考核细则非金属材料焊工部分宣贯提要.docx
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考核细则非金属材料焊工部分宣贯提要
《特种设备焊接操作人员考核细则》TSGZ6002-2010
非金属材料焊工部分宣贯提要
国家塑料制品质量监督检验中心郑伟义2011.1.3
1.新《特种设备焊接操作人员考核细则》颁布的意义和要求
1.1根据《特种设备作业人员监督管理办法》（70号令）实施
1.1.1第二条从事特种设备作业的人员应当按照本办法的规定，经考核合格取得《特种设备作业人员证》，方可从事相应的作业或者管理工作。
1.1.2第三条国家总局质量监督检验检疫局负责全国特种设备作业人员的监督管理，县以上质量技术监督部门负责本辖区的特种设备作业人员的监督管理。
1.1.3第四条申请《特种设备作业人员证》的人员，应当首先向发证书部门指定的特种设备作业人员考试机构（以下简称考试机构）报名参加考试；经考试合格，凭考试结果和相关材料向发证部门申请审核、发证。
1.2根据《特种设备作业人员监督管理办法》（70号令）强调
1.2.1第六条对于数量较少的压力容器和压力管道带压密封、氧舱维护、长输管道安全管理、客运索道作业及管理、大型游乐设施安装作业及管理等作业人员的考核发证工作，由国家质检总局确定考试机构，统一组织考试，由设备所在地质量监督部门审核、发证。
1.2.2新《特种设备焊接操作人员考核细则》第四条各省、自治区、直辖市的质量技术监督部门（以下简称省级质监部门）负责确定并且公布本行政辖区内的焊工考试机构（以下简称考试机构）及其承担的考试类别、项目范围，其中承担长输（油气）管道和非金属材料的焊工考试的考试机构及其考试类别、项目范围，由省级质监部门审核后报国家质量监督检验检疫总局（以下简称国家质检总局）确定并公布。
特种设备焊工分类：
a长输管道；
b跨省、自治区和直辖市管道；
c有色金属（如：
铝、钛、铜和镍等）及其合金；
d电渣焊、摩擦焊、气电立焊和耐腐推焊；
e非金属材料。
1.2.3新《特种设备焊接操作人员考核细则》中非金属材料焊接是以《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》为基础，修订后编入新《特种设备焊接操作人员考核细则》，关键是从技术规则提升为考核细则。
原《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》单纯是针对非金属材料中的燃气用聚乙烯管道，但《特种设备焊接操作人员考核细则》中以金属材料为A类、非金属材料为B类，充分体现了对非金属材料焊接技术的重视，并用发展观来看待特种设备中非金属材料类的发展。
1.2.4《特种设备焊接操作人员考核细则》中强调了非金属材料焊工必须规范执行的力度，明确了《特种设备焊接操作人员考核细则》的实施《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》中有关焊工的考试的组织、考试管理等相关要求同时废止。
1.2.5《特种设备焊接操作人员考核细则》是对各级监督部门对非金属材料焊工管理的依据。
1.2.6《特种设备焊接操作人员考核细则》也是对TSGD7001-2005《压力管道元件制造监督检验规则》（埋弧焊钢管与聚乙烯管）及TSGD3001-2009《压力管道安装许可规则》的执行也是一个完善。
2.非金属焊接材料和技术特性
非金属材料焊接，目前所指的是可塑性塑料的焊接。
而《特种设备焊接操作人员考核细则》中所考核的尽为燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统的焊接。
根据《压力管道元件制造许可规则》，第四条......国家质检总局负责境外压力管道元件、压力管道制管专用钢板、聚乙烯混配料制造许可申请的受理......。
2.1聚乙烯混配料的材性
聚乙烯混配料是一种以低压聚合工艺生产的高密度聚乙烯树脂，并以其为基料、加入一定量的抗氧化剂和炭黑等添加剂，经共混制成的可塑性塑料树脂。
聚乙烯树脂（HDPE）是一种结晶型非极性的聚合物。
由于它分子排列规整，堆砌紧密，结晶度高，密度相对大，熔体流动速率较窄，故具有较高的刚性和韧性，有较强的机械性和耐磨性，还有较强的耐溶剂性和耐腐蚀性。
可用于制造各种经挤出、注塑生成的压力管道元件，并可多次加工成型，成型后的收缩率为1.5-3.6%，成型温度约为180-220℃。
2.2聚乙烯混配料的技术要求
GB15558.1-2003燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分：
管材
聚乙烯混配料的性能
序号
性能
单位
要求
试验参数
试验方法
1
密度
kg/m3
≥930（基础树脂）
23℃
GB/T1033-1986中方法D,
试样制备按GB/T1845.1-
1999中3.3.1规定
2
熔体质量流动
速率MFR
g/
10
min
0.2-1.4,且最大
偏差不应
超过混配料标
称值的±20%
190℃,5kg
GB/T3682-2000
3
热稳定性
（氧化诱导时间）
min
＞20
200℃
GB/T17391-1998
4
挥发分含量
mg/kg
≤350
附表C
5
水分含量b
mg/kg
≤300
ASTMD4019:
1994a
6
炭黑含量c
（质量分数）
%
2.0-2.5
GB/T13021-1991
7
炭黑分量c
级
≤3
GB/T18251-2000
8
颜料分散d
级
≤3
GB/T18251-2000
9
耐气体组分
h
≥20
80℃,2Mpa
（环应力）
附录D
10
耐快速裂纹扩展（RCP）
全尺寸（FS）试验：
dn≥250mm或S4试验：
管材试样壁厚≥15mm
Mpa
全尺寸试验的临界压力
Pc.FS≥1.5×MOP
S4试验的临界压力
Pc.S4≥MOP/2.4-0.072e
0℃
ISO13478:
1997
GB/T18476-2001
11
耐慢速裂纹增长
（e＞5mm）
h
165
80℃,0.8Mpa（试验压力）f
80℃,0.92Mpa（试验压力）g
GB/T18476-2001
a非黑色混配料应符合表6中的耐候性要求
b当测量的挥发分含量不符合要求时才测量水分含量。
仲裁时，应以水分含量的测量结果作为判定依据。
c仅适用于黑色混配料。
d仅适用于非黑色混配料。
e如果S4试验结果不符合要求，可以按照全尺寸试验重新进行试验，以全尺寸试验的结果作为最终依据。
fPE80，SDR11试验参数。
gPE100，SDR11试验参数。
聚乙烯混配料的分级
命名
ɡlcl（20℃,50年，97.5%）/Mpa
MRS/Mpa
PE80
8.00≤ɡlcl≤9.99
8.00
PE100
10.00≤ɡlcl≤11.19
10.00
2.3燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统产品的技术要求
2.3.1GB15558.1-2003第一部分管材
管材的力学性能
序号
性能
单位
要求
试验参数
试验方法
1
静液压强度（HS）
h
破坏时间≥100
20℃（环应力）
PE10012.4Mpa
PE809.0Mpa
静液压强度（HS）
h
破坏时间≥165
80℃（环应力）
PE1005.4Mpaa
PE804.5Mpaa
GB/T6111-2003
破坏时间≥1000
80℃（环应力）
PE1005.0Mpa
PE804.0Mpa
2
断裂伸长率
%
≥350
GB/T8804.3-2003
3
耐候性
（仅适用于非黑色管材）
气候老化后，以下性能应满足要求：
热稳定性（表8）b
HS（165h/80℃）（本表）断裂伸长率（本表）
E≥3.5GJ/㎡
附录E
GB/T17391-1998
GB/T6111-2003
GB/T8804.3-2003
4
耐快速裂纹扩展（RCP）c
全尺寸（FS）试验：
dn≥250mm或S4试验：
适用于所有直径
Mpa
全尺寸试验的临界压力
Pc.FS≥1.5×MOP
S4试验的临界压力
Pc.S4≥MOP/2.4-0.072e
0℃
ISO13478:
1997
GB/T19289-2003
5
耐慢速裂纹增长en＞5mm
h
165
80℃,0.8Mpa（试验压力）e
80℃,0.92Mpa（试验压力）f
GB/T18476-2001
a仅考虑脆性破坏。
如果在165h前发生韧性破坏，则按表7选择较低的应力和相应的最小破坏时间重新试验。
b热稳定性试验，试验前应去除表面0.2mm厚的材料。
cRCP试验适合于在以下条件下使用的PE管材：
-最大工作压力MOP＞0.01Mpa,dn≥250mm的输配系统；-最大工作压力MOP＞0.4Mpa,dn≥90mm的输配系统。
对于恶劣的工作条件（如温度在0℃以下），也建议做RCP试验。
d如果S4试验结果不符合要求，可以按照全尺寸试验重新进行试验，以全尺寸试验的结果作为最终依据。
ePE80，SDR11试验参数。
fPE100，SDR11试验参数。
管材的物理性能
序号
项目
单位
性能要求
试验参数
试验方法
1
热稳定性（氧化诱导时间）
min
＞20
200℃
GB/T17391-1998
2
熔体质量流动速率MFR
g/10min
加工前后MFR变化＜20%
190℃，5kg
GB/T3682-2000
3
纵向回缩率
%
≤3
110℃
GB/T6671-2001
2.3.2GB15558.2-2005第二部分管件
管件的力学性能
序号
项目
要求
试验条件
试验方法
1
20℃静液压强度
无破坏，无渗漏
密封接头
a型
GB/T6111-2003本部分是10.5
方向
任意
调节时间
1h
试验时间
≥100h
环应力
PE80管材
10Mpa
PE100管材
12.4Mpa
试验温度
20℃
2
80℃静液压强度a
无破坏，无渗漏
密封接头
a型
GB/T6111-2003本部分是10.5
方向
任意
调节时间
12h
试验时间
≥165h
环应力
PE80管材
4.5Mpa
PE100管材
5.4Mpa
试验温度
80℃
3
80℃静液压强度
无破坏，无渗漏
密封接头
a型
GB/T6111-2003本部分是10.5
方向
任意
调节时间
12h
试验时间
≥1000h
环应力
PE80管材
4Mpa
PE100管材
5Mpa
试验温度
80℃
4
对接熔接拉伸强度b
试验到破坏为止：
韧性：
通过
脆性：
未通过
试验温度
23℃±2℃
GB/T19810
5
电熔管件的熔接强度c
剥离脆性破坏
百分比≤33.3%
试验温度
23℃
GB/T19808cGB/T19806c
6
冲击性能
无破坏，无渗漏
试验温度
下落高度
落锤质量
0℃
2m
2.5kg
GB/T19712
7
压力降d
在制造商标称的流量下：
dn≤63,△p≤0.05×10ˉ3Mpa,
dn＞63,△p≤0.01×10ˉ3Mpa,
空气流量
试验介质
试验压力
制造商标称
空气
2.5×10ˉ3Mpa,
附录D
a对于（80℃，165h）静液压试验，仅考虑脆性破坏。
如果在规定破坏时间前发生韧性破坏，允许在较低
应力下重新进行该试验。
重新试验的应力及其最小破坏时间应从表6中选择，或从应力-时间关系的曲线上选择。
b适用于插口管件
c仅适用于电熔承口管件
d仅适用于鞍型旁通。
管件的物理性能
序号
项目
单位
性能要求
试验参数
试验方法
1
氧化诱导时间
min
＞20
200℃a
GB/T17391-1998
2
熔体质量
流动速率（MFR）
g/10min
管件的MFR变化不应超过制造
管件所用混配料的MFR的±20%
190℃/5kg
（条件T）
GB/T3682-2000
a如果与200℃的试验结果又明确的修正关系，可以在210℃进行试验。
仲裁时，试验温度应为200℃。
静液压强度（80℃,165h）--应力-最小破坏时间关系
环应力/Mpa
最小破坏时间/h
环应力/Mpa
最小破坏时间/h
4.5
165
5.4
165
4.4
233
5.3
256
4.3
331
5.2
399
4.2
474
5.1
629
4.1
685
5
1000
4
1000
2.3.3GB15558.3-2008第三部分阀门
阀门的力学性能
序号
项目
要求
试验参数
试验方法
1
20℃静液压强度
（20℃，100h）
（壳体试验）
无破坏，无渗漏
环应力：
见9.4
PE80管材
10.0Mpa
PE100管材
12.5Mpa
试验时间
≥100h
80℃静液压强度a
（80℃，165h）
（壳体试验）
无破坏，无渗漏
环应力：
PE80管材
4.5Mpa
PE100管材
5.4Mpa
试验时间
≥165h
80℃静液压强度
（80℃，1000h）
（壳体试验）
无破坏，无渗漏
环应力：
PE80管材
4Mpa
PE100管材
5Mpa
试验时间
≥1000h
2
密封性能测试
（阀座及上密封试验）
无破坏，无渗漏
试验温度
23℃
见9.5
试验压力
2.5×10ˉ3Mpa
试验时间
24h
试验温度
23℃
试验压力
0.6Mpa
试验持续时间
30s
3
压力降
在制造商标称的流量下：
dn≤63,△p≤0.05×10ˉ3Mpa,
dn＞63,△p≤0.01×10ˉ3Mpa,
空气流量
试验介质
试验压力
制造商标称
空气
2.5×10ˉ3Mpa,
见9.6
4
操作扭矩b
操作帽不应损坏，启动扭矩和运行扭矩最大值符合表3规定c
试验温度
试验介质
试验数量
试验压力
—20℃，23℃和40℃
空气
1
最大工作压力
见表9.7
5
止动强度
试验应满足：
a）止动部分无破坏
b）无内部或外部泄漏
最小止动扭矩
试验温度
2Tmax（见表3）
—20℃和40℃
见表9.8
6
对操作装置施加
弯矩期间及解除后
的密封性能
无破坏，无渗漏
试验温度
23℃
见表9.9
7
承受弯矩条件下，
温度循环后的密
封性能及易操作
性（dn≤63mm）
无泄漏并满足密封性能试验和操作扭矩要求（见本表第2项和第4项）
循环次数
循环温度
试样数量
50
—20℃/+和40℃
1
见表9.10
8
拉伸载荷后的密封
性能及易操作性d
无泄漏并且符合操作
扭矩要求（见表3）
试样数
1
见表9.11
9
冲击后的易操作性
无裂纹产生并且符合止动强度要求（见本表第5项）
冲击高度h
锤重
重锤类型
试验温度
1m
3.0kg
d90:
符合GB/T14152
—20℃和40℃
见表9.12
10
持续内部静液压后的
密封性能及易操作性
试验后应满足静液压强度和拉伸载荷的密封性能及易操作性要求（见本表第8项）
试验温度
试验压力e
PE80
PE100
试验时间
20℃±1℃
1.6Mpa
2.0Mpa
1000h
见表9.13
11
耐简支梁弯曲密封
性能（dn＞63mm）
无泄漏并且符合操作扭矩要求（见表3）
施加载荷
63＜dn≤125
125＜dn≤315
3.0kN
6.0kN
见表9.14
12
耐温度循环
（dn＞63mm）
无泄漏并且符合操作扭矩要求（见表4）
试样数
1
见表9.15
a对于（80℃，165h）静液压试验，仅考虑脆性破坏。
如果在规定破坏时间前发生韧性破坏，允许在较低应力下重新进行该试验。
重新试验的应力及其最小破坏时间应从表6中选择，或从应力-时间关系的曲线上选择。
b应综合考虑启闭件的设计与操作扭矩的大小，避免用手即可简单操作阀门，即无论有无辅助操作柄，如果要启闭阀门应采用某种形式的套筒手柄。
23℃时的测量值应允许作为出厂检验。
久置阀门可在启闭并放置24h后测量。
c在0.6Mpa的压力下，操作杆和开关之间的抗扭矩强度应至少为按9.7测量的最大操作扭矩值的1.5倍。
d管材应在阀门破坏前屈服。
e通过ɡ值的计算：
考虑用于制造阀门本体的混配料的MRS分类的ɡ公称值。
如PE80取8.0Mpa:
PE100取10.0Mpa
阀门的物理性能
性能
试验参数
试验参数
试验方法
氧化诱导时间
（热稳定性）
＞20min
试验温度200℃a
9.1
熔体质量流动速率（MFR）
（0.2≤MFR≤1.4）10g/min,且加工后的最
大偏差不超过制造阀门用混配料的MFR测量值的±20%
190℃/5kg（条件T）
GB/T3682-2000
a可以在210℃进行试验：
有争议时，仲裁温度应为200℃。
2.4非金属材料焊接的特征
2.4.1原理：
非金属材料焊接目前所指是热塑性塑料，它和金属焊接有着根本的区别，从化学组分来讲，塑料是高分子聚合物，也是混合物；金属是单质，相对的是纯净物，因此金属焊接其本质是单质之间分子运动，相互渗透，相对比较容易实现。
而非金属材料焊接是混合物直接的相互渗透，其过程复杂的多。
金属材料实施焊接着重考虑熔区，而非金属材料焊接不但要考虑施焊的熔区还要考虑焊接的兼溶性。
2.4.2方法：
非金属材料燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统的焊接，与金属不同，完全是外部加热下，材料熔融后在施加一定的压力下冷却而成。
B2.1热熔对接法
使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加热至粘流状态后，在压力下将其焊合的方法。
B2.2电熔连接法
将非金属材料制电熔管件通电加热至表面融化状态，使之与相接触的另一元件其表面焊合的方法。
2.5材料的检验方法
目前，贴近HDPE材料的性能有熔体质量流动速率、熔体体积流动速率和热稳定性试验来描述，但远远不够描述其真实性和实用性，较先进的方法有核磁共振、红外光谱和差示扫描量热法（DSC），较前两者，差示扫描量热法（DSC）是更简便、更实用、更能具体地描述HDPE加工、焊接性能的方法。
差示扫描量热法（DSC）的典型曲线如图1所示。
3.非金属材料焊工考试适用范围、术语、基本知识考核的要求。
3.1B1适用范围
本附件规定了聚乙烯焊工考试内容、方法、结果、评定与项目代号。
适用于特种设备用聚乙烯管道的热熔对接法和电熔连接法的焊工考试。
按照《压力管道安装许可规则》TSGD3001-2009GB1级（PE专项）、《压力管道元件制造许可规则》TSGD2001-2006许可项目规定，聚乙烯及聚乙烯复合管材、管件，A1、A2燃气用埋地聚乙烯管材外A3流体输送用埋地用聚乙烯管材，A2燃气用和流体输送用埋地聚乙烯多角焊制管件，均为覆盖范围。
3.2B2术语
本附件所列的术语，为非金属材料焊接所用，其他有关非金属材料焊接的术语同附件A。
本《特种设备焊接操作人员考核细则》中对术语较《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》明确了定义，并明确了为非金属材料焊接所用。
B2.1热熔对接法
使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加热至粘流状态后，在压力下将其焊合的方法。
B2.2电熔连接法
将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化状态，使之与相接触的另一元件表面焊合的方法。
3.3B3基本知识考试
较《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》更明确、更细化。
3.3.1较原《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》的8条规定，现规定为13条。
基本知识包括以下范围：
（1）聚乙烯压力管道基本知识；
（2）聚乙烯材料的分类、型号、牌号、成分、使用性能，加热后特点；
（3）聚乙烯管道用焊接设备、焊接辅具、量具的种类、名称、工作原理、使用方法和维护；
（4）热熔对接法和电熔连接法的特点，焊接工艺参数，焊接操作程序；
（5）焊接缺陷种类、产生原因、危害与预防措施；
（6）聚乙烯管道焊接接头的性能及其影响因素；
（7）聚乙烯焊接质量的影响因素和控制措施；
（8）聚乙烯焊接质量的检验方法和评定规定，非破坏性检验和破坏性检验方法特点和评定规定；
（9）焊接质量管理体系、规章制度和工艺纪律；
（10）焊接作业指导书、焊接工艺评定；
（11）焊接安全知识；
（12）压力管道法律、法规、标准和技术条件；
（13）法规、安全技术规范有关焊接作业人员考核和管理规定。
3.3.2原C2.1.2聚乙烯管道原材料的有关基本知识；
现B3
（2）聚乙烯材料的分类、型号、牌号、成分、使用性能，加热后特点。
3.3.3原C2.1.5各种管件的焊接方法和特点、焊接工艺参数、焊接流程、注意事项、操作方法及其焊接质量的影响；
现B3（4）热熔对接法和电熔连接法的特点，焊接工艺参数，焊接操作程序。
3.3.4强调了评定规定。
原C2.1.8焊接质量的检验方法和要求，非破坏性检验和破坏性检验方法特点和要求；
现B3（8）聚乙烯焊接质量的检验方法和评定规定，非破坏性检验和破坏性检验方法特点和评定规定。
3.3.5细化、增加：
B3（6）聚乙烯管道焊接接头的性能及其影响因素；
B3（7）聚乙烯焊接质量的影响因素和控制措施
B3（9）焊接质量管理体系、规章制度和工艺纪律；
B3（10）焊接作业指导书、焊接工艺评定；
B3（11）焊接安全知识；
B3（12）压力管道法律、法规、标准和技术条件；
B3（13）法规、安全技术规范有关焊接作业人员考核和管理规定。
4.非金属材料焊工焊接技能考试的要求
4.1规定了考试方法、分机动焊和自动焊；更细化明确考试范围
B4.1焊接操作技能要素
（1）焊接方法；
（2）焊接方法的机动化程度；
（3）试件类别；
（4）试件管材外径。
原C-1焊工资格范围
焊接方法
适用范围
焊工项目代号
热熔对接焊接
DN≤250mm
BW-1
DN>250mm
BW-2
电熔焊接
规格尺寸不限
EW
现《特种设备焊接操作人员考核细则》中
表B-1焊接方法与代号
焊接方法
代号
热熔对接法
BW
电熔连接法
EW
表B-2机动化程度与代号
机动化程度
代号
机动焊
J
自动焊
Z
表B-3试件类别与代号
试件类别
代号
热熔对接焊小试件
d
热熔对接焊大试件
D
热熔对接焊三通试件
S
电熔连接焊承插试件
C
电熔连接焊鞍形试件
A
4.2尺寸覆盖范围、试样
原C-1焊工资格范围
焊接方法
适用范围
焊工项目代号
热熔对接焊接
DN≤250mm
BW-1
DN>250
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