PPR管热熔焊焊接施工工法.docx
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PPR管热熔焊焊接施工工法
PP-R管道热熔焊焊接施工工法
中石化中原油建工程有限公司炼化装置工程处
郭强
1.前言
PP-R是从90年代发展起来的一种新型化学建材，它与钢管、铜管相比，具有卫生、质轻、耐压、耐腐蚀、隔热保温、阻力小、连接方便可靠、使用寿命长、废料可回收利用等优点，可广泛应用于冷热水供应系统和纯净水系系统，有良好的推广应用前景和显着的社会效益、经济效益。
虽然PP-R管材具有轻质、耐压、耐腐蚀、阻力小、使用寿命长、施工简便、清洁无毒等优点，但也存在着刚性相对较差、线膨胀系数大等缺点，在使用中易出现管道变形、接口渗漏等质量问题。
因此，在施工安装等方面必须引起应有的重视。
在PP-R管道里安装过程中，每一步的安装质量都是环环相扣的，严格控制每个控制点的质量，才能保证整体安装质量。
我们以基地南区、北区、建设小区锅炉房锅炉改造工程为契机，对PP-R管道安装施工进行了详细的研究，通过科研小组的共同努力，取得了一定的成果，并编制了本工法。
2.工法特点
形成一套完整、科学合理的PP-R管道热熔焊焊接施工方法，能够有效的指导PP-R管道热熔焊焊接工程的施工，且能够保证PP-R管道的施工安全、质量和进度。
3.适用范围
适用钢铁、化工、冶金、医药、电子、市政、电力、石油、化肥、染料等行业领域水处理系统，管径为DN15≤Φ≤DN160的PP-R管道热熔焊焊接的施工。
4、工艺原理
PP-R管道连接方式主要有热熔连接、电熔连接、丝扣连接和法兰连接四种形式。
电熔连接是热熔连接方式的一种。
是先将电熔管件套在管材上，然后用专用焊机按设定的参数（时间、电压等）给电熔管件通电，使内嵌电热丝的电熔管件的内表面及管子插入端的外表面熔化，冷却后管材和管件即熔合在一起。
电熔连接的特点是快速、接头质量较好、外界因素干扰小，适用于大口径、操作空间受限、不易安装位置的连接。
但由于电熔连接法在我国刚刚起步且电熔管件的价格是普通管件的几倍至几十倍，工作运用的经验尚需进一步总结。
丝扣连接是采用带有金属螺纹接头的PP-R管件进行连接的一种方法。
法兰连接是采用PP-R法兰连接件及套入的金属法兰盘组成活套法兰进行连接的方法。
丝扣和法兰连接主要适用在PP-R管道与钢管连接、与阀门等设备的连接部位以及管道上需经常拆卸的部位。
这两种连接方式适用范围广、连接方便但密封性较差，操作不好容易在连接部分渗水。
同材质、同一牌号的加工而成PP-R管材、管件具有良好的热熔接性能，热熔承插连接连接时，采用专用热熔工具将连接部位表面加热至一定温度，使连接表面处于融融状态，在外加作用力协助下，管材与管件的承插面重新相互融合并在自然温度下重新冷却后连接成为一个整体，恢复PP-R管道原有性能的一种连接方式。
经热熔连接的PP-R管材、管件其连接处分子与分子完全熔合在一起，无明显的界面，故整个管道系统连一体。
热熔连接部位的强度大于管材本身的强度，所以这种连接方式较电熔粘接、丝扣连接、法兰连接及其他连接方式更为可靠，且操作简单、速度快、成本低，特别适用于直埋暗敷的安装场合。
所以PP-R管道的热熔连接方式较其他塑料给水管具有独特的优点，也是解决长期以来困惑人们给水系统漏水安全的有效方法。
5、工艺流程及操作要点
管道热熔施工工艺流程图及其工艺曲线图
图管道热熔施工工艺流程图
5.1.2管道热熔工艺曲线图
图管道热熔焊焊接工艺曲线图
操作要点
5.2.1施工准备
1、施工技术人员认真熟悉图纸，领会设计意图，对图纸中发现的问题及时与业主、监理及设计人员联系，并作图纸会审，作好会审记录。
熟悉PP-R管的一般性能，掌握必须的操作要点。
2、设计图纸的二次深化设计，建立空间视图。
按设计要求合理划分预制分界点，同时做好相应技术交底。
3、依据施工现场平面布置图，合理布置加工预制的焊接设备、清洗剂、配电箱等。
4、依据材料制造商提供的技术文件和相关标准规范，编制热熔焊焊接作业指导书。
对施工操作人员进行技术交底。
设备选型及材料领用
1、材料设备要求：
到现场的管材、管件等须认真检查并经监理、业主验明材质，核对质保书，规格、型号等，合格后放能入库，并分别作好标识。
1）管材和管件的内外壁应光滑平整，无气泡、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷，色泽应基本一致。
2）管材的端面应垂直于管材的轴线。
管件应完整、无缺损、无变形。
3）管件和管材不应长期置于阳光下照射，为避免管子在储运时弯曲，堆放应平整。
搬运管材和管件时，应小心轻放，避免油污，严禁剧烈撞击，与尖锐触碰和抛、摔、拖。
4）施工现场与材料存放处温差较大时，应于安装前将管件和管材在现场放置一定时
间，使其温度接近施工现场环境温度。
5）选择同品牌生产的管材与管件，确保热熔焊接的效果.
2、管材规格用De表示其公称外径，管材的规格，壁厚及允许偏差参考值见下表。
表1管材规格尺寸及允许偏差（GB/）
公称外径
dn
平均外径
管系列
S5
S4
S2
demin
demax
壁厚e
16
20
25
32
40
50
63
75
90
110
125
140
160
3、热熔机分手持式与台车式，根据管径大小选择合适口径的热熔机，口径小的管材适合使用手持式熔接工具，台车式熔接机适用于大口径管预装配连接。
热熔机选型关系到热熔时间的长短和热熔质量的好坏。
尽量选用PP-R管供应商提供的热熔机或正规厂家出产的机器。
4、因台车式热熔机可拆分为手持式热熔机与车架两部分，本文以台车式热熔机为例进行说明。
图手持式热熔机和台车式热熔机
表2某品牌热熔机规格
名称
加热板尺寸（长×宽×厚）
规格（mm）
功率（KW）
电压（V）
工作温度（℃）
63型热熔机
133×69×16
15-63
800
220
260-300
110型热熔机
133×70×18
75-110
1200
220
260-300
160型热熔机
158×70×19
125-160
1500
220
260-300
管材的切割
1、依据设计图纸的要求的长度并结合现场实际，用记号笔在PP-R管道上标注。
2、管道的切割采用专用切割工具、切割机或手工锯进行。
如使用手工锯切割管材，应清除端口毛边、倒刺剔除，保证管道端口尽量平整，但该方法不予提倡。
3、管道切割完成后，应采用直角角尺对管道端面的平整度进行检查，其允许偏差应控制在5mm范围以内。
夹具安装
1、将PP-R管件或管材调节平整后用夹具紧固在焊接机架的固定端。
当管段有效长度超过1500mm时，应采取加装如下图所示自制V型辅助托架进行支撑。
图焊接用V型辅助托架示意图
2、将经过切割加工的PP-R管材临时固定在焊接机架的活动端。
当管道的有效长度超过1500mm时，应合理摆放V型辅助托架，并将管材置放其上，防止管材下垂，影响对口精度。
3、调整PP-R管材与管件，使其轴线同心尽可能重合，并用水平尺或角尺检查管道的平整度。
4、检查PP-R管材与管件的椭圆度，满足规范要求后，将紧固夹具螺栓拧紧。
管道间隙、同心度的检查
1、操作管道夹具，使需熔焊管段承口与插口预组对。
2、用水平尺检查两段管道预粘合后两侧的平整度，从而确定两段管道的同心度。
其同心度最大不超过1mm。
3、承插连接的PP-R管材，应采用水性记号笔在插口上标记出相应的插入深度。
热熔粘合面清洗
1、对检验合格的管段，操作焊机手轮使管道夹具相互分离，对其进行清洗。
2、承插式热熔焊焊接的PP-R管材，应将需热熔区两边大约30mm内的承口和插口管道内外表面用丙酮或酒精擦洗干净，确保清洁、干燥、无油，清洗时注意保护插口处的标记线。
热熔焊接
1、依据材料的规格调节热熔焊机上的加热深度、加热温度、加热时间，使其符合PP-R管道材料制造商所提供的加热技术数据的要求，下表供参考。
表3承插口热熔焊技术参数表
公称外径（mm）
熔接深度（mm）
加热时间（sec）
加工时间（sec）
冷却时间（min）
16
12
4
4
3
20
14
5
4
3
25
16
7
4
3
32
20
8
4
4
40
21
12
6
4
50
18
6
5
63
24
24
6
6
75
26
30
10
8
90
32
40
10
8
110
50
15
10
125
42
60
15
15
140
45
70
15
15
160
50
90
15
20
注：
1、该表仅供参考，PP-R管材的具体热熔数据参考各材料制造商技术文件，
2、加热时间应根据施工环境温度调整，若环境温度小于5℃，加热时间应延长50%。
2、将加热器放置在机架，用对加热板的加热模头进行清洗，干净后开启加热板电源使加热板升温。
当电热板温度达到焊接温度260℃-280℃时，继续加热约10分钟使电热板温度均匀。
对于有指示灯的热熔机，红灯代表加温，绿灯代表恒温，第一次达绿灯时不可使用，必须第二次达绿灯时方可使用，保证时温度在260℃-280℃。
低于或高于该温度，都会造成连接处不能完全熔合，留下渗水隐患。
3、将加热板放置到焊机机架的轨道上，转动手轮，使需要加热PP-R管材和管件的插口及承口对准加热器，使PP-R管材外表面和管件内表面同时无旋转地插入熔接器的加热器的模头内，插入到记号笔标识的深度。
加热时间符合表3的中的规定。
4、在对PP-R管道端面进行加热过程中，应使焊机系统保持一定的工作压力，以消除PP-R管材和管件回弹。
5、当加热时间到规定的时间后，操作焊机液压系统使活动端管道夹具反向运行，使被加热管道完全脱离加热板，同时迅速将加热板移除。
6、当使用手持热熔机加热时，管材及管件进入加热板模头时较为困难，应多人操作，控制好PP-R管材及管件的插入深度及倾斜角度。
1、加热板移除后，迅速操作手轮，时间越短越好，使被加热管材插口及管件的端口在机械外力的作用下，迅速相互挤压融合进行热熔焊接，插口插入承口时必须保持平直，且插入深度必须达到标记线的位置，使接头处形成均匀的熔接圈即翻边，其外观成形见下图所示。
图热熔承插焊焊缝示意图
2、挤压融合时，承插连接时应均匀推进，并应观察管道端面的翻边宽度，两侧翻边的必须均匀连续，见下图。
图翻边示意图
3、从加热板的移除到两个管道的端面开始热熔焊接开始，切换时间必须控制在表3规定的工艺参数时间内。
4、在加工时间内，刚熔接好的接头允许立即校正，但力度要控制好，管材与管件尽量做到横平竖直。
当采用手持式热熔机操作时，严禁旋转管材与管件。
一旦过了加工时间，严禁强行校正。
1、控制焊机的手轮，使管道夹具保持在焊接时工作位置，防止发生反弹现象，让热熔焊缝区域开始冷却。
2、管道的冷却时间应符合表3的时间要求。
3、在冷却时间内，严禁让刚加工好的接头处承受外力。
5.2.9热熔焊缝外观质量检验
1、正常熔接时，在接合面应有一均匀的熔接圈，检查焊接后熔接圈是否为连续，均匀。
2、检查焊接后的熔接圈是否干净。
3、检查焊接后熔接圈有无气孔。
冷却时间符合要求后，应及时拆除管道夹具并放置在焊接机架规定的位置。
5.2.9其他管件、管段的热熔焊接和管道的安装
1、按照相同工序对其他的管道进行连接预制。
2、当管道采用法兰连接时，应符合下列工艺要求：
a．法兰盘先套在管道上
b．PP-R专用法兰连接与PP-R管材热熔连接步骤与上文相同。
c．校直两对应的连接件，使连接的两片法兰垂直于管道中心线，表面相互平行。
d．法兰的衬垫，应采用耐热无毒橡胶圈。
e．应使用相同规格的螺栓，安装方向一致。
螺栓应对称紧固。
紧固好的螺栓应露出螺母之外，宜齐平。
螺栓螺帽宜采用镀锌件或不锈钢材料。
f．连接管道的长度应精确，当紧固螺栓时，不应使管道产生轴向拉力。
g．法兰连接部位应设置支吊架，减少应力，防止漏水现场发生。
图法兰连接示意图
专用法兰连接件2.熔接圈管材管专用活金属法兰盘5.密封垫圈6.金属管道用金属法兰盘7.钢管或钢阀门
1、应在接口完成超过24h以后才能进行水压试验。
2、按照设计图纸的要求，对热熔焊接、安装完成的PP-R管道进行压力试验；当设计无要求时应按照系统工作压力的倍进行。
3、水压试验之前，管道应固定牢固，接头须明露。
4、管道压力试验时的介质应采用洁净的水。
其他工作施工
管道试压完成并经监理、业主验收的合格后完成管道其他诸如隐蔽、保温等后续施工。
6.主要施工机具及材料
在PP-R管道安装过程中，所需施工机具及材料较为简单。
其主要为热熔焊机、配电箱、切割机、手工锯、少量等边角钢等。
以基地南区、北区及建设锅炉房改造工程中的PP-R管道施工所需主要施工机具及材料为例。
表4主要施工机具及材料表
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
PP-R承插焊机
63-160
1台
由PP-R管材制造商依据管材规格配套提供
2
手持式热熔机
15-63
1台
3
切割机
Z1E-FF02-110
1台
4
磨光机
S1M-FF03-100A
1个
5
手工锯
1把
6
专用剪刀
1把
7
配电箱
1个
8
角钢
∠50X5
12m
制作辅助焊接架
9
水平尺
1把
7、劳动组织
表5主要劳动力配置
序号
名称
数量（人）
备注
1
班长
1
2
管工
1
3
电工
1
4
普工
4
5
操作手
1
8、质量控制
在PP-R管道施工过程中，施工质量主要从以下几个方面对PP-R管道的热熔焊焊接施工质量进行了控制：
施工环境温度控制
PP-R管道的焊接环境温度宜控制在5℃～40℃以内，相对湿度不超过80%。
当达不到要求时，采取搭设加工棚或延长加热时间的方式来进行施工。
焊接现场施工过程控制
在地面预制施工时，并采取洒水等措施对周围的扬尘进行控制。
安排专人对预制加工场的垃圾。
管道连接前应检查管内有无异物阻塞，施工临时停止时。
应将管口临时封堵
严格按照PP-R管道热熔焊接工艺要求控制热熔焊过程中的工艺参数，尤其是热熔时间、焊接压力、切换时间、冷却时间等四项，并做好相应的记录。
不允许直接在管材和管件上套丝，和金属管道连接的时候采用法兰连接，和丝扣管件连接时采用带金属嵌件的管件。
安装中断或完毕的敞口处，一定要临时封闭好，以免杂物进入。
焊接的时间太长，可能导致PP-R管融化。
焊接时间过短，即PP-R管件和管件无法再往前推的时候就拔下来迅速的组对焊接上，以上两种情况都容易造成漏水现象。
热熔机加热模头表面的镀漆缺少，也会在拔出PP-R管和管件时，出现拉丝的情况，进而产生渗漏现象。
热熔焊缝的外观质量控制
冷却成型热熔焊缝必须连续均匀，其翻边宽度、高度必须符合工艺要求
冷却成型热熔焊缝处不得粘有尘土、黄、黑的迹象。
冷却成型热熔焊缝不得有气孔。
在施工中认真执行国家有关法规、标准和公司质量体系文件要求，做好过程质量控制，依据PP-R管材制造商所提供的技术资料，结合《工业金属管道施工规范》GB50235-2010、《石油化工钢制管道工程施工工艺标准》SH/T3517-2013、《建筑给水聚丙烯管道工程技术规范》GB/T50349-2005等标准规范，编制了用于指导施工的《PP-R热熔焊焊接作业指导书》并形成了相应的管道安装记录、试压记录等技术文件资料。
并设立如下质量控制重点：
（1）图纸会审；
（2）PP-R管道安装操作培训；
（3）材料进场的检查、报验；
（4）安装前设备检查、验收；
（5）PP-R管道施工过程的控制；
（6）管道试压；
9、安全措施
防触电：
严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2012的要求进行操作，办理临时用电作业票后方可施工；
防坠落：
高空作业时，应搭设相应的施工脚手架或其他吊架，焊接设备应固定牢固，施工人员应系好安全带；吊装系统临时固定措施牢固可靠，系统稳定；
防有害气体：
PP-R管道施工时应具有良好的通风设施，控制酒精或丙酮在空气中浓度，防止中毒；
防中暑:
采取一定的防暑降温措施（如搭设遮阳棚等）；
防机械伤害：
机械设备专人操作、专人维护；
防火灾：
施工现场禁止烟火，当周围存在其他动火作业时，应采取有效的隔离措施；
防高温烫伤：
在切换加热板操作时，双手应把持指定位置，谨防烫伤。
操作现场不得有明火，不得存放易燃液体，严禁对给水聚丙烯管材进行明火烘弯
10、环保措施
切割废料、边角料：
定点堆放，及时清理回收；
清洗剂：
施工用清洗剂应定点放置，擦洗完成后的布料应及时回收，统一处理；
试压用水：
按照要求设计排放路径，通过管道排放到指定位置，做到循环利用；
防尘：
施工现场周围应经常洒水、设置隔离临时幕墙。
11、经济效益
采取本工法施工的基地南区、北区及建设锅炉房锅炉改造工程的潜在效益分析。
1、PP-R管材及其系列的塑料管道通过热熔焊接连成统一整体，同采用钢制管道相比能够有效的减少腐蚀漏点数量，从而也降低了管道内输送废酸废碱、有毒介质产生泄露而导致的污染。
2、通过该施工工法在基地南区、北区及建设锅炉房喷淋系统改造中的应用，人工费节约万元左右，机械费节约1万元左右，合计约为万元左右。
3、施工检查验收一次合格，确保了工程的按期完工、投产。
保证了施工质量，确保了供热管理处在规定时间内送暖，创造了良好的社会效益。
总之，该方法的实施应用，使我们企业在PP-R管道及其系列的PE管道、FRPP管道、PP-H管道、HDPE管道、PVDF管道安装方面积累了一定的经验，大大提高了施工质量和劳动效率，进一步提升了企业在塑料管道安装方面的整体竞争力。
12、工程实例
本工法成功地应用于基地南区、北区及建设锅炉房锅炉改造工程，使用该工法取得了良好的经济效益和社会效益。
供热管理处基地南区、北区、建设锅炉房的于2015年11月15日顺利点炉送暖，证明了本工法的合理性和先进性。
图12-1喷淋系统改造成果图
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