刘立君+姜婷婷+戴鸿滨

摘要：对于高密度聚乙烯管道的连接，焊接技术是直接影响高密度工程塑料压力管道安全应用的关键环节。而焊接过程中的温度场分布对焊接质量又有十分重要的影响。通过MARC软件建立了聚乙烯管道焊接接头一维非稳态整体传热模型，模拟焊接过程中的温度场及应力场分布，并通过热电偶温度自动采集系统对焊接时的温度场变化进行检测，并通过模拟结果与实验进行对比。结果表明，在加热结束时，管件端面温度并没有达到最大值，而是在300s时达到最大值，这表明了在压焊过程中发生了相变潜热。在压焊过程中，管件轴向应力由拉应力逐渐过渡到压应力。

关键词：高密度聚乙烯管道；热熔焊接；温度场；应力场

DOI：10.15938/j.jhust.2017.02.004

中图分类号： TQ320文献标志码： A文章编号： 1007-2683（2017）02-0018-05Simulation of Temperature Field in HDPE Pipe Thermal Welding

Abstract：For high density polyethylene pipe connection， welding technology is the key of the high density engineering plastic pressure pipe safety. And the temperature distribution in the welding process has a very important influence on the welding quality. Polyethylene pipe weld joints of one dimensional unsteady overall heat transfer model is established by MARC software and simulates temperature field and stress field distribution of the welding process， and the thermocouple temperature automatic acquisition system of welding temperature field changes were detected， and compared by simulation and experiment . The results show that， at the end of the heating， the temperature of the pipe does not reach the maximum， but reached the maximum at 300s， which indicates that the latent heat of phase change in the process of pressure welding. In the process of pressure welding， the axial stress of the pipe is gradually changed from tensile stress to compressive stress.

Keywords：high density polyethylene pipe； thermai melt welding； temperature field； stress field

0引言

聚乙烯憑借着其优良的性能正逐渐代替传统金属在很多领域都发挥着重要作用。相对于传统金属管道，聚乙烯（PE）管道具有耐腐蚀、连接可靠、高韧性、挠性优良、良好的抗刮痕能力、高耐磨性、快速裂纹传递抵抗能力优良、优越的水力性能和使用寿命长等优点。但其耐环境应力开裂性能较差，耐高温性能、力学性能及耐化学性能有时也不能满足实际使用要求。

热熔焊作为聚乙烯管道焊接的主要手段，其焊接接头质量直接影响着整个管道运行系统的安全性。焊接过程中加热温度和压力是影响接头焊缝质量的重要因素。焊接温度的高低，加热压力的大小均会影响材料焊接时的融合程度。……