燃气用聚乙烯（PE）管道现场焊接质量检验要点

张进华

摘要： 聚乙烯（PE）管道在城镇燃气中低压管网中大量使用，管道焊接质量直接影响到城市燃气管网安全运行，本文针对聚乙烯管道现场焊接质量检验要点进行探讨。

关键词： 燃气管道;焊接;质量检验

前言

我国城镇燃气发展迅猛，而聚乙烯（PE）管道具有重量轻、施工简便及其耐腐蚀性、密封性好、韧性高、使用寿命长等优点在城镇燃气中低压管道系统中广泛运用并被行业所认同。聚乙烯管道焊接质量是整个燃气管网系统中最薄弱的环节，并且施工环境、焊接工艺、人员资质、材料、机具设备、检验检测及组织管理对焊接都有较大的影响。本文结合现场安装实际情况及质量检验过程中的问题，给予现场检验工作的一些建议和方法，进而确保城镇燃气管网系统安全运行。

聚乙烯（PE）管道连接的基本方式

聚乙烯（PE）管道焊接采用外加热板加热的热熔连接和通电加热嵌入式电熔丝的配件进行电熔连接两种连接方式。焊接机理是利用外加热的方法，使两个连接端面的聚乙烯高分子材料在受热区间熔融，在一定条件下使两个端面熔接成型，保持冷却后形成一个整体并达到要求的强度。

在《聚乙烯燃气管道工程技术标准》CJJ63–2018明确规定聚乙烯燃气管道的连接方式：

聚乙烯管材与管件、阀门的连接方式应采用热熔对接或电熔连接方式，不得采用螺纹连接或粘接。

聚乙烯管材、管件和阀门的连接在下列情况下应采用电熔连接：

1）不同级别（PE80与PE100）;

2）熔体质量流动速率差值大于等于0.5g/10min（190℃，5kg）;

3）焊接端部标准尺寸比（SDR）不同;

4）公称外径小于90mm或壁厚小于6mm。

焊接工艺对焊接质量的影响及检验要点

焊接工艺评定是验证焊接工艺参数适用性重要程序。燃气用聚乙烯（PE）管道在不同环境、不同规格以及不同设备的焊接操作工艺存在差异，因此安装单位管道焊接前必须按照各自连接方式的相应要求进行做焊接工艺评定。检验时应审核焊接工艺评定的适用性。

热熔连接的焊接工艺参数，因材料牌号级别、环境温度、各厂家所采用掺和料比例不同都会有所调整，为了确保焊接质量建议对于不同情况对应做焊接工艺评定。在施工前应分析焊接评定工艺参数及现场环境、设备情况，进行焊接试验，根据试验情况编制对应的焊接工艺卡来指导现场焊接操作。工艺参数经焊接责任人审核，质保工程师审批后实施，以保证焊接质量。

1）温度要求，加热板温度要求，PE80材质为210±10℃，PE100材质为225±10℃。

2）熔接压力（P0）作用于对接管道横截面上的压强（表压）0.15MPa，焊接设备显示压力根据热熔设备液压缸中活塞的有效面积进行换算。焊接压力选用不当将造成虚焊、接口强度低等焊接质量问题。下图是焊接压力过大、正常范围、过小的三种不同熔接情况。如下图：

3）吸热时间要求，吸热时间（S）为管材壁厚×10;吸热时间过长或不足将直接影响焊接质量。规范标准提供的参考工艺参数数据基于环境温度为20℃的情况，聚乙烯管道对于温度敏感性较强，现场操作时根据环境温度可适当调整。

4）冷却时间要求：按《聚乙烯燃气管道工程技术标准》CJJ63–2018要求进行。

电熔连接的焊接工艺，是以管件生产单位提供相应工艺参数，安装单位进行评定验证。

1）电熔连接工艺参数由管件生产厂家提供，并要求在电熔管件上标识。各管件生产单位焊接工艺参数均有不同，对于新提供的电熔管件必须对其焊接工艺参数进行验证，验证合格后方可使用。在同一个生产单位，电熔配件用量在5000个以上或2个月建议做一次焊接工艺参数的验证评定，评定要求按TSG D2002–2006《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》要求执行。

2）管材氧化皮刮削情况对电熔焊接质量的影响尤为重要，因管材氧化皮刮削不到位造成的接口虚焊，造成运行中管件脱落泄漏重要原因之一。见下图：

施工环境对焊接质量的影响及现场检验要点

聚乙烯（PE）管道现场焊接环境一般处于室外相对较为恶劣，现场环境温度、风力、潮湿度等对于聚乙烯管道现场的焊接质量都有影响。

管道连接的环境温度宜在–5℃～40℃范围内;当环境温度低于–5℃时，应采取保温措施。

当风力大于5级时，应采取防风措施;风力大导致热板两受热面温度不均，在受风面热板表面温度偏低或未达到焊接温度，影响焊接质量;现场尘土较多，风力大导致扬尘污染焊接端面;

雨天潮湿，管材端含水率增加，造成焊接翻边出现麻点;雨天未做有效防雨措施，可导致焊接端口连接未熔合，连接端面在冷却时受雨水淋湿导致接口材质脆性变化。

在大气环境中紫外线会加速聚乙烯材料的老化，在实验表明，波长290nm～400nm的紫外线尤其是波长300nm左右的紫外线，是导致聚乙烯劣化的主要因素。

机具设备对焊接质量的影响及检验要点

聚乙烯（PE）管道热熔焊接设备主要由机架（夹具）、加热板、铣刀、液压控制台组成的液压热熔连接设备。随着对焊接质量的重视，为了减少人工操作对聚乙烯管道焊接质量的影响，现阶段大部分燃气公司要求使用全自动热熔连接设备。在操作过程中设备的依赖程度也逐漸提高，而设备的状况将直接影响焊接质量。现场主要检验要点：

各仪表是否检测合格，并在有效期内。

液压系统是否漏油现象（含外漏和内漏），查看保压是否能稳定。

机架是否变形，运行液压缸移动是否顺畅。

加热板两侧温度是否分布均匀稳定，可利用测温仪进行检测热板表面温度。

是否按要求定期进行校准和检定，周期不应超过一年。

供电电源是否稳定，对于电压不稳定区域应增加稳压设备。

对焊接完成的焊口进行相应检验，并对应焊接记录。

焊接操作人员对焊接质量的影响及现场检验要点

焊接人员的焊接操作水平直接影响到焊接质量，在压力管道安全技术监察规程要求从事管道元件制造和管道安装、改造、维修焊接的焊接人员，必须取得相应的《特种设备作业人员证》后，方可在有效期内承担合格项目范围内的焊接工作。

工程施工人员普遍流动性强，有些施工班组安排未取得相应合格项目的人员进行操作，未能按规定检查材料等级规格，焊接参数设置不符合要求等时有发生，给燃气管道运行安全埋下隐患。现场对焊接人员的检验要点：

核对操作人员持证情况并在有效期内，检查安装单位对焊接人员的管理，是否在合格焊接人员名单之内，现场核对操作人员与证件人员一致，观察焊接人员现场操作及焊接记录填写情况。

在熱熔连接时，观察是否按规范要求检查管材材料等级、型号规格，检查焊接设备、设定相应的焊接参数，焊接管口变形处理、偏差处理（错边量不得大于壁厚的10%），端面清洁处理及保持清洁，压力操作（手动设备），按要求进行冷却等。

在电熔连接时，检查管件的存放是否密封干净，观察是否按规范要求检查管件焊接参数、管材型号规格，是否根据管件长度大小做好刮削氧化皮的标志，刮削均匀干净并做好承插位置标志，管件承插时是否同轴，是否检查焊接设备及电源的稳定、设定相应的焊接参数，焊接时是否有外力影响等。

有辅助工协助焊接时，观察辅助工工作情况是否影响焊接质量等。

检验方法对焊接质量的影响及要点

聚乙烯（PE）管道焊接质量现场不损伤的检验方法比较简单，并未规定对焊接内部缺陷的检查方式和规程要求，则在焊接质量检验，应注重过程质量控制和焊接后的检查相结合，以保证焊接质量。以下主要对热熔连接接口的质量检验方法进行介绍：

100%的卷边对称性和接头对正性检验。卷边对称性检验，沿着管道整个圆周内接口卷边应平滑、均匀、对称，卷边融合线的最低处不应低于管道的外表面。接头对正性检验，接口两侧紧邻卷边的外圆周上任何一处的错边量不应超过管道壁厚10%。

卷边切除检验。开挖敷设不少于15%的接头卷边切除检验，设计文件有更高要求的按设计文件要求检验比例进行，建议检查比例要大于50%。非开挖水平定向钻施工应100%进行卷边切除检验。切除卷边应是实心圆滑，根部较宽，切割面中不应有夹杂物、小孔、扭曲和损坏。每隔50mm进行一次180°的背弯检验，卷边切割中线附近不应有开裂、裂缝，不得露出熔合线。

在一次焊接质量检验中，在外观检验合格后做卷边切除检验时发现有一处不融合的缺陷。如下图：

结语

燃气用聚乙烯（PE）管道焊接质量是直接关系到城市燃气管道的安全运行，目前焊口缺乏无损检测手段的情况，必须严格做好现场焊接过程检验和焊接后检验，以保证施工质量。

参考文献

杨洪波.聚乙烯（PE）管道焊接质量的检验[J].中国特种设备安全，2009，（03）.

赵芳，梁建明，王占英.城镇燃气PE管道的焊接工艺评定[J].焊接技术，2013，（03）.

CJJ63–2018聚乙烯燃气管道工程技术标准[S]. 2018.