論聚乙烯燃氣管道全自動焊接技術

付韶榮

北京正坤市政工程有限責任公司 北京 100032

引言

聚乙烯管道因其良好的化學性能在燃氣行業得到廣泛的運用。經實驗研究表明，聚乙烯管道最容易出現質量問題的區域就是管道之間的連接處，對此，為保障聚乙烯管道能夠更好地為天然氣輸送提供支持，施工人員應當加強對聚乙烯管道接頭的焊接工作，利用全自動焊接技術完善人工焊接出現的不足，確保燃氣輸送管道的整體施工質量。

1 規劃聚乙烯管的全自動焊接工作

1.1 聚乙烯管道的理化性質

聚乙烯材料具有較為優異的化學穩定性，能夠在常溫條件下耐鹽酸、胺類等化學物質的侵蝕，而且此管道作為還不會滋生水垢，因此還被廣泛應用在城市居民日常生活的給排水工程中。同時，聚乙烯材料做成的管道還具有一定程度的抗壓性，在焊接時高溫會導致焊縫附近熔融塑料發生二維流動，導致聚乙烯分子在原有晶核的基礎上會裂變出更多的小分子晶核，從而使整個焊接區域的結晶度增加，其整體強度和硬度也會隨之增大。并且因為熱熔焊接區域的聚乙烯管道內部的結晶度高于其他部位的結晶度，所以合格的焊接管道還會具有較高的拉伸強度和硬度。

另外，聚乙烯材料中高聚物球晶結構的大小會對聚乙烯的物理性質造成較大的沖擊。在焊接作業進入冷卻和退火時如果較為順利則會產生大球晶分子結構，那么高聚物對聚乙烯管道強度的沖擊就會顯著下降，因此,在聚乙烯管道焊接時應使用合適的加熱板來控制加熱溫度和加熱時間,在低溫、雨天和風大環境下管理人員應做好焊接時的保護工作，以防止因熔斷區域冷卻速度過快而導致的焊縫區域結晶度和球晶尺寸大小不一造成管道斷裂現象。

1.2 前期準備工作

在開展焊接聚乙烯管道工作之前，施工團隊應當采購專業的全自動焊接設備，并安排專業的技術人員做好焊接設備的試運行工作。然后，由項目的管理人員監管各工種之間的技術交底工作和安全教育，同時管理人員還應當考察操作全自動焊接設備技術人員的焊接工作能力。另外，管理人員還應當做好聚乙烯燃氣管道材料性質、管道長度以及管道厚度等基礎信息的記錄工作，為全自動焊接設備提供運行參數，并且施工人員還應選擇合適的區域作為焊接節點，結合施工區域的實際情況擬定科學的焊接施工方案和應急故障處理措施，從而保障全自動焊接工作的順利開展。

1.3 焊接質量控制質量控制要點

在進行焊接工作之前，施工現場的管理人員應當對全自動焊接技術員工進行焊工證的復查工作，合理分配技術人員的工作區域。同時還要做好焊接設備功能質量的檢測工作，主要檢查焊接設備上的所有計量儀表是否處于正常區間、能否準確地反映出實際施工時各項數據、質檢標簽是否在檢定的有效期內等方面。并且還要在焊接前做好每個聚乙烯管材規格和材質的檢測工作，復查施工所用的管道是否能夠與自動焊機設置的管道規格一致。另外，技術人員還應當在管道焊接工作開始時做好環境溫度檢測工作，正常天氣下需要每隔3小時進行一次施工環境溫度檢測工作，在不良天氣下應以1小時為界限進行一次施工環境的溫度測量，特別是在風雨天氣下和環境溫度低于-5℃下進行焊接作業時，技術人員應當采取適當的保護措施以確保聚乙烯管道焊接面能夠具有足夠的焊接溫度。

1.4 系統參數設計技術

由于燃氣管道需要覆蓋到城市的每個角落，為居民提供的日常生活提供便利，因此，聚乙烯管道的實際路線會非常復雜，且需要焊接的區域非常多，這對全自動焊接設備的系統參數設計提出很大的考驗。對此，為避免施工過程中出現漏焊的現象發生，需要設計人員對需要進行全自動焊接的每一個焊接口進行實地考察且做好編號記錄，然后將編號輸入到全自動焊接設備的系統中，從而保障聚乙烯管道的焊接工作能夠按照序號有序進行下去，進而起到全面提高焊接工作的施工效率[1]。

2 全自動焊接技術

2.1 焊接時注意事項

在焊接時施工人員需要對每個聚乙烯管道的連接區域進行檢查，保障焊接完成之后管道能夠符合燃氣運輸的需求。同時焊接人員還應當控制好焊接區域的環境溫度，因為聚乙烯管道的焊接工作大多是在室外環境下進行，所以技術人員要提前掌握施工區域的天氣情況，做好焊接區域的防雨和防曬工作，通常情況下聚乙烯管道的焊接溫度應當控制在5至45℃ 之間。并且為保障焊接質量技術人員還應當嚴格管控管道長度的切割工作，在全自動焊接作業之前，施工人員應做好機具、焊機和管材等施工用具的清理清潔工作。截取聚乙烯管道時,必須使用可旋轉的切刀進行切割，嚴禁使用鋸齒式切割工具進行聚乙烯管材的截取工作[2]。

2.2 銑削管材

將管材裝卡在全自動焊接機上之后，操作人員通過遙控裝置控制焊機按照設定好的焊接標準進行管道的洗消工作，同時技術人員還可以通過控制箱面板上的按鍵來對焊機進行控制。洗消命令下達之后焊機會自動拖拽管道進行壓力的測試，并在測試完成之后將管道退回原來的位置，在核對好實際壓力數據后焊機將會放入銑刀帶動管材自動前進，且銑刀開始旋轉進行聚乙烯管道的焊接面洗消工作。當洗消面達到規定數據之后全自動焊機將會自動停止銑削工作，同時卡套自動后退取出銑刀，等待技術人員確定洗消是否合格，如果洗消出現偏差則需要調整洗消數據從新進行洗消工作，當洗消管道完全符合焊接保標準之后才可以進行下一步的焊接工作[3]。

2.3 管道熔接

當技術人員檢查好待焊接管道的規格之后，操作人員就可以按下控制箱面板上的焊接鍵準備開始焊接工作。當焊接頭加熱板溫度達到設定溫度時，焊機將會進入到全自動焊接狀態，此時焊接機將無須人工進行操作即可進行管道的焊接。此時技術人員應當時刻跟進全自動焊接機的運行，觀察加熱完畢報警燈是否亮起、加熱板是否在焊接之前自動脫離焊頭以及動卡套是否帶動管道自動前進，直至該施工區域的焊接工作完畢，技術人員才可以進行下一部分的工作。

2.4 焊接后資料保存與填寫

在聚乙烯管道焊接完成之后，需要管理人員根據實際情況填寫好每道焊口的基礎信息，并以天為計量單位將當日的管道焊接數據記錄在電腦上，同時打印出紙質數據進行封裝保存。焊接技術人員應當做好每道焊口的焊接記錄，在焊接作業前提前記錄好焊口聚乙烯管道的編號、焊工號以及周邊環境溫度等信息，在焊接作業過程中應做好焊接溫度、對接壓力、拖動壓力、翻邊壓力（MPa）、管道吸熱時間（s）、全自動焊接機的增壓時間（s）、管道冷卻時間（s）等數據記錄，為焊機完畢之后的全面數據統計做好基礎工作。

2.5 焊接檢測

因全自動焊接技術焊接的聚乙烯管道無法用肉眼觀察內部的焊接質量，因此，在進行焊接質量檢測時施工單位通常會引進超聲相控陣聚焦技術來對聚乙烯管道的焊接質量進行檢測，該技術的檢測原理是運用電子技術，通過探頭激發安裝在管道上的時序控制單元，使各單元能夠同時發出超聲波，然后在利用高密度集成晶片組成的超聲相控陣探頭收集聚乙烯管道反饋的超聲波，來判斷管道內部的熔斷情況。超聲相控陣探頭是利用晶片之間的略微差別來實現的超聲波收集工作，此項技術通過對單晶片的延遲進行控制實現聲束偏轉，從而使得超聲相控陣探頭能夠更加仔細的掃查焊接區域，具有探測靈敏度高、空洞分辨力強，高缺陷檢出率地等技術特點。另外，此項技術還可以通過外接專業控件來實現超聲波數據圖像化，進而使得焊接檢測工作能夠更加準確真實。

2.6 檢測的意義

通過超聲相控陣聚焦技術在聚乙烯管道焊接檢測時的應用，技術人員能夠更好地了解到聚乙烯管道的=焊接質量，解決聚乙烯熔接接頭無損檢測難的問題。同時，該技術還可有效反饋出熔接接頭處的缺陷，例如焊接過程出現冷焊、過焊、氣孔、熔接面污染以及熔接面夾雜等不良現象，為聚乙烯燃氣管道建設提供行之有效的檢測方法，促進聚乙烯管道焊接接頭的無損檢測的發展。

3 燃氣管道全自動焊接工作的注意事項

3.1 工作能力

因為全自動焊接技術是通過智能設備來完成的，所以此項技術將會對操作人員的專業水平提出較高的要求，因此焊接單位應當積極開展員工技術考核工作，結合實際施工時與遇到的施工問題對技術員工進行培訓。同時，招收的技術人員應當全部具備相關專業證書，以此來控制聚乙烯管道焊接工作的工作效率。并且施工單位還應當積極進行焊接技術的創新工作，不斷融合現代信息技術，完善自動焊接機的不足，從而推動管道焊接工作的持續發展。

3.2 焊接后的檢測

在將聚乙烯管道裝進全自動焊接機內部時，施工人員應當做好管道焊接面和與焊接面接觸的所有物品的清潔工作，同時還要主要避免對聚乙烯管道造成較大的損壞，特別是需要進行焊接的區域更是要仔細檢查，避免焊接管面上附著雜質、污垢和切屑等與焊接無關的物體，從而保障焊接工能夠達到設計的焊接標準。在聚乙烯管道焊接完成后技術人員還應按不低于10%的焊口翻邊標準進行翻邊切除檢查，確保焊接處的翻邊處理是實心圓滑且根部較寬的形狀，翻邊處不應有雜質、熔斷、損壞、小孔和扭曲的問題，并且在整段管道焊接完畢之后還應每隔50cm進行一次180°的背彎檢測，檢測標準為管道整體不應有開裂、裂縫等現象。在施工結束之后管理人員應及時對每個焊工組的焊接質量進行統計，分析焊接過程中出現的焊接質量問題的原因，進而及時做好解決對策，為第二天的焊接工作打下基礎。

3.3 其他注意事項

因為聚乙烯管道的焊接工作會涉及銑削加工的環節，所以技術人員必須要嚴格監控管道的承壓能力，避免出現洗消之后管道壓力較低無法使用的現象。同時操機人員在每一次洗消工作之前都應當對銑削刀具的磨損程度進行檢查，預防因洗消刀具問題導致的管道洗消面不光滑的現象發生，增加管材的實際使用壽命。

4 結束語

綜上所述，在進行聚乙烯管道焊接時，使用全自動熱熔對接焊機可以有效控制焊接質量，縮短焊接工作的時間。并且全自動焊接技術還能夠避免出現焊接不均勻的現象發生，增加聚乙烯管道的使用壽命。因此，施工單位應當不斷完善全自動焊接技術，做好技術人員的日常培訓工作，從而促進聚乙烯管道焊接事業的發展。