陳文通 上海鐵路局杭州房產(chǎn)建筑段

PE管熔接壓力對熔接質(zhì)量影響分析

陳文通 上海鐵路局杭州房產(chǎn)建筑段

探討PE管熱熔對接施工中，熔接壓力對施工質(zhì)量的影響，通過加強對熔接壓力的控制，提高PE管熱熔對接接縫的質(zhì)量。

PE熔接；壓力；熔接質(zhì)量

隨著給水管道新型管材的推廣與應(yīng)用，PE管憑借其施工方便、管壁不易結(jié)垢、管道水力摩租系數(shù)（λ值，無量綱）小等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在鐵路基建項目中。但由于有的施工單位對新型管材了解不足以及對給水專業(yè)的不重視，在對基建工程的前期介入過程中，發(fā)現(xiàn)有的施工單位未嚴(yán)格按照施工的工藝要求進行PE管的熱熔對接，有些甚至采用徒手進行連接，嚴(yán)重影響了管道施工質(zhì)量。綜合影響管道施工質(zhì)量的各個因素，發(fā)現(xiàn)其中一個主要的原因是對熔接壓力的控制不力。現(xiàn)就對熔接壓力參數(shù)控制不力所造成的影響進行實驗分析。

1 實驗過程及結(jié)果

1.1 熱熔對接焊機的分類及優(yōu)缺點

目前，市場上PE管的熱熔對接焊接機主要有兩種型式，一種是手推式、一種是液壓式。手推式的主要優(yōu)點是施工方便、工具重量輕，但缺點是熔接壓力不易控制，完全依靠工人實際經(jīng)驗。液壓式的優(yōu)點是熔接壓力控制直觀簡單，且壓力保持過程中，壓強持續(xù)、穩(wěn)定，但缺點是機器較為笨重，管道接頭處所需工作面較大。

1.2 確定實驗方法

對兩種工具的熔接過程進行實驗，主要分以下幾種方式：手動控制、液壓控制；不同的壓力狀況；管材與管材連接、管材與配件連接等情況，對連接好的PE管取4cm寬長條進行抗拉強度試驗，通過抗拉強度試驗，研究熔接壓力對PE管熔接質(zhì)量的影響。

1.3 實驗參數(shù)的選擇

（1）實驗的PE管主要參數(shù)。管道壁厚為8mm，配件壁厚為14mm，管道外徑為160mm。

（2）實驗參數(shù)選擇。翻邊高度控制在1.5mm，拖動壓力根據(jù)實際測量所得。根據(jù)PE管廠家提供的參數(shù)，該PE管的熔接壓力取0.15MPa，具體壓力表顯示熔接壓力按以下公式換算：

壓力表顯示熔接壓力=管材截面積/焊機油缸活塞總面積×0.15+拖動壓力

查熱熔對接焊接機使用說明書得，型號為SHD250/110的勝達牌熱熔對接焊接機的焊機油缸活塞總面積為11cm2。

故計算得壓力表顯示熔接壓力=3.14×(16-0.8)×0.8÷4.32× 0.15+拖動壓力=0.52MPa+拖動壓力。

1.4 實驗結(jié)果

根據(jù)選擇的PE管的各項參數(shù)，通過實驗，測得PE管在各種熔接壓力條件下，管道的破壞點位置、極限強度、斷面形態(tài)（見表1）。

表1 PE管熔接試樣抗接強度試驗統(tǒng)計表

2 實驗結(jié)果分析

（1）在10個試樣中2、3、4、7、8、10破壞點在管段，說明熔接點處的強度比管材的強度高，熔接質(zhì)量可靠。1、5、6、9試樣發(fā)生的破壞點在焊接點上，說明焊接點的強度比管材強度低，是強度的薄弱環(huán)節(jié)。

（2）試樣中的1號試樣的熔接壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力的（0.3-0.1）÷0.52×100%=38%，5號、6號試樣分別為標(biāo)準(zhǔn)壓力的558%和462%。1號試樣由于試驗壓力偏低，其被加熱后的有效熔漿未能充分混合在一起，所以其斷面比較毛糙，5、6、9號試樣均因試驗壓力太高，且6號試樣因配件壁厚較厚，配件側(cè)吸熱時間未達到規(guī)定時間，導(dǎo)致加熱后的有效熔漿被擠到邊緣，翻邊過度，其熔接斷面因有效熔漿被擠掉后，斷面比1號試樣光滑，造成強度下降。

3 試驗結(jié)論

（1）熔接壓力具有較大的容差值。根據(jù)試驗表明，熔接壓力在0.6MPa～2.0MPa之間能保證管道的熔接強度。當(dāng)熔接壓力達到2.5MPa或低于0.3MPa時，管道破壞點發(fā)生在焊接點。

（2）在對PE管進行熔接的過程中，加強對壓力等參數(shù)的控制，提高接頭的質(zhì)量，可以使其強度達到甚至超過管材的強度。試驗中的10種熔接參數(shù)，其試樣的抗拉強度極限值均比較接近，但1號、5號、6號、9號試樣比較脆。當(dāng)破壞點在焊接點時，破壞后，試樣塑性變形較小，這種接口在某種特殊情況下，如壓力瞬時波動較大的水錘作用下，因接頭不易變形，抵抗水錘作用差，易發(fā)生爆管現(xiàn)象。破壞點在管段時，管道塑性變形大，接管點未發(fā)生破壞，說明管道施工質(zhì)量好。

4 施工中應(yīng)注意的事項

（1）由于翻邊壓力與熔接壓力根據(jù)拖動壓力計算而得，而拖動壓力根據(jù)現(xiàn)場實際測量而得，故拖動壓力測量是否準(zhǔn)確，對熔接質(zhì)量的控制非常關(guān)鍵，而且從7號試樣的拖動壓力看，其值是其他試樣拖動壓力的6倍，所以應(yīng)認(rèn)真測量拖動壓力，確保施工質(zhì)量。

（2）廠家在生產(chǎn)PE管的過程中，由于原材料的各項組分不同，其熔接的參數(shù)會有一定的差別，所以在施工中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家建議的各項參數(shù)進行施工。特別需要強調(diào)的是，吸熱時間應(yīng)根據(jù)管壁厚來確定，當(dāng)管道與配件（一般配件壁厚較厚）相連接時，相應(yīng)的壁厚不一致，為保證配件要有足夠的吸熱時間，應(yīng)提前對配件進行吸熱。

（3）為加快施工進度，工人往往不能保證足夠的冷卻時間，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格要求保持足夠的冷卻時間。

（4）由于人工無法準(zhǔn)確掌握各項壓力參數(shù)值，建議采用液壓式的熱熔對接焊接機。

責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2014-08-12