聚乙烯三种连接方式技术手册之欧阳术创编.docx
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聚乙烯三种连接方式技术手册之欧阳术创编
聚乙烯管道的连接技术
时间：
2021.02.02
创作：
欧阳术
聚乙烯管道系统施工连接技术的优劣，直接关系到管网系统的运行效果和使用寿命，所以，为了充分发挥PE管道系统的先进性、经济性、安全性，有必要对PE管道的各种连接形式作一个深入的了解。
一、热熔对接
1、聚乙烯管道焊接原理
聚乙烯材料一般可在190℃-240℃之间的范围内熔化，此时管材（管件）两熔化的部分充分接触并保持有一定压力，冷却后便可牢固地融为一体。
热熔对接过程示意图
2、焊机的性能及构造
热熔对接焊机由加热板、动力源、铣刀及机架四部分组成。
（1）加热板：
由专用电子温控器作为控制元件，由温度传感器反馈信号，对加热板的温度进行精确控制，加热板表面温度应均匀一致，极限偏差一般不宜超过10℃，其温度应可调节，由于熔融的聚乙烯物料常会黏附在加热板上影响焊接质量，故表面一般涂有聚四氟乙烯不粘层，如果加热板上粘有聚乙烯残留物，可用木铲清除。
（2）动力源：
一般使用具有连续流动的液压油（N46或N68抗磨液压油）通过液压泵把电动机的机械能转换成油液的压力能，通过压力控制阀控制压力，方向控制阀控制方向，送到执行元件的液压缸中，再转换成机械动力对聚乙烯管进行前进、后退、保压等动作。
液压系统上装有计时器用于记录吸热与冷却时间。
（3）铣刀：
使用电钻为动力源经过一系列减速装置后带动刀片对管材端面进行铣削，铣削后的管材端面应与轴线垂直，为避免操作工人搬运铣刀时误启动而造成伤害，铣刀上有保护装置，只有将铣刀置于机架上铣刀方可启动。
（4）机架：
用于夹紧并固定管材并能对管材的错边量进行调整，机架的结构能方便地焊接各种管件，机架上的油缸导杆具有足够的强度和刚度。
3、热熔对接焊接的工艺过程
1．将焊机个部件的电源接通（380V交流电）。
2．将泵站与机架用两根液压管接通。
3．按照焊接工艺参数设置吸热时间和冷地时间。
4．将待焊管材夹紧固定在机架上。
5．将机架打开，放入铣刀并插入定位销，将铣刀固定在机架上。
6．启动铣刀闭合夹具，对管材端面进行铣削。
7．当形成连续的切削时，打开夹具关闭铣刀。
8．取下铣刀闭合夹具，检查管材两端面的间隙量不得大于规定值：
D<225mm时，间隙量不得大于0.3mm。
225mm≤D<400mm时，间隙量不得大于0.5mm。
D≤400mm时，间隙量不得大于1.0mm。
9．检查管材轴线的对中线（其最大差值为管材壁厚的10%）。
10．检查加热板的温度是否适宜（210℃±10℃），此时加热板的红灯点亮。
11．测试系统的拖动压力P0并记录。
12．将加热板置于机架上，闭合夹具，设定液压系统压力为P1。
P1=P0+接缝压力
13．待管材间的凸起均匀高度达到要求时（见焊接参数表），将压力降为P2（近似等于拖动压力），同时按下吸热时间按钮。
14．到达吸热时间，迅速打开夹具，取下加热板。
15．迅速闭合夹具，在规定的时间内匀速地将压力调节到P4同时按下冷却时间按钮，P4=P0+冷却压力。
16．到达冷却时间时，再按一下冷却时间按钮，压力降为0，取下焊好的管材。
4、各阶段的主要目的和应注意的问题。
预热阶段：
这个阶段用于建立对接焊的熔融环，是在焊接准备工作完成之后（定位、铣削管端面、对接压力计算、焊接温度计算）进入，除了对管端面开始加热外，它的另一个目的是消除管端面存留的微小间隙。
加热阶段：
这个阶段用于使温度在材料内部扩散，形成一个熔融的区域，通常此时的压力接近于零（或只保持一个避免管端面脱离加热板的压力）。
取出加热板阶段：
这个阶段用于取出加热板以便使要焊接的表面相接触。
这个阶段的时间越短越好，尽可能地避免热量损失或外来物（灰尘、沙粒等）落到待焊接的管端面上，引起焊接强度降低或焊接失败。
焊接阶段：
这个阶段是焊接端面被熔融材料的分子链在压力的作用下重新缠绕组合的过程，它以建立均匀的熔接环为完成标志。
冷却阶段：
这个阶段是管材材料重结晶过程，在这个过程中保持一定的压力有利于材料内部分子运动，提高结晶度，从而保证管材的焊接质量。
5、热熔焊接工艺设置
压力计算：
截面积=（外径-壁厚）×壁厚×3.142÷1000
温度设置：
HDPE管材的焊接温度一般为210±10℃
时间设置：
焊接时间一般为管材壁厚的10倍，如管材壁厚为10mm，吸热时间为100秒，吸热时间可根据环境温度的高低做适当调整。
6、操作检查、故障及故障的处理
1.系统检查
1）检查焊机的供电情况
2）快速接头在连接前要进行擦拭（使用煤油或汽油，然后用干净的布擦干）；如果不在使用，一定用保护罩罩好，避免沙子或灰尘进入液压系统，引起油路堵塞；
3）在检查系统压力为零后，方可拨下油管快速接头；
4）液压系统中的液压油在机器使用满4000小时时更换一次（至少每年更换一次）；
5）检查压力表运行是否良好（指针应缓慢移动）；
6）检查铣削器切削下来的厚度（以小于0.2mm为宜）；
7）检查刀片是否良好且锋利；
8）在每次焊接后，当加热板还热的时候，使用洁净的棉纺物擦拭加热板的表面；
9）检查加热板的表面状态是否良好，不允许有较深的划痕；
10）使用一块标准温度表测定温度，检查加热板、温控器和温度表是否运行良好；
11）加热板接通电源后，达到设定的温度并稳定在允许的误差范围内后，方可进行加热工作；
2.常见的故障原因及解决办法
故障
原因
解决方法
液压控制系统接头、缸头等处漏油
密封件老化或磨损
紧固或更换密封件
电机不工作
负荷开关螺丝松动或触点接触不良
紧固触点螺丝或更换负荷开关
电力插头接触不良，电源线有断线
更换电源线，检查插头
电机转速慢，声音不正常
启动电容或运行电容损坏
同时更换两个电容
电源电压低于工作电压
检查电源电压是否在允许的工作电压范围
无压、压力低
油路堵塞
打开油路，清除异物
溢流阀弹簧失效
更换溢流阀弹簧或溢流阀
压力表损坏
更换压力表
加热板不热
加热管断拉
更换加热板
接触器线圈烧断，加热板加热
更换接触器
温控仪表始终显示“HHH”（加热板不工作）电源线断了或接触不良
检查温控仪表电源线恢复正常
温控仪表无显示，温控表损坏
更换温控表
接触器插头接触不良，加热板电源线有断线处
检查插头接触是否良好，更换电源线
传感元件Pt100信号断拉或接触不良
紧固螺丝或查找断线处
传感元件Pt100信号线短路，温控仪表显示“-LL”，加热板失控，不加热
更换传感器元件（Pt100）铂电阻
自动温控仪表失控，加热板始终通电加热
控温仪表内触点粘连
查找短路点恢复到正常状态
接触器触点粘连短路，温控表工作正常，但加热板失去自动控温功能，加热板始终加热
更换接触器
搬动手动换向开关液压缸不动作
没打开
阀的打开机构被卡死
阀及油管路堵塞
清洗阀或打开油路清除异物
切削不下销
刀片过低
调整刀片
铣刀不转
刀刃磨损
磨刀片，使刀片锋利
电钻打火
碳刷磨损到极限
更换碳刷
加热板温度高，失效
温控仪表内触点粘连，加热板失效，始终通电加热
更换温控仪表
交流接触器触点粘连
更换交流接触器
二、热熔承插连接
1、承插焊接操作过程
1）管道和接头的表面要保证清洁、无油污。
2）校直待连接的管件、管材，使其在同一轴线上。
3）将承插焊具加热至规定温度，把待连接的管材、管件垂直推入承插焊具的芯模内5—8秒钟。
4）用均匀的力量将插口插入承接口并且保证管材和管件在同一直线上，保持5秒钟以上，冷却至环境温度。
2、焊接工艺设置
管材外径，mm
熔融深度L，mm
加热时间，s
熔融时间，s
冷却时间,min.
20
14
5
4
2
25
15
7
4
2
32
16
8
6
4
40
18
12
6
4
50
20
18
6
4
63
24
24
8
6
75
26
30
8
8
90
29
40
8
8
110
32.5
50
10
8
✧若环境温度低于5℃时，加热时间延长50%
3、注意事项
1）热熔承插连接的焊接温度为260℃，尽量采用已经设置好温度的焊机，避免采用可调温度的热熔焊机，温度过高，会导致材料降解，影响焊接效果。
2）注意保护好焊接模头，模头上镀有不粘涂层，如果涂层被划伤，会导致塑料粘附在模头上，受热过度发生降解，影响焊接质量。
3）在熔融好的管材插入管件后，一定要注意保压，以防止塑料熔胀效应将管材弹出，影响焊接效果。
三、电熔连接
1、电熔连接的原理
电熔连接是将预埋了电阻丝的电熔管件套在管材或管路元件上，然后通以电流，电阻丝发热使管材与管件上的连接部位熔化，在熔胀压力的作用下连接界面两侧的分子链重新缠结，冷却后达到连接目的。
2、电熔连接的步骤
电熔连接的操作过程可以分为以下几个步骤：
1）焊接前的准备
1电熔焊机各部件确认
焊机主机焊机输出插头焊接参数扫描仪
2确认电源与电熔焊机输入电源相匹配（交流220V）.
3准备相应的刮削工具（刮刀）,切断工具,记号笔,卷尺等常用工具.
2）焊接过程
1电熔焊接前必须判明将焊接的管材和管件具备可焊性（要求材料是同性同牌号）.
2检查电熔管件有无断丝,绕丝不均等异常现象.
3检查管材表面是否有磕,碰,划伤,如划伤深度超过管材壁厚的10%,应局部切除后方可使用.
4在管材端按照需插入管件长度用记号笔进行标注.
5刮除管材表皮（氧化皮）厚度约0.2mm并修整光滑;刮削管材段长度应大于插入深度,并再次对插入深度进行标注.
6将焊机输出插头插入管件插孔内并进行锁紧.
7用自动扫描仪对准管件条形码进行焊接参数扫描.
8确认焊接参数无误后启动焊机进行焊接.
9在焊接过程中,操作者必须注意观察管件观察孔内熔体溢处情况.
10焊接完毕,取出插头进行自然冷却.
3、电熔焊机应用注意事项
1）输入电压测量
电熔焊机使用前，先测量电网或发电机输入电压，其范围在AC220V±10%之间方可正常使用。
测量方法：
首先将万用表调至在AC750V档，黑表笔插COM插孔，红表插VΩ插孔，再将交直流转换键置为测量交流状态，将表笔分别接触两输入端得读数。
2）输出电压测量：
电熔焊机输出电压以DC39.5±0.5V为标准。
测量方法：
将万用表档位打在DC220V档，两测试表笔与两输出端插头接触良好，在焊机焊接ф63套筒输出稳定状态下（大约15-20秒之后）读出测量值。
如果输出电压不在规定范围内，对于最新结构的焊机调节RK3，直到测量值符合输出电压要求，而对于老式主控板焊机作下焊机出厂编号及测量值记录。
四、法兰连接
1、聚乙烯法兰连接主要是采用PE法兰头与法兰片（背压式松套法兰）。
2、连接前应先将法兰盘套入待连接的聚乙烯法兰头，再将法兰头平口端与管道按热熔或电熔连接进行连接。
3、两法兰盘上螺孔应对中，法兰面相互平行。
螺孔与螺栓直径应配套。
螺栓长短应一致，螺帽应在同一侧，紧固法兰盘上螺栓时应按对称顺序分次均匀紧固，螺栓拧紧后宜伸出螺帽1-3丝扣。
4、法兰垫片材质为三元乙丙橡胶。
5、法兰盘应采用钢质法兰盘，如果应用在腐蚀性较强的地方，法兰盘应经过防腐处理（喷塑或衬塑）。
考虑以上各种连接方式，我们可以看出，其中以电熔连接最为牢固可靠，且施工方便快捷，但是电熔管件价格昂贵，结合我国工程的应用情况，一般来说，给水管小口径主要采用热熔承插连接方式，对于燃气管道，为了保证燃气管网的安全运行，一般采用电熔连接方式，较大口径也可采用热熔对接方式，而对于大口径的PE给水管，我们则采用热熔对接连接方式。
在PE管道系统中，当PE管道与金属管道系统或我属阀门连接时，小口径给水管可以采用丝扣连接方式，小口径燃气管可以采用一体钢塑过渡接头连接，大口径给水管及燃气管可以采用钢塑法兰连接。
（燃气管的法兰头需采用衬塑或喷塑法兰片）。
由于PE管材是以管材公称外径作为规格标识，金属管道以公称直径作为规格标识，因此在PE管与金属管材、供水附件（如阀门、消防栓等）连接时，为了使得两种连接管材的内径尽量保持一致，两种规格需要进行匹配，以下是相应的匹配表：
塑料管道
钢管
1英寸=25.4毫米=8英分
dn
DN
英寸
一英寸=8分
20
15
1/2
4
25
20
3/4
6
32
25
1
8
40
32
11/4
50
40
11/2
63
50
2
75
65
21/2
90
80
3
110
100
4
125
100
4
140
125
5
160
150
6
180
150
200
200
225
200
250
250
280
250
315
300
355
350
400
400
450
450
500
500
560
600
630
600
710
700
800
800
900
900
1000
1000
时间：
2021.02.02
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