对影响埋地用电熔聚乙烯管件质量的一些因素分析
责任编辑：液化天然气 浏览：2462次 时间： 2009-01-17 23:32:27
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摘要:随着国家能源政策的调整以及“西气东输”、“俄气中输”等项目的实施，全国各地正在紧张而有序地编织一张巨大的网——燃气管网。在这张巨大的燃气管网中，很大一部分中低压管网是采用聚乙烯(PE)管材和管件。而目前燃气用邢管材比较常用的一种连接方式就是利用电熔管..
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随着国家能源政策的调整以及“西气东输”、“俄气中输”等项目的实施，全国各地正在紧张而有序地编织一张巨大的网——燃气管网。在这张巨大的燃气管网中，很大一部分中低压管网是采用聚乙烯(PE)管材和管件。而目前燃气用邢管材比较常用的一种连接方式就是利用电熔管件进行连接。虽然采用电熔管件进行连接是一种比较安全可靠的连接方式，但在实际的使用过程中还是会遇到一些问题。而影响电熔管件质量的因素比较多，下面从设计、生产、施工三个环节中可能影响电熔管件质量的因素进行一些简要的分析。 一、设计环节的因素 (一)发热量设计参数因素 发热量参数主要受焊接电压、电热线电阻和焊接时间三个参数影响，而焊接电压目前一般均设定为39．5V，所以不同厂家的电熔管件发热量参数设计时的主要区别是电热丝电阻和焊接时间两个参数不同。在焊接电压和焊接时间一定的情况下，电热丝电阻设计过大，则发热量偏小，容易造成“虚焊”，即管件内表面与管材外表面未完全熔合；电热丝电阻过小，则发热量偏大，容易造成“过焊”，即熔接面局部发生冒烟(物化性能发生变化)或熔接部位发生熔体喷溅(焊接部位的熔体压力过高)。在焊接电压和电热线电阻一定的情况下，焊接时间设计过短，则发热量偏小；焊接时间设计过长，则发热量偏大。 (二)加热区分布参数因素 从理论上来说，加热区分布越宽，则熔接面越宽，焊口气密性和强度都更好，即连接质量更可靠。如果加热区分布过窄，则熔接面较窄，焊口气密性和强度很难保证。 (三)电热丝间距参数因素 加热区内的电热丝在布线时是比较均匀分布的，但是施工过程中通电后，随着管件内壁及管材外壁的熔化，熔融区域内熔体压力不断增大，对电热丝会产生兰定的挤压作用，如果电热丝间距设计过小会导致在熔体挤压过程中电热丝线圈之间相互接触，即俗称的短路，这将使电热丝电阻变小，发热功率增大，在加热时间不变的情况下发热量会比设计值大，从而造成“过焊”现象；如果电热丝间距设计过大，则加热过程中会形成有一定间距的熔接圈，在熔接圈之间的部位往往焊接不牢。 (四)管件内径参数因素 电熔管件的内径设计与热熔承插式管件的内径设计是有较大区别的，热熔承插式管件的内径设计值通常比相应管材的外径要小，因为它是在熔融状态下通过外力挤压插入熔接在一起的。而电熔管件的内径设计值通常比相应管材的外径要大，它是一种包容性的设计，具有一定的向下包容性。虽然国家标准对电熔管件的内径有一定的要求，但每个电熔管件厂家的设计值通常还是会有细微的区别，这种区别在施工过程中大多数时候是反应不出来的。当遇到邵管材的实际外径偏大时(注：相对而言，仍符合国家标准)，如果电熔管件内径设计值偏小(注：相对而言，仍符合国家标准)，则会出现管材插入非常困难的现象。当遇到PE管材的实际外径偏小时(注：相对而言，仍符合国家标准)，如果电熔管件内径设计值偏大(注：相对而言，仍符合国家标准)，则会出现管材插入较松、无摩擦感的现象乙这两种情况下都反应出一个问题：在管材外径和管件内径同时满足国家标准的情况下，也会出现匹配性问题。 二、生产环节的因素 (一)注塑料因素。 如果采用正规大厂的原料其物化性能一般都不会有太大问题，但是有一项指标会受存贮、运输、加工环境的影响较大，那就是含水量。含水量出厂检验符合标准的原料并不能代表其经存贮、运输后仍符合标准要求，如果管件生产厂家在生产前不对原料进行相应的检验分析，就可能会导致因原料含水量过高而生产出外观上无瑕疵，但内在质量有问题的管件，结果必然是影响施工质量(焊接面有微孔或起泡)。另外，不同的管材和管件生产厂家会选择不同的注塑原料，理论上来讲，相同原料等级的管材和管件在焊接上是没有问题的。但在实践中会发现，在原料等级相同的情况下，不同厂家的原料某些性能指标还是会有一些细微的区别，在一定程度上还是会影响相互间的焊接效果。 (二)电热丝因素。 电热丝是影响电熔管件发热功率的一个关键因素。如果生产中采用的电热丝的电阻率比设计值大，在其余参数不变的情况下，电熔管件的实际发热功率将比设计值小，施工中会出现发热不够的情况；如果生产中采用的电热丝的电阻率比设计值小，则会出现相反的情况。如果生产中采用的电热丝的直径比设计值小，在其余参数不变的情况下，电熔管件的实际发热功率比设计值小，施工过程中也会出现发热不够的情况；反之则会出现相反的情况。 (三)接线柱因素。 接线柱与电热丝的焊接部位如果不牢，除了会影响接线柱与电热丝的连接强度之外，还会造成电阻过大，从而使加热功率变小，实际发热量不够。如果接线柱移位或倾斜还会造成无法正常通电加热或与电熔焊机的焊接插头接触不紧密。 (四)管件内径因素。 管件的内径虽然是设计好的，但在实际的生产过程中，随着工艺参数的变化和环境的变化还会出现一些细微的区别。在生产电熔管件的过程中，如果保压冷却时间过短，则管件的实际内径会比设计值小些。另外，环境温度等因素也在一定程度上影响管件成品的内径。 三、施工环节的因素 (一)管材变形严重，不圆度过大 虽然GBl5558．1—1995国标中对PE管材的运输、堆放都有严格要求，但在实际应用过程中，很难保证FE管材在生产厂家的堆放过程、运输过程和施工单位的堆放过程中不出现变形现象。尤其是在施工中，往往会因不按国家标准要求搬运和堆放致使PE管材变形，产生一定的不圆度。如果不圆度在一定的范围内，在用电熔管件进行连接时插入过程一般还是不会有太大问题，但因为不圆度的影响，邵管插入管件的那一段，其中有一部分管材外壁(凸出部分)会与管件内壁接触非常紧密，而有一部分管材外壁与管件内壁之间会出现一些空隙。在电熔管件通电加热过程中，接触紧密的部分其热传递过程是传导的形式，导热迅速，熔接能够比较良好；接触不紧密的部分其热传递过程是辐射和对流的形式，由于空气的导热性很差，其导热效果要差得多，该部分的熔接往往要差些。另外，如果管材的不圆度超过一定范围，管材插人管件会非常困难或根本就插不进，往往需要对管材外表面进行较大的刮削工作后才能插人，但过多的刮削往往很难保证管材外径均匀缩小，会形成一定的不圆度，即使费劲插入，也容易对管件的电热丝造成损伤(尤其是对裸露式电熔管件)。 (二)管材表面未处理得当 按照邢管材施工操作规程，为保证其焊接质量，在进行电熔焊接前对PE管材外表面及管件内表面的正确处理应该是清理其表面污物、刮除其表面氧化层并用干净的毛巾或酒精棉球擦拭其表面。但在实际的施工过程中，由于现场条件的限制及施工人员的疏忽，可能会出现氧化层未刮除、沾油、沾水、沾其它杂质等问题，从而影响焊接质量，导致焊口气密性和强度下降。 (三)管材插入时未与管件保持同轴。 只有当管材插入管件时与管件保持同轴，管材的外表面与管件的内表面才能保证有比较良好的均匀接触。当管材插入管件时，如果管材的轴线与管件的轴线之间有一倾角，从插入过程来看，不但有摩擦感而且摩擦感很强，但事实上，此时管材的外表面与管件的内表面的接触情况并不理想(部分接触非常紧密，部分存在较大间隙)，在通电加热焊接过程中，在一定程度上会影响焊接质量。而且由于这一倾角的存在，在焊接完成埋人管沟以后，在这一焊接部位会存在较大的应力。 (四)加热时间设置不正确 在电热丝电阻和焊机焊接电压一定的情况下，决定发热功率的主要因素就是加热时间。一般每个厂家对每种电熔管件的加热时间和冷却时间均会有规定，而电熔焊机厂家也会考虑外界环境温度的影响设置温度补偿功能。从理论上来说一个电熔管件合理的加热时间应该是一个时间段而不是一个时间点，按厂家提供的加热时间参数进行操作在一定的环境条件范围内是不会出现质量问题的。但是，在实际的施工过程中会发现即使按照厂家规定的时间进行加热并考虑了温度补偿，还是会出现焊接质量问题(过焊或熔合情况不好)。这是因为有时在低温、大风环境下，焊机的设计考虑了气温因素会实现自动补偿；但是如果施工人员忽略了空气快速流动会在焊接过程中从焊接部位带走大量的热能，那么很可能会因加热时间偏短而发热量不够导致熔合不好；有时在晴朗、炎热环境下，除了环境温度很高之外，由于现场条件有限，在太阳光下曝晒过的管材管件温度远高于环境气温(有时会达到60度以上)，如果此时仍按厂家设定的加热时间进行焊接，很可能会出现过焊现象。 (五)焊接电压不稳定 在电热丝电阻和加热时间一定的情况下，电熔管件的发热量直接跟焊接电压有关。在焊接电压不稳定的情况下，如果焊接电压偏低则会造成发热功率偏小，在其余参数不变的情况下发热量会减少，容易导致虚焊；如果焊接电压偏高则会出现相反的情况。 (六)冷却时间设置偏短 除了加热时间外，冷却时间对焊接质量也会有很大的影响。如果时间偏短，则会使焊口在未完全冷却的状态下受外力扰动，从而造成焊口强度下降。 (七)冷却过程受干扰 冷却过程重要的是要保证焊口在静态下自然冷却，如果在冷却过程中受外力干扰，即使冷却时间够，也难保证焊口的强度。 影响电熔管件焊接质量的因素有很多，以上仅是凭本人粗浅的一点认识罗列了一些，供大家在分析时参考。 |
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