HDPE管的施工方法及應(yīng)用

一、hdpe給水管的發(fā)展

近年來，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，衛(wèi)生意識(shí)的逐步增強(qiáng)，對(duì)生活飲用水的水質(zhì)要求也日益提高，因此，一些自來水公司開始就如何為用水戶提供優(yōu)質(zhì)飲用水問題進(jìn)行一系列的研究探討。一般來說，城市供水出廠水水質(zhì)在進(jìn)入市政給水管網(wǎng)前均已達(dá)到gb5749-85《生活衛(wèi)生飲用水標(biāo)準(zhǔn)》，多次的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，造成管網(wǎng)水質(zhì)污染的主要因素是由于給水管道的嚴(yán)重銹蝕，而解決該問題的重要途徑就是選用耐腐蝕、不結(jié)垢、能抑制細(xì)菌增長的管材。所以，管材的合理選用成為能否為用水戶提供優(yōu)質(zhì)飲用水的關(guān)鍵所在。

隨著高分子材料技術(shù)的飛躍進(jìn)步，不斷涌現(xiàn)出各類新型管材，pvc－u給水管、pp－r管、鋁塑復(fù)合管（pap）、鋼塑復(fù)合管（sp）、高密度聚乙烯hdpe管等塑料管材逐漸取代了鑄鐵管和鍍鋅鋼管等傳統(tǒng)金屬管材成為了主流使用管材。高密度聚乙烯（hdpe）管就是這些新型管材中的典型代表。

高密度聚乙烯hdpe管是近幾年才出現(xiàn)于市場(chǎng)，其采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，通過熱擠塑而成型，具有優(yōu)異的物理性能，耐腐蝕、使用壽命長、內(nèi)壁光滑、流動(dòng)阻力小、韌性撓性好、易安裝維護(hù)、抗二次污染強(qiáng)、密封性好、抗應(yīng)力開裂性好、低溫抗沖擊性好，耐磨性好、重量輕等特點(diǎn)，是優(yōu)良的綠色環(huán)保建材。因此，一些自來水開始引進(jìn)高密度聚乙烯hdpe管并應(yīng)用于住宅小區(qū)的室外給水管網(wǎng)。

二、hdpe管有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1良好的衛(wèi)生性能：pe管加工時(shí)不添加重金屬鹽穩(wěn)定劑，材質(zhì)無毒性，無結(jié)垢層，不滋生細(xì)菌，很好地解決了城市飲用水的二次污染問題。

2.2卓越的耐腐蝕性能：除少數(shù)強(qiáng)氧化劑外，可耐多種化學(xué)介質(zhì)侵蝕，無電化學(xué)腐蝕，抗內(nèi)、外部及微生物腐蝕。

2.3長久的使用壽命：在額定溫度、壓力狀況下，pe管道可安全使用50年以上。2.4較好的耐沖擊性：pe管耐沖擊強(qiáng)度高，重物直接壓過管道，不會(huì)導(dǎo)致管道破裂，耐刮痕能力強(qiáng)。

2.5較好的柔韌性能：pe管韌性好，彎曲半徑可小到管徑的15倍，斷裂伸長率超過500%。2.6具有可持續(xù)發(fā)展性：可回收重復(fù)利用而不產(chǎn)生新的污染。

2.7可靠的連接性能：pe管熱熔或電熔接口的強(qiáng)度高于管材本體，接縫不會(huì)由于土壤移動(dòng)或載荷的作用斷開。

2.8良好的施工性能：管道質(zhì)輕，焊接工藝簡單，施工方便，工程綜合造價(jià)低。

三、hdpe管的施工方法：

hdpe管安裝采用熱熔焊接，其安裝方法及要求如下：

3.1焊接工藝曲線和參數(shù)

聚乙烯管材的焊接一般分三個(gè)階段，加熱段、切換段、對(duì)接段，根據(jù)管子的不同規(guī)格和截面積制定其焊接參數(shù)。

焊接工藝

三個(gè)重要參數(shù)：溫度、壓力、時(shí)間。

3.1.1溫度的確定

聚乙烯管材對(duì)接焊的最佳焊接溫度為200～230℃，一般生產(chǎn)廠家確定為210±10℃是聚乙烯材料的加工溫度，在材料粘流態(tài)轉(zhuǎn)化溫度之上，只有在這種條件下，聚乙烯產(chǎn)生熔融流動(dòng)，聚合物的大分子才能進(jìn)行相互擴(kuò)散形成纏繞，得到最大的強(qiáng)度和高質(zhì)量的焊接結(jié)果；實(shí)踐證明，溫度低于180℃，即使加熱時(shí)間長，也不能達(dá)到質(zhì)量好的焊接結(jié)果。如果溫度過高，將有可能激活分子鏈中的c鍵與氧發(fā)生反應(yīng)，使材料降解，聚乙烯材料將受到氧化破壞。析出揮發(fā)性的物質(zhì)和氣體，材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成不飽和烴，出現(xiàn)雜質(zhì)，從而使焊接質(zhì)量降低。

3.1.2時(shí)間的確定

3.1.2.1加熱時(shí)間的確定：焊接端面平整后10×壁厚（mm）秒。

加熱時(shí)間的長短，決定焊接的質(zhì)量；是否能將溫度均勻傳遞到焊接面及一定的深度，在轉(zhuǎn)換的階段保持最佳的焊接溫度。管端面熔化的最佳時(shí)間，是隨著需要加熱的面積增大而增大的，更重要的是對(duì)流和輻射傳播的能量，會(huì)隨著管壁厚度的增加而減小。管端面的不平度，造成熱量的傳遞不均勻，窩藏空氣，產(chǎn)生氣孔，最終影響焊接質(zhì)量，所以需要和壓力密切的配合，在加熱的同時(shí)施加一定的壓力，平整焊接面，促進(jìn)塑化，形成理想的焊接面進(jìn)行熱傳遞，然后降壓吸熱。

3.1.2.2切換時(shí)間的確定：10 秒內(nèi)

盡可能地縮短，其端面冷卻非常快，對(duì)接速度慢直接影響焊接質(zhì)量。

3.1.2.3冷卻時(shí)間的確定：見表1；1.15～1.33×壁厚（mm） 分鐘。

聚合物材料的導(dǎo)熱性差，只有金屬的幾十分之一，冷卻速度相應(yīng)的緩慢，在冷卻的時(shí)間內(nèi)需要進(jìn)行結(jié)晶，收縮，所以需要有充分的時(shí)間降到結(jié)晶溫度，進(jìn)行充分的晶粒生長，消除內(nèi)應(yīng)力，在一定的壓力下冷卻，避免焊接端面有縮孔。

3.1.3壓力的確定

焊接壓力和冷卻壓力根據(jù)焊接面的截面積×0.15n/mm2；

在210±10℃的溫度下，焊接時(shí)間、壓力的取值，可以參照德國焊接協(xié)會(huì)dvs 2207－95的標(biāo)準(zhǔn)。

焊接工藝曲線

表1聚乙烯管材熱熔對(duì)接焊參數(shù)值（環(huán)境溫度20℃）

3.2 hdpe管焊接操作(見上圖)：

3.2.1焊接前的準(zhǔn)備

檢查清潔熱板；聚四氟乙烯（ptef）涂層損壞需更換。其最大粗糙度為2.5μm。

3.2.1清潔油路接頭后接通油路。

3.2.2檢查電源、電壓、接地后接通電路，空轉(zhuǎn)排氣。

3.2.3熱板升溫，紅燈亮后預(yù)熱10分鐘，熱板表面溫度為210±10℃。

3.2.4安裝與管材規(guī)格相符的卡具（卡具的要求：卡具與管子的焊接部位不同心度小于2％）。管子的橢圓度 < 5%。

3.2.2焊接操作

3.2.2.1打開機(jī)架，按工藝要求設(shè)置吸熱時(shí)間和冷卻時(shí)間。

3.2.2.2卡管（管件）；調(diào)整同心度，必要時(shí)調(diào)整浮動(dòng)懸掛裝置或用輥杠支架將管墊平減小摩擦力。

3.2.2.3放置銑刀鎖安全鎖。

3.2.2.4啟動(dòng)銑刀，閉合機(jī)架，調(diào)整壓力，端面進(jìn)行銑削，形成連續(xù)屑后，降壓力。

3.2.2.5打開機(jī)架，開安全鎖，取出銑刀。

3.2.2.6閉合機(jī)架，a.記錄拖動(dòng)壓力(p0)。b.檢查間隙 < 0.3mm。c.錯(cuò)位量 < 管壁厚10％。

3.2.2.7加壓到焊接壓力，查管子是否卡緊。如果未卡緊或調(diào)整管子位置，需重復(fù)第3.2.2.3條的過程。

3.2.2.8打開機(jī)架，放加熱板（焊接端面有灰塵需清潔）。

3.2.2.9閉合機(jī)架加壓到焊接壓力(p1)=拖動(dòng)壓力(p0)＋接縫壓力(p2)。

3.2.2.10觀察管端凸起高度，降壓至拖動(dòng)壓力(p0)，同時(shí)按吸熱計(jì)時(shí)按鈕，計(jì)時(shí)開始。

3.2.2.11蜂鳴器響吸熱結(jié)束，打開機(jī)架，迅速取出熱板，立即閉合機(jī)架，調(diào)整壓力到焊接壓力(p1)，同時(shí)按冷卻計(jì)時(shí)按鈕。

3.2.2.12蜂鳴器響，冷卻時(shí)間到，降壓力，松開卡具螺絲取管，進(jìn)行下一循環(huán)。

3.2.3焊接注意事項(xiàng)：

3.2.3.1必須測(cè)量電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)電壓，保證電壓220v，防機(jī)毀。

3.2.3.2必須測(cè)量加負(fù)載后的電壓、機(jī)器外殼接地，保證人身安全。

3.2.3.3與焊接端面接觸的所有物件必須清潔，保證焊接質(zhì)量。

3.2.3.4加熱板溫度指示燈必須亮(紅色)，保證焊接溫度。

3.2.3.5卡管必須留有足夠的距離，保證焊接端面有效接觸。

3.2.3.6銑削時(shí)銑刀安全鎖必須鎖死，防止銑刀飛出傷人。

3.2.3.7銑屑必須是連續(xù)的長屑，保證焊接端面有效接觸。

3.2.3.8銑削完必須先降壓力,后打開機(jī)架,再停銑刀，防止端面出臺(tái)階。

3.2.3.9取出銑刀、熱板時(shí)不能碰傷端面，防止翻邊不均勻有劃傷。

3.2.3.10凸起要求的高度必須是圓周，保證焊接有效面平整。

3.2.3.11焊接壓力必須加入拖動(dòng)壓力，保證有效焊接面的壓力值。

3.2.3.12熔融面相接觸時(shí)嚴(yán)禁高壓碰撞，保證焊接質(zhì)量。

3.2.3.13啟動(dòng)泵站時(shí)，方向桿應(yīng)處于中位，保證電機(jī)無負(fù)載起動(dòng)。

3.2.3.14安裝高壓軟管時(shí)接頭必須清潔，防止泥沙進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

3.2.3.15機(jī)器遠(yuǎn)離酸堿或要有防護(hù)，保證機(jī)器的使用壽命。

3.2.3.16必須保持機(jī)架鍍鉻導(dǎo)桿清潔勿劃傷，保證不漏油和損失壓力值。

3.2.3.17熱板必須清潔、無劃傷、無油污及粘異物，保證焊接質(zhì)量。

3.2.3.18 n68抗磨液壓油六個(gè)月更換一次，勿因小失大。

3.2.3.19機(jī)器的電子部分不防水，嚴(yán)禁進(jìn)水，陰雨天施工要有防護(hù)。

3.2.3.20拆卸油管必須泄壓，接頭加防塵帽，保證下次安裝順利。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

由于hdpe管無法用探測(cè)儀探測(cè)，管道回填到距離地面800~1000mm位置管頂鋪設(shè)一條可探測(cè)警示帶。