聚乙烯材料压力管道焊接技术常见焊接失败的原因

1、常见焊接失败的原因2.1 对接焊案例一：北方某地， PE80管道外径 200mm SDR11通过强 度试验压力和气密性试验，运行压力，运行四个月后巡线发现泄 漏，开挖后发现焊口处泄漏（见图1），观察其焊缝翻边，明显小于正常焊缝的宽度，第一感觉为焊接温度低，吸热时间不足； 剖开泄漏处，焊接面光亮如镜，焊口为脆性断裂，并且在焊接面 上留有镶入的铁屑和泥土砂粒。图1运行四个月焊口泄漏剖为脆性断裂 原因分析：将“用热板平整待焊接端面”的过程遗漏，直接开始“吸热”后对接；焊缝的翻边明显偏小，端面不平整造成焊接面 吸热不足，使聚乙烯（PE）大分子未获得足够的能量和空间进行 迁移、缠绕，从而未达到应有的强度

2、和性能，在管道内应力作用 下四个月时间即发生开裂。案例二：北方某地敷设聚乙烯（PE）管道，公称外径 250mm， 材料等级PE80,焊接管道长度约 60M在拖管入沟时发生焊口开 裂（见图2）。图2拖管时焊口开裂原因分析：根据计算，该管米重量约11kg/M，总重量约为660kg，加上拖管的摩擦力最大1000kg，按照其屈服应力 18MPa为断裂强度，至少需要19吨的力，但施工当时的力根本不可能将焊口拉开；观察焊口的内外翻边都正常，说明加热板温度满足 焊接要求；但断口端面的平整光亮来看，加热板表面有油，焊接 时形成油膜，污染了焊接面，最终形成假焊所致。案例三：南方某地，公称外径315mm，材料等级

3、 PE100,工程完工后强度试验，验收完成，该管线是城市建设预埋的管线； 第二年准备使用，运行前重新打压试验发现泄漏（见图3）。3外径物5m|B预埋管道焊口原因分析：准备在焊口未开裂处作拉伸试力就断裂，强度非据焊接记录记 充分，热板 间过长，从而造成焊口泄漏处图伸试，取样时未用大入的泥沙弋见图3焊口，说明焊接准备不 反，焊口未开裂处有泥沙案例四：南方某地外径 315mm SDR11材料等级 PE80,焊 接后翻边表面产生12mm的气泡（见图4）,焊口下方密集，焊 口上方稀少，造成外观不合格。原因分析：在焊接的前一天施工现场下雨，管口未封堵，管 内进入雨水，在焊接时虽然对管材的内外表面用干布进行

4、除湿处 理，但是处理的长度不够，由于坡度的问题，致使雨水在焊接的 过程中由高处慢慢流到低处热板处，对接时熔融面将水份裹入， 翻边时气化产生较大的气泡，焊口上方的水流到焊口的下方，致 使焊口上方气泡稀少下方密集，现场将焊口锯开，擦干后又用乙 醇（酒精）进行擦试来加快水份挥发，焊接后气泡现象消除。图 4 焊口下方气泡密集案例五：南方某地外径 200mm SDR11材料等级 PE80,由 于翻边有缺陷（见图 5），对焊口质量怀疑，监理时未通过。图 5 管材表面处理不彻底翻边受阻产生缺陷原因分析：该焊口经性能试验其性能符合要求，是一个合格的焊口，翻边的缺陷是由于管材的外表面粘有厂家不干胶的合格证，在焊

5、接前距管材的焊接端面2030mm范围未经处理，熔融聚乙烯（PE）的熔体在翻边时受阻，造成了翻边缺陷，监理非常 负责任，致使焊口不合格。 从以上案例和国内多年的实际施工中来看，出现的问题均属于低 级错误，而对接焊产生焊接失败的主要原因：1. 无焊接工艺：施工单位忽略了对焊接工艺进行评定，没 有根据本单位的实际情况制定焊接工艺，执行焊接工艺不严格， 操作过程不规范，缺乏应有的管理。2. 焊接温度低：加热板温度未达到焊接温度就开始焊接； 电源电压低，距电源距离远，导线截面积小，导致加热板不能正 常工作。3. 焊接面污染：热板表面不洁净污染焊接面；施工环境恶 劣，铣削后的焊接面受污染。4. 恶劣天气焊

6、接操作时无应有的保护措施；5. 切换对接的过程超出规定时间。6. 焊接参数设定错误：由于操作者失误将焊接参数设定错 误；焊机生产厂提供的焊接参数本身有错误， 焊机与管材不匹配， 焊接参数未做试验验证。7. 焊机未定期维护：压力表、温度指示器从未校正，发出 错误信息。8. 装夹管材 / 管件两端间距过宽， 机架行程不足， 形成假焊。9. 采用了不合格厂家的管材或管件。10. 冷却过程未完成过早的停机拆卸。2.2 电熔焊 案例一：北方某地电熔套筒进行碰口连接，管材公称外径 250mm SDR11材料等级PE8Q电熔套筒材料与管材相同，焊接 后熔融的物料从观察孔流出形成焊瘤，并且将电热丝顶出（见图

7、6），由于焊瘤太大而锯去。图 6 管材不同轴管件加热时受力原因分析：公称外径 250mm SDR1啲管材，壁厚为22.7mm,在进行电熔焊时管道不同轴，未使用电熔固定夹具或用其它的物 品进行管道固定。由于不同轴而产生较大的翘力，在加热电熔管 件时，熔融状态的聚乙烯（PE）体积膨胀大约在20%左右，它们 在外力的作用下迫使电热丝移位集中，产生了较大的热能，集中 到观察孔处，将观察孔处应当为固体的物料熔融为流体，顶开观 察孔处的物料而流出管件界面，并且在管材与管件的界面一侧带 出电热丝，造成焊接失败。案例二：北方某地居民小区工程验收完成，一栋楼中某个单 元一侧居民炉灶火力不足做饭困难，楼前管道运行

8、压力为 200mm 水柱，管材公称外径110mn，PE80,楼前支管为63mm,SDR11,PE80, 怀疑支管堵塞，锯下支管检查未发现异常，在异径三通 110/63 处进行检查发现63mm口部堵（见图7）。图 7 未作焊接长度标记管材承插过长 原因分析： 焊接操作时没有划线， 未将电熔管件的焊接长度， 标记在需要焊接的管材表面，误将三通视为直通焊接，将异径三 通63mm的端口堵，造成开挖抢修。案例三：北方某地9月份敷设聚乙烯（PE）管道，管材公称外径250mm SDR11 PE80,用250mm规格电熔套筒进行焊接，打 压试验时发生泄漏，用氢气查出泄漏点，发现电熔套筒一端空焊 （见图 8）

9、。图 8 电熔套筒一端空焊 原因分析：当天收工未能及时焊接，第二天的早上焊接，管 道经过一夜，与白天的温差较大，聚乙烯（PE）的热膨胀系数为 x 10，连接完的一端管材因收缩造成空焊。案例四：北方某地5月份敷设聚乙烯（PE）管道，管材公称 外径110mm , PE100,用110mm规格电熔套筒进行焊接，打压试 验时发生泄漏 （见图 9） 。图 9 承插不到位管材偏离轴线原因分析：管材一端未插到位，露出电热丝加热的密集区约10mm并且严重偏离轴线，电熔管件在受力的情况下进行焊接， 熔融物料在外力的作用下将电热丝挤到一起，热量不能传导于管 材，导致材料在高温下降解甚至炭化， 造成焊接失败， 打压

10、泄漏。案例五：北方某地敷设 PE管道，管材外径315mm SDR11PE100,由于工程重要，未在国内购买315规格的电熔套筒，进口 GF公司的管件，运行一年后发生泄漏。泄露的管件见图10。图 10 承插不到位管材偏离轴线原因分析：从现场的情况可以看出，是用电熔套筒进行管道的碰口时，管材长度不够，长度差60mm错误的采取了用废管段填充的方法进行焊接，最终导致泄露。从以上案例和国内多年的实际施工中反馈的信息来看，与对 接焊出现的问题性质相同，均属于责任心不强，聚乙烯（PE）管道的焊接操作简单，忽略了焊接过程中的细节，电熔焊产生焊接 失败的主要原因：焊接时管道不同轴俗称别劲， 未使用电熔固定夹具来固定管 道，使管件在焊接时受到外力。 不划线，管材承插不到位，造成空焊或承插过位。 截取管材斜度大，管件电热丝密集区（加热区）暴露在空气 中，不能将热量及时的传导给管材，造成过热聚乙烯（PE）炭化。焊接等待跨时过长， 不及时焊接致使焊接面污染， 人为的造 成温差大，管道由于温差大，热胀冷缩产生空焊和过位。 电熔管件在施工现场过早去除包装， 暴露在施工现场， 使电 熔管件的焊接面受到污染。 管材表面氧化皮刮削不彻底甚至不刮削，焊接面出现分层。 电熔鞍形三通违反操作工艺， 先打孔后焊接， 由于鞍形三通 打孔刀的设计通常为无屑切削， 打孔时所用的力很大， 致使 鞍形