PE管热熔焊接接头假焊缺陷

PE管热熔焊接接头假焊缺陷

张坤

中国华西企业股份有限公司-安装工程公司   四川成都    610000

摘要：PE管道施工具有简单、快速、防腐、无污染、寿命长的优点。PE管材的连接方式有两种：热熔接头和电熔接头。现有的主管线以热熔方式为主。通过对 PE气体管线的检测，发现管线接头是最易发生泄漏和破坏的地方。输水管线的质量决定了输水管线的成败。因此，在地PE管线施工中，焊接接头的质量验收是非常关键的。

关键词：PE管线；热熔焊接；粘流态；

引言

从80年代初期起，我国对PE塑料管材在城市建设中的应用进行了较为系统的研究。目前，我国部分企业生产的聚乙烯管材、管件等产品均已达到国际先进水平。我国制定了埋地聚乙烯管道和管道技术规范，使得PE管道得到了迅速发展。实践表明， PE 管材在地震和其他自然灾害中的作用下，具有气密性好，气体渗透率低的功能。

一、热熔焊接原理：

热熔焊是指在被加热到其熔化温度 Tm （高密度 HDPETm=130~137℃）之后，熔化的表面被挤压，在高温和压力的作用下，聚合物分子在热和压下移动，互相缠绕，产生范德华作用力，冷却后形成一个牢固的焊面，而不会发生化学结合，而焊接的强度则依赖于彼此间的缠绕。

热熔对接的接口为平面，通过将两对相同的接触面用热板加热至粘流状态，然后将热片移除，在接触面上施加一定的压力，使其在这种压力下凝固，从而形成一个坚固的接头。其主要工序为调节、加热、切换、接缝加压、降温。

在对接过程中，界面上存在着粘性物质的流动和扩散。过大的流量对扩散和缠绕不利，因此要在一定的范围内进行“熔后焊接”，在有限的流量下进行。因此，对接工艺的关键在于温度、时间、压力三个参数的调整，结合材料的性能、应力、几何形态和周围的环境等因素，保证焊接质量。应按照通用法则及所选用的材料特点，对焊接质量进行评估，在满足体系要求后，确定各品种的技术规范，并按照规定的工艺参数、方法和程序，进行焊接接头的制造及现场安装。

（一）焊接口成型的缺陷问题。

通常，焊缝成形中的问题，主要是由于卷边的几何形状和结构等原因，无法达到相应的要求。

第一，如果焊缝表面有污渍或者杂质，则会造成两边焊缝的厚度偏差，造成焊缝周围不对称，如切口、凹槽等。

第二，若在焊接时，焊口端面比较湿润，则出现焊口不透不牢固；或者有蒸汽，造成焊接质量问题，出现管道泄漏。

第三，若焊缝的椭圆形度不满足有关规范，不能确保对口工作的可靠性，则会产生错边现象。

第四，若夹具的冲程有偏差，或者在熔化过程中，对接温度和压力都很低，焊接时间过短，则会导致焊缝质量下降。若夹紧速度过快，或温度、压力太大，致使焊缝高度过高或过宽，人为地使过水段减小，从而减小了设计流量。

（二）微观缺陷问题。

微观缺陷，就是在焊接工作中，焊接口的内部出现质量问题，例如：裂纹、开裂、焊透性差问题等。

第一，若使用的热熔料品质不佳，或流速有偏差，则会造成对接品质下降，如：流速超过0.6克/10分钟，则会造成焊缝质量问题。如果熔化温度过低，或者恶劣的焊接环境，也会产生焊缝开裂等问题。

第二，在实际工程中，由于管端表面不平行，或者使用加热器板等材料未充分地熔合，造成了焊缝的渗透性较差。

（三）显微缺陷问题。

在实际的焊接过程中，由于加热温度过高，或者长时间的加热，造成了管道的氧化和破损，严重时会产生碳化的问题，从而引起材料的恶化。在焊接缺陷方面，各种问题是相互联系的，若操作技术人员没有足够的技术水平和责任心，不能按照设备的特性和焊接工艺的要求来完成相应的工作，那么就会逐步地降低焊接工程的质量。

二、影响热熔对接焊接头性能因素较多，主要有以下几个：

（一）焊接压力和施压速度

在粘结区内，熔体的流动形成了剪切效应，最大的剪切作用出现在塑化区和固体的交界处，由于剪切力的影响，大分子链沿着流体的方向排列，当温度低于熔融温度时，其定向凝固。由于凝固在焊缝内部的分子定向，造成焊缝失效时，裂纹往往发生在塑化区和固相界面，而非中间点。为了减少对定向作用的不利影响，可以采用低电压或慢速加压。

（二）焊接温度和焊接时间

如果加热板的温度过低，而塑料的受热不足，则其自粘结合强度就会降低，尤其是聚乙烯，其温度过低，即便是经过相当长的熔融时间，也难以获得优质的焊点。当加热板温度升高时，连接处的强度会增大，当加热板温度过高时，会产生热氧化失效，并产生挥发性物质。即使在很高的接触压力下，也不能完全挤压出所有的空隙，但仍然有一部分留在焊缝中，从而降低了结构的抗脆性。在焊接过程中，加热时间是一个非常重要的参数，它与加热板的温度共同影响着管子内部的温度分布，并影响到裂纹的形成、形状、组织、应力状况。如果加热温度不足，界面将不会消失，造成焊接缺陷；如果加热时间太长，会导致聚合物材料发生热氧化断裂，使熔环增大，从而使管子的直径变大，使应力分布变得不均匀。同时，会使“月牙形”的对接表面发生变形，并有可能导致形成气孔的危险。

（三）焊接环境条件的影响

焊接现场的温度和风速对焊接过程的热传递有很大的影响，不同的环境温度和环境风速，加热过程中热量损失不同，因此在低温或风速大的环境中焊接时应适当增加加热时间。如果环境温度过低或有风、有雨，必须设置防护栅。

三、PE管热熔焊接质量控制要点

（一）焊接之前质量控制措施。

在进行焊接前，要做好质量管理，才能保证焊接的质量。首先，对焊工来说，必须严格掌握其职业素质和技术水平，并取得相应的焊接资质。同时，要建立健全的工程质量管理计划，并结合企业的发展需要，建立高素质的工程技术人员，提高工程质量。对焊接原料，必须符合国家有关的质量标准。其次，在焊接设备的选用上，要积极运用全自动焊接设备，实现自动补偿，自动加热和加压，自动显示焊接数据信息，自动检测，自动报警，从而为焊接工作的顺利进行提供支撑。第三，要对焊接工艺进行科学的选择，并对其进行评价，并确保熔融质量达到有关规范，不能有任何质量问题。最后，为了改善焊接的质量，应对焊接工艺参数进行评估，使其温度参数保持在230℃以下。同时，对管道和管件的质量进行全面的检验，在达到有关规定的质量后，应进行焊缝的焊接，并清洗和刮掉表面的氧化层。

（二）焊接过程中质量控制措施。

在实际的焊接作业中，要加强质量管理，避免出现误操作等情况，逐步完善其工作系统。第一，为了方便焊接工艺，必须将焊机的温度控制在210摄氏度。此外，在有风、雨、雪的时候，不能进行焊接，也不能保证温度。第二，施工技术人员必须严格遵守有关规范，确保资料的准确；第三，保持夹持间隙大于21 mm，对工作速度和温度进行科学的控制，防止焊接过程中的缺陷。第四，焊接接头必须在稳定的压力下进行冷却（自然空气冷却），不能进行移动或加压。第五，在进行焊接时，必须确保加热板的表面始终保持干净。

（三）焊接之后的质量控制措施。

在焊接工作结束后，建筑公司要全面检查焊缝的外观，采用切割法（切口合格率为5%)，以便及时发现问题。另外，技术人员还应进行耐压测试等工作，将随机抽查与全面检查相结合，如：在拉力测试中，如果出现质量问题，应进行全面检查，以查明各焊点的缺陷。

结束语

总之， PE管材在热熔焊接工艺中，往往会产生一些不合格的问题，从而影响到整个网管工程的施工质量。所以，在焊接前、焊接中、焊接前后，都要加强对焊接质量的控制，从而保证焊接工作的可靠性。

参考文献

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