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
摘要：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。
关键词：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管网运行安全值得我们关注和总结。
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］：
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］
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，一类主要为工程管理信息，主要为工程编号、焊口编号、项目经理编号、管材生产厂家等，这些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=0.35～0.45S（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的情况下，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》（CJJ63-2008）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［2］。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，已是我们面临的现实和重要的课题，而有效提高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。
参考文献
［1］马娟 PE管超声检测技术的研究南昌航空大学
［2］张俊燃气PE管道焊接技术应用与质量控制上海海骄机电工程有限公司
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