聚乙烯管道焊接的培訓方式與考核標準分析

摘 要：聚乙烯管道是一種新型的環(huán)保材料，具有較強的耐腐蝕性且經濟適用，廣泛應用于固液氣三相的運輸。聚乙烯管道已經引起國內外專家學者的重視，希望可以取代傳統(tǒng)的鋼管運輸成為一種新型的材料。本文概述了聚乙烯管道焊接的方式、原理、工藝條件，總結了聚乙烯管道焊接時應當采取的培訓方式以及考核標準的評價方法。

關鍵詞：聚乙烯；管道焊接；技術培訓方式；考核標準

聚乙烯（polyethylene，簡稱PE）是乙烯通過化學聚合反應得到的高分子樹脂。由于聚乙烯本身無臭無毒，化學性質穩(wěn)定，耐腐蝕性極強，因此被廣泛應用于管道運輸中。常溫下不溶于溶劑，吸水性小且電導性極差，可用于制造薄膜、電纜和雷達等高端物質的絕緣材料。聚乙烯管道是聚乙烯在工業(yè)上的應用之一，其絕佳的耐腐蝕性可以用于排水管、下水道和運輸管道等各方面的應用。有效地解決了傳統(tǒng)運輸管道因耐腐蝕性差和焊接處泄露而造成的問題。聚乙烯管道的核心技術在于接頭處的焊接技術，這也是聚乙烯管道系統(tǒng)中最為脆弱和致命的環(huán)節(jié)。迄今，聚乙烯焊接技術主要包括熱熔焊接和電熔焊接兩種，其中熱熔焊接時應用最廣泛且工藝水平最完善的焊接方式。在聚乙烯管道焊接時，對操作人員的技術要求比較高，因此對其培訓方式和考核標準則成為至關重要的一環(huán)節(jié)，必須引起高度重視。

1 聚乙烯管道的焊接方式

1.1 熱熔焊接

熱熔焊接，顧名思義，將兩根聚乙烯管道用加熱的方式，使其熔融的平面緊密貼合，在壓力的作用下冷卻成為一個整體的過程。熱熔焊接采用熱加工的方式進行，各尺寸的管道都可以使用此方法進行操作，操作成本低且性價比較高。焊接流程包括：（1）裝配焊接器材，用支架將需要焊接的部件放平，留有一定的空間等待焊接；（2）打磨焊接面，若焊接面不光滑，可以通過銑削來打磨平整；（3）在操作之前，先對儀器和壓力指數(shù)進行檢測；（4）加熱熔融狀態(tài)；（5）達到熔融狀態(tài)后進行連接，加壓并冷卻連接從而完成焊接過程。熱熔焊接管道接口處的質量由焊接過程的溫度、壓力和加熱時間共同決定，我國針對不同聚乙烯管道厚度和直徑有對應的最佳焊接溫度、壓力和加熱時間統(tǒng)計數(shù)據(jù)可作參考。一般，溫度保持在200～235℃，溫度過高會導致聚乙烯材料融化影響焊接效果；熱熔焊接的冷卻過程必須保持在一定的壓力下進行，并且保持焊接處平穩(wěn)不移動。

1.2 電熔焊接

電容焊接是將高電阻的金屬絲放入聚乙烯管道的壁上，通上電流后使管道的內外表面融化，使管道和管道以及其他配件結合在一起后，再進行冷卻操作。電容焊接后的管道接口處強度高、效率高，并且可以適用于舊管道的維修和改造應用，現(xiàn)金已經逐步被廠商所應用。焊接流程包括：（1）清潔聚乙烯管道表面的油污等異物，保證管道平面光滑；（2）放置電阻在需要焊接的兩個部件內壁，并使兩部件保持水平對齊；（3）通電以后，對管道內壁的電阻進行連續(xù)增壓；（4）增壓至冷卻完成焊接過程。管道接口處的焊接質量由焊接表面的溫度、加熱和冷卻過程時所加壓力的大小決定。

2 熱熔焊接的培訓方式——全程質量控制

2.1 熟練掌握焊接前的準備措施

操作人員在進行聚乙烯管道焊接培訓時，首先應當熟練掌握焊接前的準備措施，所謂“打仗前需擦亮槍和刃”，準備措施包括：（1）檢查焊接工地是否有危險品和易燃易爆的化學藥品存在，以防焊接過程的產熱引起事故；（2）焊接前選擇適宜的儀器和設備，最大化完成焊接效果；（3）管道和儀器存在在干燥防潮濕的地方，防止老化和腐蝕等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 把控加熱板的質量

加熱板是焊接的前提和基礎，良好的導熱性和耐腐蝕性，才能使得焊接過程受熱均勻，最大化達到焊接的質量。操作人員在培訓過程中，首先需要鑒別和區(qū)分加熱板的質量，結合聚乙烯管道的厚度、材質和焊接要求，選擇最適宜的加熱板。選擇合適的加熱板后，涂上50nm厚的四氯乙烯防護膜保護焊接正常進行。

2.3 控制焊接溫度

對于熱熔焊接和電熔焊接而言，焊接過程的溫度是影響焊接質量最關鍵的元素，起著至關重要的作用。根據(jù)我國的環(huán)境、聚乙烯管道材質質量等各因素結合，一般焊接溫度在200～235℃為最佳，在該溫度范圍內，焊接質量和溫度高低成線性關系。一旦超過最佳焊接溫度，會造成聚乙烯材料和其他部件的融化等現(xiàn)象，影響焊接質量操作。

2.4 控制焊接時間

影響熱熔焊接和電熔焊接的焊接質量因素有很多，焊接時間的長短也是影響焊接質量的元素之一。操作人員必須按照我國相關的標準結合聚乙烯管道的質量和厚度等因素，選擇最佳的加熱時間和冷卻時間，如果時間選擇不合理，可能會使焊接質量大打折扣。

2.5 控制冷卻時所加的壓力大小

在熱熔焊接和電熔焊接的冷卻時，都需要對聚乙烯管道施加外部壓力，一邊施壓一邊進行冷卻。通過施加一定的外部壓力，使得兩個焊接部件平滑緊密的結合，縮短自然冷卻所需的時間。在施壓冷卻的過程中，必須保持管道和部件的平穩(wěn)，不可隨意移動，以免影響焊接質量。

2.6 控制接頭符合標準

聚乙烯管道焊接過程中最常見的問題就是接頭處連接不合格導致運輸過程中發(fā)生泄露現(xiàn)象，因此對操作人員的培訓過程中應當著重強調接頭處的檢查，需要隨機抽樣進行緝拿差。檢查的主要內容包括：接頭處是否有氣泡和裂痕，接頭間是否平整有無雜物和損壞的情況。在焊接前，需要通過隨機抽樣對接頭進行破壞性試驗，從而檢驗其融合狀況是否良好。若檢測過程有一件樣品存在質量問題，則需要全部復工檢查，直至隨機檢查全部合格后，方可進行聚乙烯管道焊接操作。

3 焊接后的考核標準——焊接質量評價

聚乙烯管道在焊接過程中肯定會存在一系列問題和缺陷，包括焊接過熱、焊接不平整、出現(xiàn)氣孔等各種現(xiàn)象，因此對于操作人員的考核標準也就是焊接質量的評價，在實際操作中顯得尤為重要。對焊接質量進行隨機抽樣調查，評價方法可以分為直接評測、破壞性試驗和非破壞性試驗。

3.1 直接評測

聚乙烯管道在焊接過程中經常出現(xiàn)一些肉眼可觀測的質量問題，包括虛焊、焊不透和焊接連接口出現(xiàn)碳化三種現(xiàn)象。針對操作人員焊接技術的考核標準，首先可實行直接評測，直觀檢測焊接質量。

（1）虛焊。虛焊現(xiàn)象發(fā)生的原因是由于焊接過程的夾具行程余量不足或者夾具在焊接時移動速度過快。若焊接機夾具的行程余量不足（小于20mm時），會使得兩個部件焊接不徹底，造成質量的問題；若焊接時夾具移動的速度過快，會使焊接部分內外壁收到擠壓造成間隙和表面不平整，造成焊接不充分等問題。

（2）焊不透。在操作人員的培訓方式里強調焊接時間和冷卻時間對焊接過程的重要性，焊不透的根本原因就是由于焊接加熱時間不足，引起兩管道或不見之間焊接不夠徹底。

（3）焊接連接口碳化。和焊不透相對，碳化現(xiàn)象是由于焊接加熱時間過長引發(fā)的。

3.2 破壞性試驗評價

對操作人員焊接技術的考核可以通過對接頭的破壞性試驗進行評價，最普及的破壞性試驗為拉伸試驗。其他的破壞性試驗包括彎曲試驗（最大化對焊接成品進行彎曲，記錄是否存在斷裂現(xiàn)象進行評價）和缺口沖擊試驗（在焊接連接口開一個缺口，對缺口進行特異性沖撞，觀察是否有斷裂現(xiàn)象激進型評價）等。

3.3 非破壞性試驗評價

非破壞性試驗除了上面提及的直接對外表進行評測外，特指借助科學儀器例如X光和超聲波探測在無破壞的情況下，對焊接成品的內部進行檢測。X光拍攝方法只是借助X放射穿透的特性，根據(jù)連接的計算機影像的輻射強度等對焊接質量等進行評價（X光可以發(fā)現(xiàn)焊接處內部的缺陷情況和大小等）。超聲波檢測室利用超聲波在不同介質中所反射的情況，對焊接口內部是否平滑、是否有雜質現(xiàn)象等進行評價。在實際應用中，應用低頻超聲波（<4MHz）進行檢測，不會造成偏差和影響。

4 結束語

聚乙烯管道已經引起國內外專家學者的重視，希望可以取代傳統(tǒng)的鋼管運輸成為一種新型的材料。常溫狀態(tài)下，聚乙烯不溶于溶劑，吸水性小且不易導電，可用于制造薄膜、電纜和雷達等高端物質的絕緣材料。聚乙烯管道是聚乙烯在工業(yè)上的應用之一，其絕佳的耐腐蝕性可以用于排水管、下水道和運輸管道等各方面的應用。聚乙烯管道的焊接方式包括熱熔焊接（將兩根聚乙烯管道用加熱的方式，使其熔融的平面緊密貼合，在壓力的作用下冷卻成為一個整體的過程）和電熔焊接（將高電阻的金屬絲放入聚乙烯管道的壁上，通上電流后使管道的內外表面融化，使管道和管道以及其他配件結合在一起后，再進行冷卻操作）。對焊接的操作人員進行培訓的過程中，主要注意以下幾點：熟練掌握焊接過程前的準備措施；把控加熱板的質量；控制焊接溫度；控制焊接時間；控制焊接冷卻時所加壓力的大??；控制接頭符合標準等。對焊接后操作人員的考核標準包括直接評測、破壞性試驗評價和非破壞性試驗評價三種方式進行共同評價，做到公平公正。

參考文獻

[1]趙紅.聚乙烯管道焊接技術和評價方法[J].中國塑料，2011，25（7）：112-114.

[2]孫彥磊.聚乙烯管道焊接的質量控制[J].煤氣與熱力，2013，33（1）：78-80.

[3]董寧光.淺析聚乙烯管道的焊接技術及評價方法[J].科技創(chuàng)新與應用，2013，15（2）：12-13.

作者簡介：蔣慶（1985-），男，云南人，2008年畢業(yè)于北京建筑工程學院，助理工程師。