市政供水项目大口径PE管道安装工艺研究

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000

1 工程概况

万博供水项目项目为EPC项目，位于安哥拉万博省的省会万博市内，主要施工内容包括现有基础设施的修复工作，新建4个配水中心（CD3、CD4、CD5和CD11）及其配网工程，具体包括地下水池、水塔、加压泵站、加氯室、警卫室、18km球墨铸铁管线、295kmPE管线、各类砌筑井等。

2 研发背景

聚乙烯PE管因其自身独特的优点被广泛地应用于城市供水领域。PE管因其质量轻、耐腐蚀性、无毒、抗老化性好、使用寿命长（一般50年）、管道安装劳动强度低、具有一定的柔韧性能够较好地适应性，受到供水企业、市政建设的青睐，有着良好的推广应用前景和显著的经济效益、社会效益。

3 研发内容和关键技术

3.1 研发内容

（1）大管径PE管焊接施工工艺技术；（2）方案的组织与实施；（3）研究成果的评价。

3.2 关键技术

PE管道焊接工艺将是课题研究的技术关键，主要包括以下内容：（1）PE管道热熔时注意事项较多，如卷边的尺寸大小及卷边的干净程度、熔合过程是否存在熔解物渗出管件的现象，管件中心线是否处于一条中心线等因素都会影响焊接效果。（2）在进行焊接时，对时间、温度、压力三个方面的参数的掌握尤其重要，并且要充分将连接界面的材料性能、几何形态、应力状态及焊接的环境因素考虑进去，才能更好地保证焊接效果。

4 研发开展情况

4.1 确定研发方向

科研小组在课题开展之初，举行专题会议充分讨论大口径PE管道安装过程中的技术要点，从测量放线到基槽开挖清理、管道安装连接、管道敷设、管道打压试验、管道回填、最后清洗、消毒等工序，最终将大口径PE管道热熔连接作为课题研究的重点。

4.2 开展研发试验

项目科研小组在现场开展大口径管道热熔对接试验，确定施工流程如下：施工准备→管材校对→端面铣削→加热板升温→热熔焊接→保压冷却。

4.3 工艺参数研究

（1）确定工艺曲线图。研发小组通过分析大口径PE管道安装施工工艺，确定了管道焊接工艺曲线图如图1所示。

图1 PE管焊接工艺曲线图

（2）确定工艺参数。通过研究工程应用中大管径PE管道焊接工艺技术，不断优化焊接时间、温度、压力三个方面的参数，充分地了解连接端面的材料性能、几何形态、应力状态及焊接的环境因素，编制保证焊接效果的技术措施。经过长期对PE管焊接工序进行试验及研究，结合相关技术资料，总结出焊接技术参数，如表1、表2所示。

表1 不同壁厚PE管焊接时间、温度及时间参数

表2 焊接参数参考值表

（3）确定工艺要点。①施工准备工作。熟悉招投标文件、设计图纸、业主要求及相关规范，提前踏勘施工现场，准备相关材料和设备（规格、型号满足施工需求）。合理划分试验段，并根据相关资料规范编写焊接作业指导书报监理业主审批后对现场施工人员进行书面交底存档。②管材校对。首先将2根PE管调节平整后用夹具紧固在焊接机架的固定端，然后对接两管连接口，检查其中心线偏差量，尽可能使两管中心线重合（中心线偏差量不容许超过壁厚的10%），并保证两根管道平整，然后用紧固夹具螺栓拧紧固定管材。③连接端面铣削。通过调节焊接设备上操作手轮，使管道沿着焊接设备机架的轨道分开，使用干净抹布将两管连接面（100mm左右）擦拭干净，然后将端面铣刀放置在两管之间，并再次操作手轮，使两管连接端面贴紧铣刀，启动铣刀对管道的端面进行削切。在削切的过程中，应注意观察刀具两边所剥离的PE管材的刨花的形状为连续卷状1～2圈即可缓慢停止削切，切削的主要目的是去除管材杂质及氧化部分，保证连接端面平整。操作焊机手轮使管道分开，并对削切断面进行检查有无质量缺陷，然后取出铣刀闭合两管，两端面间隙应小于0.5mm即可进行热熔焊接。④热熔焊接。根据技术指导书分别调节热熔焊机上的加热温度、加热时间的限位值，使其符合PE管道材料的加热技术数据的要求，如表3所示。

表3 PE热熔焊对接焊接加热时间、加热温度参考表

将加热器放置在机架，加热面清洗干净，干净后开启加热板电源使加热板升温。当电热板温度达到焊接温度时，继续加热约1～2min使电热板温度均匀。然后将加热板放置到焊机机架的轨道上，启动焊机液压系统，使管道的端面贴紧加热器。在对管道端面进行加热过程中，使焊机液压系统保持一定的工作压力（压力值依据作业指导书要求，不可过大或过小），以消除PE管道端面的残余不平面，使其融合均匀。达到规定的加热时间后操作焊机液压系统迅速分离管道取出加热板，操作焊机液压系统迅速对接两管连接端，调节液压系统升至作业指导书规定压力值，保压至冷却。挤压融合时应观察管道端面的翻边宽度，两侧翻边的必须均匀连续，翻边量应符合作业指导书的要求。⑤焊缝外观质量检查。焊接完成后及时检查焊缝的焊接质量，检查端面的翻边量是否满足作业指导书的要求，熔合翻边应均匀、连续、饱满、无气孔、无夹杂。

5 结束语

通过此次大口径PE管道安装工艺研究，总结形成了符合项目实际施工的时间、温度、压力三参数，为项目295km PE管道施工提供了技术指导，提高了大口径PE管道热熔对接一次成功率，保证了施工质量，加快了施工进度，同时形成了一套完整的大口径PE管道安装施工方法。工程研发成果成功运用于安哥拉万博供水二期工程、安哥拉北宽扎六城市供水工程、安哥拉北宽扎高伦戈供水工程、安哥拉恩泽托供水一期工程，并取得了良好的经济效益和社会效益。