摘 要：聚乙烯管道是一種新型的環(huán)保材料，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性且經(jīng)濟(jì)適用，廣泛應(yīng)用于固液氣三相的運(yùn)輸。聚乙烯管道已經(jīng)引起國內(nèi)外專家學(xué)者的重視，希望可以取代傳統(tǒng)的鋼管運(yùn)輸成為一種新型的材料。本文概述了聚乙烯管道焊接的方式、原理、工藝條件，總結(jié)了聚乙烯管道焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)采取的培訓(xùn)方式以及考核標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：聚乙烯；管道焊接；技術(shù)培訓(xùn)方式；考核標(biāo)準(zhǔn)

聚乙烯（polyethylene，簡稱PE）是乙烯通過化學(xué)聚合反應(yīng)得到的高分子樹脂。由于聚乙烯本身無臭無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕性極強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用于管道運(yùn)輸中。常溫下不溶于溶劑，吸水性小且電導(dǎo)性極差，可用于制造薄膜、電纜和雷達(dá)等高端物質(zhì)的絕緣材料。聚乙烯管道是聚乙烯在工業(yè)上的應(yīng)用之一，其絕佳的耐腐蝕性可以用于排水管、下水道和運(yùn)輸管道等各方面的應(yīng)用。有效地解決了傳統(tǒng)運(yùn)輸管道因耐腐蝕性差和焊接處泄露而造成的問題。聚乙烯管道的核心技術(shù)在于接頭處的焊接技術(shù)，這也是聚乙烯管道系統(tǒng)中最為脆弱和致命的環(huán)節(jié)。迄今，聚乙烯焊接技術(shù)主要包括熱熔焊接和電熔焊接兩種，其中熱熔焊接時(shí)應(yīng)用最廣泛且工藝水平最完善的焊接方式。在聚乙烯管道焊接時(shí)，對操作人員的技術(shù)要求比較高，因此對其培訓(xùn)方式和考核標(biāo)準(zhǔn)則成為至關(guān)重要的一環(huán)節(jié)，必須引起高度重視。

1 聚乙烯管道的焊接方式

1.1 熱熔焊接

熱熔焊接，顧名思義，將兩根聚乙烯管道用加熱的方式，使其熔融的平面緊密貼合，在壓力的作用下冷卻成為一個(gè)整體的過程。熱熔焊接采用熱加工的方式進(jìn)行，各尺寸的管道都可以使用此方法進(jìn)行操作，操作成本低且性價(jià)比較高。焊接流程包括：（1）裝配焊接器材，用支架將需要焊接的部件放平，留有一定的空間等待焊接；（2）打磨焊接面，若焊接面不光滑，可以通過銑削來打磨平整；（3）在操作之前，先對儀器和壓力指數(shù)進(jìn)行檢測；（4）加熱熔融狀態(tài)；（5）達(dá)到熔融狀態(tài)后進(jìn)行連接，加壓并冷卻連接從而完成焊接過程。熱熔焊接管道接口處的質(zhì)量由焊接過程的溫度、壓力和加熱時(shí)間共同決定，我國針對不同聚乙烯管道厚度和直徑有對應(yīng)的最佳焊接溫度、壓力和加熱時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可作參考。一般，溫度保持在200～235℃，溫度過高會(huì)導(dǎo)致聚乙烯材料融化影響焊接效果；熱熔焊接的冷卻過程必須保持在一定的壓力下進(jìn)行，并且保持焊接處平穩(wěn)不移動(dòng)。

1.2 電熔焊接

電容焊接是將高電阻的金屬絲放入聚乙烯管道的壁上，通上電流后使管道的內(nèi)外表面融化，使管道和管道以及其他配件結(jié)合在一起后，再進(jìn)行冷卻操作。電容焊接后的管道接口處強(qiáng)度高、效率高，并且可以適用于舊管道的維修和改造應(yīng)用，現(xiàn)金已經(jīng)逐步被廠商所應(yīng)用。焊接流程包括：（1）清潔聚乙烯管道表面的油污等異物，保證管道平面光滑；（2）放置電阻在需要焊接的兩個(gè)部件內(nèi)壁，并使兩部件保持水平對齊；（3）通電以后，對管道內(nèi)壁的電阻進(jìn)行連續(xù)增壓；（4）增壓至冷卻完成焊接過程。管道接口處的焊接質(zhì)量由焊接表面的溫度、加熱和冷卻過程時(shí)所加壓力的大小決定。

2 熱熔焊接的培訓(xùn)方式——全程質(zhì)量控制

2.1 熟練掌握焊接前的準(zhǔn)備措施

操作人員在進(jìn)行聚乙烯管道焊接培訓(xùn)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)熟練掌握焊接前的準(zhǔn)備措施，所謂“打仗前需擦亮槍和刃”，準(zhǔn)備措施包括：（1）檢查焊接工地是否有危險(xiǎn)品和易燃易爆的化學(xué)藥品存在，以防焊接過程的產(chǎn)熱引起事故；（2）焊接前選擇適宜的儀器和設(shè)備，最大化完成焊接效果；（3）管道和儀器存在在干燥防潮濕的地方，防止老化和腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 把控加熱板的質(zhì)量

加熱板是焊接的前提和基礎(chǔ)，良好的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，才能使得焊接過程受熱均勻，最大化達(dá)到焊接的質(zhì)量。操作人員在培訓(xùn)過程中，首先需要鑒別和區(qū)分加熱板的質(zhì)量，結(jié)合聚乙烯管道的厚度、材質(zhì)和焊接要求，選擇最適宜的加熱板。選擇合適的加熱板后，涂上50nm厚的四氯乙烯防護(hù)膜保護(hù)焊接正常進(jìn)行。

2.3 控制焊接溫度

對于熱熔焊接和電熔焊接而言，焊接過程的溫度是影響焊接質(zhì)量最關(guān)鍵的元素，起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)我國的環(huán)境、聚乙烯管道材質(zhì)質(zhì)量等各因素結(jié)合，一般焊接溫度在200～235℃為最佳，在該溫度范圍內(nèi)，焊接質(zhì)量和溫度高低成線性關(guān)系。一旦超過最佳焊接溫度，會(huì)造成聚乙烯材料和其他部件的融化等現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量操作。

2.4 控制焊接時(shí)間

影響熱熔焊接和電熔焊接的焊接質(zhì)量因素有很多，焊接時(shí)間的長短也是影響焊接質(zhì)量的元素之一。操作人員必須按照我國相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合聚乙烯管道的質(zhì)量和厚度等因素，選擇最佳的加熱時(shí)間和冷卻時(shí)間，如果時(shí)間選擇不合理，可能會(huì)使焊接質(zhì)量大打折扣。

2.5 控制冷卻時(shí)所加的壓力大小

在熱熔焊接和電熔焊接的冷卻時(shí)，都需要對聚乙烯管道施加外部壓力，一邊施壓一邊進(jìn)行冷卻。通過施加一定的外部壓力，使得兩個(gè)焊接部件平滑緊密的結(jié)合，縮短自然冷卻所需的時(shí)間。在施壓冷卻的過程中，必須保持管道和部件的平穩(wěn)，不可隨意移動(dòng)，以免影響焊接質(zhì)量。

2.6 控制接頭符合標(biāo)準(zhǔn)

聚乙烯管道焊接過程中最常見的問題就是接頭處連接不合格導(dǎo)致運(yùn)輸過程中發(fā)生泄露現(xiàn)象，因此對操作人員的培訓(xùn)過程中應(yīng)當(dāng)著重強(qiáng)調(diào)接頭處的檢查，需要隨機(jī)抽樣進(jìn)行緝拿差。檢查的主要內(nèi)容包括：接頭處是否有氣泡和裂痕，接頭間是否平整有無雜物和損壞的情況。在焊接前，需要通過隨機(jī)抽樣對接頭進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，從而檢驗(yàn)其融合狀況是否良好。若檢測過程有一件樣品存在質(zhì)量問題，則需要全部復(fù)工檢查，直至隨機(jī)檢查全部合格后，方可進(jìn)行聚乙烯管道焊接操作。

3 焊接后的考核標(biāo)準(zhǔn)——焊接質(zhì)量評價(jià)

聚乙烯管道在焊接過程中肯定會(huì)存在一系列問題和缺陷，包括焊接過熱、焊接不平整、出現(xiàn)氣孔等各種現(xiàn)象，因此對于操作人員的考核標(biāo)準(zhǔn)也就是焊接質(zhì)量的評價(jià)，在實(shí)際操作中顯得尤為重要。對焊接質(zhì)量進(jìn)行隨機(jī)抽樣調(diào)查，評價(jià)方法可以分為直接評測、破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)。

3.1 直接評測

聚乙烯管道在焊接過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些肉眼可觀測的質(zhì)量問題，包括虛焊、焊不透和焊接連接口出現(xiàn)碳化三種現(xiàn)象。針對操作人員焊接技術(shù)的考核標(biāo)準(zhǔn)，首先可實(shí)行直接評測，直觀檢測焊接質(zhì)量。

（1）虛焊。虛焊現(xiàn)象發(fā)生的原因是由于焊接過程的夾具行程余量不足或者夾具在焊接時(shí)移動(dòng)速度過快。若焊接機(jī)夾具的行程余量不足（小于20mm時(shí)），會(huì)使得兩個(gè)部件焊接不徹底，造成質(zhì)量的問題；若焊接時(shí)夾具移動(dòng)的速度過快，會(huì)使焊接部分內(nèi)外壁收到擠壓造成間隙和表面不平整，造成焊接不充分等問題。

（2）焊不透。在操作人員的培訓(xùn)方式里強(qiáng)調(diào)焊接時(shí)間和冷卻時(shí)間對焊接過程的重要性，焊不透的根本原因就是由于焊接加熱時(shí)間不足，引起兩管道或不見之間焊接不夠徹底。

（3）焊接連接口碳化。和焊不透相對，碳化現(xiàn)象是由于焊接加熱時(shí)間過長引發(fā)的。

3.2 破壞性試驗(yàn)評價(jià)

對操作人員焊接技術(shù)的考核可以通過對接頭的破壞性試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，最普及的破壞性試驗(yàn)為拉伸試驗(yàn)。其他的破壞性試驗(yàn)包括彎曲試驗(yàn)（最大化對焊接成品進(jìn)行彎曲，記錄是否存在斷裂現(xiàn)象進(jìn)行評價(jià)）和缺口沖擊試驗(yàn)（在焊接連接口開一個(gè)缺口，對缺口進(jìn)行特異性沖撞，觀察是否有斷裂現(xiàn)象激進(jìn)型評價(jià)）等。

3.3 非破壞性試驗(yàn)評價(jià)

非破壞性試驗(yàn)除了上面提及的直接對外表進(jìn)行評測外，特指借助科學(xué)儀器例如X光和超聲波探測在無破壞的情況下，對焊接成品的內(nèi)部進(jìn)行檢測。X光拍攝方法只是借助X放射穿透的特性，根據(jù)連接的計(jì)算機(jī)影像的輻射強(qiáng)度等對焊接質(zhì)量等進(jìn)行評價(jià)（X光可以發(fā)現(xiàn)焊接處內(nèi)部的缺陷情況和大小等）。超聲波檢測室利用超聲波在不同介質(zhì)中所反射的情況，對焊接口內(nèi)部是否平滑、是否有雜質(zhì)現(xiàn)象等進(jìn)行評價(jià)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用低頻超聲波（<4MHz）進(jìn)行檢測，不會(huì)造成偏差和影響。

4 結(jié)束語

聚乙烯管道已經(jīng)引起國內(nèi)外專家學(xué)者的重視，希望可以取代傳統(tǒng)的鋼管運(yùn)輸成為一種新型的材料。常溫狀態(tài)下，聚乙烯不溶于溶劑，吸水性小且不易導(dǎo)電，可用于制造薄膜、電纜和雷達(dá)等高端物質(zhì)的絕緣材料。聚乙烯管道是聚乙烯在工業(yè)上的應(yīng)用之一，其絕佳的耐腐蝕性可以用于排水管、下水道和運(yùn)輸管道等各方面的應(yīng)用。聚乙烯管道的焊接方式包括熱熔焊接（將兩根聚乙烯管道用加熱的方式，使其熔融的平面緊密貼合，在壓力的作用下冷卻成為一個(gè)整體的過程）和電熔焊接（將高電阻的金屬絲放入聚乙烯管道的壁上，通上電流后使管道的內(nèi)外表面融化，使管道和管道以及其他配件結(jié)合在一起后，再進(jìn)行冷卻操作）。對焊接的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的過程中，主要注意以下幾點(diǎn)：熟練掌握焊接過程前的準(zhǔn)備措施；把控加熱板的質(zhì)量；控制焊接溫度；控制焊接時(shí)間；控制焊接冷卻時(shí)所加壓力的大??；控制接頭符合標(biāo)準(zhǔn)等。對焊接后操作人員的考核標(biāo)準(zhǔn)包括直接評測、破壞性試驗(yàn)評價(jià)和非破壞性試驗(yàn)評價(jià)三種方式進(jìn)行共同評價(jià)，做到公平公正。

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作者簡介：蔣慶（1985-），男，云南人，2008年畢業(yè)于北京建筑工程學(xué)院，助理工程師。