PE焊接培训资料

PE焊接培训资料二零一零年三月十五日目录2第一章PE管生产技术简介……………………………………3.一聚乙烯材料二聚乙烯管道的类型三目前国内外主要PE管道专用料第二章PE管道焊接技术………………………………………7.一高聚物的状态二连接技术第三章PE管道焊接工艺评定…………………………………15.第一节PE管道连接方式分类及优缺点一PE管道的连接分类二连接方式优缺点第二节电熔连接头性能评价一破坏性评价方式之一——剥离试验二破坏性评价方式之二——挤压试验三破坏性评价方式之三——爆破试验四破坏性评价方式之四——长期静液压试验第三节热熔对接焊工艺评定一破坏性评价方式之一——爆破试验二破坏性评价方式之二——长期静液压试验三破坏性评价方式之三——拉伸试验四破坏性评价方式之四——对折试样五非破坏性评价方式———外观、尺寸检测第四节管网实用检测方法第四章施工设备、安装及规范………………………………23.第一节焊机的分类及工作原理一电熔焊机二热熔焊机第二节管道设计与施工一聚乙烯施工技术规范简介二聚乙烯管道设计第三节管道敷设第四节工程竣工试验与验收第一章PE管材生产技术简介一、聚乙烯材料聚乙烯（化学缩写PE）是一种塑料：是一种高分子为主要成分，在加工过程中3能流动、成型的材料，是石油、煤炭的裂解产物CH2经聚合而成。●塑料按受热后的性能表现不同分为两大类1、热塑性塑料――→可反复加热、冷却和硬化――→可热熔焊接2、热固性塑料―――经加热或辐射、催化，其固化物不再溶解、熔化―→一次性使用聚乙烯就属于热塑性塑料聚乙烯管道相对于金属管道的优点●能耗低，质量轻，可回收，是新一代环保产品1、从制造原料到铺设成管道与金属管道的能耗比为1：82、单位重量只有金属的1/8，节省运费3、可回收，节省资源●安装（连接）可靠、方便，可实现多种特殊场合的使用要求，对管基的要求低●柔性材料，抗地质运动能力强表一1995年日本神户大地震所造成的城市燃气管道的破坏情况对比低压管线合计主干管支干管供给管用户管钢管焊制接头0--00法兰接头---00机械装置-15610672334螺纹接头-445260451499125488小计(A)0460761511506325821管材(a)00000铸铁管机械装置(B)549-3312594管材(b)34-0236PE管00000挠性钢管机械装置(C)---88管材(c)---00合计(接头)A＋B＋C=D549460761841508326423合计(管材)a＋b＋c=d34002364总合计D＋d583460761841508526459●管道无泄漏、防腐性能好，寿命长，可达50年聚乙烯材料的一般特性●密度―――取决于材料的结构形态即结晶情况1、低密度聚乙烯LDPE――0.910～0.925g/cm32、中密度聚乙烯MDPE――0.925～0.941g/cm33、高密度聚乙烯HDPE――0.941～0.965g/cm3●分子量及分布―――分子链的长度和支化度1、中分子量PE――11万2、高分子量PE――11～25万3、特高分子量PE――25～150万4、超高分子量PE――150万以上聚乙烯管道专用料的特殊要求●足够的强度――原料必须经国际权威检测机构认证，有明确的静液压强度等级按强度等级分：（低于PE63级别的不再列出）1．PE63：含义是20℃、50年条件下，材料的最小要求强度（MRS）为6.3～7.9MPa.2．PE80：含义是20℃、50年条件下，材料的最小要求强度（MRS）为8.0～9.9MPa.3．PE100：含义是20℃、50年条件下，材料的最小要求强度（MRS）为10.0～11.19MPa.MRS——最小要求的静液压强度，MRS值越大,表示材料的强度越高。不同强度等级对应的最小必要强度（MRS）示意图：PE32PE40PE63PE80PE100MRS3.24.06.38.010.011.19（MPa）●足够的密度――一必要的刚度和强度●足够高的分子量――足够的抗环境应力开裂能力和抗裂能力●足够的分子支化度（原料聚合时的共聚单体类型）――抗慢速裂纹增长能力●良好的加工性能――易于成型加工聚乙烯管道专用料的组成●基础树脂――聚乙烯管道料的主体5●热稳定剂――也叫抗氧剂，作用是延缓或抑制聚乙烯在加工过程中的高温氧化。0.05～0.5％●着色剂――或叫光稳定剂，在聚乙烯管道原料中一般为炭黑或镉黄，作用是抑制或减弱光对聚乙烯的降解破坏●加工助剂――根据需要是否添加，作用是提高聚乙烯的加工性能二、聚乙烯管道料的类型●目前PE管的生产原料主要有两类，一类是混配料，另一类是混合料。1、PE混配料是指在出厂时已经添加了必要的光、热稳定剂和颜料，管道制造商在生产时无需再添加任何成分的原料，它有明确的材料等级。特点：一有颜色，二有材料等级。2、PE混合料一般指以下情况：PE基础树脂（本色）＋色母料（机械混合）PE混配料和PE混合料的区别：混合料生产的PE管较混配料生产的PE管在机械性能上有一定差距。因为使用混合料时，存在如下先天不足：①自购的色母料的卫生性和颜料粒度大小无法保证；②用机械混和的方式无法保证颜料的分散性，制品内存在应力集中现象。③作为着色用的母料的分子量比基础树脂低得多，会降低制成品的机械性能。三、目前国内外主要PE管道专用料PE专用管材料及产品的主要指标1、原料的水分含量水分含量多少，对PE管的性能有较大的影响。水分含量偏高，会使PE管的强度降低。因此，国家标准规定,PE原料的水分含量应小于300mg/kg.事实上，原料的水分超过200mg/kg时，PE管内会有微孔（小气泡），熔接时的结合部因此存在气泡，从而降低了PE管道的承压能力。所以，使用黑色混配料时，必须经过严格的干燥，把水分含量控制在200mg/kg以下。2、挥发组分含量原料中挥发组分含量的多少会影响PE管材、管件的性能，特别对注塑管件性能的影响。因此，国家标准规定,PE原料的挥发组分含量应小于350mg/kg.63、炭黑含量（针对黑色PE管）为提高PE管材管件的抗氧化（老化）性能，原料在出厂前应添加炭黑，国家标准规定,PE原料中炭黑含量为2.0—2.6%。4、纵向回缩率纵向回缩率是对管材加工时内部残余变形大小的判断试验，目的是将内部的残余变形控制在适当值内。国家标准规定,PE管材的纵向回缩率应小于3%。5、热稳定性PE管材、管件加工和熔接温度一般为190℃—230℃。为了防止原料在加工过程中以及管材管件在熔接过程中发生降解，使管材管件具有良好的热稳定性，PE原料中需加入稳定剂。原料和管材管件的热稳定性用氧化诱导期来衡量。国家标准规定，原料和管材管件的氧化诱导期应大于20min。6、抗拉强度和断裂伸长率在一定的温度下，对按规定制作的样品进行拉伸，当样品被拉屈服时获得的强度称为抗拉强度，拉断时的伸长率称为断裂伸长率。PE80的原料及其产品，抗拉强度不小于19MPa，PE100的原料及其产品，抗拉强度不小于23MPa。国家标准规定断裂伸长率大于350%。7、熔融指数（MFR）指在一定温度下，将PE样品加入一容器中，加热熔融，在一定质量的活塞作用下，在10min内从容器下端小孔中流出物料的质量。国家标准规定，原料的熔融指数的偏差不能超过原料标称值的30%，加工后的产品的熔融指数不能超过原料熔融指数的20%。第二章PE管道焊接技术一、高聚物的状态变形7玻璃态高弹态粘流态Tg：玻璃化温度Tf：粘流温度Td：分解温度●玻璃态：当温度低于玻璃化温度时，高聚物的大分子和链段都不能运动，高聚物处于脆性玻璃态，为坚硬的固体，受外力作用时，发生的形变很小。●高弹态当温度高于玻璃化温度时，高聚物大分子的链段开始运动，呈现出柔软而富有弹性的高弹态，产生高弹形变，弹性模量降低，形变能力增加，但为可逆形变。●粘流态当温度高于粘流温度时，高聚物的大分子发生相对运动而具有流动性。此时，若对高聚物施加一定作用力，高聚物粘性流动的形变随时间的增加而增加。当外力解除后其形变不能恢复到原来的形状，高聚物的这种不可逆形变称为塑性形变。●要获得一个合格的焊口，必须满足的基本条件是：1、熔接界面必须是干净、干燥的，不干净的界面会影响分子间的相互滑移和缠绕。2、合理的加热温度和加热时间，以保证获得足够的粘流态的溶质。3、合适的外力，可以加剧分子变形，使两界面的分子充分的缠结。电熔焊接时其外力是靠熔体的熔胀获得，无须人为施加。热熔对接焊时，外力是人为施加的，压力过小，界面间长链分子无法重新重叠及缠绕。相反对接力过大，粘流态的溶质都被挤出熔接界面，使界面间的介质大都处在高弹态，形成假焊二、连接技术Ⅰ热熔连接热熔连接包括热熔对接连接、热熔承插连接、热熔鞍型连接●热熔对接连接：热熔连接是将热塑性管材件的末端，利用加热板加热熔融后相互对接融合，经冷却固定而连接在一起的方法。一般热熔对接适用于D63以上口径管8材件或壁厚6mm以上管材件的连接。这种连接方式在管材之间连接不需要管件。接口成本较低。热熔对接连接通常分为三个阶段：加热阶段、切换阶段、对接阶段。●热熔承插连接：热熔承插连接是用一对加热模头，同时加热承插管件的内壁和管材的外壁，移去加热工具后，将管材插入管件。这种接口方式一般用于小管径管材的连接，多采用手工插入，其准确性难于保证。凹模加热管材时会使管端软化变形影响管道的实际流量。●热熔鞍型连接：热熔鞍型连接是在干管上进行分支管路的施工。采用凹凸的鞍型加热芯模将鞍型管件的鞍型界面与干管的连接界面同时加热，移去加热芯模后，对接两个界面。●热熔连接步骤：1、准备：确认焊机是否处于正常工作状态。1.1检查机具各个部位的紧固有无脱落或松动1.2检查整机电器线路1.3检查液压箱内液压油是否充足1.4确认电源与机具输入要求是否相匹配必需使用220V，50Hz的交流电，电压变化应在±10％，电源应采取接地保护装置1.5加热板涂层是否有损伤1.6铣刀和油泵开关等的试运行1.7加热前用软纸或布蘸酒精擦拭加热板的表面，但要注意保护聚四氟乙烯涂层。2、清洗：用清洁的布清除焊接管端的污物。3、固定：将管材件置于机架夹瓦内，使两端伸出的长度相当，在满足铣削和加热的要求情况下尽可能的短，通常为25～30mm。若有必要管材机架以外的部分用支撑物拖起，使管材件轴线与机架中心线处于同一高度，然后用夹瓦固定好。4、铣削：将铣刀置于机架上，然后打开铣刀电源开关，缓慢合拢两管材件焊接端，略等片刻，再退开活动架，关掉铣刀电源。切削厚度应为0.5～1.0mm，通过调节铣刀片的高度可调节切削厚度。5、对齐：取出铣刀合拢两管端，检查两端对齐情况。管材两端的错位量不应超过管壁厚的10%。96、拖动压力测试：拖动压力也就是摩擦阻力（拖动管材的最小压力），而实际焊接的压力是计算压力加上拖动压力。7、检查加热板温度是否达到设定的要求。加热板的温度一般为210±10℃8、加热：将达到温度的加热板放入机架，施加规定的的压力，保证焊接的两个端面能充分接触到加热板上，没有缝隙9、吸热：将压力减小到规定值使管材端面与加热板之间刚好保持接触，继续加热至规定的时间。10、切换：规定时间到达后，退开活动架，迅速取出加热板，然后合拢两管端，其切换时间应尽可能的短，确保热量的稳定。11、冷却：将压力升至规定值，保压冷却。冷却到规定时间后卸压，松开夹瓦，取出连接完毕的管材进入下一道焊口的操作。tutf1tf2tatf热熔对接工艺曲线图Pa1：加热压力，加热周期里加热工具作用在塑料管道壁的压应力。Pa2：吸热压力Pf1：熔接压力Pf2：冷却压力ta1：加热时间ta2：吸热时间ta：总吸热时间tu：切换时间tf1：增压时间tf2：冷却时间tf：总熔接时间●焊接工艺在实际应用过程中需考虑以下问题1、焊接时气温的变化，当气温低时，可适当的延长吸热时间（若环境温度低于5℃时，加热时间应延长50﹪）2、压力换算：在焊接中实际操作的使用压力与工艺参数数值是不同的：ta1ta2Pf2Pa1PPf1Pa210首先应将工艺压力（加热压力、吸热压力、焊接压力）换算成液压系统压力，其次应将拖动压力（