燃气管网施工中PE管焊接质量控制分析

曹展涛

(广州市交通运输职业学校 广东广州 510440)

随着人们日常活动的日益频繁，致使资源的大量消耗，导致了目前的能源短缺。目前，低碳、绿色以及节能已成为新时期的主要探讨课题。天然气是一个无污染的洁净燃料。与原油或者煤气等传统燃料比较，它具有热值更高、使用安全以及清洁等优势。PE管施工非常便捷，自身性能非常高，已得到大面积普及和应用[1]。相关报告指出，PE 管在我国约占42%～46%，并呈逐年迅猛上升趋势。然而，由于我国聚乙烯管道的开发时间较短，致使施工过程中无法完全控制施工质量。

1 PE管的界定

聚乙烯管也是PE管的全称。在20 ℃的温度条件下，PE 管自身实际应用时间可以达到50 多年，比普通管材至少延长了28～32 年，从而大幅节约了网络管理的维修和更新成本，也大大降低了企业生产成本[2]。与常规管材比较，安装方法更简单，不采用防腐涂料，从而减少了实际成本。与常规管材比较，PE管拥有良好的柔韧性以及拉伸稳定性，并且还可以在一定水平上变形，从而大幅度减少了裂缝和自然灾害的影响，大幅度降低了安全隐患。与钢管比较，PE管的整体质量明显降低，大幅度降低了高空作业员的总体工作劳动强度。连接过程相对简单，且所需时间也较短，因此检修对人类生存的危害也相对较小[3-4]。

2 PE管焊接的原理与特点

2.1 PE管焊接的原理

聚乙烯是PE管内部的核心。焊接的原理主要是聚乙烯的实际熔化温度大概在180 ℃～245 ℃范围内。当熔化PE管道时，两端必须要深度融合，需要维持特定的压力，直到最终冷却，才能牢固地结合在一起。

2.2 PE管焊接的特点

2.2.1 高抗裂性

因为聚乙烯管是一种最新研发的材料，各国都对其性能，特别是抗裂纹快速传播的能力进行了详细的探讨。经过专业学者多年探讨研究以及相关报告指出，聚乙烯具有很好的高抗裂性能力，几乎高于2/3的其他材料管材。

2.2.2 使用寿命长

聚乙烯材料的实际使用寿命通常超过52年。该标准已被国际所认可，并在多年的实地作业过程中得到了验证[5]。

2.2.3 耐腐蚀性

聚乙烯本身是一种惰性材料。除了一小部分强氧化剂外，几乎没有其他化学物质腐蚀它，也不会发生电化学腐蚀。因此，不需要防腐涂层，并且具有很好的耐腐蚀性。

7）用于腹腔或消化道出血血管介入治疗使用微钢圈属于弱铁磁性，与MRI兼容。但MRI检查，在植入部位及附近行可能产生伪影，影响图像质量。

2.2.4 资金投入减少

城市煤气建设中最关键的组成部分就是燃气管路。由于燃气管线建成后，总成本约占全部造价的2/5，所以，使用聚乙烯管材能够减少施工成本，并创造更高的效益。由于PE管所用材质较钢制管材价格更便宜，因此应用时期也相对较长。钢材的最大应用时间一般不大于20年。但仅从这一点上来说，采用PE管材的成本就相对较小。同时，聚乙烯管材的弹性也特别强。只需要直接安装于工区内，而无须由员工开挖和回填，不但大大减少了技术员的操作量，还大幅度降低了造价。

3 PE管焊接出现的弊端以及形成原因

PE 管施工的核心步骤是焊接。在200 ℃～230 ℃的高温下，聚乙烯材质也可以熔融。在这种情形下，通过链接PE管两端的熔融部位。并使用热膨胀流程中产生的压强，使整个PE管在完全冷却后重新组成为一整体，从而进行整个焊接过程。因此一旦整个焊接流程中没有受到很好的监控，焊缝品质就将会产生很大问题[6]。

3.1 材料保存等环节出现的质量问题

PE管对存放环境的有着特殊的要求。不少公司对材质存放环境注意不足。施工现场环境温度与储存区环境温度并不相符。在焊接初期，PE管的内部环境温度有很长时间不能调节，从而使得工作环境和PE管的内部温度出现温差，从而严重影响了施工品质。部分建筑施工公司在露天环境下存放PE管，由于长时间暴露于阳光、泥沙等杂物下，因此存放高度过高会影响PE管的品质，从而出现变形、品质下降等问题[7]。在施工过程所使用的不开槽工艺技术也会造成PE管表面积产生划痕，在长期应力聚集的情形下会造成管材断裂。在PE管的运送与贮存过程中，因为受到影响等原因，就会出现破裂等问题。

3.2 聚乙烯管材及管件出现的质量问题

PE管材及管件的质量将直接或者间接影响到聚乙烯管道工程的整体质量。在实际施现场作业中，经常会出现很多问题，例如：在运输和堆放管道时，一些非法操作会导致质量问题。主要体现在以下几个方面。

第一，聚乙烯管材在储运过程中会引起人和机器损坏，受紫外线伤害很大，且难以储存和运输。聚乙烯管，是一类可燃的聚乙烯材料。所以，在贮运时应与其他易燃易爆物质保持一定间距，并随时注意防火措施。在运送过程中，因为运送方式和搬运人员的因素，PE管经常会出现裂纹和局部变形。在未来应用中，因为局部应力聚集，易产生隐患。第二，PE管直管段焊接时，未选用滚轮支架，会使PE管的内壁出现不同程度的划痕。第三，PE管在施工现场存放时，没有采取科学有效的防护举措，在暴雨或者阳光下会大幅度减少管道的实际使用寿命[8]。第四，管线施工后未能按照有关规定和技术标准第一时间完成回填，造成管线长时间受到垃圾和雨水冲刷的危害，不仅会大幅降低管线的使用寿命，还会带来一定的安全隐患。

3.3 电熔连接焊接接头出现的质量问题

第一，电熔套管管件二端与PE管相连后，不使用专门的焊接夹具紧固，使与PE管连接时保持在同心状态，强行连接使接口缝隙不平整，从而降低了接口的面积。第二，因为PE管以及电熔套管管件二者的生产厂家不一样，所以PE 管以及电熔套管管件会出现兼容问题。第三，在施工过程中未完成适当的活氧化层刮除作业，或在刮除过程中有不平衡现象的产生，造成了PE管端部不圆，并最终产生了不平衡的接口配合间隙，导致虚焊。第四，当PE管冷却或者熔化时，接头会移动。为赶上施工计划，冷却工作不在自然环境下实施，经常进行喷水或强制风冷等举措实施冷却。第五，由于插入电熔管件的实际管道长度与相关规章条例或者尺寸标准不一致，经常会出现脱焊问题[9]。

3.4 热熔焊接接口质量问题

PE管热熔焊接过程中，由于作业不规范或者不够仔细，会有大量错位、卷边不对称以及焊缝表面出现麻点或者气泡凹陷等各个方面的现象。这些问题主要是由下列几个层面造成的。

3.5 整体连接不可靠

PE管在连接后，必须先对接头位置与连接的可靠性进行仔细检测，仅凭肉眼并没法精确确定。所以，很有必要在焊接过程中强化对连接过程和材料品质的监控与管理等工作。在热熔或电熔焊接过程中，若相关作业人员所选用的设备不合理，焊缝品质也就没法满足要求。不少施工公司由于对焊接管理重视不够，没有按时对机械设备进行保养，从而造成了机械设备的总体特性发生一些变化。在实践应用流程中，要合理调节焊缝工序，以保证焊缝品质稳定。

4 提高燃气管网施工中PE管焊接质量控制的有效途径

4.1 检查企业资质

聚乙烯管材及其相关产品制造企业，应当依据国家监督管理机关颁布的压力管生产规范，开展生产。同时相关行政部门也要强化对企业生产的监管检查工作，对质量符合要求的制造企业发放生产证照。与产品相关的PE管材的贮存日期也必须严格控制与管理。产品合格后，管材的整体贮存日期不能高于一年，而管材从制造到应用期间的整体贮存日期也不能高于一年。同时在PE管材施工过程中，监理部门也应起到应有的作用，着重检验公司的各项生产资质，以保证PE管材焊接时最大限度地达到产品质量要求。

4.2 施工材料方面

4.2.1 加强施工材料的质量控制

在施工过程中，要严格地根据预先制订的施工预案加以管理，并做好整个施工过程的质量把控，以防止人为或者其他因素对PE 管道产生不同程度的机械损伤。在PE管的安装和搬运过程中，应当避免撞击、坠落等问题。焊接后必须做好相应的防护，以防止连接部分移位。

4.2.2 防止管道和配件的机械损坏与变形

焊接PE管时，务必严格遵循有关标准以及规定进行作业，防止铺设新管道时对管道的表面造成不同程度的机械破坏。运输管道时，相关作业人员应谨慎负责，防止在装卸过程中撞击或者抛掷。PE管焊接完毕后，应第一时间放入管沟，并及时对管道进行全面保护[11]。

4.2.3 设备的选择和维护

如果使用DN110以上型号的PE管，则应选用热熔焊接，并应选用相同品牌和性能的管道和管件，以实现两者之间的良好兼容性。也可以选择不同品牌的管道和配件，但必须经过验证。DN110以下的PE管采用电容焊接，实现管道与管件的连接。此外，必须进行日常维护，以确保焊接设备的运行状态。

4.3 施工质量方面

4.3.1 施工质量把关

PE管埋设时，务必严格遵循有关标准以及规定，防止因负荷太大而造成PE管道发生变形和不同程度的损坏。敷设PE管过程中，务必注意直管段实际长度不宜过长，防止管道所受实际压力过大，温差变化明显致使管道出现不同程度的损坏，应实施蛇形铺设。此外，因为PE管的所使用的焊接手段大部分是热熔焊接，电熔焊的实际数量相对较少，因此加强施工质量的检查十分有必要[11-12]。

4.3.2 加强对焊接过程的质量管理

燃气管网作业过程中，常规管道与PE管的主要连接方式迥然不同。PE管主要的连接方法为热熔焊。因此，若管子口径相对较小，则需要电熔焊接。在焊接质量检验流程中，我们可使用超声检测技术、磁粉测试、射线以及渗透等手段。保证焊缝品质合格。在检测过程中，质量检验部门必须对施工中使用的焊缝工艺进行分析判断，确定冷却温度、预热时间、焊缝压力、接头电流等施工质量指标。负责PE管道焊缝的技术人员必须获得相应经验，对各种焊接设备和材质进行仔细检测，最大限度地减少焊缝质量缺陷。必须系统地判断和分析焊缝环境。如果焊缝环境温度、风速都不能满足焊缝的基本条件，必须采用安全措施甚至干脆终止焊缝。

PE管每隔48～50 mm需要系统的回弯一次，重点是检查有无裂纹或裂缝，熔接处一定不能先漏出来。PE管焊缝完成后，要对焊接部位开展细致的外观检验，并且还要对翻边和切割检查设备开展全面检测，以及时发觉在焊缝流程中的各种隐患，以保证焊缝品质符合规定。PE管的圆周部分也必须经过相对均匀的翻边，错位量不能高于10%。

4.4 连接方面

4.4.1 电熔连接的质量控制

焊缝初期，尽快擦拭与PE管连接区域的表面上氧化层，清除杂质，并标注好插入深度。将已焊缝的PE管与刮伤的PE管相连，并在冷料段部位设计好接口。将保持稳定的PE管组件清洗晾干，在应用之前打开封装。并将电焊机的出口线联接在管材的防护帽上。焊缝流程中，应当调节接地装置，并做好对焊机的防护措施，防止焊丝过分拉扯和与电焊机的撞击。对焊机，不能检测接线流程中的电源开关。在接头后，应当检测连接部位是否有将物料顶升或挤出问题。电熔焊缝流程中，检查接头部位不能有停机、过熔、冒烟等问题。此外，在焊缝处理过程中，PE管不要接受外力压迫，以尽量减少不必要的移动位置，并尽可能地保证了焊缝品质稳定符合要求[12]。

4.4.2 热熔连接的质量控制

热熔连接早期阶段，需要对PE管的外观进行全面检查，重点检查PE管表面、内部是否有刮痕或者划痕。如果划痕的实际深度高于管件实际厚度的8%～11%，必须及时对PE管进行更换，并仔细核对PE管的实际生产日期，确保PE管在使用寿命内。此外，在整体焊接工艺中，必须正确地处理焊接，以保证整体焊接在预热后可以获得预想的结果。第一个焊缝接头在焊接完毕后，就应该马上启动焊接，待焊缝位置完全冷却后焊接。

4.5 注意环境因素

焊接PE管时，无论实施哪种连接手段，都应严格把控环境实际温度，一般为-3 ℃～48 ℃，实际风力不超过5级。因此，在寒冷的冬季，应采取一系列保温举措，进行防风措施，并高度注意调整焊接连接技术；在炎热的夏季，作业时应采取一系列防暑举措。如果管道或者管件的实际储存温度与现场施工温度相差比较大，则需要静置几天，确保实际温度尽可能与施工现场的实际温度保持一致。焊接过程中，应确保焊接的内部或者表面清洁、干燥；合理把控加热的时间以及加热的温度；保证焊后焊接接头的实际冷却时间，施加适当的外力，大幅度提高分子实际变形率。一般情况下，施加适当的水平径向支撑力能够平滑管道表面的不平整度，但也应合理控制所受的压力，不然会对接头的整体轮廓产生很大的影响。

4.6 提高作业人员的整体素质

作业人员是PE管道施工的“主人翁”。作业人员之间应实行分工管理，加强员工评估，加大考核力度，加强PE 管道施工的日常例行检查和维护制度的实施和评估。考核有考核标准，即明确日常检查的内容。将表格等日常检查项目落实到日常检查员处，并签字确认。对考核项目不到位或未签署例行检查的，给予相应处罚。同时，落实管理责任制每个人负责一项事务池。如任何一环都存在质量问题，找出了分管哪个环的管理者，并对PE管道施工过失予以了适当的惩罚，从而使得员工更能关注于自身的职责任务和管辖范围。而主管人员负责制则保障了施工企业内PE管道施工质量，确保PE管道施工质量。因此，为了大幅度提高PE管的作业质量，一定对作业人员实施有针对性的培训课程，强化作业人员的专业能力以及安全意识[12]。

5 结语

总体来说，我国聚乙烯管道在天然气输送中的应用时间不长，特别是聚乙烯管道自身性能优势得到了大面积应用，导致天然气工程当中存在多种问题，在不同层面上直接或者间接影响了天然气输送的安全。所以，在城市燃气管网的全面施工中，严格把控聚乙烯管材的焊接品质是非常关键以及必不可少的。各作业单位应当根据PE管材料的本身特性，根据目前我国燃气工程项目以及焊接技术的发展趋势，合理设计PE管自身焊接工艺流程，并加强对各个部门的品质监测管理工作，保证PE管的品质以及安全性，从而提高我国燃气工程自身稳定性。