塑料壓力管道焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

胡正求(中國化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司 安徽省淮南市 232038)

現(xiàn)今隨著社會的發(fā)展，在我國的很多領(lǐng)域都需要應(yīng)用塑料壓力管道技術(shù)，比如在燃氣輸送、給水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉以及礦山細顆粒固體輸送等領(lǐng)域，都是需要塑料管道，尤其是對于燃氣輸送方面應(yīng)用非常普遍。在塑料管道應(yīng)用逐漸普遍時，也產(chǎn)生了一些新的問題，管道的連接便成了一個問題，一直值得我們?nèi)ド罹俊Ｔ谒芰瞎艿老到y(tǒng)的制造與鋪設(shè)過程中，塑料管道之間的連接直接影響著其結(jié)構(gòu)的強度以及結(jié)構(gòu)的持久性。在塑料管道中輸送的液體中必然會含有部分的有害或是危險介質(zhì)，比如天然氣與煤氣等，若是管道的結(jié)構(gòu)被破壞，那么將會產(chǎn)生很大的后果，所以，現(xiàn)今對于塑料管道的焊接問題已經(jīng)成為了主要的研究問題，對于塑料管道的連接技術(shù)已經(jīng)成為了關(guān)鍵的研究技術(shù)。當(dāng)前聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯都是利用焊接技術(shù)進行連接，焊接技術(shù)是一種高質(zhì)量、高效率的塑料管道連接技術(shù)。

一、電熔焊技術(shù)的發(fā)展

電熔焊技術(shù)原理，主要是利用電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)來使塑料融化，并且利用聚合物分子的擴散，在冷卻后能夠使其連接到一起，以此來達到了焊接的目的。對于電熔焊技術(shù)的發(fā)展，主要有三個方面：①在美國的相關(guān)公司開發(fā)了可以利用導(dǎo)電填料與聚乙烯樹脂結(jié)合制成的電熔焊管件。在樹脂中帶有導(dǎo)電的顆粒，可以使電流通過，并且最終主要是利用熱效應(yīng)的來達到焊接的效果，在二十世紀八十年代初，這種電熔焊管件成功的到了應(yīng)用，但是隨著社會的發(fā)展、新技術(shù)的產(chǎn)生，使其逐漸的被淘汰出了市場；②主要是將金屬絲嵌入到管件中，這種設(shè)計思想是在二十世紀七十年代末到二十世紀八十年代初提出的一種設(shè)計理念。主要的原理就是在接頭的部位連續(xù)施加一些變化的磁場，使其能夠在金屬絲中產(chǎn)生電流，并且使電流能夠發(fā)生熱效應(yīng)，從而來對管件進行加熱。在美國的相關(guān)的公司很好的采用了這一技術(shù)，并且取得了很好的效果；③第三種技術(shù)是最為普遍，同時也最為傳統(tǒng)的技術(shù)，主要原理是將金屬絲植入到塑料管件中作為發(fā)熱源，當(dāng)通電時，電流通過金屬絲，由于焦耳效應(yīng)最終會使接頭的界面的塑料融化，并且通過分子擴散，在最后進行凝固，從而形成了焊接的效果。這種技術(shù)在最初是由比利時的相關(guān)公司開發(fā)的，并且逐漸的得到了應(yīng)用，在很多特殊的領(lǐng)域都應(yīng)用比較廣泛。在隨后，法國的相關(guān)公司將電熔焊技術(shù)作為法國唯一的管道連接技術(shù)，并且在這一領(lǐng)域進行大力的研究，在很大的程度上，推動了電熔焊技術(shù)的發(fā)展。在二十世紀八十年代時，歐洲已經(jīng)全面的使用電熔管件進行了燃氣管道的連接。隨后，電熔焊技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，在歐美等很多國家都得到了廣泛的應(yīng)用。

圖一，電熔焊管件示意圖

現(xiàn)今隨著塑料壓力管道的廣泛應(yīng)用，尤其是高密度的聚乙烯管道在燃氣等領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷的深入，最終使電熔焊技術(shù)就會得到廣泛的應(yīng)用。主要是體現(xiàn)在：①電熔管件的材質(zhì)是隨著管道材質(zhì)的發(fā)展而發(fā)展，在現(xiàn)今的國際上已經(jīng)有很多公司的電熔管件制造成進行了PE100材料生產(chǎn)的電熔管件；②電熔管件的結(jié)構(gòu)在不斷的改進完善，在瑞士的相關(guān)的公司，研究出了模塊化設(shè)計的電容鞍形管件設(shè)計以及過渡管件系統(tǒng)，這種系統(tǒng)主要是利用相關(guān)的基本元件在車間以及施工的現(xiàn)場進行組合，形成所需要的管件，這樣在很大程度上方便了使用，并且也減少了庫存；③電熔焊設(shè)備具有多功能化，可以在施工的現(xiàn)場，對焊接的質(zhì)量進行有效的控制，并且可以確保設(shè)備的安裝的完整性；④電熔管件的自動識別系統(tǒng)實現(xiàn)了標準化，這種事別系統(tǒng)的類型主要是數(shù)字識別系統(tǒng)、機電識別系統(tǒng)以及自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

現(xiàn)今的大多數(shù)的電熔管件都是采用了數(shù)字識別系統(tǒng)，對于焊接的參數(shù)以及一些其他的參數(shù)都是利用代碼的形式進行相應(yīng)的記錄，記錄條形碼以及磁卡等數(shù)據(jù)在載體上。而焊接控制器則是對上述載體的數(shù)據(jù)進行讀取，以此來進行自動控制連接。利用條形碼的形式對焊接的數(shù)據(jù)進行記錄，這樣可以為管件的制造商提供以及焊接控制器的制造商提供很大的方便。管件的制造商在條形碼上記錄出正確的參數(shù)，而焊接控制器的制造商自由的設(shè)計出自身所需要的軟件與機器，并且可以根據(jù)自身的需要來決定哪些數(shù)據(jù)需要顯示，并且可以決定出數(shù)據(jù)執(zhí)行以及數(shù)據(jù)記憶的方式等。而磁卡不僅也具有以上的優(yōu)勢，同時磁卡的存儲空間更大，因此磁卡更加有利于聚乙烯燃氣管道的安裝以及質(zhì)量的控制。

而機電識別系統(tǒng)的主要特點則是，將設(shè)置在電熔管件之上的識別電阻的測試值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的焊接時間，同時，還具備管件識別功能。這種系統(tǒng)要求在電熔管件的兩端，必須要有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)置。

自調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要是利用熔接時，管材與管件的接面處的電阻絲周圍的聚乙烯材料，由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，并且通過體積膨脹導(dǎo)致了焊接區(qū)域壓力增高，從而來切斷電源。

二、管道焊接新方法的開發(fā)

熱熔對接焊以及電熔焊在管道的焊接中應(yīng)用非常廣泛，但是這種方式也存在一些問題，就是焊接的時候有些過于長。針對這一點，相關(guān)的學(xué)者提出了紅外線輻射的方式來進行管道焊接，焊接過程與前兩種的焊接過程基本一致，只不過區(qū)別在于，其加熱工具主要是由鎢絲以及鎳鎘絲制成，這樣可以利用鎢絲與鎳鎘絲在加熱時會出現(xiàn)紅外線，利用紅外線來對管道進行輻射加熱。這種方式的主要優(yōu)點是：減少了焊接的時間，并且在進行加熱時，加熱板不需要與管道的斷面進行接觸，有效的避免了熱源污染等現(xiàn)象。但是這種紅外線焊接方式本身也存在一些問題，有待完善，因此還在研究階段，沒有在實際中進行應(yīng)用。

三、我國塑料焊接管道的發(fā)展

在我國，對于塑料管道焊接技術(shù)的研究起步比較的晚，因此在技術(shù)方面與發(fā)達國家依然一定的差距，而我國大多數(shù)的管道設(shè)備都是國外進口產(chǎn)品，我國的焊接設(shè)備比較的落后，主要是工人憑借自身的經(jīng)驗進行手動焊接，但是這樣在很大程度上增加了勞動的強度，十分的耗費人力物力。并且工人在進行焊接時，無法保證焊接標準型，因此其質(zhì)量無法保證。所以我國的相關(guān)學(xué)者也加強了對塑料管道焊接技術(shù)的研究，并且也逐漸的取得了不錯的成績。國內(nèi)的各大高校的教授都對塑料管道進行了研究，比如相關(guān)高校教授，開發(fā)了新型的電熔管件，利用價格比較低的碳氈，作為了電流載體與聚乙烯采用層壓復(fù)合法制備用于聚乙烯管道電熔焊接的復(fù)合材料，利用這種材料具有很大的優(yōu)點，這種材料的價格很低、比較容易控制并且成本低，是一個十分理想的發(fā)熱體，并且這種材料不會發(fā)生短路，具有很強的穩(wěn)定性。因此這種材料具有很大的發(fā)展空間。

對于塑料壓力管道的發(fā)展方向是，向著大直徑、厚管壁的方向發(fā)展，并且壓力也要向著高壓的方向發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，塑料壓力管的大力應(yīng)用將會在更加有利的促進我國對于塑料壓力管道理論的研究，并且進行大量的實驗，來不斷的改進并且完善其制造技術(shù)，從而開發(fā)出更為簡便的設(shè)備。對于塑料壓力管道的研究工作，我國必須要針對本國的國情，進行相應(yīng)的研究，主要要注意以下幾個方面：①開展國產(chǎn)塑料壓力管道的焊接工藝對焊接接頭力學(xué)的影響的研究，必須要經(jīng)過長期的實驗，進行全面的分析，從而取保整個線路的順利運行；②熱熔對接焊的焊接質(zhì)量十分穩(wěn)定，因此要加強對熱熔對接焊的研究，電熔焊在大直徑的塑料壓力管道時質(zhì)量不夠穩(wěn)定，因此，必須要加強對電熔焊的理論方面的研究，不斷改進并完善其技術(shù)；③加強對熱熔對接焊的自動化方面的研究，改善焊接質(zhì)量。

結(jié)語

現(xiàn)今我國，對于塑料管道的大規(guī)模鋪設(shè)已經(jīng)成為了我國國家建設(shè)的重要內(nèi)容，但是我國的塑料管道技術(shù)剛剛起步，與發(fā)達國家相比有著一些差距，這樣會在一定程度上制約著我國的塑料管道的推廣以及發(fā)展。因此國家必須要加強對塑料管道焊接技術(shù)的開發(fā)，從而促進我國塑料壓力管道在我國的推廣以及應(yīng)用，來促進人們生活的穩(wěn)定。

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