浅谈聚乙烯管道熔接技术

摘要聚乙烯管的使用已有近半个世纪的历史，最初应用于给水输送，然后发展到燃气管网；其独特的性能使世界各大公司都在深入的研究、开发、提高、合成性能更好更完善的PE材料；1988年慕尼黑

的国际煤联（IGU）输配委员会会议上一致认为：“采用聚乙烯（PE）为原料的埋地燃气管道质量可靠、运行安全、维护简便、费用经济。”

关键词管道熔接连接方法

中图分类号： TQ325 文献标识码： A

聚乙烯管道的熔接机理

聚乙烯(PE)是一种高结晶度的聚合物，这种聚合物随温度的变化可分成三种状态：结晶态（坚硬坚固）、高弹态（橡皮状弹性体）、粘流态（粘流体），当聚乙烯材料在加热超过其熔融温度Tf（高密度HDPETf=130~137℃）后，变成粘滞的流体，在焊接压力作用下，其分子分解并相互扩散，产生范德华作用力，从而牢固地熔接在一起。

分析聚乙烯管道的熔接机理，要获得一个合格的焊口，必须满足的基本条件是：

熔接面必须是洁净、干燥的，不干净的界面会影响分子间的相互滑移和缠绕。

合理的加热温度和加热时间，以保证获得足够的粘流态的熔体。

合适的外力，可以加剧分子变形，使两界面的分子充分缠绕。

足够的冷却时间。

聚乙烯管道的连接方式

聚乙烯管道之间按其连接方式的不同，一般分为热熔对接和电熔连接两种。热熔对接和电熔连接须执行国家质检总局颁布的TSG D2002-2006 “燃气用聚乙烯管道焊接技术规则”国家标准。

热熔对接焊时，外力时人为施加的，应施加合适的压力。压力过小，界面间长链分子无法充分变形，无法重新重叠及缠绕。相反对接力过大，粘流态的熔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。

电熔焊接时，其外力时靠熔体的熔融膨胀并在冷料区的作用下获得，无须人为施加。为保证合适的焊接压力，必须保证管件与管材装配组合后不存在非轴向应力，既要使用电熔固定夹具。

热熔对接方式

热熔对接焊接连接方式是将待焊管材（管件）两端面用以一定压力靠在一个预置好温度的加热板上维持一段时间。在管材获得了足够的温度后，取出加热板，给待焊的两端面施压，是两个焊接端面紧密接触，最终使两个端面粘合在一起。

这种连接方式在管材之间连接时无需管件，接口成本较低。

热熔对接具有以下特点：

一般适用于DN>63mm的管材。

需要专用的热熔连接机具。

适用于同种牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。性能相似，不同牌号的连接需试验验证。

易受环境、人为因素影响。

在寒冷气候（- 5℃一下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施或高速连接工艺。

热熔连接的优点

因不使用电熔管件，可以降低工程成本。

机具维修简单。

连接工艺操作简单易学。

热熔连接的不足

易受环境、人为因素影响（全自动对接熔接无此不足）。

设备投资较电熔焊机高，且体积重量较大。

一般适用于DN>63mm的管径连接。

电熔连接方式

采用专门的电熔管件，由专用的电熔焊机，按照一定的规则控制流过管件中埋设的电阻丝中的电流量，使其合理发热，加热管件与管材的连接界面，经过一定时间的熔融，达到熔接目的。这种接口方式，操作简单、人为因素少、可靠性高，但管件价格较高，特别是大口径管材的接口成本较高。

1.电熔连接具有以下特点：

使用专门的电熔连接机具。

在寒冷气候（- 5℃一下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施或调整连接工艺。

2.电熔连接的优点

适用于所有规格尺寸的管材。

适用于不同牌号聚乙烯原料生产的管材和管件及不同熔融指数聚乙烯生产的高密度管材和管件的连接。

不易受环境、人为因素影响。

设备投资低，维修费用低。

连接操作简单易掌握。

保持管道内壁光滑，不影响流通量。

焊口可靠性高。

电熔连接的不足

专用电熔管件费用高，加大工程成本。

两种连接方式比较及综合运用

热熔连接和电熔连接两种方法的有缺点如下表所示：

名称 特点

热熔连接 一般适用于DN>63mm的管径连接；

易受环境、人为因素影响；

设备投资高；

连接费用低；

管件价格相对便宜。

电熔连接 适用于所有规尺寸管；

不占场地，灵活性好；

不易受环境、人为因素影响；

设备投资低，维修费用低；

连接方便、迅速；

操作简单、易掌握。

全面考虑以上两种连接方式，电熔连接方式最可靠、方便，并适用于所有管径的连接。不同管材之间也可使用。但由于使用专用电熔管件，而电熔管件价格较高，增大了工程成本，不利于推广。而热熔对接方式随着全自动对接焊机的产生，使PE管的连接质量有了可靠地保障，并且不需要使用管件，降低的工程材料成本，但只允许在管径大于90以上管径使用。（原因：这与PE管本身制造特点有关，PE管使用SDR的方式加工管材，随管径增大壁厚减少到一定程度后，热熔对接由于连接过程错口使得连接的安全随之减少，所以，规范中规定直径小于63mm的PE管不得使用热熔对接方式。）

通过对电熔连接和热熔对接的连接方式比较，不难看出，在管径大于63mm时，均采用电熔连接，这样可以节省工程材料成本，减低工程造价，有利于聚乙烯管的推广。