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1、聚乙烯管道的连接技术 一、聚乙烯管的熔接机理：聚乙烯是一种高结晶的聚合物，这种聚合物随温度的变化可分成三种状态：结晶态 Tg 高弹态 Tm 粘流态 Td坚硬固体 橡皮状弹性体 粘流体T 1、结晶态：聚合物大分子链和链段被冻结，分子失去活动能力，在受外力作用时，只能产生瞬间变形，外力除掉后，可恢复原状，是材料的正常使用状态。2、高弹态：聚合物分子开始具备活动能力，但整个大分子链仍不能运动，在外力的作用下，能产生较大变形，外力解除后仍能缓慢恢复原状。此时，聚合物弹性模量大大降低，力学性能变差。3、粘流态：聚合物分子间距离增大，大分子链的活动能力增强，发生了整个分子重心位移，而产生流动，在外力的作用
2、下整个大分子链间相互滑动，而产生变形使长链分子重新重叠和缠结，这种变形是不可逆的，在温度降低后除掉外力其长链大分子间依然可以保持这种重组状态。4、聚乙烯管的熔接是在聚合物的粘流态下进行的，一个完整的熔接过程要经历上述三种状态的转变。5、要获得一个合格的接口，必须满足的基本条件：（1）熔接界面必须是干净、干燥的，不干净的界面会影响分子间的相互滑动和缠结。（2）合理的加热温度和加热时间，以保证获得足够的粘流态的融质。（3）合适的外力，可以加剧分子变形，使得界面的分子充分地缠结。 6、电熔对接焊时其外力是靠融质获得，无需人为施加。 7、热熔对接时，外力是人为施加的，压力过小，界面间长链分子无法充分变
3、形，无法重新重叠及缠结。相反对接力过大，粘流态的融质都被挤出熔接界面，使界面的介质大都处在高弹态，形成假焊。 二、聚乙烯管道的连接 聚乙烯一般可在190260范围内被溶化（不同材料、牌号的溶化温度一般亦不相同）。此时若将管材（或管件）两端溶化的部分充分接触，并保持适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体。 聚乙烯管之间按其连接方法的不同，一般分为热熔连接和电熔连接两种。此外在钢管与聚乙烯管之间连接还需要进行钢塑转换。（一）热熔连接 通过专用连接板被加热到210后，使熔接管线两端通过加热板加热熔化，同时迅速将两端贴合，通过机具保持一定的压力，冷却后达到连接的目的。1、热熔承插连接：（目前已不采用）2
4、、鞍形热熔连接：（目前已不采用）3、热熔对接连接:用加热板将管材或管件的端面加热，撤去加热板，将两个端面对接在一起。这种连接方式在管材之间连接时无需管件，接口成本较低。热熔对接连接具有以下特点：需用专用的热熔对接机具。一般适用于DN110mm管。适用于同牌号、材质的管材与管材，管材与管件连接。性能相似，不同牌号的连接需试验验证。易受环境、人为因素影响。不使用明火。在寒冷气候（-5以下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施，或调整连接工艺。热熔对接连接的优点：a 因不使用电熔管件，可以降低工程成本；b 机具维修简单；c 连接工艺操作简单易学。热熔对接连接的不足：a 易受环境、人为因素影响（
5、全自动对接熔接无此不足）；b 设备投资较电熔机高，且体积较大；c只适用于DN110mm以上管径连接。（二）电熔连接采用专门的电熔管件，由专用的电熔焊机，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，加热管件与管件的连接界面，经过一定时间的熔融，达到溶接目的。这种接口方式，操作简单、人为因素少、可靠性高，但管件价格较高，接口成本，特别是大口径管材的接口成本较高。1、电熔连接的特点：电熔连接的要求：a 专用的电熔连接机具b 不得使用明火。c 在寒冷气候（-5以下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施，或调整连接工艺。电熔连接的优点：a 适用于所有规格尺寸管；b 适用于同牌
6、号、材质的管材与管材，管材与管件连接，适用于不同牌号、材质的管材与管材，管材与管件连接；c 不易受环境、人为因素影响；d 设备投资低，维修费用低；e 连接操作简单易掌握；f 保持管道内壁光滑，不影响流量；g 焊口可靠性高。电熔连接的不足：a 专用电熔管件费用高，加大工程成本；b 各种品牌管件专用条码不同，焊机不兼容，降低了焊机使用效率。（三）两种连接方式比较及综合运用全面考虑以上两种连接方式，点熔连接方式最可靠、方便，并使用于所有管径的连接。不同管材之间也可以使用。但由于需使用专用电熔管件，而电熔管件价格较高，增大了工程成本，不利于燃气PE管的推广。而热熔对接连接方式随着全自动对接焊机的产生，
7、使PE管的连接质量有了可靠的保障，并且，不需要使用管件，降低了工程材料成本，但只允许在管径110mm以上管径使用（原因：这与PE管本身制造特点有关，燃气PE管SDR的方式加工管材，随管径增大壁厚增大，管径减少而壁厚减少，所以，燃气规范中规定DN110mm管径燃气PE管不得使用热熔对接连接方式）。通过对电熔连接和热熔连接方式的比较，不难看出，在管径DN110mm时，除特殊部位采用电熔连接方式，应尽量采用热熔对接连接方式，这样可以节省工程材料成本，降低工程造价，有利于燃气PE管的推广。（四）钢塑转换接头的连接钢塑转换接头用于聚乙烯管与钢管的转换连接，一般有两种形式：1、对于小口径的聚乙烯管（D63
8、），一般采用一体式钢塑转换接头。2、对于大口径的聚乙烯管（D63），一般采用钢塑法兰组件进行转换连接。也可以采用一体式的钢塑转换接头。聚乙烯法兰采用注塑工艺制造，钢法兰采用喷塑防腐。三、热熔对接连接工艺对接焊的操作，以亚大PBF160A对接焊机为例：（一）焊接过程及注意事项：1）将焊机各部件的电源接通；必须使用220V、50Hz的交流电，电压变化在10%以内，电源应有接地线，同时是应保证加热板表面清洁，没有划伤。2）将泵站与机架用液压导线接通；连接前应检查并清理接头处的污物，以免污物进入液压系统，进而损坏液压器件；液压导线接好后，应锁定接头部分，以防止高压工作时接头被打开的危险。3）将待焊管材
9、（管件）夹紧，固定在机架上，；焊接大口径管时，最好能用废弃的管节或专用支架垫平，以保护管子和减少焊接过程中的磨擦力。焊接两端面的间距既要满足安装铣刀的要求，又要满足闭合夹具时待焊接的两端面能充分接触，且液压缸未达到最大行程。4）将机架打开，放入铣刀，旋转锁紧旋钮，将铣刀固定在机架上，开动泵站时，应在方向控制手柄处于中位时进行，严禁在高压下启动。5）先启动铣刀，再闭合夹具，对管子（管件）的端面进行铣削。6）当形成连续的切屑时，打开夹具，关闭铣刀；此过程一定要按照先降压，再打开夹具，最后关闭铣刀的顺序进行。7）取下铣刀，关闭夹具，检查管子两端的间隙，（间隙量不得大于0.3mm），从机架上取下铣刀时
10、，应避免铣刀与端面碰撞，如已发生需要重新铣削；铣削好的端面不要手摸或被油污等污染。8）检查管子的同轴度（其最大错边量为壁厚的10%）；当两端面的间隙与错边量不能满足要求时，应对焊件重新夹持，铣削，合格后方可进行下一步操作。9）检查加热板的温度是否适宜（210度10度），加热板的红指示灯应表现为亮或闪烁；从加热板的红指示灯第一次亮起后，最好再等10分钟使用，以便整个加热板的温度均匀。10）测试系统的拖动压力P0并纪录；每个焊口的拖动压力都需测定；当拖动压力过大时，可采用垫短管方法解决。11）将温度适宜的加热板置于机架上，闭合夹具，并设定系统压力P1。 P1=P0+接缝压力12）待管子（管件）间的
11、凸起均匀，且高度达到要求时（见焊接参数表）将压力降至P2（近似拖动压力），同时按下吸热记时按钮，开始纪录吸热时间。 P2=P0+吸热压力（吸热压力几乎为零）13）到达吸热时间后，迅速打开夹具，取下加热板；取加热板时，应避免与熔融的端面发生碰撞，若已发生，应在已熔化的端面彻底冷却后，重新开始整个焊接过程。14）迅速闭合夹具，并在规定的时间内，均匀地将压力调节到P3，同时按下计时器，记录冷却时间。 P3=P0+冷却压力夹具闭合后，升压应均匀，不能太快，或太慢，应在规定的时间内完成。以免形成假焊、虚焊，此压力要保持到焊口完全冷却。15）达到冷却时间后，将压力降为零，打开夹具，取下焊好的管子（管件）。
12、卸管前一定要将系统压力降为零；若需移动焊机，应拆下液压导线，并及时做好接头处的防尘工作。（二）热熔对接口的质量检查为保证对接接口的质量，熔接完毕后，应对接口的质量进行检查。到目前为止，尚没有一种方便、可靠的非破坏性检测仪器用于国内实际工程的接口检验。在大多数情况下，要凭借对接时形成的焊环判断接口质量，因此，凭借焊环的几何形状判断接口质量，几乎成为检查接口质量最主要的方法，操作与质检人员必备的技能之一。工艺条件、材料不同会引起焊环的几何形状发生变化，实践表明燃气聚乙烯管道按照下列几何尺寸控制成环的大小，一般可以保证接口的质量。焊环的宽度 B=0.350.45S焊环的高度 H=0.20.25S焊缝
13、的高度 h=0.10.2S对上述系数的选取，应遵循小管径选较大值，大管径选较小值得原则，如63以下的管子，环的宽度可以选成0.45S，而250管子焊环则应选0.35S。四、电熔连接工艺聚乙烯管道的连接时，应严格按照机具的操作说明书进行，下面以亚大公司生产的PFSA（电熔焊机）为例介绍电熔连接的操作步骤及注意事项。电熔连接的操作步骤：接好电源，输入电压220V交流电，必须有接地保护，严禁接380V三项动力电。刮去管材需熔接区域外表的氧化层，去除碎屑。用记号笔作好标记（插入深度）。将刮好的管材插入管件内至做好标记处，确保接缝在该管件冷却段。固定好欲焊接组合件，管件应在使用时才拆开包装，以保护其清洁
14、干燥。 打开管件护帽，接好焊机导线，当电源距离焊机过远时，如超过100米，将可能产生欠压报警现象，应加粗电源线或配接发电机，而且当管件规格在200mm及其以上时，需要用功率不低于5千瓦的小型发电机。熔接操作，应严格按照焊机说明书的具体步骤进行作业；在焊接过程中要避免周围磁场的干扰，焊机上盖应敞开，要避免雨淋；焊机搬运过程中避免导线光电笔输出线的拉拽，以及焊机的倒置和碰撞；重新接线时，不可用焊机检测电源的送断。熔接鞍型管件时，应把管材熔接处的表皮刮去，专用夹具调节固定好组合件，使两连接面完全接合，在熔接完毕且冷却后，卸下管帽，用专用钻孔工具，在管材上钻好孔后确保钻刀复位再装管帽，拆卸夹具。熔接完
15、毕后，检查观察孔内物料是否顶起，焊缝处是否有物料挤出。合格的焊口应是在电熔焊过程中无冒烟（着火）、过早停机等现象，电熔件的观察孔有物料顶出。PFSA全自动焊机（电熔套筒焊机）亚大塑料制品有限公司操作步骤 显示自动焊接：刮去管材需熔接区域外表的氧化层，去除碎屑。用记号笔作好标记（插入深度）。将刮好的管材插入管件内至做好标记处，确保接缝在该管件冷却段。1、开机前或上电后“复位”状态，置“自动”方式。2、正确输入管件条码，显示：操作序号、环境温度、焊接时长、结果标志。3、及时（40秒内）“起动”焊接。4、成功焊接完毕。（熔接完毕后，检查观察孔内物料是否顶起）5、复位。6、“起动”焊接后，特殊情况下可人为“停止”焊接。7、正确输入条码后，可“复位”放弃此输入信息。