PE管热熔对接接头的主要缺陷形式和质量检测

2014-07-01 19:46上海煤气第二管线工程有限公司汪建国
上海煤气 2014年3期
关键词:焊口热熔管材

上海煤气第二管线工程有限公司 汪建国

PE管热熔对接接头的主要缺陷形式和质量检测

上海煤气第二管线工程有限公司 汪建国

介绍了PE管热熔对接接头的主要缺陷形式,归纳和总结了目前对PE管热熔对接接头质量检测的主要方法。

PE管 对接接头缺陷 质量检测 超声波检测

PE管凭借其性能优异,施工简单,运行可靠,维修方便,使用寿命长,投资成本低等优点,在市政管网中得到了广泛应用。上世纪80年代初上海便开始了PE管在燃气行业的应用,在得益于PE管诸多优势的同时,也出现了管道接头泄漏、检测手段缺乏等隐患和事故。如何加强对PE管热熔对接接头质量的检测,确保施工质量和PE管网运行安全值得关注和总结。

1 PE管热熔对接接头的主要缺陷形式

PE管热熔对接接头可能存在的缺陷大致可分为四种:

(1)焊件熔接前准备和配合的缺陷:管端加工不良,连接表面不清洁,轴向偏差过大等;

(2)焊口形状的缺陷:主要是指接口卷边的尺寸和结构上存在的偏差;

(3)微观缺陷:气孔(塑料的热氧化破坏),未焊透(熔接温度和压力不够),缩孔(接口的人工强制冷却和寒冷环境下焊接),裂纹,外来杂质等;

(4)显微结构缺陷:主要是塑料受到强烈的热氧化破坏,造成管材材质变劣。

各种缺陷之间有关联的,造成缺陷的主要因素有:焊接操作者的技能、责任心,焊接设备的质量和工况,相互熔接管材之间的互熔性、材料的保存、原料质量,焊接工艺,焊接环境和气候等。

PE管对接焊缝的缺陷类型主要有气孔、夹渣、未熔合、未焊透和裂纹5种类型。统计结果表明:PE管焊缝的主要缺陷为未熔合与未焊透,即通常所说的假焊,这两种类型缺陷占缺陷总数类型的82.8%,且主要发生在壁厚大的管材中;裂纹缺陷主要发生在壁厚较薄的PE管对接焊缝中,所占比例为8.9%。

2 PE管热熔对接接头的质量检测

PE管热熔对接接头的质量可通过对人、机、料、法、环的控制来保证外,还应加强对接头质量检测环节的控制,确保施工质量和运行安全。对接接头的质量检测可包含焊接数据审查、外观检查、翻边切除检查、拉伸性能测定、静液压强度试验、无损检测等。

2.1 焊接数据审查

目前,上海市燃气行业内已全面使用全自动焊机,全自动焊机可自动监控焊接步骤并记录相关参数,为热熔对接接头质量判断提供依据。在焊接过程中和管道试压前应核对全自动热熔焊接数据,数据信息可分为两大类,一类主要是工程管理信息,主要有工程编号、焊口编号、项目经理编号、管材生产厂家等,这些参数主要是实现施工质量的可追溯性,便于落实责任,进行施工质量跟踪。另一类为工艺参数信息,主要为SDR值、PE材质、管径等,这些数据与全自动焊机的焊接数据设置密切相关,错误输入将直接影响焊接质量。焊接数据审查主要包括三方面:一是焊口数是否与实际相符;二是显示焊接失败的焊口是否重新进行焊接;三是工艺参数信息是否正确输入。

2.2 外观检查

连接完成后,应对接头进行100%的翻边对称性、接头对正性检验。接头应具有沿管材整个圆周平滑对称的翻边,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。翻边最低处的深度不应低于管材表面。焊缝两侧紧邻翻边的外圆周的任何一处错边量不应超过管材壁厚的 10%。接口宽度B与管材料类型、热板温度及所用的焊接工艺程序等有关,通常情况下按B=(0.35~0.45)S(其中:S=0.8~1.3e,e是PE管壁厚)进行控制。

外观检查时,如发现空心翻边或翻边根部太窄,可能是熔接压力过大或加热时间不足造成的;翻边下侧有杂质、小孔,翻边弯曲有细小裂纹,可能是铣削后管端或加热板被污染造成的;翻边中心低于管材表面,可能是活动夹具行程不到位造成的。沿整个圆周均匀对称的翻边接头是外观检验合格的重要条件之一,不沿整个圆周均匀对称的翻边造成的情况较多,如对接错位量或间隙过大,加热板温度不均匀或加热板被污染,活动夹具行程有问题等。

2.3 翻边切除检查

一般以不少于10%的比例进行翻边切除检验。应使用专用工具,在不损伤管材和接头情况下,切除外部的焊接翻边。翻边切除检验应符合下列要求:

(1)翻边应是实心圆滑的,根部较宽;

(2)翻边下侧不应有杂质、小孔、扭曲和损坏;

(3)每隔几厘米进行180°的背弯试验,不应有开裂、裂缝,接缝处不得露出熔合线。

2.4 拉伸性能测定、静液压强度试验

拉伸性能测定、静液压强度试验属于破坏性检查,一般用于焊接工艺评定或对焊接质量存在争议的焊口。根据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ 63—2008)热熔对接焊接工艺评定检验与试验要求见表1。

表1 热熔对接焊接工艺评定检验与试验要求

2.5 无损检测

PE管焊接质量的无损检测已引起众多研究机构和厂商的重视。常规的无损检测方法主要有超声波、磁粉、涡流、X射线和渗透五种方法。PE材料为非铁磁性材料,显然不能采用磁粉、涡流探伤方法;焊缝缺陷有表面缺陷也有内部缺陷,因而也不能采用渗透探伤方法;虽然X射线探伤方法可以检测内部缺陷,但受限于其危险性和操作的复杂性。采用超声波进行无损检测便成为了最佳选择。目前PE管焊接质量的超声波无损检测技术仍处于初级阶段,主要是根据超声波的反射波形来判断接口的熔接是否存在缺陷。然而,采用传统的超声波无损探伤,由于其受聚乙烯界面多次反射、回波的干扰,探测灵敏度低、缺陷空间分辨低,造成缺陷检出率低、无法准确进行缺陷空间定位、不能有效进行缺陷的定量分析。2012年下半年开始,上海海骄与上海市特检院、复旦大学材料科学系等单位合作,已开展“燃气用聚乙烯管道焊接接头相控阵超声波检测技术研究”的课题研究。相控阵超声波检测技术具有探测灵敏度高、空间分辨力强,提高了缺陷的检出率。它还可以用图像的方式直观的显示内部缺陷,并且可以利用现代信号分析处理技术,对缺陷进行定量分析。

3 结语

近年来PE管在燃气行业中的应用越来越广泛,如何保障PE管网的可靠性和安全性,是我们面临的现实和重要课题。有效提高PE管施工质量,加强对接头质量的有效检测是保证燃气管网安全的一个重要环节。我们应加快PE管无损检测技术的开发和应用,完善接头质量的检测体系,促进PE管道施工质量的整体提高。

Main Deficiency Forms and Quality Inspection of Butt-Fusion Welded Joints of PE Pipes

Shanghai No.2 Gas Pipeline Engineering Co., Ltd. Wang Jianguo

The paper introduces the main deficiency forms of butt-fusion welded joints of PE pipes, summarizing the main methods of quality inspection.

PE pipe, welded joint deficiency, quality inspection, Ultrasonic detection

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