摘要：探讨PE管电熔焊施工的工艺原理、焊前准备、焊接工艺流程、操作要点、焊接缺陷的产生及控制等内容，对聚乙烯管道电熔焊接实施有效的过程控制，保证聚乙烯管网安全有效运行。
关键词：聚乙烯（PE）管；电熔焊接；质量控制
引言：聚乙烯（PE）管线具有易施工、速度快、耐腐蚀、无污染、使用寿命长、经济效益好等特点，在目前中国的市政管材市场上正以令人瞩目的强劲势头迅速发展。电熔焊接技术作为PE管道施工重要的连接技术，焊接质量对PE管道整体质量有明显的影响。为此我们探讨电熔焊接工艺，并指出其控制要点。
1、工艺原理
电熔连接的原理是采用专门的电熔管件，专用的电熔焊机，按照一定的规则控制流过管件中埋设的电阻丝中的电流量，使其合理发热，加热管件与管材的连接界面，经过一定时间的熔融，达到熔接目的。
2、焊前准备
2.1焊接操作人员资质：
PE管电熔焊接操作人员必须经过培训、考核合格并取得质量技术监督局颁发的项目代码为EW-Z-C和EW-Z-A 作业人员资格证。工程中焊接人员要随时接受监理人员、公司质检人员的考核，对每一名焊接人员的焊接数据进行整理、汇总。
2.2材料管理：
按照GB15558.2-2005和相关特种设备法规的要求，燃气管件应为黄色或黑色管材，标识内容应该打印或者直接成型在管件表面，并保证在正常的储存、搬运、操作和安装后字迹清晰。
2.3机械要求
电熔焊机一般要求具有如下特点：1.焊机均有自身的微机控制；2.可根据环境温度不同自动调整加热时间；3.具备完善的智能化状态以及判断功能和保护功能；4能保存焊接参数，可随时查阅，可随时在通用打印机上打印输出，入档备查。
3、具体的作业过程和施工要点
3、1 工艺流程（见图1）
整个PE管电熔焊接施工过程包括以下几个过程：
3.1.1管材截取及准备管件
图1 焊接工艺流程
管材截取时管材的端面应垂直轴线，其误差小于5mm。电熔管件包装随用随开，不要过早打开电熔管件的封装，以免污染。
3.1.2焊接面清理
测量电熔管件的长度或者中心线，在焊接的管材表面上划线，将划线区域内的焊接面刮削0.1～0.2mm深，以去除氧化层。
3.1.3管材与管件承插
在管材上重新划线，位置距端面为1/2管件长度。将清洁的电熔管件与需要焊接的管材承插，保持管件外侧边缘与标记线齐平。安装电熔夹具时，不得使电熔管件承受外力，管材与管件的不同轴度应当小于2%。
3.1.4输出接头连接
焊机输出端与管件接线柱牢固连接，不得虚接。如果输出端尺寸与管件接线柱尺寸不同，应使用专门的转换插头。
3.1.5焊接模式设定
按焊机说明书要求，将焊机调整到“自动”或“手动”模式。
3.1.6焊接数据输入
按照操作程序操作电熔焊机，输入焊接参数，用手动方式（参数由管件自身标签提供）或自动输入方式（参数由条码携带，焊机自动识别）输入焊机参数。
3.1.7焊接
启动电熔焊机，开始焊接过程，机器自动监测环境温度并调整焊接参数，焊接过程完成后，机器自动终止焊接过程并开始冷却计时。
3.1.8自然冷却
冷却时间应当按管件产品说明书确定，冷却过程中不得向焊接件施加任何外力。冷却过程完成后方可拆卸电极及固定夹具，进行下一个接口焊接。
3、2操作要点
3.2.1电熔承插连接前准备好适合电源，确保电压和功率都能满足焊机要求和对电熔管件接线柱与电源输出端接头是否匹配。
3.2.2检查管件内电阻丝是否有异常、内表面是否被污染，施工中我们要求管件必须在使用时才能拆开包装，保持管件内表面的清洁和干燥。
3.2.3承插后的连接件管材和管件应保持同轴，管材必须按照标记承插到位用专业夹持工具把连接件固定好，确保在焊接及冷却过程中管材与管件不产生位移。
3.2.4连接焊机输出电源，打开焊机输出开关设定输出电压和加热时间，启动焊接，在焊接过程中应注意观察电熔管件观察孔内物料顶起情况，观察时切忌眼睛正对观察口以免熔融物异常喷出时受伤，如焊接过程中出现冒烟，管件两端与观察口有熔体溢出等现象判定焊口不合格
3.2.5冷却期间严禁外力碰撞确保焊件自然冷却，冷却时间达到后打开夹具。
4、焊接中容易产生的缺陷及控制方法
4.1冷焊缺陷的产生及控制
冷焊是指由于接头焊接热量不足造成的缺陷。大多数的冷焊缺陷表现为套筒内壁和管材外壁虽然已经表面熔合在一起，没有间隙，此时接头从外观上看是好的接头，但实际上熔合面仅在极短时间内完成了界面的简单愈合，界面层分子并未充分的扩散与缠结，分子之间渗透的深度还不足，宏观上体现为剥离强度较低。
产生冷焊的原因：配套的管材管件材料级别一致时，理论上熔融温度，材质熔体质量流动速率等性能是接近的，但是国内PE管材料厂家鱼目混杂，不同牌号、不同生产厂家的原材料，其物理机械性能差别很大，这就导致实际配套使用的管材管件熔融温度不同，当电阻丝加热到规定的温度时，被焊的两部件一侧熔化了，一侧还未熔透，导致焊接熔合不好。
冷焊接头在工地的试压试验中并不会立即被破坏掉，因而会发生实际上未焊透的接头被投入使用，在使用过程中发生泄漏的情况，并且这种情况已在各地燃气公司多次出现。由于冷焊缺陷在工地极易发生，不仅难以从外观识别，而且含有冷焊缺陷的接头在工地的试压试验中也未必会立即被破坏，因此被认为是危害最大的缺陷。要避免冷焊缺陷，就应该给予接头足够的焊接热量。
4.2金属丝错位及过焊
产生金属丝错位的原因有：1.焊接热量过大：焊接时间过长或功率过大会造成接头焊接热量过大，温度过高。在一定范围内，温度越高，聚乙烯的流动越快，于是金属丝随聚乙烯熔体的流动发生位置偏移形成错位。2.焊接压力过大：造成焊接压力过大的原因主要是管材和套筒配合过紧。焊前接头配合过紧会造成焊接时整个熔合区或局部熔融区压力过大，过大且不均匀的焊接压力会使金属丝受力不均匀，造成错位，此时，即使焊接时间小于正常焊接时间，也可能出现金属丝错位的现象。更严重的是，错位的金属丝可能会接触在一起使金属丝的电阻值变小，由于焊接电压恒定不变，阻值的减小会造成熔接区域的受热量增大，造成严重的过焊现象。
要避免接头出现金属丝错位缺陷，应避免接头的焊接热量及焊接压力过大。针对工地施工来说，应避免焊接时间过长，管材承插不到位以及管材和套筒配合过紧等不当操作。
5、结束语
该焊接工艺经焊接工艺评定合格，并应用于我公司承建的山西国峰煤电2×300MW低热值煤综合利用电厂工程#2机组、山西国金一期2×350MW煤矸石发电供热机组的排水施工，按照制定的工艺施工，焊接接头各项试验全部合格，目前排水管道运行良好，未出现任何质量问题。
参考文献：
[1]TSG D2002-2006 燃气用聚乙烯管道焊接技术规程［S］
[2]《燃气用聚乙烯管道焊工基本知识与操作技能》［M］
论文作者:宋亚丽,史俊文
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/13
标签：管件论文; 熔焊论文; 管材论文; 金属丝论文; 冷焊论文; 聚乙烯论文; 缺陷论文; 《电力设备》2019年第1期论文;