1 PE材料性能及優(yōu)缺點
① 性能
a. 聚乙烯是一種高結晶度的聚合物,隨溫度的變化可分為3種狀態(tài):結晶態(tài)(堅硬固體)、高彈態(tài)(橡皮狀彈性體)、粘流態(tài)(粘流體)。
b. 標準尺寸比(SDR):指公稱外徑與公稱壁厚的比值,有SDR11、SDR17.6兩種系列。
c. 最小要求強度pMRS:PE80(中密度)的pMRS為8.0MPa,PE100(高密度)的pMRS為10.0MPa。
d.最大工作壓力pMRS≤0.7MPa,工作溫度范圍為-20~40℃。
天然氣的pMRS值見表1。
② 優(yōu)缺點
PE管用于燃氣管道有以下優(yōu)點:重量輕;具有良好的耐腐蝕性能(不需要防腐);具有良好的柔韌性,施工中可隨地形彎曲敷設,有一定的抗震、抗沉降能力;具有良好的焊接性能,連接方便快捷;可利用斷氣工具夾扁停氣,縮小停氣范圍,便于快速搶修;使用壽命長,至少可以使用50年。但也具有以下局限性:由于怕紫外線照射、油污腐蝕、磕碰等原因,PE管存放期一般比較短;材料強度遠低于鋼管,容易受外力破壞;只能在埋地或遮擋紫外線的情況下使用,嚴禁用于地上明裝敷設;性能指標受溫度影響較為明顯。
2 質(zhì)量管理
2.1 相關標準規(guī)范
PE燃氣管道應符合現(xiàn)行的國家標準:GB 50028—2006{城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》、CJJ 33—2005《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范》、CJJ 63—2008《聚乙烯燃氣管道工程技術規(guī)程》、GB 15558.1—2003《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng) 第1部分:管材》、GB 15558.2—2005《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng) 第2部分:管件》的規(guī)定。
2.2 材料的儲運、使用
儲運過程中應避免材料劃傷,不得拋摔、沿地拖拽;室內(nèi)存放時應存放在通風良好、溫度低于40℃的倉庫內(nèi),室外臨時堆放時,必須有遮蓋物,避免日曬雨淋;應放置于平整場地上,堆放高度不能超過規(guī)范要求,以免造成管材不圓度超標;遠離熱源,避免受到油品和化學品污染;從生產(chǎn)到使用的存放期,管材不宜超過1年,管件不宜超過2年。
使用前應核對規(guī)格、標準尺寸比(SDR11、SDR17.6)、材質(zhì)等級(PE80、PE100);檢查材料表面是否有磕、碰、劃傷,劃傷深度不應超過管材壁厚的10%,否則應予切除;檢查存放時間,若超期,應重新抽樣進行性能檢驗,合格后方可使用。
2.3 操作人員的要求
PE管焊接人員應經(jīng)過專業(yè)技術培訓后方可上崗。操作人員應提高質(zhì)量意識和安全責任意識,熟練掌握施工工藝規(guī)程,提高作業(yè)能力;要精心地使用、維護、檢查施工機具;對操作過程應詳細記錄,發(fā)現(xiàn)問題應及時糾正。
發(fā)揮工程監(jiān)理的作用,監(jiān)理人員應認真核對操作人員的資格證件及材料的生產(chǎn)合格證,及時發(fā)現(xiàn)和糾正施工人員的錯誤操作,對于不合格或違反規(guī)范的操作應及時要求整改、返工。
2.4 焊接設備的使用
熱熔焊機主要由機架、銑刀、加熱板、液壓控制箱等部分組成,種類分為手動型、半自動型、全自動型。半自動型和全自動型的主要區(qū)別是全自動型的焊接參數(shù)可全部儲存在芯片上,切換操作自動控制,并自動監(jiān)控記錄焊接的全過程。
現(xiàn)有手動型熱熔焊機已無法嚴格完成要求的焊接過程,無法嚴格滿足焊接的工藝參數(shù)要求,不具備操作的可重復性。
焊機的工作狀況直接影響焊接的質(zhì)量。由于現(xiàn)有焊機缺乏定期檢測、維護,導致的故障有:加熱板溫度分布不均勻,設定溫度與實際溫度不符;加熱板表面材料(特氟隆或聚四氟乙烯)存在劃傷現(xiàn)象,對焊件端面造成污染;部件可靠性差,壓力控制不精確等。
建議采用符合相關標準要求的全自動型熱熔焊機,其特點是可以進行過程監(jiān)控、記錄。每一道工序及焊接參數(shù)都需要確認,以便決定是否繼續(xù)焊接;若發(fā)現(xiàn)工序及焊接參數(shù)出現(xiàn)偏離,焊接會自動終止;所有焊接參數(shù)都全程記錄,便于追溯。由于可以固化經(jīng)過驗證的施工工藝參數(shù),并能根據(jù)環(huán)境溫度等自然環(huán)境條件自動進行調(diào)整,各種工藝參數(shù)記錄可以存儲、輸出,減少了人為因素對焊口的影響,實現(xiàn)了焊接過程的可重復性、可追溯性,大大減輕了質(zhì)量檢查的工作量[1]。
電熔焊機分為半自動型和全自動型。半自動型已基本淘汰,全自動電熔焊機無須手動輸入焊接參數(shù),由讀碼器直接掃描電熔管件上的條形碼。不同廠家生產(chǎn)的焊機有不同的參數(shù),條形碼能消除參數(shù)的誤差,將所有的焊接參數(shù)自動輸入焊機,對電熔管件進行加熱焊接。
2.5 連接方式及焊接環(huán)境
熱熔對接連接是PE燃氣管道施工中主要采用的連接方法之一,使用的設備是熱熔對接焊機。通過加熱板同時加熱需要焊接管材、管件的兩個端面,使其達到熔化溫度,撤去加熱板,隨即迅速貼合,通過焊接機具在一定的壓力下冷卻,冷卻后達到熔接目的。
電熔承插連接也是PE燃氣管道施工中主要的連接方法之一,使用的設備是電熔焊機。通過電熔焊機對預埋在電熔管件內(nèi)表面的電阻絲通電后發(fā)熱,使電熔管件內(nèi)表面和承插管材的外表面達到合理的熔化溫度,升溫膨脹產(chǎn)生焊接壓力,冷卻后熔為一體,達到焊接目的。
熱熔連接不需要額外管件,但對管徑、管材有一定的要求,要求管道外徑≥90mm或壁厚>6mm,且不同材料級別、不同壁厚、熔體質(zhì)量流動速率差大于規(guī)定值的管材、管件禁止使用熱熔對接。熱熔焊接缺點是對接比較困難,對操作人員的技術水平要求很高,且熱熔焊機體積大,重量大,搬運困難,在管溝內(nèi)進行熱熔連接,管溝需加寬加大。
電熔連接方法對管徑、管材沒有嚴格要求,可連接不同材料級別及不同壁厚的管材、管件。但需要額外管件,因而增加管道造價,大口徑的電熔管件造價相當高。電熔焊機一般為全自動型,操作人員出錯的概率相對減小,焊接質(zhì)量有很好的保證。電熔焊機體積較小,易于搬運,可在管溝溝槽內(nèi)進行焊接,無須對溝槽特殊處理,施工方便。
管道熱熔或電熔連接的環(huán)境溫度應在-5~+45℃范圍內(nèi),風力應小于5級。因此在寒冷的冬季,應采取保溫、防風措施,并應調(diào)整連接工藝;炎熱的夏季進行操作時,應采取遮陽措施。
管材、管件存放處與現(xiàn)場溫差較大時,連接前應將管材、管件在施工現(xiàn)場放置一定時間,使其溫度接近施工現(xiàn)場溫度。
2.6 焊接工藝
在熱熔焊接工藝參數(shù)中,與焊接直接有關的參數(shù)有焊接溫度、時間和壓力。在焊接溫度確定的情況下壓力和時間的關系見圖1。
圖中p1——總的焊接壓力(表壓),MPa
p2——焊接規(guī)定的壓力(表壓),MPa
p3——拖動壓力(表壓),MPa
t1——卷邊達到規(guī)定高度的時間,s
t2——焊接所需要的吸熱時間。s
t3——切換所規(guī)定的時間,s
t4——調(diào)整壓力到p1所規(guī)定的時間,s
t5——冷卻時間,min
t6——總的焊接時間,min
對接焊接要獲得質(zhì)量合格的焊口,必須滿足的基本條件是:①焊接界面必須清潔、干燥;②合理的加熱溫度和加熱時間;③合適的外力,加劇分子變形。在
加熱過程中,施加水平徑向拖力能平整管材端面上的不平整度,但若壓力過大,會導致熔料流向焊端的邊緣,改變焊接接頭的形狀,嚴重影響焊接質(zhì)量。在熔接過程中,施加水平徑向外力是為了排除氣孔和氣體夾雜物,消除受熱氧化破壞的材料,補償材料收縮。冷卻過程是在保持一定外力的情況下,長時間內(nèi)以緩慢速度進行焊縫材料的收縮、翻邊結構的形成過程。
2.7 焊接質(zhì)量檢驗及注意事項
連接完成后,應對接頭進行100%的翻邊對稱性、接頭對正性檢驗和不少于10%的翻邊切除檢驗。翻邊對稱性檢驗和接頭對正性檢驗是外觀檢查的最基本方法,也是比較簡便和實用的方法。翻邊切除檢驗操作相對復雜,需要專業(yè)工具和熟練的操作人員。
翻邊切除檢驗應符合下列要求:
① 翻邊應是實心圓滑的,根部較寬。
② 翻邊下側不應有雜質(zhì)、小孔、扭曲和損壞。
③ 每隔50mm進行180°的背彎試驗,不應有開裂、裂縫,接縫處不得露出熔合線。
當抽樣檢驗的焊縫全部合格時,則此次抽樣所代表的該批焊縫應認為全部合格;否則應按下列規(guī)定加倍抽樣檢驗:①除不合格焊縫需切除重焊外(不能進行修補),每出現(xiàn)一道不合格焊縫,則應加倍抽檢該焊工所焊的同一批焊縫,按本規(guī)程進行檢驗。②如第二次抽檢仍出現(xiàn)不合格焊縫,則應對該焊工所焊的同批全部焊縫進行檢驗。
2.8 非開挖施工方法在施工中的應用
非開挖施工方法近年來在市政工程中得到了越來越多的應用,但因其屬隱蔽工程,施工過程中常常發(fā)生損壞其他地下設施的事故。明確提出非開挖施工的合格標準為:
樁號偏差≤1m,管位偏差≤0.5m,高程偏差≤0.2m;頂管過程中不應對地下管線及構筑物造成破壞;拖管過程中管腔不應進泥漿;管體不得產(chǎn)生嚴重變形,管體劃傷深度不得超過壁厚的10%;鋼管拖管過程中不應對防腐層造成破壞;PE管示蹤線不應斷裂。
要求非開挖施工的施工組織設計中必須有“圖紙會審”部分,應包含以下內(nèi)容:
① 管道起止點位置、管位、最大管道深度、管材、長度。
② 地下障礙物的名稱、位置、深度。
③ 設計鉆進曲線,包括最深鉆點的位置、深度,起始點的深度,終止點的深度,并應符合曲率半徑的要求(鋼管的曲率半徑≥1500倍外徑,PE管的曲率半徑≥25倍外徑)。
隨著這些要求的實施,近年來類似事故已逐步減少,接近于零。
版權所有: 山東輝瑞管業(yè)有限公司 備案號:魯ICP備17012238號 技術支持:邦達傳媒