聚乙烯燃气管道安装监检中焊接质量的控制

摘要：聚乙烯(PE)管具有良好的柔韧性、耐腐蚀性、加工方便、成本低廉等诸多特点，在城镇燃气输送工程中应用日渐广泛。本文针对聚乙烯管道系统，讨论了安装监检中焊接质量控制的主要内容，从而确保燃气管道的施工质量。

关键词：聚乙烯燃气管道；安装；监督检验；焊接；质量控制

中图分类号： TU996 文献标识码： A

Quality Controlling of Welding in Supervision and Inspection for Polyethylene Fuel Gas Pipeline Construction

Wang taoquan

(Mianyang Istitute of Special Equipment Supervision and Inspection,Mianyang, P.R. China, 621000)

Abstract：Polyethylene ( PE ) pipe has good flexibility, corrosion resistance, convenient processing, low cost and other characteristics,so it has been widely used in city gas transmission project.In order to ensure the construction quality of polyethylene fuel gas pipeline,the main contents of welding quality control for installation supervision and inspection is discussed in this paper.

Key words：polyethylene fuel gas pipeline;construction;supervision and inspection;welding;quality controlling

引言

城市燃气管网是城市燃气工程的重要组成部分，聚乙烯管具有耐腐蚀、寿命长、易施工等特点，广泛应用在城镇中低压燃气管道上。聚乙烯管道系统的可靠性是燃气安全供应的有力保障，而管道焊接接头是聚乙烯管道系统中最薄弱的环节，直接关系到燃气管道的运行效果和使用寿命。因此，在压力管道安装监督检验过程中对聚乙烯管道焊接质量进行有效的控制至关重要。

1聚乙烯燃气管道的分类及特点

聚乙烯是一种高结晶度的聚合物，聚乙烯管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管、中密度聚乙烯（MDPE）管和高密度聚乙烯（HDPE）管。由于材料的等级分化，密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能，因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS）对管材及其原料进行分类和命名，将聚乙烯管材分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。在工程中应用量最大的是MRS值为８.0MPa（PE80级）和10MPa（PE100级）的聚乙烯管材。

聚乙烯燃气管道的主要优点体现在：

（1）耐腐蚀。聚乙烯为惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀。无电化学腐蚀，不需要防腐层。

（2）不泄漏。聚乙烯管道主要采用熔接连接（热熔连接或电熔连接），本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。

（3）高韧性。聚乙烯管是一种高韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%，对管基不均匀沉降的适应能力非常强。

（4）具有优良的挠性。聚乙烯的挠性是一个重要的性质，它极大地增强了该材料对于管线工程的价值。聚乙烯的挠性使聚乙烯管可以进行盘卷，并以较长的长度供应，不需要各种连接管件。用于不开槽施工，聚乙烯管道的走向容易依照施工方案的要求进行改变。

（5）低温抗冲击性好。聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-20℃～40℃温度范围内安全使用。冬季施工时，因材料抗冲击性好，管子不会发生脆裂破坏。

（6）使用寿命长。聚乙烯管道一般可使用50年以上。

当然，聚乙烯管道也有局限性：

（1）由于怕紫外线照射、油污腐蚀、磕碰等原因，聚乙烯管存放期一般比较短；

（2）材料强度远低于钢管，容易遭到人为破坏；

（3）只能在埋地或遮挡紫外线情况下使用，严禁用于地上明装敷设；

（4）性能指标受温度影响较为明显。

2聚乙烯燃气管道的焊接原理与焊接方法

聚乙烯管道焊接通用原理是聚乙烯一般可在190～240℃之间范围内被熔化，此时若将管材（或管件）两熔化部分充分接触，并保持有适当压力（电熔焊接压力来源于焊接过程中聚乙烯自身产生热膨胀），冷却后便可牢固融为一体。

按焊接方式不同，聚乙烯管道连接一般分为两种―热熔连接和电熔连接。热熔对接是采用热熔对焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其贴合，保持有一定压力，经冷却达到熔接目的。电熔连接（电熔承插连接）是使通过对预埋在电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材（或管件）的外表面分别被熔化、冷却到要求时间后而达到焊接的目的。

3安装监督检验的基本程序和内容

燃气管道的监督检验工作应在压力管道安装现场，且在安装施工过程中进行，采用观察、抽样、查阅、交谈或者验证试验的方法（必要时），按照相关安全技术规范和技术标准的要求对建设、设计、安装、防腐、监理、检测等单位的安全质量管理行为、技术文件和安装安全质量进行监督验证。

基本程序如图1所示：

图1 燃气管道安装质量监督检验程序图

对安装单位的监督检验内容包括：

（1）是否具备相应的安装资质，安装资格证书是否在有效期内，是否按规定办理了告知手续；

（2）是否有经过批准的施工组织设计或施工方案，并能贯彻执行，包括：

① 是否有健全的质量管理体系，并能有效实施；

② 项目经理、技术负责人、项目质保师、专业工程师等专业技术和管理人员是否配套，是否具备相应资格并与承担的工作相适应；

③ 施工安全管理是否符合相关安全生产法规的要求；

（3）焊接管理制度、焊接工艺评定、焊接作业指导书、持证焊工及持证项目等方面是否满足安装要求；

（4）是否对焊接机具的性能参数进行检测或试验；

（5）是否对采购或建设单位提供的材料、管道元件、焊接材料等进行检验和确认；

（6）管道安装焊接、装配和防腐质量、管道附属设施和设备安装质量、管道穿跨越、隐蔽工程安装质量是否符合设计文件和相关规范、标准的要求；

（7）管道强度试验、严密性试验是否符合相关安全技术规范、标准和设计文件的要求；

（8）管道通球、扫线、干燥是否符合设计和相关标准的要求；

（9）管道安全保护装置及密封性能、试运行是否符合设计文件和相关规范、标准的要求；

（10）对检测、监理和监检机构提出的安装安全质量问题是否按要求及时和认真处理整改。

4监督检验过程中焊接质量控制的主要内容

4.1施工单位的资质和焊接作业人员的资格

管道安装的施工单位应按照TSG D3001-2009《压力管道安装许可规则》的要求取得GB1级（含PE管安装专项）安装资质证书。从事聚乙烯燃气管道连接的作业人员必须具备相应的焊工资格。焊工资格分为热熔对接焊接和电熔焊接两类。热熔焊项目代号为BW-1和BW-2，电熔焊接项目代号为EW。

4.2焊接工艺评定与工艺规程

焊接工艺评定的目的是通过对管道热熔对接焊接、电熔承插焊接与电熔鞍形焊接接头性能的评价，验证拟定焊接工艺及参数的正确性。焊接工艺评定试验是由施焊单位的熟练焊工按照焊接工艺指导书的规定焊接工艺试件，然后对试件外观检验后进行解剖，并进行性能测试来验证该工艺指导书的工艺参数是否能达到产品技术条件所要求的焊接接头。经评定合格后的焊接工艺评定报告经技术部门负责人审批后，作为施焊单位的施焊依据，以确保工程质量。

管道安装单位进行热熔对接焊接，有以下情况时应当进行焊接工艺评定：

（1）首次采用安全技术规范TSG D2002-2006《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》推荐的焊接工艺参数或者其他焊接工艺参数；

（2）不同原材料级别(例如PE80与PE100)的管道元件互焊；

（3）同一原材料级别的管道元件，熔体质量流动速率(MFR)差值大于0.5g/10min(190℃，5kg)；

（4）管道元件对焊接有特殊要求；

（5）施工环境与焊机工作条件有较大差距。

电熔承插焊接和电熔鞍形焊接的焊接工艺评定由管道元件制造单位在产品设计定型时进行，管道安装单位应当对其进行验证。

焊接工艺规程是管道安装单位根据焊接工艺评定报告制定的焊接作业指导书，用以规范管道焊接工作，确保聚乙烯管道连接质量。热熔对接焊接关键工艺参数包括焊接工艺温度、焊接压力与时间，由安装单位依据焊接工艺评定结果确定。电熔承插焊接及电熔鞍形焊接的关键工艺参数包括电压、加热时间、冷却时间、电阻值等，由管道元件制造单位提供。

4.3施焊设备的管理

施焊设备包括热熔对接焊接和电熔焊机，除满足相应的国家标准外，还应符合以下规定：

（1）焊接机具正常的工作温度范围为-10℃～+40℃，如果环境超出此温度范围，则不允许进行焊接工作；

（2）电熔焊机有数据检索存储装置，该装置通过接口将存储的数据下载到电子设备(计算机或者打印机)，存储容量至少为250个焊口的参数，并且有工作参数自动输入及环境温度自动补偿功能，自动输入的方式可以是条形码、识别电阻、磁卡或者微控芯片。

施焊设备上的电流表、压力表、时间计时器等计量仪表应按照计量法规的要求实施定期检定，确保其在有效的计量检定期内。

4.4现场施焊记录和检验记录

现场施焊记录和检验记录是施焊过程和焊接外观质量的真实记录，应该及时有效，数据准确。热熔对接焊接原始记录至少包括环境温度、焊工代号、焊口编号、管道元件规格类型、焊接压力、拖动压力、加热板温度、卷边高度、吸热时间、切换时间、增压时间、冷却时间、冷却压力等；电熔焊接原始记录至少包括环境温度、焊工代号、焊口编号、管道元件规格类型、焊接电压、焊接时间、冷却时间等。

检验记录包括操作人员的自检记录和施工单位专业质量检验员根据相关规范和标准的要求进行的宏观检查记录。

4.5连接接头质量检验

聚乙烯管道焊接检验与试验可分为非破坏性和破坏性检验与试验。非破坏性检验与试验主要手段为宏观(外观)检查、超声检测和射线检测。超声检测是现在热熔焊接接头无损检测研究的发展趋势；射线检测由于其安全性、经济性都落后于超声检测，其发展较为缓慢，在实际工程中应用较少。目前工程施工中最常用的检测手段是宏观检查。破坏性检验是通过测定接头各种力学性能指标，与管材及正常焊接接头进行比较，从而判定接头质量的好坏。

热熔对接焊接接头的非破坏性检验包括宏观（外观）检查和卷边切除检查。宏观检查应符合下述要求：

(1)几何形状：卷边应沿整个外圆周平滑对称，尺寸均匀、饱满、圆润。翻边不得有切口或者缺口状缺陷，不得有明显的海绵状浮渣出现，无明显的气孔；

(2)卷边的中心高度K值必须大于零；

(3)焊接处的错边量不得超过管材壁厚的10％。

热熔焊接接头常用的破坏性检验方法有拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、耐压（静液压强度）试验、FNCT实验和PENT实验等。

电熔焊接接头的非破坏性检验主要为宏观（外观）检查，包括：

(1)电熔管件应当完整无损，无变形及变色；

(2)从观察孔应当能看到有少量的聚乙烯顶出，但是顶出物不得呈流淌状，焊接表面不得有熔融物溢出；

(3)电熔管件承插口应当与焊接的管材保持同轴；

(4)检查管材整个圆周的刮削痕迹。

电熔焊接接头的破坏性检验包括电熔管件剖面检验、拉伸剥离试验、挤压剥离试验、撕裂剥离试验和耐压（静液压强度）试验等。

4.6强度试验

强度试验是检查验证聚乙烯燃气管道安装工程质量的最终试验。试验的介质应用压缩空气，其温度不宜超过40℃。强度试验应满足下列要求：（1）试验前，应编制切实可行的试验方案；（2）管道系统应分段进行强度试验，试验管段长度不宜超过1km；（3）强度试验用压力表应在校验有效期内，其量程应为试验压力的1.5～2倍，其精度不得低于1.5级；（4）强度试验压力应为设计压力的1.5倍，且最低试验压力应符合下列规定：

①SDR11聚乙烯管道不应小于0.40MPa；

②SDR17.6聚乙烯管道不应小于0.20MPa；

③钢骨架聚乙烯复合管道不应小于0.40MPa。

（5）进行强度试验时，压力应逐步缓升，首先升至试验压力的50%，进行初检，如无泄漏和异常现象，继续缓慢升压至试验压力。达到试验压力后，宜稳压1h后，观察压力计不应少于30min，无明显压力降为合格；

（6）经分段试压合格的管段相互连接的接头，经外观检验合格后，可不再进行强度试验。

5结论与建议

焊接是聚乙烯燃气管道安装施工中极其重要的环节，焊接质量的好坏直接影响到管道的安全使用与使用寿命。在燃气管道安装监督检验中对焊接质量的严格控制，有力地保障了管道的施工质量。目前对于聚乙烯管道的焊接质量检验主要靠目视检测，希望有更多的同行加强对焊接内部缺陷检测方法的研究，以制定切实可行的无损检测技术标准指导检测工作。

参考文献

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