摘要：探讨了燃气用聚乙烯热熔接头卷边不对称的原因，根据热熔连接原理，从加热、焊接等不同阶段分析造成卷边不对称的原因，提出相应的建议措施，促进提升聚乙烯管的施工质量，保障燃气供应安全。

关键词： 聚乙烯；热熔；卷边；加热阶段；焊接阶段

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自1980年代至今，聚乙烯（PE）管已广泛应用于城市燃气埋地管工程中。与钢管相比，聚乙烯管具有耐腐蚀、高韧性、挠性优良、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特点，且聚乙烯管的连接方便，有热熔和电熔两种连接方式，避免了采用电弧焊接引起火灾隐患，成本相对较低。

目前国内燃气公司大多要求使用聚乙烯全自动焊接设备，大大降低了人为操作因素对接头质量的影响，但在实际施工中仍会出现一些接头质量缺陷，热熔接头卷边不对称就是其中之一。《聚乙烯燃气管道工程技术标准》（CJJ63-2018）第5.2.3.2条明确：沿管道整个圆周内的接口卷边应平滑、均匀、对称，卷边融合线的*低处不应低于管道的外表面。卷边的对称性是检验聚乙烯管热熔接头质量的其中一个便捷、直观标准。

图1 卷边对称性

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将已处理的聚乙烯管两个端面以一定压力接触到一个预置好温度的热板上，热板的热量传递到聚乙烯管，吸热完成后使用一定的压力将熔融的管端表面直接挤压在一起，聚合物分子在热及压力的作用下运动，相互穿插盘绕，冷却后形成坚固的焊接面，并在接头处沿圆周方向形成卷边。聚合物分子之间没有发生化学反应，接头的连接强度取决与连接面之间分子的相互穿插盘绕程度。

聚乙烯热熔连接操作流程为铣削—间隙及错边量检查—设备加热及聚乙烯管吸热—加压冷却熔合。主要工艺过程如图2所示：

    a 加热板预热 ；b 聚乙烯管吸热 ；c 加热板抽离 ；d 加压熔合对接 

图2 聚乙烯热熔连接主要工艺流程

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聚乙烯管热熔连接的时间与压力关系如图3所示，热熔过程中主要有焊接设备加热板预热、加热聚乙烯管、加热板取出、焊接、冷却五个阶段。

 图3 聚乙烯热熔连接时间与压力关系图

研究表明，温度、压力、时间是控制热熔连接质量的3个重要因素，加热温度及焊接压力对接头性能的影响特别显著，加热时间对接头性能的影响显著，冷却时间对接头性能的影响不是很明显[3]。加热温度及加热时间主要作用在S2加热阶段，焊接压力主要作用在S4焊接阶段，下面就该两个阶段对造成卷边不对称的原因进行分析。

3.1.1 设备原因

热熔连接设备故障原因，引起加热板两侧预热后的温度不一致。连接PE100管材的加热板两侧表面温度要求为225±10°,当焊接设备出现故障，加热板两侧的温差过大，导致接头两侧聚乙烯管的吸热量不同，从而发生卷边不对称的情况。

3.1.2 现场杂质

加热板上或聚乙烯管端面上附有杂质。常见的杂质如灰尘、泥土等，杂质吸热消耗掉一部分的热量，或杂质形成一层隔膜阻碍了聚乙烯管的正常吸热，此种情况造成的两侧卷边不对称的差异虽然较小，但更大的问题在于，杂质存在焊口中会严重影响焊接质量。

3.1.3 环境影响

影响*大的是风的因素，流动的风会带走一部分加热板或聚乙烯管上的热量，施工现场中，向风面的聚乙烯管吸热量降低，背风面的吸热量相对保持正常，这就导致了吸热量少的一侧卷边翻起量会少，从而出现了卷边不对称的现象。

3.2.1管材差异

接口两侧聚乙烯管的差异可以细分为：

（1） 聚乙烯管所采用的原材料的不同。

（2） 聚乙烯管的壁厚不同，壁厚较小的形成的翻边量大，壁厚较大的形成的翻边量小。

（3） 生产日期存在较大的时间差。

（4） 属同一批管材，但存储条件不同，存储环境较差如经日晒雨淋后的一端，卷边翻起量会较储存条件好的一侧的要少。

（5） 熔体质量流动塑料差值（MFR）差异大，按规范要求熔体质量流动速率差值应小于0.5g/10min（190℃，5kg）。

3.2.2 错边量

由于聚乙烯管端面的椭圆度数值较大，或对口时操作不规范，导致错边量大。在错边较大时，两端的管顶面已不在同一水平面上，在卷边翻起量相同的情况下，凸起端的比较高，凹下去的一端则会较低，如此也会形成卷边不对称的情况。

3.2.3 接口端面间隙

铣削后的聚乙烯管端面不垂直，出现端面间隙过大，导致局部位置无法吸热。铣削不垂直时，存在部分聚乙烯管未能接触加热板进行充分吸热，在挤压阶段无法形成足够的卷边或无法形成卷边，产生了较为严重的缺陷。

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（1） 减少接头两侧聚乙烯管的管材差异，同一工程项目尽量使用同一品牌、同一批次的管材，在材料进场检验环节，做好对椭圆度、壁厚等检测项目的检查工作。

（2） 加强对聚乙烯管的存储保护，重点做好在施工现场的管材保护措施，对聚乙烯管做到防雨防晒的有效遮盖，管材离地高度不少于15cm，封堵管道两端，避免泥沙等污染管道内部。

（3） 检查铣削后的聚乙烯管端面的垂直情况，确保接两侧错边量符合规范要求。

（4） 利用红外线测温仪对设备加热板的两侧温度进行检查，加热板两侧温度应一致并达到规范要求。

（5） 在每天进行**次热熔焊接前及进行不同管径的热熔连接前，利用卷边形成清洁法清除加热板上的杂质。

（6） 施工现场的风力大于5级时，采取防风措施。需注意的是不仅需做好焊接区域管道的表面防风，同时也需防止风从管道两端的管口进入管内。

（7） 注重对焊接设备的维护保养，定期对仪器仪表进行校验。

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热熔接头两侧的聚乙烯管吸热量不足或差异大是造成卷边不对称的原因，从加热和焊接两个阶段进行分析表明，具体可由设备加热板故障、现场杂质、环境、材质差异、错边量大、接头间隙大等引起。注重对设备的维护保养，加强管材存储保护，减少接头两侧管材差异，采取卷边形成清洁法清除加热板杂质、对现场设置防风等措施，可有效降低卷边不对称的质量缺陷的形成，进一步保障燃气管道工程的质量。