燃氣用聚乙烯（PE）管道現場焊接質量檢驗要點

張進華

摘要： 聚乙烯（PE）管道在城鎮燃氣中低壓管網中大量使用，管道焊接質量直接影響到城市燃氣管網安全運行，本文針對聚乙烯管道現場焊接質量檢驗要點進行探討。

關鍵詞： 燃氣管道;焊接;質量檢驗

前言

我國城鎮燃氣發展迅猛，而聚乙烯（PE）管道具有重量輕、施工簡便及其耐腐蝕性、密封性好、韌性高、使用壽命長等優點在城鎮燃氣中低壓管道系統中廣泛運用并被行業所認同。聚乙烯管道焊接質量是整個燃氣管網系統中最薄弱的環節，并且施工環境、焊接工藝、人員資質、材料、機具設備、檢驗檢測及組織管理對焊接都有較大的影響。本文結合現場安裝實際情況及質量檢驗過程中的問題，給予現場檢驗工作的一些建議和方法，進而確保城鎮燃氣管網系統安全運行。

聚乙烯（PE）管道連接的基本方式

聚乙烯（PE）管道焊接采用外加熱板加熱的熱熔連接和通電加熱嵌入式電熔絲的配件進行電熔連接兩種連接方式。焊接機理是利用外加熱的方法，使兩個連接端面的聚乙烯高分子材料在受熱區間熔融，在一定條件下使兩個端面熔接成型，保持冷卻后形成一個整體并達到要求的強度。

在《聚乙烯燃氣管道工程技術標準》CJJ63–2018明確規定聚乙烯燃氣管道的連接方式：

聚乙烯管材與管件、閥門的連接方式應采用熱熔對接或電熔連接方式，不得采用螺紋連接或粘接。

聚乙烯管材、管件和閥門的連接在下列情況下應采用電熔連接：

1）不同級別（PE80與PE100）;

2）熔體質量流動速率差值大于等于0.5g/10min（190℃，5kg）;

3）焊接端部標準尺寸比（SDR）不同;

4）公稱外徑小于90mm或壁厚小于6mm。

焊接工藝對焊接質量的影響及檢驗要點

焊接工藝評定是驗證焊接工藝參數適用性重要程序。燃氣用聚乙烯（PE）管道在不同環境、不同規格以及不同設備的焊接操作工藝存在差異，因此安裝單位管道焊接前必須按照各自連接方式的相應要求進行做焊接工藝評定。檢驗時應審核焊接工藝評定的適用性。

熱熔連接的焊接工藝參數，因材料牌號級別、環境溫度、各廠家所采用摻和料比例不同都會有所調整，為了確保焊接質量建議對于不同情況對應做焊接工藝評定。在施工前應分析焊接評定工藝參數及現場環境、設備情況，進行焊接試驗，根據試驗情況編制對應的焊接工藝卡來指導現場焊接操作。工藝參數經焊接責任人審核，質保工程師審批后實施，以保證焊接質量。

1）溫度要求，加熱板溫度要求，PE80材質為210±10℃，PE100材質為225±10℃。

2）熔接壓力（P0）作用于對接管道橫截面上的壓強（表壓）0.15MPa，焊接設備顯示壓力根據熱熔設備液壓缸中活塞的有效面積進行換算。焊接壓力選用不當將造成虛焊、接口強度低等焊接質量問題。下圖是焊接壓力過大、正常范圍、過小的三種不同熔接情況。如下圖：

3）吸熱時間要求，吸熱時間（S）為管材壁厚×10;吸熱時間過長或不足將直接影響焊接質量。規范標準提供的參考工藝參數數據基于環境溫度為20℃的情況，聚乙烯管道對于溫度敏感性較強，現場操作時根據環境溫度可適當調整。

4）冷卻時間要求：按《聚乙烯燃氣管道工程技術標準》CJJ63–2018要求進行。

電熔連接的焊接工藝，是以管件生產單位提供相應工藝參數，安裝單位進行評定驗證。

1）電熔連接工藝參數由管件生產廠家提供，并要求在電熔管件上標識。各管件生產單位焊接工藝參數均有不同，對于新提供的電熔管件必須對其焊接工藝參數進行驗證，驗證合格后方可使用。在同一個生產單位，電熔配件用量在5000個以上或2個月建議做一次焊接工藝參數的驗證評定，評定要求按TSG D2002–2006《燃氣用聚乙烯管道焊接技術規則》要求執行。

2）管材氧化皮刮削情況對電熔焊接質量的影響尤為重要，因管材氧化皮刮削不到位造成的接口虛焊，造成運行中管件脫落泄漏重要原因之一。見下圖：

施工環境對焊接質量的影響及現場檢驗要點

聚乙烯（PE）管道現場焊接環境一般處于室外相對較為惡劣，現場環境溫度、風力、潮濕度等對于聚乙烯管道現場的焊接質量都有影響。

管道連接的環境溫度宜在–5℃～40℃范圍內;當環境溫度低于–5℃時，應采取保溫措施。

當風力大于5級時，應采取防風措施;風力大導致熱板兩受熱面溫度不均，在受風面熱板表面溫度偏低或未達到焊接溫度，影響焊接質量;現場塵土較多，風力大導致揚塵污染焊接端面;

雨天潮濕，管材端含水率增加，造成焊接翻邊出現麻點;雨天未做有效防雨措施，可導致焊接端口連接未熔合，連接端面在冷卻時受雨水淋濕導致接口材質脆性變化。

在大氣環境中紫外線會加速聚乙烯材料的老化，在實驗表明，波長290nm～400nm的紫外線尤其是波長300nm左右的紫外線，是導致聚乙烯劣化的主要因素。

機具設備對焊接質量的影響及檢驗要點

聚乙烯（PE）管道熱熔焊接設備主要由機架（夾具）、加熱板、銑刀、液壓控制臺組成的液壓熱熔連接設備。隨著對焊接質量的重視，為了減少人工操作對聚乙烯管道焊接質量的影響，現階段大部分燃氣公司要求使用全自動熱熔連接設備。在操作過程中設備的依賴程度也逐漸提高，而設備的狀況將直接影響焊接質量。現場主要檢驗要點：

各儀表是否檢測合格，并在有效期內。

液壓系統是否漏油現象（含外漏和內漏），查看保壓是否能穩定。

機架是否變形，運行液壓缸移動是否順暢。

加熱板兩側溫度是否分布均勻穩定，可利用測溫儀進行檢測熱板表面溫度。

是否按要求定期進行校準和檢定，周期不應超過一年。

供電電源是否穩定，對于電壓不穩定區域應增加穩壓設備。

對焊接完成的焊口進行相應檢驗，并對應焊接記錄。

焊接操作人員對焊接質量的影響及現場檢驗要點

焊接人員的焊接操作水平直接影響到焊接質量，在壓力管道安全技術監察規程要求從事管道元件制造和管道安裝、改造、維修焊接的焊接人員，必須取得相應的《特種設備作業人員證》后，方可在有效期內承擔合格項目范圍內的焊接工作。

工程施工人員普遍流動性強，有些施工班組安排未取得相應合格項目的人員進行操作，未能按規定檢查材料等級規格，焊接參數設置不符合要求等時有發生，給燃氣管道運行安全埋下隱患。現場對焊接人員的檢驗要點：

核對操作人員持證情況并在有效期內，檢查安裝單位對焊接人員的管理，是否在合格焊接人員名單之內，現場核對操作人員與證件人員一致，觀察焊接人員現場操作及焊接記錄填寫情況。

在熱熔連接時，觀察是否按規范要求檢查管材材料等級、型號規格，檢查焊接設備、設定相應的焊接參數，焊接管口變形處理、偏差處理（錯邊量不得大于壁厚的10%），端面清潔處理及保持清潔，壓力操作（手動設備），按要求進行冷卻等。

在電熔連接時，檢查管件的存放是否密封干凈，觀察是否按規范要求檢查管件焊接參數、管材型號規格，是否根據管件長度大小做好刮削氧化皮的標志，刮削均勻干凈并做好承插位置標志，管件承插時是否同軸，是否檢查焊接設備及電源的穩定、設定相應的焊接參數，焊接時是否有外力影響等。

有輔助工協助焊接時，觀察輔助工工作情況是否影響焊接質量等。

檢驗方法對焊接質量的影響及要點

聚乙烯（PE）管道焊接質量現場不損傷的檢驗方法比較簡單，并未規定對焊接內部缺陷的檢查方式和規程要求，則在焊接質量檢驗，應注重過程質量控制和焊接后的檢查相結合，以保證焊接質量。以下主要對熱熔連接接口的質量檢驗方法進行介紹：

100%的卷邊對稱性和接頭對正性檢驗。卷邊對稱性檢驗，沿著管道整個圓周內接口卷邊應平滑、均勻、對稱，卷邊融合線的最低處不應低于管道的外表面。接頭對正性檢驗，接口兩側緊鄰卷邊的外圓周上任何一處的錯邊量不應超過管道壁厚10%。

卷邊切除檢驗。開挖敷設不少于15%的接頭卷邊切除檢驗，設計文件有更高要求的按設計文件要求檢驗比例進行，建議檢查比例要大于50%。非開挖水平定向鉆施工應100%進行卷邊切除檢驗。切除卷邊應是實心圓滑，根部較寬，切割面中不應有夾雜物、小孔、扭曲和損壞。每隔50mm進行一次180°的背彎檢驗，卷邊切割中線附近不應有開裂、裂縫，不得露出熔合線。

在一次焊接質量檢驗中，在外觀檢驗合格后做卷邊切除檢驗時發現有一處不融合的缺陷。如下圖：

結語

燃氣用聚乙烯（PE）管道焊接質量是直接關系到城市燃氣管道的安全運行，目前焊口缺乏無損檢測手段的情況，必須嚴格做好現場焊接過程檢驗和焊接后檢驗，以保證施工質量。

參考文獻

楊洪波.聚乙烯（PE）管道焊接質量的檢驗[J].中國特種設備安全，2009，（03）.

趙芳，梁建明，王占英.城鎮燃氣PE管道的焊接工藝評定[J].焊接技術，2013，（03）.

CJJ63–2018聚乙烯燃氣管道工程技術標準[S]. 2018.