PE管材的基础知识及焊接技术（内含丰富专业知识与市场经验）

（一）原材料：

1、按PE燃气管现在执行的国标GB15558.1-2015要求，燃气管用料采用聚乙烯混配料。混配料：合成树脂由原料厂直接出厂时已加入必要的稳定体系（如抗氧剂）和颜料（如炭黑），并已均匀混合，有明确的材料等级。

2、燃气管材生产的原料级别为PE80级和PE100级，上述两种级别的原料均可生产SDR11和SDR17（燃气输送），SDR21,SDR26(非开挖燃气管道修复）系列燃气管材。目前国内常用的是SDR11和SDR17系列以及老国标GB15558,1-2003的SD17.6系列。

3、PE100，即最小要求静液压强度MRS=10MPa；PE80，即最小要求静液压强度MRS=8MPa。

4、混配料性能检测指标包括：（1）密度，（2）熔体质量流动速率（0.2-0.4g/10min），（3）挥发分（≤350mg/kg），（4）炭黑含量（2-2.5%），（5）氧化诱导时间（＞20min）。

（二）管材：

5、管材规格型号：dn表示公称外径，常用的有25、40、63、90、110、160、200、250、315、400；en表示公称壁厚；SDR：标准尺寸表，即SDR=dn/en；现行的GB15558.1-2015有SDR11、SDR17、SDR21和SDR26四种系列。

基本尺寸要求：平均外径不小于公称外径dn，最小壁厚不小于公称壁厚en。不圆度：在管材同一横截面处测量最大外径和最小外径的差值，可通过GB15558.1查询每种规格的不圆度标准值。一般情况盘管长度有200米、150米和100米，直管长度一般为6米、9米、12米，也可由供需双方确定，如有些客户需要10米。燃气管材长度不允许有负偏差。

6、燃气管生产工艺流程依次为：领料烘干、真空上料、塑化挤出、真空定径、喷淋冷却、计米印字、牵引、定长切割。

7、燃气管材、管件检验：（1）燃气管材为黑色或黄色，黑色管材应有沿圆周方向均匀分布的、数量不低于3条的共挤黄色色条。（2）外观：管材的内外表面应清洁、光滑、不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、颜色不均等缺陷。注塑管件应完整、无缺陷，浇口及溢边也应修除平整。

8、性能指标要求：（1）静液压强度要求：在80℃的试验环境下进行165h的给定一定压力（根据管材外径、壁厚及原材料等级，通过公式计算所得）的试验，管材无脆性破坏；脆性破坏即不合格；如果是韧性破坏则选择较小环应力及对应的最小破坏时间重新试验。（2）断裂伸长率:管材所测得的断裂伸长率不得小于350%;（3）热稳定性（氧化诱导时间）:管材的热稳定性应大于20min；（4）熔体质量流动速率：加工前后变化率不超过20%。

9、管材、管件的贮存和运输的基本要求：（1）在搬运过程中，应轻拿轻放，不得抛摔、拖拽和剧烈撞击。（2）贮存地应尽量平整，通风良好，远离热源，油污和化学污染等，室外堆放有遮盖物，不得长期曝晒和雨淋。（3）运输时应逐层堆放，捆扎、固定牢靠，避免相互碰撞。（4）禁止接触尖锐、锋利器物，避免管材的扎伤和磨损。对易滚动的物件应做侧支撑，不得以墙、其他材料和设备做侧支撑体。（5）施工用料要尽量按计划、进度安排。连接完毕确认无误后应及时下沟，防止人为损坏。（6）直管堆放高度应不超过1.50米。

10、管材、管件在运输和贮存时应注意的问题：PE管材易被尖锐物品等划伤，而表面划伤是运行中产生应力开裂的重要诱因。长时间剧烈的日晒将加速管材老化、缩短使用寿命。油类、酸、碱、盐尤其是活性剂类有机化合物附在管材上，将使其运行中，在一定条件下耐环境应力开裂性能有所降低。

（三）管道连接：

11、燃气管道的连接方式:热熔承插连接、热熔对接连接、电熔连接。

12、dn63以下小管径管推荐使用热熔承插连接的方式。目前使用的连接设备主要为RJQ63型熔接器（功率800W配φ20、25、32、40、50、63模头），要点如下：（1）选对加热模头并固定在熔接器上，保持模头的持续干净。（2）加热器的温度是否合适：在自动控温状态，红、绿灯交替点亮，熔接器保温10分钟。（3）管材和管件同时无旋转推进加热模头内，达到加热时间后立即把管材与管件从模头上取下，迅速无旋转地直线均匀插入到所需深度，使接头处形成均匀凸缘。连接相关参数见下表：

13、热熔对接连接：管径在dn63以上管材的连接通常采用热熔对接连接方式。连接是使用专用对接设备。操作要点：（1）正确连接设备的油管、电路，加热板温度设定在220℃。温差控制在±3℃范围内，保持加热板的干净。（2）管段口尽量同心，错边量不超过管材壁厚的10%，同时调整好油缸位置，保证既能放入铣刀铣削后又能对接为准。（3）铣管材端面时铣刀启动后，油缸压力不能大于3Mpa。（4）管材加热阶段加热压力和卷边高度要达到规定值，吸热阶段吸热压力和时间必须准确。积累经验，制作翻边检查卡板。（5）吸热后管材的对接压力、翻边高度、冷却时间是关键。（6）当接口温度冷却至环境温度后松开夹具。

14、热熔对接过程易出现的质量问题及解决办法

15、电熔连接操作要点：（1）用塑料管材切刀或带切削导向装置的细齿锯切断管材，并使其端面垂直于管材轴线。用小刀切除内部边缘的毛刺。在管材或插口端的焊接区域刮皮。可以清洁焊接区域。（2）在确保可以检查插入深度（例如标记插入深度）。将承口管件滑入插口端并正确定位。（3）设置好电熔焊机正确焊接参数，可以用手动或自动（如条形码）两种输入方式。（4）检查无误后，启动电熔焊机，进入焊接过程，当达到焊接时间后，机器会自动进入冷却状态。（5）当管件完全冷却后，撤去电熔焊机。

16、电熔连接是燃气管道连接中常常用到的连接方法，注意事项如下：（1）待焊接用的管材端面垂直于其轴线，去除插入深度范围内的氧化层，清洁焊接区域内外表面削末。（2）确保输出电压为40±0.5伏，设置好电熔焊机正确焊接参数，可以用手动或自动（如条形码）两种输入方式。（3）检查无误后，调整管材和管件的同心度，偏差不要超过5°，启动电熔焊机，进入焊接过程，保证电源的连续性，不受外界冲击力、托、拉力干扰。（4）焊接过程中操作人员离焊接点1米以外，以免遭喷射熔浆烫伤。

17、燃气管材的可采用标准：（1）GB15558.1《燃气用埋地聚乙烯（PE)管道系统》第1部分：管材。（2）GB15558.2《燃气用埋地聚乙烯（PE)管道系统》第2部分：管件，第3部分：阀门。（3）Q/QEGY04-2014《燃气用埋地聚乙烯（PE)管材》。（4）CJJ63-2008《聚乙烯燃气管道工程技术规范》。（5）CJJ33-2005《城镇燃气输配工程施工与验收规范》。

18、燃气管材最大允许工作压力的确定方法：按照产品标准中的公称压力，除以1.5倍的折减系数，即为最大允许的工作压力（MOP）；燃气管材适用的工作温度和折减系数如下表：

19、聚乙烯PE燃气管道的适用的环境温度（工作温度）规定为-20至40℃，是考虑到聚乙烯是一种高分子材料，温度对其影响较大。温度过低将导致其变脆，抗冲击强度和断裂伸长率下降；相反，温度过高又会使聚乙烯材料耐压强度下降。

20、管材管件的贮存时间及超期检测：管材从生产到使用期间，存放时间不宜超过1年，管件不宜超过2年，当超过上述期限时，应重新抽样，进行性能检验，合格后方可使用。

21、聚乙烯管道和钢骨架聚乙烯复合管道埋设的最小覆土厚度（地面至管顶）应符合下列规定：埋设在车行道下，不得小于0.9米，埋设在非车行道（含人行道）下，不得小于0.6米，埋设在机动车不可能达到的地方时，不得小于0.5米，埋设在水田下时，不得小于0.8米。

22、连接操作的环境温度：管道热熔或电熔连接的环境温度宜在-5至45℃范围内，在环境温度低于-5℃或风力大于5级的条件下进行电熔或热熔连接操作时，应采取保温、防风措施，并应调整连接工艺，在炎热的夏季进行热熔或者电熔连接操作时，应采取遮阳措施。

23、管道吹扫、强度试验和严密性试验，应符合国家现行标准规范（《聚乙烯燃气管道工程技术规程》、《城镇燃气输配工程施工及验收规范》等）相关规定。

（四）答疑与讨论

24、不同材质的管道焊接、采用电熔连接处理,《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ 63）里有规定.

25、大家记住一点，如果您需要采购PE燃气管，一般需要需要了解以下信息：原料牌号（进口料和国产料）、规格、压力等级、数量、生产品牌、运输距离（运距影响价格）、出厂价格。

26、目前市场上还没有PE管直接带示踪线，用于地下管线探测的。但研发有管件带定位的。

27、新国标取消了SDR17.6，采用SDR11和SDR17，但目前很多燃气集团因为考虑到成本，仍然大量使用SDR17.6。

28. 聚乙烯管材有哪些成份组成，它们各起什么作用？答：聚乙烯管材是以聚乙烯树脂为主要原料，添加一定量的热稳定剂、着色剂和加工助剂经挤出成型制成。热稳定剂也叫抗氧剂，作用是延缓或抑制聚乙烯在加工过程中的高温氧化；着色剂（或叫光稳定剂），在聚乙烯管道原料中一般为黑色或蓝色，主要是为了防止降解和起警示的作用；加工助剂的作用是提高聚乙烯的加工性能。

29. 聚乙烯管道相对于金属管道的优点有哪些？

答：

① 能耗低，质量轻，可回收，是新一代环保产品，使用寿命长；

② 安装（连接）可靠、方便，可实现多种特殊场合的使用要求，对管基的要求低；

③ 可挠性好，抗地质运动能力强；

④ 卓越的耐腐蚀性能。

30. 目前使用的聚乙烯原料PE63、PE80、PE100是什么含义？它们在使用上有什么差别？

答：

31. 什么是管材的公称压力（PN）、工作压力、设计压力及其关系？

答：公称压力是指管材20℃持续输送水的工作压力。若水温在25℃-45℃之间应按不同的温度下降系数，修正工作压力。

工作压力是指管道正常工作状态下作用在管内壁的最大持续运动压力，不包括水的波动压力。

设计压力是指管道系统作用在管内壁上的最大瞬时压力。一般采用工作压力及残余水锤压力之和。

三者的关系：公称压力≥工作压力

设计压力=1.5×工作压力

工作压力由管 水力计算而得出。

32. 什么是水锤压力？

答：管道系统中，由于水的流速发生突然变化，而产生的瞬时波动压力。

33. SDR是指什么？它和公称压力（PN）有何关系？

答：SDR是标准尺寸比，是公称外径与公称壁厚的比值，即SDR=d n /e n 。SDR越大，承压能力越低；反之SDR越小，承压能力越高。PE给水管道SDR与PN的关系如下表：

聚乙烯（PE80）给水管道的公称压力（MPa）

聚乙烯（PE100）给水管道的公称压力（MPa）

34. PE管道连接的方法有哪两大类？答：PE管道连接主要有以下几种方法：

热熔连接——包括：热熔对接连接、热熔承插连接、热熔鞍型连接。

电熔连接——包括：电熔套接、电熔鞍型连接。

35. 管材管端缩口是如何形成的？答：聚乙烯管材管端缩口问题是聚乙烯管材生产中不可避免的。这是因为聚乙烯管材的生产是采用中空定径喷淋冷却法，在生产时主要靠管材内部空气压力将管材压到定径套上面，管材外部是喷淋冷却水，因此，管材的冷却是由外向内。由于管材环向存在应力，当管端在锯切时，端口的应力被释放出来，造成端口缩口。缩口程度可以通过工艺来调整，但不能避免，所以测量管材外径时，不应在管材端口处测量，否则测量值不能反映真实情况。

36. 管道中为什么要设置排气阀？如何设置？答：管道在运行过程中，水中的气体将会在管道的高位积累起来，甚至形成气阻。当管中的水流发生波动时，隆起的部位形成气囊，会不断地被压缩、扩张，气体压缩后会产生很大的压强，要比水被压缩所产生的压强大好几十倍甚至几百倍，此时管道极易发生破裂，所以管道设计时考虑安装排气阀。

37. 用于生产HDPE燃气管、给水管的原料是什么型号的？答：用于生产HDPE燃气管和给水管的原料是PE80和PE100

38. 聚乙烯管的分类？答：根据应用分：室外给水管、建筑给水管、建筑排水管、埋地排水管、燃气管、电工套管、农业用管、工业用管、热水采暖、排污管等；

根据材料密度分：高密度聚乙烯管、中密度聚乙烯管、低密度聚乙烯管；

根据结构分：光滑壁聚乙烯管、双壁波纹管、螺旋缠绕管等。

39. 聚乙烯管颜色分类？

答：PE给水管：GB13663规定，给水用聚乙烯规定为蓝色或黑色加蓝条；

PE 聚乙烯燃气管：GBl5558.1规定，燃气用聚乙烯管道的颜色为黄色或黑色加黄条。

40. PE80和PE100的比较？

答：聚乙烯在20℃长期静液压强度下，应用到50年时，材料被破坏的环向应力数值，在8.0～9.99MPa的为PE80，在1.0～12.49MPa的为PE100，这是聚乙烯材料等级命名和强度设计的依据。

二者的性能区别为：① 拉伸性能：PE100的拉伸屈服强度比PE80高出20%；② 抗冲击性能：PE100的抗冲击性能比PE80的高；③ 弯曲性能：PE100的弯曲模量比PE80高出20%；④承压能力：PE100的承压能力比PE80高；⑤ 耐快、慢速裂纹增长能力：PE100比PE80高。

41.什么是顶管

答：就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的。

42. 什么是色母？为何要在管材内使用色母？

答：高温熔融时改变塑料颜色的物质。加入色母的目的是使管材不透光，防止紫外线的照射使管内产生异物。

43.静液压试验是考验管材的什么性能？

答：静液压试验是考验管材的长期强度性能。

44.什么是熔体质量流动速率？

答：熔体质量流动速率是指热塑性塑料在一定温度和负荷下，熔体每10min通过标准口模的质量，用MFR表示，其数值是表示热塑性塑料在熔融状态时粘流特性的重要技术指标,它可用于指导生产、加工和成型过程中原料及制品的质量控制、工艺选择、分子参数的研究等。如果材料加工前后熔体质量的流动速率的变化超出了标准要求，说明加工过程中出现了材料的明显降解，从而降低了管材的性能。

45.管材外表面有鱼眼的原因？怎么排除？

答：可能原因：机头温度过高，冷却不足。排除方法：降低机头温度，增大冷却水量

46. 内壁产生条纹的原因？怎么排除？

答：可能原因：芯棒的温度过低。排除方法：升高芯棒的温度。

47. 内壁有气泡，凹坑的原因？怎么排除？

答：可能原因：物料受潮。排除方法：对原料进行预干燥。

48. 管材壁厚不均匀的原因？怎么排除？

答：可能原因：口模，芯模中心没有对正。排除方法：请专门人员校验，或者重新设计。

49.管材弯曲或椭圆的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 口模芯模不同心；②机头四周温度不均匀，出料不均；③冷却水的供应量不均匀；④牵引机橡皮输送带间隙小，夹的过紧。

排除方法：① 调节口模芯模的间隙，使同心；②调整加热温度均匀；③适当调整冷却水量和流向；④调整输送带间隙。

50. 管局部拉薄透明的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 机头的温度过高；②冷却定型环供水量小。

排除方法：① 适当降低机头温度；②适当加大供水量。

51. 内壁有螺纹或竹节的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 机头温度不均匀或局部温度过高；② 压缩空气压力太低。

排除方法：① 适当调整机头温度使均匀；②适当提高压缩空气。

52. 拉断或拉不出来的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 机头设计不合理；②冷却定型环供水量太大或太小；③压缩空气供给量太大。

排除方法：① 修整机头；②控制冷却定型环供水量；③减小压缩空气供给量。

53. 管材表面粗糙的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 物料含水分太多；②料温低；③口模不洁净；④挤出速度过快

排除方法：①调高干燥器温度使物料干燥；②调整工艺温度；③清洁口模；④调整挤出速度

54. 管材表面有光亮的斑块的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 口模温度过高；②冷却不够。

排除方法：① 降低口模温度；②加强冷却。

55. 管材表面不平的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 料流发生脉动；②牵引速度不稳。

排除方法：① 调整挤出速度；②修理牵引调速系统。

56. 管材不圆的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 真空度小；②挤出速度过快；③牵引冷却不够；④冷却水槽水位过高。

排除方法：① 调整真空度；②调整挤出和牵引速度；③调整冷却水量和温度；④降低冷却水槽水位。

57. 管材中有杂质的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 滤 破损；②塑料发生降解；③劣质填料或着色母料。

排除方法：① 更换滤 ；②调整工艺温度；③更换填料或着色母料。

58. 管材弯曲的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 管材壁厚不均匀；②管材冷却不均匀；③管材冷却不充分。

排除方法：① 调整管材壁厚；②调整冷却水喷嘴；③调整冷却水量和温度或降低挤出速度。

59. 出现合料链的原因？怎么排除？

答：可能原因：① 口模定型长度不够；②熔体温度过低；③机头结构不合理

排除方法：① 加长口模定型长度；②提高工艺温度；③选择结构合理的机头

60. 材料的干燥温度大约是多少？

答：干燥温度大约在80℃左右。