷却固定连接在一起的方法。通常采用热熔电焊机来加热端管，使其熔化，迅速将其贴合，保持有一定的压力，经冷却达到熔接的目的。各尺寸的聚乙烯管均可采取热熔对接方式连接。但公称直径小于63mm的管材推荐采用承插热熔连接。该方法经济可靠，其接口在承拉和承压时都比管材本身具有更高的强度。

二、热熔焊接工艺

（一）焊接方法的选择

所有聚乙烯管道的连接接头必须用电熔或热熔的连接方法，而不得使用机械连接方法，热熔连接的接头比管道自身的强度要大些。接头或连接件都是塑料材质，不存在腐蚀问题。管道连接方法的选取取决于管道制造商的要求和推荐说明，以及现场施工人员所掌握的技术。热熔连接首先把管道端口铣刨、清理整洁、对齐，然后被加热到其熔点并连接到一起。在工业上热熔技术有对接和承插连接两种。

（二）焊接设备及机具选择

设备采用450型及315型热熔对接焊机，组对采用液压对口机

（三）焊接前操作及要求

用撬杠或支架将管垫平，调整同心度，利用卡具校正管材不圆度，并且留有足够的焊接距离。铣削足够厚度，使焊接端面光洁、平行、确保对接面间隙小于0.3mm，错边量小于焊接处壁厚的10%。重新装卡时必须重新铣削。

三、热熔对接的原理

（一）什么是热熔对接

是将塑料管材的末端利用加热板加热熔融后，相互对接融合，经冷却固定而连接在一起的方法。

（二）热熔对接主要分为五个阶段

（1）预热阶段：即电热板预热卷边阶段，两管材（件）端口施加一定压力使其熔融卷边。

（2）吸热阶段：施加一个较小的压力和一定的时间使热量在所要连接的管材（件）内扩散，达到均匀吸热。

（3）转换阶段：加热板抽出阶段。使连接管材（件）相接处的时间越短越好。

（4）焊接阶段：两管材（件）熔化端融合在一起，并施加一定压力。

（5）冷却阶段：熔合的自然冷却，注意不能有张力和机械应力

四、焊接施工要点

（一）一般规定

（1）PE管道采用热熔焊接时采用同种牌号、材质相同的管材和管件。对性能相似的不同牌号、材质的管材与管材或管件与管件之间的连接，应通过试验，判定连接质量能得到保证后，方可进行。

（2）聚乙烯管材、管件存放与施工现场温差较大时，将管材和管件在施工现场放置一段时间。使其温度接近施工现场温度。

（3）聚乙烯管道连接时，管段须洁净。每次收工时，管口须临时堵死。

（4）聚乙烯管道连接结束后，进行接口外观质量检查。不合格者必须返工，返工后重新进行接头外观质量检查。

（二）热熔对接连接

（1）热熔对接设备采用450型及315型热熔对接焊机，组对采用液压对口机。

（2）热熔连接前、后，连接工具加热面上的污物应用洁净棉布擦净。

（3）热熔对接连接一般分为五个阶段：预热阶段、吸热阶段、加热板取出阶段、对接接段，冷却阶段，加热温度和各个阶段所需要的压力及时间应符合热熔连接机具生产厂和管材，管件生产厂的规定。

热熔对焊接时，要求管材或管件应具有相同或相近焊熔指数，且具备相同的SDR值。另外采用不同厂家的管件时，必须选择合理的与这相匹配的焊机，才能取得最佳的焊接效果、

（4）热熔对接连接保压、冷却时间，须符合热熔连接工具生产厂管件、管材生产厂的规定。在保压、冷却期间不得移动连接件或在连接件上施加外力。

（5）热熔对接连接须符合下列规定：

①对接连接前，两管段各伸出一定长度，并应校直两对应的连接件，使其在一个轴线上，错边不大于壁厚的10%。

②管材或管件连接面上的污物应有洁净棉布擦净，应铣削连接面，使其与轴线垂直，并使其与对应的特连段面吻合。

③等连接的用对接连接工具加热，平板电热模恒定温度190℃-210℃，加热板加热时间以厚壁en为参照控制加热时间t（秒）【t=（10――15）×en】，可根据外界气温而相应的调整，夏季相对较短，秋冬季节则适当延长，加热初始可适当给予对接压力以消除端面切削不平整现象，当开始出现轻微翻边时，撤销熔化压力直至达到相应的熔融效果，以两端面熔融区长度为1-2mm为佳。

④保持压力，使接口逐渐冷却至40℃左右卸压。保压时间一般为30-50s；冷却时间t（分钟）以壁厚en参考（一般以1―1.5en），或以手摸卷边生硬，感觉不到热为准。

⑤抽板切换时间：将加热板拿开，迅速让两热熔端面相粘并缓慢升高焊接压力，为保证熔融对接质量，切换周期越短越好，控制在5-6秒。

⑥焊接对接压力（MPa）：在加压过程中，初始要缓慢使压，时间控制在3-5秒，从而保证塑料端面应在熔融状态之下，并以熔融对接区卷边宽度2-4mm为宜，均匀保压；不良操作影响：过快会造成熔融料快速挤出，造成虚焊；太慢则会产生熔融料温度散失过多，影响到材料的焊接强度！

五、热熔对接的几个重要工艺参数

（一）加热板温度 指加热板表面温度，一般用表面温度计测量。在测量温度时，要考虑环境温度的影响。（设备已考虑的除外）热板温度既要保证管材端面迅速熔融，又要保证焊制管件不因温度过高而发生降解。

（二） 焊接压力 加压加热压力与熔融对接压力相当。作用是对管材进行强制加热，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部与加热板接触，均匀受热。

（三）卷边高度 卷边高度用于衡量加热压力作用于管材截面的时间，即加压加热的程度。

（四）吸热压力 约为熔融对接压力的1/10，它的作用主要是防止管材回弹，使管材紧贴在加热板上，提高加热效果，减少加热时间。加热阶段的时间与焊制管件的横截面积、加 热板温度、环境温度有关。 熔融对接压力 指垂直作用于两个对接面上的压力。其主要与熔融对接部分的面积、焊机油缸面积、焊制管件的材料有关：一般按下式计算： P 对接焊压力=KS 管截面积/S 油缸活塞总有效面积 式中 K--与材料有关的压力系数。 S 管截面积=л（dn-en）en 单位为cm2 dn--管材外径，单位为cm en--管材壁厚，单位为cm S 油缸活塞总有效面积--在该焊机的使用说明书上可查到。 计算出来的压力在实际操作过程中要进行适实调整，并要将机器自身移动所需的压力或塑料管材较长时牵引所需压力考虑进去。

（五） 熔融对接时间 指保持熔融对接压力的时间，主要与管材的壁厚即熔融对接面积有关。

六、结束语

管道热熔连接质量是PE管道施工质量中重要的一环，必须保证，在焊接过程中要努力克服各种通病，严把焊接中各个环节的质量关，从而确保焊接质量。

参考文献

[1] CJJ33-2005 城镇燃气输配工程施工及验收规范

[2] 张兴森、彭迎秋PE管热熔对接焊缝超声波检测 2009，8