聚乙烯燃氣管道施工焊接質量控制

符建安陳加欽張凌坤謝洪海

（1海南民生管道燃氣有限公司 海口 570208）

（2 中國石油華北油田公司 滄州 062552）

（3 河北方圓工程檢測有限公司 滄州 062552）

聚乙烯燃氣管道施工焊接質量控制

符建安1陳加欽1張凌坤2謝洪海3

（1海南民生管道燃氣有限公司 海口 570208）

（2 中國石油華北油田公司 滄州 062552）

（3 河北方圓工程檢測有限公司 滄州 062552）

隨著聚乙烯管道在城鎮燃氣管網中的大量推廣使用，由于管道輸送的介質具有可燃易爆的特性，管道連接的焊接質量關系到城市燃氣管網的安全穩定運行。通過介紹聚乙烯燃氣管道的連接方式，分析影響聚乙烯管道焊接質量的因素，提出焊接施工中質量控制的措施。

聚乙烯燃氣管道 熱熔對接 電容連接 質量控制

聚乙烯管道具有耐腐蝕、連接方便、抗震性能好等優點，自1956年國外鋪設第一條聚乙烯燃氣管道以來，聚乙烯管道在歐洲和北美燃氣領域得到迅速的推廣應用，目前歐美發達國家的聚乙烯管材在燃氣市場的占有率均達90%以上。我國燃氣用PE管研究、生產和應用始于上世紀80年代初期，從上世紀90年代末期開始，隨著聚乙烯材料技術工藝的不斷更新、管材生產工藝的日益成熟以及相關標準規范的建立完善，近年來PE管在城市燃氣輸配領域迅速得到了廣泛應用。目前，城市中低壓燃氣管網建設中采用聚乙烯管材已在國內形成廣泛共識，近幾年PE燃氣管材的用量每年均超過30萬噸，呈現出取代金屬管道的趨勢[1]。

作為一種輸送易燃易爆介質的特種設備，燃氣管道的安全穩定運行關系到廣大人民群眾的生命財產安全。除材料因素外，接口焊接質量是影響管道安全性能的重要因素，如何確保聚乙烯管道焊接質量成為燃氣管道工程建設的首要問題。

1 聚乙烯管道焊接機理及連接方式

1.1 焊接機理

聚乙烯管道焊接機理是利用外加熱能的方法，使聚乙烯待焊區域材料分子間運動、滲透，使分子量相對在同一區間的兩種聚乙烯材料的端表面粘流、熔化，并在一定條件下使其焊合[2]。

1.2 聚乙烯管道的連接方式

根據相關標準、規范的規定，聚乙烯管道的連接一般采用電熔連接和熱熔對接兩種方式，不得采用螺紋連接和粘接。聚乙烯管道與金屬管道的連接需采用鋼塑過渡接頭連接。熱熔對接與電熔連接兩種方式的優缺點比較見表1：

表1 熱熔對接與電熔連接的對比

考慮兩種連接方式的特點，在燃氣工程實際應用中，外徑大于DE110的同種牌號、材質管材的活動接口一般選用熱熔對接，而在小口徑管、不同牌號、不同壁厚以及固定接口情況下則選用電熔連接。

2 聚乙烯管道焊接質量影響因素及控制措施

要獲取優質的管道焊接質量，必須對管道焊接的全過程予以嚴格控制。基于聚乙烯管道的連接方式和特點，結合工程施工中常見的質量問題，在聚乙烯燃氣管道施工焊接過程中，應充分認識人員、材料、設備、工藝、環境等因素對焊接質量的影響并采取相應控制措施，以保證管道焊接質量。

2.1 人員因素

聚乙烯管道焊工是焊接工藝的執行者，也是完成管道焊接的操作者，焊工的素質對保證焊接質量具有決定性的意義。據聚乙烯管道接口質量缺陷影響因素統計顯示（見圖1），由于冷卻時間不足導致接口有缺陷的占到86%，這也反映了焊工責任心對焊口質量有很大影響[3]。施工現場常見的焊接質量問題基本上都存在人員的因素，為此應從以下方面加強人員控制。

圖1 聚乙烯管道接口質量缺陷因素

首先，要加強焊工的培訓取證工作，提升焊工的素質。對焊工的素質要求體現在兩個方面，一是要具有熟練的實際操作技能，二是要有良好的職業道德和敬業精神。要求從事聚乙烯管道焊接的焊工必須要參加專門的崗位培訓，按照TSG Z6002—2010《特種設備焊接操作人員考核細則》考核合格，持有《特種作業作業人員證》方可上崗操作。要求焊工要能熟練操作焊機，掌握焊接要領，并養成良好的操作習慣，嚴格執行焊接工藝規程。

其次，各層面人員要各司其責，確保焊接質量保證體系有效運轉。在工程的施工過程中，與焊接質量有關的人員還包括施工管理、質檢、監理、監督、檢測等相關技術人員，要求各層面人員也要掌握聚乙烯管道焊接的有關專業知識，完善施工質量保障措施，認真落實檢查與驗收措施，加強施工過程管理和驗收的控制，從各個方面保證聚乙烯燃氣管道接口的質量。

2.2 材料因素

聚乙烯管材、管件的質量是確保焊接質量的前提，也是燃氣工程質量的基本保證。對聚乙烯材料的控制應從材料的選用、儲運和現場存放等方面加強把關。

首先，選購的聚乙烯燃氣管材、管件等管道元件要符合現行國家標準及安全技術規范的要求，制造廠家必須應取得國家質量監督管理部門頒發的特種設備生產許可證。 施工單位要按相關標準對進入施工現場的材料進行檢查和驗收，合格后方可使用。

其次，材料在儲運過程中應避免材料劃傷，不得拋摔、沿地拖拽；聚乙烯材料長期受太陽照射或雨水浸泡會加快氧化老化或吸潮，影響管道焊接質量，因此材料在施工現場堆放時，應注意落實防曬以及防潮等措施。

最后，焊接前應仔細檢查管材、管件外觀質量，有明顯缺陷或過渡劃傷的應做標記不能使用。清潔、干燥的焊接界面是確保聚乙烯管道焊接質量的先決條件，因此焊接之前特別注意做好焊接界面區域的清潔處理工作，確保需要焊接的部位不能有損傷、雜質、水分、污垢等。

2.3 設備因素

焊接設備性能的穩定性和可靠性對焊接質量產生直接影響，選擇處于正常工作狀態的焊接設備和必要的專用輔助工具是聚乙烯管道焊接接口質量的重要保證 。聚乙烯焊接設備現場使用存在主要問題，一是選用設備機具質量低下，技術指標達不到規范要求；二是設備缺乏定期檢測和維護，設備帶病操作。

控制措施：

首先是確保購置設備的質量，盡量選擇品牌質量好的廠家產品。目前，國內聚乙烯焊接設備機具市場上的生產廠家較多，但產品質量良莠不齊。雖然國家出臺了聚乙烯燃氣管道焊接設備的相關產品標準，但在實際生產和應用過程中，由于制造技術水平以及市場的惡性競爭，部分的產品質量低下，其中以熱熔對接焊機尤為嚴重。為此，選購時應避免只考慮價格因素，應綜合考慮對品牌、市場使用反饋等因素。此外，為了盡可能降低焊接過程中人為因素影響，建議熱熔對接焊盡量采用符合相關標準要求的全自動型熱熔焊機。

其次，要加強設備的維護保養，確保設備處于良好工作狀態。受管道工程點多面廣、工作環境復雜多變、設備搬運頻繁等工程特性因素影響，施工設備極易磨損，故障率偏高。焊機的工作狀況直接影響焊接的質量，如焊機缺乏定期檢測和維護，發生故障會直接影響焊接質量。所以，施工單位的聚乙烯焊機每年必須經第三方檢驗機構檢定或校準合格，并且要加強日常檢查和保養，發現故障及時處理，嚴禁設備帶病作業。

2.4 工藝因素

制定合理的焊接工藝，嚴格執行焊接工藝規程是聚乙烯管道接口質量的最有力保證。焊接工藝因素的控制措施應從工藝制定的合理性和工藝執行的嚴肅性考慮。

焊接工藝制定的控制措施：

要求施工單位焊接施工前要按照TSG D2002-2006《燃氣有聚乙烯管道焊接技術規則》的要求進行焊接工藝評定，并根據評定合格的焊接工藝評定報告制定焊接作業指導書，編制焊接工藝規程及相關焊接工藝卡，這些工藝文件是指導焊工現場焊接作業的依據，是保證焊接質量的基礎。

焊接工藝執行落實的控制措施：

要求焊工現場施焊全過程必須嚴格按照TSG D2002-2006《燃氣有聚乙烯管道焊接技術規則》對熱熔對接焊和電熔連接焊的操作步驟及基本要求進行作業，操作步驟流程見圖2、圖3。

圖2 熱熔對接焊的操作步驟流程圖

圖3 電熔焊的焊接操作步驟流程圖

熱熔對接焊操作應符合下列規定[4]：

1）根據管材或管件的規格，選用相應的夾具，連接件的連接端應伸出夾具，自由長度不應小于公稱直徑的10%，移動夾具使待連接件端面接觸，并校直對應的待連接件，使其在同一軸線上。錯邊不應大于壁厚的10%；

2）應將聚乙烯管材或管件的連接部位擦拭干凈，并銑削待連接件端面，使其與軸線垂直。切屑平均厚度不宜超過0.2mm，切削后的熔接面應防止污染；

3）連接件的端面應使用熱熔對接連接設備加熱；

4）吸熱時間達到工藝要求后，應迅速撤出加熱板，檢查待連接件的加熱面熔化的均勻性，不得有損傷。在規定的時間內用均勻外力使連接面完全接觸，并翻邊形成均勻一致的雙凸緣；

5）在保壓冷卻期間不得移動連接件或在連接件上施加任何外力。

電熔焊連接操作應符合下列規定：

1）管材、管件連接部位擦拭干凈；

2）測量管件焊口長度，并在管材入端或口管件入端標出入長度和刮除入長度加10mm的入段表皮，刮削氧化皮厚度宜為0.1～0.2mm；

3）公稱外徑小于90mm的聚乙烯管道，以及管材不圓度影響安裝時，應采用整圓工具對入端進行整圓；

4）將管材或管件放入端入電熔焊管件承口內，至入長度標記位置，并檢查配合尺寸；

5）通電前，應校直兩對應的待連接件，使其在同一軸線上，并用專用夾具固定管材、管件。

2.5 環境因素

因施工焊接操作一般在戶外露天作業，受到外界環境條件的影響較大，如不按規定加以控制，必然造成焊接質量問題。環境因素主要考慮天氣因素和現場作業面狀況的影響。

控制措施：

現場環境條件不滿足焊接作業要求時不得進行焊接施工。管道熱熔或電熔連接的環境溫度宜在-5℃～45℃范圍內，在溫度低于-5℃或風力大于5級的條件下進行熱熔和電熔連接操作時，應采取保溫、防風措施，并應調整連接工藝；在炎熱夏天進行熱熔和電熔連接操作時，應采取遮陽措施[4]。現場作業面要保證設備機具能正常操作，防范揚塵、雜物等污物污染焊接面。

3 現場焊接質量監督檢查控制

由于聚乙烯燃氣管道工地現場施工情況比較復雜，影響焊接質量的因素和控制環節較多，而目前針對聚乙烯焊接接頭質量的無損檢測技術還不成熟，因此加強現場焊接過程的監督檢查和焊后外觀的檢驗對確保接頭質量十分關鍵。

3.1 焊接過程監督檢查要點

1）檢查現場施焊的操作人員是否通過培訓取得《特種設備作業人員證》并在許可的作業范圍內施焊。

2）檢查施焊環境是否滿足作業要求，是否采取防范不良氣候影響的保護措施。

3）檢查焊接界面清理是干凈，銑削端面或者氧化層刮削是否合格。

4）檢查焊接全過程是否按照基本操作步驟要求進行。

5）檢查輸入焊接參數是否正確。熱熔對接焊重點關注拖動壓力、焊接總壓力、吸熱時間、冷卻時間等參數的測定和輸入是否正確；電熔連接重點關注焊接電壓、冷卻時間是否與管件提供參數相符。

3.2 焊后接口外觀檢查要點[5]

熱熔對接焊接頭外觀檢查：

1）檢查焊后狀態的表面缺陷。卷邊應沿整個外圓平滑對稱，尺寸均勻、飽滿、圓潤。翻邊不得有切口或者缺口狀缺陷，不得有明顯的海綿狀浮渣出現，無明顯的氣孔，不得有明顯的二次卷邊現象。

檢查焊后的外形尺寸。外卷邊（見圖4）的中心高度K值必須大于零；焊接處的錯變量（見圖5）V值不得超過管材壁厚的10%。

圖4 對接焊卷邊示意圖

圖5 接頭對正性示意圖

電熔連接焊接頭檢查：

1）管件應當完整無缺，無變形與變色。

2）從觀察孔應當能看到少量的聚乙烯頂出，但是頂出物不得呈流淌狀，焊接表面不得有熔融物溢出。

3）電熔管件承插口應當與焊接的管材保持同軸。

4）檢查管件端口處管材，插口管材應當有明顯圓周狀刮削痕跡和管件位置標志。

4 結束語

我國聚乙烯管道用于輸送燃氣的時間較短，相關專業標準、規程、規范出臺較晚，在聚乙烯燃氣管道工程的施工過程中，質量管理和控制不到位的問題還很突出，由于焊接質量問題引發的燃氣泄漏事故在各個燃氣企業均時有發生，嚴重影響城市公共安全。相關從業人員要關注和重視聚乙烯燃氣管道焊接質量，樹立全員質量意識，落實各項控制措施，不斷總結完善質量控制體系和監督體系，確保聚乙烯燃氣管網的安全穩定運行。

1 華曄，武志軍，熊志敏，等.聚乙烯（PE）燃氣管道近期發展動態[J].全面腐蝕控制,2014(4):34～40．

2 鄭偉儀，吳文棟. 再論聚乙烯壓力管道焊接中的問題 [C]. 全國非金屬化工設備標準化技術委員會（SAC/TC162）.中國腐蝕與防護學會高分子管道和容器專業委員會（籌）技術交流會論文集.濰坊：2012：7～11.

3 周富國，李茂東.燃氣用聚乙烯管道焊工基本知識與操作技能[M].廣州：華南理工大學出版社，2009：93～97．

4 CJJ 63—2008 聚乙烯燃氣管道工程技術規程[S].

5 TSG Z6002-2010 特種設備焊接操作人員考核細則[S].

Welding Quality Control of Polyethylene Gas Pipeline Construction

Fu Jianan1Chen Jiaqin1Zhang Lingkun2Xie Honghai3
(1 Hainan Minsheng Gas Co. Ltd. Haikou 570208)
(2 PetroChina Huabei Oifield Company Cangzhou 062552)
(3 Hebei Fangyuan Engineering detection Co.,Ltd Cangzhou 062552)

As the wide use of polyethylene pipe in town gas network, welding quality plays a significant role in safely and stably running of pipe network due to the inflammable and explosive media transported in pipe line. By analyzing the important factors which would influence the welding quality of PE pipe, this article describes different ways to connect PE pipe, and concludes series of quality control measures in welding practices.

PE pipe Butt fusion Capacitor connection Quality control

X933.4

：B

1673－257X(2014)12－32－04 D O I: 1 0.396 9/j.i s s n.167 3-257 X.201 4.1 2.009

符建安（1972～),男,本科,工程師,副經理，從事壓力管道安裝施工管理。

2014-10-23）