简析3PE钢塑复合管焊接工艺技术及质量控制措施

简析 3PE钢塑复合管焊接工艺技术及质量控制措施

惠静静

中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：本论文首先简要阐述了供水管道3PE的焊接施工工艺，在此基础上对3PE钢塑复合管焊接施工质量管理与控制措施进行论述。期望通过本文的研究能够对压力管道施工质量的提升有所帮助。

关键词：3PE 焊接 施工质量

一、3PE钢塑复合管的焊接施工工艺

3PE防腐钢管是指3层结构聚烯烃涂层（MAPEC）外防腐钢管，是国内常用的一种防腐管道。3PE防腐一般由3层结构组成：第一层环氧粉末（FBE>100um），第二层胶粘剂（AD）170～250um，第三层聚乙烯（PE）2.5～3.7mm。三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。这种材料最为突出的特点是无毒无害、耐高温、强度高、抗腐蚀，正是因为它所具备的这些特点，使其在 压力管道中获得了广泛应用。外防腐材料大多数为涂料防腐，因现场焊缝检测合格后必须对焊缝进行防腐处理。因此，钢管补口防腐的重要性可见一般。但是，我们在施工现场经常能看到到补口涂料防腐脱皮或起皱（固化剂太多），导致防腐效果不佳。3PE热缩套（带）的引入，大大解决了钢管补口防腐易损的问题，这些配套的热收缩套（带）耐磨性好、密封效果好，且不惧高温，因此它在其它管道施工上也得到广泛应用，同时，它在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性，适用性广。

二、3PE钢塑复合管管道焊接施工技术和质量管理策略

2.1、3PE钢塑复合管管道焊接施工的技术

在现场施工过程中，操作人员首先应组装顶管成套设备，并根据井室大小、拟顶进钢管长度、千斤顶顶缸长度及顶铁长度计算每道缝的位置，然后将切除焊缝边缘导轨斜口部分约500mm（但不可切断，见图1），以利于防腐涂料能环向闭合施工及热缩套顺利穿过。图1 管道焊缝补口处导轨示意图首根钢管下放时应着重注意钢管阴阳坡口的上下位置，不可倒置。待钢管焊接完成后首先应等焊缝自然冷却，切忌采用浇水冷却，然后将铁锈及焊渣打磨干净，应按设计要求进行百分百超声波无损探伤检测并随机抽取5%作射线检测，因井底比较潮湿，待焊缝检测合格后应观察焊缝周边是否已开始返锈，若有返锈则应继续打磨干净，然后进行配套环氧底漆防腐作业，等到底漆干透以后即可进行热缩套管施工。热缩套施工由厂家直接委派的专业人员施工，给热缩带加温过程中应控制火焰方向，不得较长时间对准某一点，同时应配以手指按压感受胶体流动情况，但不得在表面留下指压的凹痕，热收缩套（带）与原钢管聚乙烯层搭接宽度应≮100mm，采用固定片固定，周向搭接宽度应≮80mm，当热缩套施工完成后应采用防腐测厚仪检测不扣厚度是否符合要求并逐道进行外观检查，热缩套（带）表面应平整不起皱，无空鼓起泡热收缩套（带）四周应有胶粘剂均匀溢出，各方检查合格后方可继续顶进施工。

2.2质量管理

2.1.1人为因素的质量管理

焊接操作人员在3PE钢塑复合管焊接施工中具有非常重要的地位，其个人素质和专业技术水平的高低，对焊接施工质量有着直接影响。焊工需持有《压力容器焊工证》，并做到人证合一；为了进一步提升3PE钢塑复合管的焊接施工质量，就必须不断提高焊接操作人员的素质和专业水平。为此，应当加大对焊接操作人员的技术培训力度，提升其技术水准，焊接作业中，严格执行相关的操作规程，作业完成后，由质检人员对焊缝的外观质量进行验收，外观质量验收通过后对焊缝进行防护，确保专业人员进行焊缝无损/射线检测时无生锈现象，检测合格后进下一道工序。

2.1.2材料因素的质量管理

（1）应当结合压力管道工程的实际需要，并严格按照国家现行规范标准的规定要求，对3PE钢塑复合管进行选购，购置回来的材料必须进行抽样检测，确认合格之后，方可在施工中使用。（2）加强对材料储运环节的管理，此环节中，应当避免材料出现划伤等问题，不得以拖拽、拋摔等方式进行材料储存。同时在材料储存的过程中，要做好防雨和防晒等保护措施，以免影响3PE材料的质量。（3）进行焊接施工前，应当对3PE钢塑复合管的质量进行检测，确保外观和质量均符合焊接要求后，方可进行作业，若是表面存在严重的划伤，则应进行更换，由此能够使焊接施工质量获得保障。

2.1.3焊接设备因素的质量管理

实践表明，焊接设备的性能对3PE钢塑复合管的焊接施工质量具有一定的影响，若是设备的性能不稳定，则会导致焊接质量下降。在焊接设备的选择上，要尽可能选用有质量保证且信誉良好的厂家生产的产品。在设备的过程中，则应当加强对其的保养和维护，避免使用不当造成焊接设备损坏。由于3PE钢塑复合管的焊接施工作业环境存在复杂性的特点，为有效防止因设备性能影响焊接质量下降的问题发生，操作人员应当在作业中及时发现设备故障，并及时报现场技术管理人员，从而制定出合理可行的措施，在确保作业安全的基础上，提高焊接施工质量。

2.1.4环境因素的质量管理

3PE钢塑复合管的焊接施工作业基本都是在基坑进行，整个施工过程会受到环境的影响，这里所指的环境主要包括两个方面，即气候和现场作业环境。如果施工现场的作业环境与3PE钢塑复合管焊接施工的要求不符时，必须采取相应的措施进行解决。如在温度较高的夏季进行热熔连接时，应当做好遮阳防护；若在温度较低的冬天进行焊接时，应当做好保温措施，避免设备运行因温度影响出现故障。

2.2 3PE钢塑复合管焊接施工质量的控制要点

在对3PE钢塑复合管进行焊接施工的过程中，连接的温度、时间和压力是需要重点控制的环节，这有助于施工质量的进一步提升。同时，还要做好连接接头的质量检验工作，以此来确保整体的焊接质量达到规范标准的要求。

2.2.1连接温度控制要点

采用热熔连接的方式对3PE钢塑复合管进行焊接施工时，连接温度应当控制在200-235℃这一区间范围内，虽然连接温度越高，管道的连接质量就越好，但是，过高的温度却可能导致管材卷边的尺寸增大，而且还可能使溶料粘附在焊接设备上，更为重要的是还会导致3PE材料的热氧化被破坏，这样一来便会对管道的焊接质量造成影响。所以需要在焊接施工中，对连接温度进行严格控制，不得低于200℃，也不得高于235℃。

2.2.2时间与压力的控制要点

在对3PE钢塑复合管进行热熔连接的过程中，时间与压力均应当与《水电水利工程压力钢管制造安装与验收规范规范》标准中给出的规定要求相符。热熔连接时施加压力的主要目的是为了将气孔和气体夹杂物全部排除，从而大幅度增加相互连接部位相互扩散的面积，消除连接面上因受热氧化而遭到破坏的材料，并对材料的收缩进行补偿，通过对所施加压力的保持，能够使连接部位牢固结合到一起。

2.2.3 3PE钢塑复合管焊缝检测

所有焊缝均应进行外观检查，外观质量应符合《水电水利工程压力钢管制造安装与验收规范规范》标准中6.4.1的规定。并由专业检测人员对焊缝进行无损/射线检测，检测合格后进行下一道工序；检测不合格的进行补焊，补焊完成后重新进行检测。

2.2.4 3PE钢塑复合管防腐接口补口

钢管焊接完毕并检验合格后，对内外接口进行补口处理。

（1）材料

1）现场补口采用环颌底漆/辐射交联聚乙烯热收缩带（套）方式。

2）无溶剂环氧树脂底漆由热收缩带（套）厂家配套提供或指定，底漆供应量满足厚度150µm的涂敷要求。

3）辐射交联聚乙烯热收缩带（套）按钢管规格选用配套的规格尺寸，产品的基材边缘平直，厚度满足：口径＞400mm，基材厚度1.5mm，胶层厚度＞1.0mm。

（2）补口施工准备

1）施工前按设计要求、热收缩带（套）使用说明书、GB/T23257规范要求编制补口施工工艺规程，并报监理工程师审核；

2）用角磨机对内外焊缝处的焊渣、焊瘤等进行打磨清理；

3）焊缝两侧每侧聚乙烯层打磨宽度控制在10~15cm（含坡口），仅打毛聚乙烯层，不得破坏内环氧层使得钢管外露；

4）表面处理后距补口施工时间间隔不超过2小时，避免二次污染。

（3）补口施工

1）按热缩套使用说明书，将双组份及稀料按比例混合，搅拌均匀；用毛刷在前面处理好的补口位置进行涂刷，厚度以遮住底材为宜，一般为100~150µm。

2）坡口处外露的环氧涂层要刷底漆，聚乙烯层不得刷涂底漆。

3）待底漆表干后，便可进行缠绕热收缩套。如要加速底漆的表干固化时间，可采用电热灯照射加速表干。也可在焊接后随即进行打磨补口，可利用焊接的余热加速底漆表干。

（4）缠绕热收缩套

1）底漆表干后及时进行缠绕热收缩套；热收缩套的宽度，确保缠绕后能完全盖住两侧打毛的位置，轴线方向与聚乙烯层搭接宽度不小于10cm；

2）过程操作严格按照厂家使用说明书进行。加热时要避免过度加热。

3）将热收缩套沿管道圆周方向包卷缠绕，缠绕时拉紧，同时尽可能保持热缩套的中线与焊缝平行，环向（圆周方向）首末端搭接长度＞8cm。

（5）热收缩套加热收缩

1）加热时，先从热收缩套中线位置周向进行加热，使中线位置首先收缩，然后沿中线向两侧分别均匀加热，加热至边缘有胶溢出，用辊轮进行辊压压实。

2）加热时要避免对同一位置长时间加热，以防止碳化影响性能。

（6）质量控制

1）补口后的外观逐个目测检查，检查热收缩套表面无气泡、无烧焦碳化现象；

2）与聚乙烯层搭接宽度不低于10cm，环向热收缩套首位搭接不低于8cm；

3）冷却后，检查热收缩套两边缘有热熔胶均匀溢出为最佳；

4）每个补口均用电火花检漏仪进行漏点检验，检验电压为15KV。

三、结语

综上所述，压力管道的焊接施工是一项较为复杂且系统的工作，由于其中涉及的内容较多，一旦某个环节或是细节出现问题，都可能对焊接施工质量造成影响。压力管道工程是关系民生的重大工程，3PE防腐及配套热缩套（带）密封防腐效果好，不仅高温而且防冻，大大提高了钢制管道的使用年限，从而减少了钢管外防腐涂料对土壤及地下水源的污染，间接保护了环境，应值得推广使用。

[参考文献]

[1]王明朝.市政供水项目大口径PE管道安装工艺研究[J].工程技术研究,2021,6(03):92-93.

[2]韩书智.城市供水工程中PE给水管的施工[J].中华建设,2020(10):130-131.

[4]李露. PE管道施工质量监控平台设计与实现[D].西安工业大学,2020.

[5]郑先伟,遵倩,周平,宋科明,李统一,麦堪成.大口径PE管道用材料结构与性能的研究[J].化工管理,2020(16):90-91.

[6]王晓亮.PE管道与土工膜对接施工技术研究与应用[J].山西建筑,2020,46(08):78-80.