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浅谈聚乙烯管道连接技术的衍变及现状
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内容提示：聚乙烯管在输送燃气、给水时要求承受一定的压力，且要求至少50年的寿命，并且保证绝对的安全性，PE管道系统连接技术的优劣，直接关系到管网的运行效果和使用寿命。因此对连接技术的要求就非常严格。
1总则
1.1概述：
聚乙烯管在输送燃气、给水时要求承受一定的压力，且要求至少50年的寿命，并且保证绝对的安全性，PE管道系统连接技术的优劣，直接关系到管网的运行效果和使用寿命。因此对连接技术的要求就非常严格。
1.2、聚乙烯管道连接技术的发展情况：
聚乙烯燃气管道在熔接技术方面的主要进展有：
1.2.1九十年代电熔连接技术的发展主要体现在：
1）管件的材质紧跟管材材质的发展，国际上已有多家电熔管件制造商开发生产PE100材料的管件。
2）电熔管件的结构经过不断的发展，改进，走向成熟。具有宽的熔接区，较长的插入深度和冷却区。GeorgFisher公司1997年推出了它的模块化设计的电熔鞍形管件和过渡管件系统，实现了由一些基本元件在车间和施工现场组合成所需管件，减少库存，方便应用。
3）电熔连接设备已进入第三代（多功能），可以现场进行熔接质量控制，并且确保设备和安装的可追溯性。
4）电熔管件的自动识别系统可使电能按照一定方式自动输与电熔管件，在九十年代后期，实现了标准化。有三种类型：数字识别系统，机电识别系统和自调节系统。目前大多数电熔管件采用的是数字识别系统，熔接参数以及其它信息以代码的形式记录在条形码、磁卡等数据载体上，熔接控制器从上述载体中读出参数后自动控制熔接。
5）近年电熔管件成型技术最主要的进展是成型的自动化。
1.2.2热熔连接的发展：
热熔对接设备的发展方向是全自动化，不仅可消除人为因素，并且可实现可追溯性。英国燃气公司首先进行研制，主要是针对大口径管子，因为传统机器用于直径大于D315mm的管子时已出现问题。英国、德国、比利时、法国、美国等均已开发半自动、全自动设备。
对聚乙烯管道热熔对接工艺的研究一直在进行。目前一些主要国家（如英国、德国、比利时、芬兰等）聚乙烯管道热熔对接的工艺参数不尽相同，而且由于材料的不断发展，对工艺变化的要求也是必然的。采用比较广泛的熔接工艺是德国焊接协会（DVS）发布的。比利时根特大学对DVS的熔接工艺改变了两个参数：温度由215℃提高到225℃；加热压力降低了50%.并认为压力有进一步降低的可行性。瑞典排污塑料管质量委员会（KP-Council）根据实际经验的研究认为，冷却时间应进一步延长，特别是对厚壁管材。1993年，英国水研究中心（WRC）提出一种“双压”（dualpressure）连接法用于壁厚大于20mm聚乙烯管的连接。该方法与通常的焊接程序的主要差别在熔接阶段的冷却压力降低。美国天然气研究所（GRI）开发了用于连接和修理聚乙烯天然气输配管线的新方法。该方法使用了一个称为“SmartHeat”的自调、恒温加热的新技术。该技术具有能较好地控制温度，连接件和装配费用低的优点。
1.3聚乙烯连接方式：
PE管不能采用溶解性粘合剂与管件连接，它的最佳连接方式是熔焊连接，焊接技术的发展经历了一定的过程，早期聚乙烯焊接方式有热熔对接连接、热熔承插连接和鞍形焊接。
由于热熔承插连接存在一定的缺点，通过对连接技术的不断研究，近来发展了一种新的连接方式—电热熔连接。相应地，采用的施工机具是电热熔焊机和热熔对接焊机，焊接设备应符合ISO12176-1或ISO12176-2的要求。其次就是与金属管道连接时采用钢塑过渡接头连接。
1.4聚乙烯管道熔接原理：
聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之间的范围内被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并施加适当的压力（电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身的热膨胀），冷却后便可牢固地融为一体。由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同。
2.连接注意事项：
PE管道连接时应注意如下事项：
1.操作人员上岗前，应经过专门培训，经考试和技术评定合格后，方可上岗操作。
2.管道连接前应对管材、管件进行外观检查，符合产品标准要求方可使用。
3.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施工工艺。
4.每次连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的必须切开返工，返工后重新进行接头外观质量检查。
3.PE管道连接技术：
热熔连接和电熔连接方式的优缺点比较如下：
电熔连接
1.需要有专用的电熔焊机。
2.适用于所有规格尺寸的管材。
3.可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。
4.不易受环境、人为因素影响。
5.设备投资低，维修费用低。
6.连接操作简单易掌握。
热熔连接
1.需要有专用的热熔焊机。
2.一般适用于公称直径大于63mm的管材。
3.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、材质的管材与管材、管材与管件连接，需实验验证。
4.易受环境、人为因素影响。
5.设备投资高。
6.连接费用低。
7.操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。
3.1对接焊
对接焊常用于较大直径管的连接，一般大于D63mm，将一定温度的加热板放在对好的两管或管件之间加热一定的时间，抽掉热板，将要焊的两端在一定压力下迅速对接在一起并保压一定时间冷却，即可形成一个强度高于管材本体强度的接口。选择的压力要使接触面处产生所要求的力，不管摩擦压力损失。当对接焊机带有液压源时，力通常被表示为施加的油缸压力。对于这样的机器，要提供一个专门的对照表，以给出实际的接触面处压力与压力计指示压力的关系。
3.1.1对接焊周期及参数：
对接焊周期和各阶段的参数参考值见图（1）压力/时间曲线和表1，说明如下。
a.总则
T加热板温度，以测量与管材或管件端面接触的加热板表面区域的温度为准。
b.阶段1：预热
p1——预热阶段端面压力/（N/mm2）（Mpa）
B1——初始翻边/mm
t1——形成要求翻边宽度时的时间/s
c.阶段2：吸热
p2——吸热阶段界面压力/（N/mm2）（Mpa）
t2——吸热时间/s
d.阶段3：撤回加热板
t3——从移开加热板到两熔接面接触的时间/s
e.阶段4：加压
t4——从介面接触到升到规定压力所要时间/s
f.阶段5：对接
p5——对接阶段接触面的压力/（N/mm2）（Mpa）
t5——恒定压力下的时间
g.阶段6：冷却
t6——冷却时间，此时不能施加额外的力，可取出冷却/s.
B2——最终翻边宽度/mm.表中没有对其说明是由于B2受PE材料类型、生产过程（挤出或注塑成型）、使用的加热板类型、温度和焊接周期的影响，因此很难确定一组翻边宽度值。不过，只要按连接程序操作，就是一个良好的象征。一种确定可接受的翻边宽度值B2的方法是在实验的基础上进行的，在规定条件下使用管材和对接焊机。从在连接程序规定的条件下制作的几个接头确定一个平均值B2.
参数数值单位
加热板温度，T63≤dn≤250250＜dn210±10225±10℃
1压力，p11）0.18±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t1翻边宽度，B1达到B所要时间dn≤180：1＜B1≤2180＜dn≤315：2＜B1≤3315＜dn：3＜B1≤4Smm
2压力，p21）0.03±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t2（30 0.5dn）±10s
3时间，t3最大：3 0.01dn≤8s
4时间，t4最大：3 0.01dn≤6s
5压力，p51）0.18±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t5最小：10min
6时间，t6最小：1.5en最大20min
1）此压力为接缝压力
表中参数为通用指导参数，仅供参考。不同制造商的熔接参数不尽相同，用户必须严格执行。（参考《建筑中文网》）
3.1.2管道对接焊程序：
下面概述了在规定的对接焊周期和温度下，制作对接焊接头所必须的操作过程：
-尽可能减少拖动阻力，例如使用管材滚动
-在对接焊机上夹紧管材或管件的插口端
-清洁插口端
-检查对接焊机是否与管材直径和规定的对接周期匹配
-移动可动夹具，将管材端部靠在铣刀上刨平。靠近压力应满足以使铣刀两侧能产生稳定的薄片。当管材端面或管件端面平整并互相平行时，刨平工作就算完成了
-降低压力，保持铣刀转动以避免管材和管件起毛刺。向后移动夹具并移走铣刀
1.1概述：
聚乙烯管在输送燃气、给水时要求承受一定的压力，且要求至少50年的寿命，并且保证绝对的安全性，PE管道系统连接技术的优劣，直接关系到管网的运行效果和使用寿命。因此对连接技术的要求就非常严格。
1.2、聚乙烯管道连接技术的发展情况：
聚乙烯燃气管道在熔接技术方面的主要进展有：
1.2.1九十年代电熔连接技术的发展主要体现在：
1）管件的材质紧跟管材材质的发展，国际上已有多家电熔管件制造商开发生产PE100材料的管件。
2）电熔管件的结构经过不断的发展，改进，走向成熟。具有宽的熔接区，较长的插入深度和冷却区。GeorgFisher公司1997年推出了它的模块化设计的电熔鞍形管件和过渡管件系统，实现了由一些基本元件在车间和施工现场组合成所需管件，减少库存，方便应用。
3）电熔连接设备已进入第三代（多功能），可以现场进行熔接质量控制，并且确保设备和安装的可追溯性。
4）电熔管件的自动识别系统可使电能按照一定方式自动输与电熔管件，在九十年代后期，实现了标准化。有三种类型：数字识别系统，机电识别系统和自调节系统。目前大多数电熔管件采用的是数字识别系统，熔接参数以及其它信息以代码的形式记录在条形码、磁卡等数据载体上，熔接控制器从上述载体中读出参数后自动控制熔接。
5）近年电熔管件成型技术最主要的进展是成型的自动化。
1.2.2热熔连接的发展：
热熔对接设备的发展方向是全自动化，不仅可消除人为因素，并且可实现可追溯性。英国燃气公司首先进行研制，主要是针对大口径管子，因为传统机器用于直径大于D315mm的管子时已出现问题。英国、德国、比利时、法国、美国等均已开发半自动、全自动设备。
对聚乙烯管道热熔对接工艺的研究一直在进行。目前一些主要国家（如英国、德国、比利时、芬兰等）聚乙烯管道热熔对接的工艺参数不尽相同，而且由于材料的不断发展，对工艺变化的要求也是必然的。采用比较广泛的熔接工艺是德国焊接协会（DVS）发布的。比利时根特大学对DVS的熔接工艺改变了两个参数：温度由215℃提高到225℃；加热压力降低了50%.并认为压力有进一步降低的可行性。瑞典排污塑料管质量委员会（KP-Council）根据实际经验的研究认为，冷却时间应进一步延长，特别是对厚壁管材。1993年，英国水研究中心（WRC）提出一种“双压”（dualpressure）连接法用于壁厚大于20mm聚乙烯管的连接。该方法与通常的焊接程序的主要差别在熔接阶段的冷却压力降低。美国天然气研究所（GRI）开发了用于连接和修理聚乙烯天然气输配管线的新方法。该方法使用了一个称为“SmartHeat”的自调、恒温加热的新技术。该技术具有能较好地控制温度，连接件和装配费用低的优点。
1.3聚乙烯连接方式：
PE管不能采用溶解性粘合剂与管件连接，它的最佳连接方式是熔焊连接，焊接技术的发展经历了一定的过程，早期聚乙烯焊接方式有热熔对接连接、热熔承插连接和鞍形焊接。
由于热熔承插连接存在一定的缺点，通过对连接技术的不断研究，近来发展了一种新的连接方式—电热熔连接。相应地，采用的施工机具是电热熔焊机和热熔对接焊机，焊接设备应符合ISO12176-1或ISO12176-2的要求。其次就是与金属管道连接时采用钢塑过渡接头连接。
1.4聚乙烯管道熔接原理：
聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190℃~240℃之间的范围内被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并施加适当的压力（电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身的热膨胀），冷却后便可牢固地融为一体。由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同。
2.连接注意事项：
PE管道连接时应注意如下事项：
1.操作人员上岗前，应经过专门培训，经考试和技术评定合格后，方可上岗操作。
2.管道连接前应对管材、管件进行外观检查，符合产品标准要求方可使用。
3.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施工工艺。
4.每次连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的必须切开返工，返工后重新进行接头外观质量检查。
3.PE管道连接技术：
热熔连接和电熔连接方式的优缺点比较如下：
电熔连接
1.需要有专用的电熔焊机。
2.适用于所有规格尺寸的管材。
3.可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。
4.不易受环境、人为因素影响。
5.设备投资低，维修费用低。
6.连接操作简单易掌握。
热熔连接
1.需要有专用的热熔焊机。
2.一般适用于公称直径大于63mm的管材。
3.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、材质的管材与管材、管材与管件连接，需实验验证。
4.易受环境、人为因素影响。
5.设备投资高。
6.连接费用低。
7.操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。
3.1对接焊
对接焊常用于较大直径管的连接，一般大于D63mm，将一定温度的加热板放在对好的两管或管件之间加热一定的时间，抽掉热板，将要焊的两端在一定压力下迅速对接在一起并保压一定时间冷却，即可形成一个强度高于管材本体强度的接口。选择的压力要使接触面处产生所要求的力，不管摩擦压力损失。当对接焊机带有液压源时，力通常被表示为施加的油缸压力。对于这样的机器，要提供一个专门的对照表，以给出实际的接触面处压力与压力计指示压力的关系。
3.1.1对接焊周期及参数：
对接焊周期和各阶段的参数参考值见图（1）压力/时间曲线和表1，说明如下。
a.总则
T加热板温度，以测量与管材或管件端面接触的加热板表面区域的温度为准。
b.阶段1：预热
p1——预热阶段端面压力/（N/mm2）（Mpa）
B1——初始翻边/mm
t1——形成要求翻边宽度时的时间/s
c.阶段2：吸热
p2——吸热阶段界面压力/（N/mm2）（Mpa）
t2——吸热时间/s
d.阶段3：撤回加热板
t3——从移开加热板到两熔接面接触的时间/s
e.阶段4：加压
t4——从介面接触到升到规定压力所要时间/s
f.阶段5：对接
p5——对接阶段接触面的压力/（N/mm2）（Mpa）
t5——恒定压力下的时间
g.阶段6：冷却
t6——冷却时间，此时不能施加额外的力，可取出冷却/s.
B2——最终翻边宽度/mm.表中没有对其说明是由于B2受PE材料类型、生产过程（挤出或注塑成型）、使用的加热板类型、温度和焊接周期的影响，因此很难确定一组翻边宽度值。不过，只要按连接程序操作，就是一个良好的象征。一种确定可接受的翻边宽度值B2的方法是在实验的基础上进行的，在规定条件下使用管材和对接焊机。从在连接程序规定的条件下制作的几个接头确定一个平均值B2.
参数数值单位
加热板温度，T63≤dn≤250250＜dn210±10225±10℃
1压力，p11）0.18±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t1翻边宽度，B1达到B所要时间dn≤180：1＜B1≤2180＜dn≤315：2＜B1≤3315＜dn：3＜B1≤4Smm
2压力，p21）0.03±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t2（30 0.5dn）±10s
3时间，t3最大：3 0.01dn≤8s
4时间，t4最大：3 0.01dn≤6s
5压力，p51）0.18±0.02N/mm2（Mpa）
时间，t5最小：10min
6时间，t6最小：1.5en最大20min
1）此压力为接缝压力
表中参数为通用指导参数，仅供参考。不同制造商的熔接参数不尽相同，用户必须严格执行。（参考《建筑中文网》）
3.1.2管道对接焊程序：
下面概述了在规定的对接焊周期和温度下，制作对接焊接头所必须的操作过程：
-尽可能减少拖动阻力，例如使用管材滚动
-在对接焊机上夹紧管材或管件的插口端
-清洁插口端
-检查对接焊机是否与管材直径和规定的对接周期匹配
-移动可动夹具，将管材端部靠在铣刀上刨平。靠近压力应满足以使铣刀两侧能产生稳定的薄片。当管材端面或管件端面平整并互相平行时，刨平工作就算完成了
-降低压力，保持铣刀转动以避免管材和管件起毛刺。向后移动夹具并移走铣刀
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/11270.htm
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