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(廣州市交通運輸職業(yè)學校 廣東廣州 510440)

隨著人們日常活動的日益頻繁，致使資源的大量消耗，導致了目前的能源短缺。目前，低碳、綠色以及節(jié)能已成為新時期的主要探討課題。天然氣是一個無污染的潔凈燃料。與原油或者煤氣等傳統(tǒng)燃料比較，它具有熱值更高、使用安全以及清潔等優(yōu)勢。PE管施工非常便捷，自身性能非常高，已得到大面積普及和應用[1]。相關報告指出，PE 管在我國約占42%～46%，并呈逐年迅猛上升趨勢。然而，由于我國聚乙烯管道的開發(fā)時間較短，致使施工過程中無法完全控制施工質量。

1 PE管的界定

聚乙烯管也是PE管的全稱。在20 ℃的溫度條件下，PE 管自身實際應用時間可以達到50 多年，比普通管材至少延長了28～32 年，從而大幅節(jié)約了網絡管理的維修和更新成本，也大大降低了企業(yè)生產成本[2]。與常規(guī)管材比較，安裝方法更簡單，不采用防腐涂料，從而減少了實際成本。與常規(guī)管材比較，PE管擁有良好的柔韌性以及拉伸穩(wěn)定性，并且還可以在一定水平上變形，從而大幅度減少了裂縫和自然災害的影響，大幅度降低了安全隱患。與鋼管比較，PE管的整體質量明顯降低，大幅度降低了高空作業(yè)員的總體工作勞動強度。連接過程相對簡單，且所需時間也較短，因此檢修對人類生存的危害也相對較小[3-4]。

2 PE管焊接的原理與特點

2.1 PE管焊接的原理

聚乙烯是PE管內部的核心。焊接的原理主要是聚乙烯的實際熔化溫度大概在180 ℃～245 ℃范圍內。當熔化PE管道時，兩端必須要深度融合，需要維持特定的壓力，直到最終冷卻，才能牢固地結合在一起。

2.2 PE管焊接的特點

2.2.1 高抗裂性

因為聚乙烯管是一種最新研發(fā)的材料，各國都對其性能，特別是抗裂紋快速傳播的能力進行了詳細的探討。經過專業(yè)學者多年探討研究以及相關報告指出，聚乙烯具有很好的高抗裂性能力，幾乎高于2/3的其他材料管材。

2.2.2 使用壽命長

聚乙烯材料的實際使用壽命通常超過52年。該標準已被國際所認可，并在多年的實地作業(yè)過程中得到了驗證[5]。

2.2.3 耐腐蝕性

聚乙烯本身是一種惰性材料。除了一小部分強氧化劑外，幾乎沒有其他化學物質腐蝕它，也不會發(fā)生電化學腐蝕。因此，不需要防腐涂層，并且具有很好的耐腐蝕性。

7）用于腹腔或消化道出血血管介入治療使用微鋼圈屬于弱鐵磁性，與MRI兼容。但MRI檢查，在植入部位及附近行可能產生偽影，影響圖像質量。

2.2.4 資金投入減少

城市煤氣建設中最關鍵的組成部分就是燃氣管路。由于燃氣管線建成后，總成本約占全部造價的2/5，所以，使用聚乙烯管材能夠減少施工成本，并創(chuàng)造更高的效益。由于PE管所用材質較鋼制管材價格更便宜，因此應用時期也相對較長。鋼材的最大應用時間一般不大于20年。但僅從這一點上來說，采用PE管材的成本就相對較小。同時，聚乙烯管材的彈性也特別強。只需要直接安裝于工區(qū)內，而無須由員工開挖和回填，不但大大減少了技術員的操作量，還大幅度降低了造價。

3 PE管焊接出現(xiàn)的弊端以及形成原因

PE 管施工的核心步驟是焊接。在200 ℃～230 ℃的高溫下，聚乙烯材質也可以熔融。在這種情形下，通過鏈接PE管兩端的熔融部位。并使用熱膨脹流程中產生的壓強，使整個PE管在完全冷卻后重新組成為一整體，從而進行整個焊接過程。因此一旦整個焊接流程中沒有受到很好的監(jiān)控，焊縫品質就將會產生很大問題[6]。

3.1 材料保存等環(huán)節(jié)出現(xiàn)的質量問題

PE管對存放環(huán)境的有著特殊的要求。不少公司對材質存放環(huán)境注意不足。施工現(xiàn)場環(huán)境溫度與儲存區(qū)環(huán)境溫度并不相符。在焊接初期，PE管的內部環(huán)境溫度有很長時間不能調節(jié)，從而使得工作環(huán)境和PE管的內部溫度出現(xiàn)溫差，從而嚴重影響了施工品質。部分建筑施工公司在露天環(huán)境下存放PE管，由于長時間暴露于陽光、泥沙等雜物下，因此存放高度過高會影響PE管的品質，從而出現(xiàn)變形、品質下降等問題[7]。在施工過程所使用的不開槽工藝技術也會造成PE管表面積產生劃痕，在長期應力聚集的情形下會造成管材斷裂。在PE管的運送與貯存過程中，因為受到影響等原因，就會出現(xiàn)破裂等問題。

3.2 聚乙烯管材及管件出現(xiàn)的質量問題

PE管材及管件的質量將直接或者間接影響到聚乙烯管道工程的整體質量。在實際施現(xiàn)場作業(yè)中，經常會出現(xiàn)很多問題，例如：在運輸和堆放管道時，一些非法操作會導致質量問題。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，聚乙烯管材在儲運過程中會引起人和機器損壞，受紫外線傷害很大，且難以儲存和運輸。聚乙烯管，是一類可燃的聚乙烯材料。所以，在貯運時應與其他易燃易爆物質保持一定間距，并隨時注意防火措施。在運送過程中，因為運送方式和搬運人員的因素，PE管經常會出現(xiàn)裂紋和局部變形。在未來應用中，因為局部應力聚集，易產生隱患。第二，PE管直管段焊接時，未選用滾輪支架，會使PE管的內壁出現(xiàn)不同程度的劃痕。第三，PE管在施工現(xiàn)場存放時，沒有采取科學有效的防護舉措，在暴雨或者陽光下會大幅度減少管道的實際使用壽命[8]。第四，管線施工后未能按照有關規(guī)定和技術標準第一時間完成回填，造成管線長時間受到垃圾和雨水沖刷的危害，不僅會大幅降低管線的使用壽命，還會帶來一定的安全隱患。

3.3 電熔連接焊接接頭出現(xiàn)的質量問題

第一，電熔套管管件二端與PE管相連后，不使用專門的焊接夾具緊固，使與PE管連接時保持在同心狀態(tài)，強行連接使接口縫隙不平整，從而降低了接口的面積。第二，因為PE管以及電熔套管管件二者的生產廠家不一樣，所以PE 管以及電熔套管管件會出現(xiàn)兼容問題。第三，在施工過程中未完成適當的活氧化層刮除作業(yè)，或在刮除過程中有不平衡現(xiàn)象的產生，造成了PE管端部不圓，并最終產生了不平衡的接口配合間隙，導致虛焊。第四，當PE管冷卻或者熔化時，接頭會移動。為趕上施工計劃，冷卻工作不在自然環(huán)境下實施，經常進行噴水或強制風冷等舉措實施冷卻。第五，由于插入電熔管件的實際管道長度與相關規(guī)章條例或者尺寸標準不一致，經常會出現(xiàn)脫焊問題[9]。

3.4 熱熔焊接接口質量問題

PE管熱熔焊接過程中，由于作業(yè)不規(guī)范或者不夠仔細，會有大量錯位、卷邊不對稱以及焊縫表面出現(xiàn)麻點或者氣泡凹陷等各個方面的現(xiàn)象。這些問題主要是由下列幾個層面造成的。

3.5 整體連接不可靠

PE管在連接后，必須先對接頭位置與連接的可靠性進行仔細檢測，僅憑肉眼并沒法精確確定。所以，很有必要在焊接過程中強化對連接過程和材料品質的監(jiān)控與管理等工作。在熱熔或電熔焊接過程中，若相關作業(yè)人員所選用的設備不合理，焊縫品質也就沒法滿足要求。不少施工公司由于對焊接管理重視不夠，沒有按時對機械設備進行保養(yǎng)，從而造成了機械設備的總體特性發(fā)生一些變化。在實踐應用流程中，要合理調節(jié)焊縫工序，以保證焊縫品質穩(wěn)定。

4 提高燃氣管網施工中PE管焊接質量控制的有效途徑

4.1 檢查企業(yè)資質

聚乙烯管材及其相關產品制造企業(yè)，應當依據國家監(jiān)督管理機關頒布的壓力管生產規(guī)范，開展生產。同時相關行政部門也要強化對企業(yè)生產的監(jiān)管檢查工作，對質量符合要求的制造企業(yè)發(fā)放生產證照。與產品相關的PE管材的貯存日期也必須嚴格控制與管理。產品合格后，管材的整體貯存日期不能高于一年，而管材從制造到應用期間的整體貯存日期也不能高于一年。同時在PE管材施工過程中，監(jiān)理部門也應起到應有的作用，著重檢驗公司的各項生產資質，以保證PE管材焊接時最大限度地達到產品質量要求。

4.2 施工材料方面

4.2.1 加強施工材料的質量控制

在施工過程中，要嚴格地根據預先制訂的施工預案加以管理，并做好整個施工過程的質量把控，以防止人為或者其他因素對PE 管道產生不同程度的機械損傷。在PE管的安裝和搬運過程中，應當避免撞擊、墜落等問題。焊接后必須做好相應的防護，以防止連接部分移位。

4.2.2 防止管道和配件的機械損壞與變形

焊接PE管時，務必嚴格遵循有關標準以及規(guī)定進行作業(yè)，防止鋪設新管道時對管道的表面造成不同程度的機械破壞。運輸管道時，相關作業(yè)人員應謹慎負責，防止在裝卸過程中撞擊或者拋擲。PE管焊接完畢后，應第一時間放入管溝，并及時對管道進行全面保護[11]。

4.2.3 設備的選擇和維護

如果使用DN110以上型號的PE管，則應選用熱熔焊接，并應選用相同品牌和性能的管道和管件，以實現(xiàn)兩者之間的良好兼容性。也可以選擇不同品牌的管道和配件，但必須經過驗證。DN110以下的PE管采用電容焊接，實現(xiàn)管道與管件的連接。此外，必須進行日常維護，以確保焊接設備的運行狀態(tài)。

4.3 施工質量方面

4.3.1 施工質量把關

PE管埋設時，務必嚴格遵循有關標準以及規(guī)定，防止因負荷太大而造成PE管道發(fā)生變形和不同程度的損壞。敷設PE管過程中，務必注意直管段實際長度不宜過長，防止管道所受實際壓力過大，溫差變化明顯致使管道出現(xiàn)不同程度的損壞，應實施蛇形鋪設。此外，因為PE管的所使用的焊接手段大部分是熱熔焊接，電熔焊的實際數量相對較少，因此加強施工質量的檢查十分有必要[11-12]。

4.3.2 加強對焊接過程的質量管理

燃氣管網作業(yè)過程中，常規(guī)管道與PE管的主要連接方式迥然不同。PE管主要的連接方法為熱熔焊。因此，若管子口徑相對較小，則需要電熔焊接。在焊接質量檢驗流程中，我們可使用超聲檢測技術、磁粉測試、射線以及滲透等手段。保證焊縫品質合格。在檢測過程中，質量檢驗部門必須對施工中使用的焊縫工藝進行分析判斷，確定冷卻溫度、預熱時間、焊縫壓力、接頭電流等施工質量指標。負責PE管道焊縫的技術人員必須獲得相應經驗，對各種焊接設備和材質進行仔細檢測，最大限度地減少焊縫質量缺陷。必須系統(tǒng)地判斷和分析焊縫環(huán)境。如果焊縫環(huán)境溫度、風速都不能滿足焊縫的基本條件，必須采用安全措施甚至干脆終止焊縫。

PE管每隔48～50 mm需要系統(tǒng)的回彎一次，重點是檢查有無裂紋或裂縫，熔接處一定不能先漏出來。PE管焊縫完成后，要對焊接部位開展細致的外觀檢驗，并且還要對翻邊和切割檢查設備開展全面檢測，以及時發(fā)覺在焊縫流程中的各種隱患，以保證焊縫品質符合規(guī)定。PE管的圓周部分也必須經過相對均勻的翻邊，錯位量不能高于10%。

4.4 連接方面

4.4.1 電熔連接的質量控制

焊縫初期，盡快擦拭與PE管連接區(qū)域的表面上氧化層，清除雜質，并標注好插入深度。將已焊縫的PE管與刮傷的PE管相連，并在冷料段部位設計好接口。將保持穩(wěn)定的PE管組件清洗晾干，在應用之前打開封裝。并將電焊機的出口線聯(lián)接在管材的防護帽上。焊縫流程中，應當調節(jié)接地裝置，并做好對焊機的防護措施，防止焊絲過分拉扯和與電焊機的撞擊。對焊機，不能檢測接線流程中的電源開關。在接頭后，應當檢測連接部位是否有將物料頂升或擠出問題。電熔焊縫流程中，檢查接頭部位不能有停機、過熔、冒煙等問題。此外，在焊縫處理過程中，PE管不要接受外力壓迫，以盡量減少不必要的移動位置，并盡可能地保證了焊縫品質穩(wěn)定符合要求[12]。

4.4.2 熱熔連接的質量控制

熱熔連接早期階段，需要對PE管的外觀進行全面檢查，重點檢查PE管表面、內部是否有刮痕或者劃痕。如果劃痕的實際深度高于管件實際厚度的8%～11%，必須及時對PE管進行更換，并仔細核對PE管的實際生產日期，確保PE管在使用壽命內。此外，在整體焊接工藝中，必須正確地處理焊接，以保證整體焊接在預熱后可以獲得預想的結果。第一個焊縫接頭在焊接完畢后，就應該馬上啟動焊接，待焊縫位置完全冷卻后焊接。

4.5 注意環(huán)境因素

焊接PE管時，無論實施哪種連接手段，都應嚴格把控環(huán)境實際溫度，一般為-3 ℃～48 ℃，實際風力不超過5級。因此，在寒冷的冬季，應采取一系列保溫舉措，進行防風措施，并高度注意調整焊接連接技術；在炎熱的夏季，作業(yè)時應采取一系列防暑舉措。如果管道或者管件的實際儲存溫度與現(xiàn)場施工溫度相差比較大，則需要靜置幾天，確保實際溫度盡可能與施工現(xiàn)場的實際溫度保持一致。焊接過程中，應確保焊接的內部或者表面清潔、干燥；合理把控加熱的時間以及加熱的溫度；保證焊后焊接接頭的實際冷卻時間，施加適當的外力，大幅度提高分子實際變形率。一般情況下，施加適當的水平徑向支撐力能夠平滑管道表面的不平整度，但也應合理控制所受的壓力，不然會對接頭的整體輪廓產生很大的影響。

4.6 提高作業(yè)人員的整體素質

作業(yè)人員是PE管道施工的“主人翁”。作業(yè)人員之間應實行分工管理，加強員工評估，加大考核力度，加強PE 管道施工的日常例行檢查和維護制度的實施和評估?？己擞锌己藰藴?，即明確日常檢查的內容。將表格等日常檢查項目落實到日常檢查員處，并簽字確認。對考核項目不到位或未簽署例行檢查的，給予相應處罰。同時，落實管理責任制每個人負責一項事務池。如任何一環(huán)都存在質量問題，找出了分管哪個環(huán)的管理者，并對PE管道施工過失予以了適當的懲罰，從而使得員工更能關注于自身的職責任務和管轄范圍。而主管人員負責制則保障了施工企業(yè)內PE管道施工質量，確保PE管道施工質量。因此，為了大幅度提高PE管的作業(yè)質量，一定對作業(yè)人員實施有針對性的培訓課程，強化作業(yè)人員的專業(yè)能力以及安全意識[12]。

5 結語

總體來說，我國聚乙烯管道在天然氣輸送中的應用時間不長，特別是聚乙烯管道自身性能優(yōu)勢得到了大面積應用，導致天然氣工程當中存在多種問題，在不同層面上直接或者間接影響了天然氣輸送的安全。所以，在城市燃氣管網的全面施工中，嚴格把控聚乙烯管材的焊接品質是非常關鍵以及必不可少的。各作業(yè)單位應當根據PE管材料的本身特性，根據目前我國燃氣工程項目以及焊接技術的發(fā)展趨勢，合理設計PE管自身焊接工藝流程，并加強對各個部門的品質監(jiān)測管理工作，保證PE管的品質以及安全性，從而提高我國燃氣工程自身穩(wěn)定性。