论聚乙烯燃气管道全自动焊接技术

2021-11-30付韶荣

科学与信息化 2021年21期

付韶荣

北京正坤市政工程有限责任公司北京 100032

引言

聚乙烯管道因其良好的化学性能在燃气行业得到广泛的运用。经实验研究表明，聚乙烯管道最容易出现质量问题的区域就是管道之间的连接处，对此，为保障聚乙烯管道能够更好地为天然气输送提供支持，施工人员应当加强对聚乙烯管道接头的焊接工作，利用全自动焊接技术完善人工焊接出现的不足，确保燃气输送管道的整体施工质量。

1 规划聚乙烯管的全自动焊接工作

1.1 聚乙烯管道的理化性质

聚乙烯材料具有较为优异的化学稳定性，能够在常温条件下耐盐酸、胺类等化学物质的侵蚀，而且此管道作为还不会滋生水垢，因此还被广泛应用在城市居民日常生活的给排水工程中。同时，聚乙烯材料做成的管道还具有一定程度的抗压性，在焊接时高温会导致焊缝附近熔融塑料发生二维流动，导致聚乙烯分子在原有晶核的基础上会裂变出更多的小分子晶核，从而使整个焊接区域的结晶度增加，其整体强度和硬度也会随之增大。并且因为热熔焊接区域的聚乙烯管道内部的结晶度高于其他部位的结晶度，所以合格的焊接管道还会具有较高的拉伸强度和硬度。

另外，聚乙烯材料中高聚物球晶结构的大小会对聚乙烯的物理性质造成较大的冲击。在焊接作业进入冷却和退火时如果较为顺利则会产生大球晶分子结构，那么高聚物对聚乙烯管道强度的冲击就会显著下降，因此,在聚乙烯管道焊接时应使用合适的加热板来控制加热温度和加热时间,在低温、雨天和风大环境下管理人员应做好焊接时的保护工作，以防止因熔断区域冷却速度过快而导致的焊缝区域结晶度和球晶尺寸大小不一造成管道断裂现象。

1.2 前期准备工作

在开展焊接聚乙烯管道工作之前，施工团队应当采购专业的全自动焊接设备，并安排专业的技术人员做好焊接设备的试运行工作。然后，由项目的管理人员监管各工种之间的技术交底工作和安全教育，同时管理人员还应当考察操作全自动焊接设备技术人员的焊接工作能力。另外，管理人员还应当做好聚乙烯燃气管道材料性质、管道长度以及管道厚度等基础信息的记录工作，为全自动焊接设备提供运行参数，并且施工人员还应选择合适的区域作为焊接节点，结合施工区域的实际情况拟定科学的焊接施工方案和应急故障处理措施，从而保障全自动焊接工作的顺利开展。

1.3 焊接质量控制质量控制要点

在进行焊接工作之前，施工现场的管理人员应当对全自动焊接技术员工进行焊工证的复查工作，合理分配技术人员的工作区域。同时还要做好焊接设备功能质量的检测工作，主要检查焊接设备上的所有计量仪表是否处于正常区间、能否准确地反映出实际施工时各项数据、质检标签是否在检定的有效期内等方面。并且还要在焊接前做好每个聚乙烯管材规格和材质的检测工作，复查施工所用的管道是否能够与自动焊机设置的管道规格一致。另外，技术人员还应当在管道焊接工作开始时做好环境温度检测工作，正常天气下需要每隔3小时进行一次施工环境温度检测工作，在不良天气下应以1小时为界限进行一次施工环境的温度测量，特别是在风雨天气下和环境温度低于-5℃下进行焊接作业时，技术人员应当采取适当的保护措施以确保聚乙烯管道焊接面能够具有足够的焊接温度。

1.4 系统参数设计技术

由于燃气管道需要覆盖到城市的每个角落，为居民提供的日常生活提供便利，因此，聚乙烯管道的实际路线会非常复杂，且需要焊接的区域非常多，这对全自动焊接设备的系统参数设计提出很大的考验。对此，为避免施工过程中出现漏焊的现象发生，需要设计人员对需要进行全自动焊接的每一个焊接口进行实地考察且做好编号记录，然后将编号输入到全自动焊接设备的系统中，从而保障聚乙烯管道的焊接工作能够按照序号有序进行下去，进而起到全面提高焊接工作的施工效率[1]。

2 全自动焊接技术

2.1 焊接时注意事项

在焊接时施工人员需要对每个聚乙烯管道的连接区域进行检查，保障焊接完成之后管道能够符合燃气运输的需求。同时焊接人员还应当控制好焊接区域的环境温度，因为聚乙烯管道的焊接工作大多是在室外环境下进行，所以技术人员要提前掌握施工区域的天气情况，做好焊接区域的防雨和防晒工作，通常情况下聚乙烯管道的焊接温度应当控制在5至45℃ 之间。并且为保障焊接质量技术人员还应当严格管控管道长度的切割工作，在全自动焊接作业之前，施工人员应做好机具、焊机和管材等施工用具的清理清洁工作。截取聚乙烯管道时,必须使用可旋转的切刀进行切割，严禁使用锯齿式切割工具进行聚乙烯管材的截取工作[2]。

2.2 铣削管材

将管材装卡在全自动焊接机上之后，操作人员通过遥控装置控制焊机按照设定好的焊接标准进行管道的洗消工作，同时技术人员还可以通过控制箱面板上的按键来对焊机进行控制。洗消命令下达之后焊机会自动拖拽管道进行压力的测试，并在测试完成之后将管道退回原来的位置，在核对好实际压力数据后焊机将会放入铣刀带动管材自动前进，且铣刀开始旋转进行聚乙烯管道的焊接面洗消工作。当洗消面达到规定数据之后全自动焊机将会自动停止铣削工作，同时卡套自动后退取出铣刀，等待技术人员确定洗消是否合格，如果洗消出现偏差则需要调整洗消数据从新进行洗消工作，当洗消管道完全符合焊接保标准之后才可以进行下一步的焊接工作[3]。

2.3 管道熔接

当技术人员检查好待焊接管道的规格之后，操作人员就可以按下控制箱面板上的焊接键准备开始焊接工作。当焊接头加热板温度达到设定温度时，焊机将会进入到全自动焊接状态，此时焊接机将无须人工进行操作即可进行管道的焊接。此时技术人员应当时刻跟进全自动焊接机的运行，观察加热完毕报警灯是否亮起、加热板是否在焊接之前自动脱离焊头以及动卡套是否带动管道自动前进，直至该施工区域的焊接工作完毕，技术人员才可以进行下一部分的工作。

2.4 焊接后资料保存与填写

在聚乙烯管道焊接完成之后，需要管理人员根据实际情况填写好每道焊口的基础信息，并以天为计量单位将当日的管道焊接数据记录在电脑上，同时打印出纸质数据进行封装保存。焊接技术人员应当做好每道焊口的焊接记录，在焊接作业前提前记录好焊口聚乙烯管道的编号、焊工号以及周边环境温度等信息，在焊接作业过程中应做好焊接温度、对接压力、拖动压力、翻边压力（MPa）、管道吸热时间（s）、全自动焊接机的增压时间（s）、管道冷却时间（s）等数据记录，为焊机完毕之后的全面数据统计做好基础工作。

2.5 焊接检测

因全自动焊接技术焊接的聚乙烯管道无法用肉眼观察内部的焊接质量，因此，在进行焊接质量检测时施工单位通常会引进超声相控阵聚焦技术来对聚乙烯管道的焊接质量进行检测，该技术的检测原理是运用电子技术，通过探头激发安装在管道上的时序控制单元，使各单元能够同时发出超声波，然后在利用高密度集成晶片组成的超声相控阵探头收集聚乙烯管道反馈的超声波，来判断管道内部的熔断情况。超声相控阵探头是利用晶片之间的略微差别来实现的超声波收集工作，此项技术通过对单晶片的延迟进行控制实现声束偏转，从而使得超声相控阵探头能够更加仔细的扫查焊接区域，具有探测灵敏度高、空洞分辨力强，高缺陷检出率地等技术特点。另外，此项技术还可以通过外接专业控件来实现超声波数据图像化，进而使得焊接检测工作能够更加准确真实。

2.6 检测的意义

通过超声相控阵聚焦技术在聚乙烯管道焊接检测时的应用，技术人员能够更好地了解到聚乙烯管道的=焊接质量，解决聚乙烯熔接接头无损检测难的问题。同时，该技术还可有效反馈出熔接接头处的缺陷，例如焊接过程出现冷焊、过焊、气孔、熔接面污染以及熔接面夹杂等不良现象，为聚乙烯燃气管道建设提供行之有效的检测方法，促进聚乙烯管道焊接接头的无损检测的发展。

3 燃气管道全自动焊接工作的注意事项

3.1 工作能力

因为全自动焊接技术是通过智能设备来完成的，所以此项技术将会对操作人员的专业水平提出较高的要求，因此焊接单位应当积极开展员工技术考核工作，结合实际施工时与遇到的施工问题对技术员工进行培训。同时，招收的技术人员应当全部具备相关专业证书，以此来控制聚乙烯管道焊接工作的工作效率。并且施工单位还应当积极进行焊接技术的创新工作，不断融合现代信息技术，完善自动焊接机的不足，从而推动管道焊接工作的持续发展。

3.2 焊接后的检测

在将聚乙烯管道装进全自动焊接机内部时，施工人员应当做好管道焊接面和与焊接面接触的所有物品的清洁工作，同时还要主要避免对聚乙烯管道造成较大的损坏，特别是需要进行焊接的区域更是要仔细检查，避免焊接管面上附着杂质、污垢和切屑等与焊接无关的物体，从而保障焊接工能够达到设计的焊接标准。在聚乙烯管道焊接完成后技术人员还应按不低于10%的焊口翻边标准进行翻边切除检查，确保焊接处的翻边处理是实心圆滑且根部较宽的形状，翻边处不应有杂质、熔断、损坏、小孔和扭曲的问题，并且在整段管道焊接完毕之后还应每隔50cm进行一次180°的背弯检测，检测标准为管道整体不应有开裂、裂缝等现象。在施工结束之后管理人员应及时对每个焊工组的焊接质量进行统计，分析焊接过程中出现的焊接质量问题的原因，进而及时做好解决对策，为第二天的焊接工作打下基础。