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近年來,天然氣的不斷開采和利用使得天然氣工業(yè)得到了迅速發(fā)展,特別是隨著西氣東輸工程的實(shí)施,天然氣在城市燃?xì)庵兴急壤龑⒃絹碓酱螅蝗欢細(xì)廨斉湟蚕拗浦鞘腥細(xì)夤I(yè)的迅速發(fā)展;城市燃?xì)夤艿烙袖摴堋㈣T鐵管等多種。但隨著時間的推移,金屬管材耐腐蝕性差,成本高,運(yùn)輸安裝不便的缺點(diǎn)逐漸顯露出來,尤其在地震烈度較高,屬濕陷性地區(qū),管線腐蝕更快,并且可能產(chǎn)生斷裂及大量泄漏而引起燃?xì)饴狻⒅稹⒈ǖ仁鹿剩谑侨藗儼蜒酃馔断蛄怂芰?span>PE管材。
一、PE 燃?xì)夤艿默F(xiàn)狀
PE燃?xì)夤茉趪庖延袔资甑氖褂脷v史,而國內(nèi)從20世紀(jì)80年代初開始聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿难芯浚?jīng)過近20年的發(fā)展,積累了許多生產(chǎn)、設(shè)計、施工、驗(yàn)收和運(yùn)行等方面的經(jīng)驗(yàn),有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)GB15558.1-2003、GB15558.2-2005已出臺,在一些管網(wǎng)中鍍鋅鋼管、鑄鐵管將逐步被PE管所替代。隨著成品工藝的不斷改進(jìn),PE管的質(zhì)量又有很大的提高,成為國家有關(guān)部門推廣使用的新型管材。
二、PE 燃?xì)夤艿奶匦?/b>
PE燃?xì)夤芤曰炫淞蠟樵辖?jīng)過加熱擠出,注塑而成。加入抗氧化劑和紫外線吸收劑是為了提高PE管的抗老化性能;加入著色劑(禁止使用白加黑)是為了把管材、管件制成特定的顏色,便于區(qū)別其他管材。PE管材的特點(diǎn)有使用壽命長、衛(wèi)生性能良好、耐腐蝕性良好、高韌性、加工成型方便,安裝簡單,成本低。
三、PE 燃?xì)夤苓B接的原理
PE管的連接包括電熔和熱熔,即熔連接是PE管道最主要的連接方法,也是PE管的主要優(yōu)勢;熔接是一種接頭與管材一體化的連接方法,具有優(yōu)異的永9密封性。
PE管屬于部分結(jié)晶性的熱塑性塑料,PE管焊接主要是利用熱塑性塑料隨溫度變化而呈現(xiàn)出不同的物態(tài)變化。
PE管焊接的必要條件。
1、導(dǎo)致PE管塑料熔融流動的溫度。
2、焊接時加熱板表面壓力、管道表面間壓力以及焊接時作用在兩個焊接面的壓力。
3、壓力及溫度的作用時間。
四、PE 燃?xì)夤艿暮附庸に?/b>
與焊接直接相關(guān)的參數(shù)有3個,即時間、溫度、壓力。
1、壓力包括加熱壓力和焊接壓力。加熱壓力在加熱階段,加熱板表面的壓力P1與管道表面間的壓力P2;P1的作用是迫使管端面加熱卷邊,湯平因切削而留下的細(xì)小不平;P2是保證被加熱的兩管端面緊密貼合的最小壓力,一般在作用過程中采用零壓力。焊接壓力P3,是焊接時作用兩個焊接面上的壓力。
2、時間包括加熱時間、切換時間、壓焊時間。加熱時間在加熱壓力P1作用下,塑料表面被加熱的時間t1和吸熱壓力P2作用下塑料被加熱的時間t2。切換時間是指加壓結(jié)束至壓焊開始的一段時間t3,包括管道與被加熱板分開的時間,加熱板移出的時間和管道相互靠攏的時間,該時間要求盡量短。壓焊時間是指保持焊接壓力的時間t4。
3、在實(shí)際應(yīng)用中,影響焊接的主要參數(shù)是吸熱時間t2,焊接壓力P3和壓焊冷卻時間t4,(t4、t2計算依據(jù)《燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》,t2=δ×(11~13)s。t4=δ×1.2×1.5 min。其中,δ為管材厚度mm。
4、焊接壓力(P)計算(計算依據(jù)《燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》)。壓力工藝參數(shù)PS應(yīng)換算成設(shè)備使用時的系統(tǒng)壓力P(即液壓系統(tǒng)壓力):
F1=PSA (1)
式(1)中,F1為管材所需對接力(N),PS為工藝壓力(MPa),A為管材截面積(cm2)。
F2=PS(2)
式(2)中,F2為機(jī)具輸出推力(N),P為液壓系統(tǒng)壓力(MPa),S 為液壓系統(tǒng)執(zhí)行油缸活塞總有效面積(cm2)。
由F1=F2得:
P=PS·A/S。(3)
應(yīng)將拖拉力(油缸磨擦力)加到P上得到使用壓力。
五、焊接質(zhì)量分析
在焊接過程中,多余的熔融塑料被擠出,形成焊接接頭,且焊接接頭的大小和幾何形狀影像焊接質(zhì)量。其焊接質(zhì)量主要由焊接過程中的溫度、壓力及加熱時間決定,下面是幾種焊接的缺陷及成因。
1、標(biāo)準(zhǔn)焊接接頭。接頭中間向下凹陷,且凹陷深度不超過管道表面,焊接接頭兩邊均勻,焊道圓滑。
2、不對稱焊接接頭。主要是由于加熱時間成加熱溫度不同形成不對稱接頭,或由于焊接不同種材料的管道時加熱時間內(nèi)熔融塑料的流動指數(shù)不同所致。
3、窄而高的焊接接頭。這是由于焊接壓力過大而導(dǎo)致的。
4、較小的焊接接頭。這是由于焊接壓力過小而致或油缸行程不足所致。
六、PE 管道焊接時應(yīng)注意的問題
1、清除管材,管件內(nèi)部、外部的灰塵及異物。
2、用刮刀刮除管件或管材所需焊接區(qū)外表面0.1~0.3 mm的氧化層,并保證焊接區(qū)域干凈、平整、無碎屑。
3、用潔凈的棉織物將加熱板處理干凈。
4、在焊接時及焊接完成后的冷卻時間內(nèi)不得移動電熔管件且焊接區(qū)在熔接過程直至充分冷卻,嚴(yán)禁受外力沖擊,也不能采取任何強(qiáng)迫方法強(qiáng)制。