HDPE板與鋼骨架復合管的焊接應用技術

摘要：文章針對贊比亞謙比希銅冶煉有限公司轉爐煙氣提鉍項目中關于HDPE板與鋼骨架復合管相結合的焊接技術應用、現場出現問題的應對措施等方面進行了分析和闡述，對今后同類技術應用具有一定的參考價值。

關鍵詞：鋼骨架復合管；HDPE板；焊接技術；質量控制措施；工藝管道 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ114 文章編號：1009-2374（2016）26-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.024

1 項目介紹

贊比亞謙比希銅冶煉有限公司轉爐煙塵回收鉍和銅采用的是濕法半閉路生產方式。常溫常壓狀態下浸出煙塵中以硫酸銅形式存在的銅，占煙塵含銅40%左右，即可采用電積方式將浸出的銅轉化為粗銅進行回收，該銅電積方式采用專有技術，能有效解決煙塵含砷的污染問題，且無廢氣、無污染。

對浸出渣使用加入氯鹽混合溶液浸出的方式進行浸鉍，將95%以上鉍浸出。此時的浸鉍渣含鉍小于1%，含銅占總銅50%，將其返回火法流程冶煉。

對浸鉍液使用加入用碳酸鈉溶液，將氯化鉍形成氯氧鉍（BiOCl）沉淀的方式，使鉍得到有效回收。沉鉍液中含有少量銅，加入碳酸鈉溶液使氯化銅形成碳酸銅沉淀可返回火法系統冶煉，而沉銅液中氯離子得到部分再生，則再返回進行浸鉍。

2 項目工藝流程系統圖

項目工藝流程系統圖如圖1所示：

3 安裝工藝及處理問題的應對措施

根據生產工藝的要求，本項目工藝管道設計均采用鋼骨架復合管居多，局部的采用ABS、不銹鋼管道；大部分非標設備、結構均采用的是不銹鋼制作或采用碳鋼制作并進行內部襯里來滿足工藝管內介質的腐蝕。本文只是以該項目的工藝管道中鋼骨架復合管的焊接（直接接頭）為例，在實際操作過程中存在的問題及制定相關有效的技術保證措施。

3.1 工藝管道描述

該工藝管道中大部分均采用鋼骨架復合管，鋼骨架復合管的連接方式為熱熔焊接。因此工藝管道材料中采用鋼骨架復合管道的工藝管線中，除鋼骨架復合管管材以外，同時還包含與鋼骨架復合管配套的輔助件有同材質的熱熔彎頭、三通及直接接頭等。

3.2 工藝管道的具體操作方法

在實際操作過程中，其主材鋼骨架復合管與配套的輔助件均采用IEFD-P4M120130電熔焊機進行熱熔焊接。在這里以直接接頭焊接為例，其焊接工藝看似簡單、操作方便。

焊接前的準備工作及焊接操作步驟：

首先，切割管材，必須使斷面垂直于管軸線。管材切割一般采用管子剪或管道切割機，必要時可以使用鋒利的鋼鋸，但切割后管材斷面應去除毛邊和毛刺。

其次，將鋼骨架復合管接頭外表面及直接接頭、三通、彎頭等輔助件的內壁部位進行清理，必須保持清潔、干燥、無油，不能有灰塵等雜物。

再次，將其鋼骨架復合管與相對應的接頭進行套接（套接方式如下面2～3mm偏差圖示結構相同），并采用本單位制作的專用工具進行固定。熔接直接接頭、彎頭或三通時，按設計圖紙要求，應注意其方向，在管材和管材的直線方向上，用輔助標志標出其位置。

最后，根據不同管徑在IEFD-P4M120130電熔焊機控制面板上按照電熔焊機操作說明書設定相應的參數（主要是熱熔時間、溫度曲線等），啟動后達到一定的溫度使其直接接頭、三通或彎頭與母材進行熱熔，達到加熱時間后，應立即將加熱套管的觸點接線端子取下，避免過熱現象的發生。

以直接接頭為例：由于電熔焊機的接頭是固定在直接接頭的兩個觸點上，而且熱熔過程中要保證鋼骨架復合管與直接接頭中間不能竄動，這無非就要求直接接頭與鋼骨架復合管道之間要相對固定，在此操作過程中，我們制作了簡易適用的專用工具以保證直接接頭與鋼骨架復合管的穩定性，加工工具（根據管道外徑不同，專用工具相對應的尺寸有所改變，但結構形式相同）如圖2所示：

具體現場操作的照片如圖3所示，鋼制件為專用工具，中間部分為熱熔直接接頭，兩邊分別采用工具固定的對象為對接的鋼骨架復合管，圖示偏下方為直接接頭外接熱熔焊接的觸點接頭。

采用上述制作簡易適用的工具，大大地減少了熱熔焊接的總體時間，并且保證、提高了熱熔的質量。

但是由于所到現場的鋼骨架復合管每根長度一致，并且鋼骨架復合管與熱熔直接接頭配合的部分比復合管管線的外徑大2～3mm，這樣將造成兩側的熱熔接頭只能焊接兩個相對長度管線的接頭。如果將按照工藝進行鋼骨架復合管的長度進行截取、管道預制，將導致整根管材的中間部位將與直接接頭無法熱熔。即在采用前述方法時發現熱熔套管的直接接頭內徑比我們鋼骨架復合管的中間部位（管道截取后）熱熔接頭外徑大2～3mm，將直接接頭與電熔焊機接通并進行熱熔，導致直接接頭的溫度按照設計值時無法與鋼骨架復合管熔接，我們試著將增加設定溫度、改變熔接時間等方式嘗試了多次無果，如果繼續嘗試將導致熱熔直接接頭數量不足，無法滿足現場剩余工作量的工藝施工，咨詢廠家后，廠家承諾熱熔接頭返廠可以更換內徑較小的直接接頭，但如果將熱熔直接接頭返廠后按照鋼骨架復合管直接采購的話，采購、發運周期至少3～5個月，否則將對現場鋼骨架復合管造成大量浪費。具體偏差示意如圖4所示：

鑒于以上存在的問題，我們現場進行果斷、大膽的嘗試，將鋼骨架復合管的外壁進行焊接一層2～3mm厚的HDPE板，首先是將鋼骨架復合管外壁清理干凈，并用φ100角向磨光機配帶鋼絲刷進行拋毛處理，之后采用2～3mmHDPE板將鋼骨架復合管道外壁進行圍包，并采用我們制作如圖5的簡易適用的工具進行固定，同時采用RFSJ-16A擠出式塑料焊機進行焊接、打磨，使其鋼骨架復合管道的外徑與熱熔直接接頭的內徑相配合，再采用上述方法進行焊接。具體的專用工具及使用方法如圖5所示：

按照上述嘗試方法進行焊接，取得了良好的效果，并且管道安裝完成后一次性系統試壓成功。

4 質量控制措施

（1）確保管材的切割質量，保證斷面與管材軸線垂直；（2）必須保證鋼骨架復合管接頭外表面及直接接頭內壁清潔、干燥、無油，不能有灰塵等雜物；（3）專用工具必須緊固牢靠，不能在熱熔過程中鋼骨架復合管與熱熔接頭之間有竄動；（4）每次連接完成啟動熱熔焊機之前，必須進行整體外觀質量檢查，不符合要求的必須進行返工處理；（5）熱熔焊接的參數設定必須根據不同管徑按照說明書進行設定，嚴格控制熱熔時間，嚴禁中途中斷熱熔。

5 安全控制措施

（1）焊接操作人員技術必須熟練并進行崗前培訓，嚴格遵守操作規程；（2）帶電設備必須有可靠的接地，防止觸電；（3）熱熔現場周圍進行安全維護，配置相應的滅火設施；（4）熱熔過程中，不能觸及熱熔套管，防止燙傷。

6 技術經濟分析

針對該項目施工過程中出現直接接頭與鋼骨架復合管不能進行熱熔后現場大膽嘗試的方案進行經濟比較分析，如果按照工藝及規范操作要求，需要重新采購的材料及附件如表1：

根據表1進行分析：該項目如果按照原設計工藝要求及操作規程進行，將會從國內重新采購材料及空運費用高達80余萬元，并導致現場部分管道及熱熔接頭浪費嚴重及影響整個施工工期至少2～3個月。

因此采用此方法的大膽嘗試，大大節約了費用并加快了整個項目的施工進度，確保了施工質量，縮短了該項目的整體施工工期。

7 結語

目前，謙比希銅冶煉有限公司轉爐煙塵提鉍項目已于2012年11月份竣工交付生產使用單位，至今未出現工藝管道因焊接質量問題而發生滲漏、焊縫斷裂等現象，生產持續穩定，達到了預計的效果。此嘗試方法可為以后類似工程中提供一定的參考價值。

參考文獻

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[2] 王志.高密度聚乙烯（HDPE）管道熱熔焊接技術[J].科技情報開發與經濟，2010，20（28）.

[3] IEFD-P4M120130電熔焊機操作說明書[S].

作者簡介：崔國柱（1980-），男，吉林長春人，供職于中國十五冶金建設集團有限公司（非洲公司），研究方向：公司生產技術管理。

（責任編輯：蔣建華）