市政供水項目大口徑PE管道安裝工藝研究

中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000

1 工程概況

萬博供水項目項目為EPC項目，位于安哥拉萬博省的省會萬博市內，主要施工內容包括現有基礎設施的修復工作，新建4個配水中心（CD3、CD4、CD5和CD11）及其配網工程，具體包括地下水池、水塔、加壓泵站、加氯室、警衛室、18km球墨鑄鐵管線、295kmPE管線、各類砌筑井等。

2 研發背景

聚乙烯PE管因其自身獨特的優點被廣泛地應用于城市供水領域。PE管因其質量輕、耐腐蝕性、無毒、抗老化性好、使用壽命長（一般50年）、管道安裝勞動強度低、具有一定的柔韌性能夠較好地適應性，受到供水企業、市政建設的青睞，有著良好的推廣應用前景和顯著的經濟效益、社會效益。

3 研發內容和關鍵技術

3.1 研發內容

（1）大管徑PE管焊接施工工藝技術；（2）方案的組織與實施；（3）研究成果的評價。

3.2 關鍵技術

PE管道焊接工藝將是課題研究的技術關鍵，主要包括以下內容：（1）PE管道熱熔時注意事項較多，如卷邊的尺寸大小及卷邊的干凈程度、熔合過程是否存在熔解物滲出管件的現象，管件中心線是否處于一條中心線等因素都會影響焊接效果。（2）在進行焊接時，對時間、溫度、壓力三個方面的參數的掌握尤其重要，并且要充分將連接界面的材料性能、幾何形態、應力狀態及焊接的環境因素考慮進去，才能更好地保證焊接效果。

4 研發開展情況

4.1 確定研發方向

科研小組在課題開展之初，舉行專題會議充分討論大口徑PE管道安裝過程中的技術要點，從測量放線到基槽開挖清理、管道安裝連接、管道敷設、管道打壓試驗、管道回填、最后清洗、消毒等工序，最終將大口徑PE管道熱熔連接作為課題研究的重點。

4.2 開展研發試驗

項目科研小組在現場開展大口徑管道熱熔對接試驗，確定施工流程如下：施工準備→管材校對→端面銑削→加熱板升溫→熱熔焊接→保壓冷卻。

4.3 工藝參數研究

（1）確定工藝曲線圖。研發小組通過分析大口徑PE管道安裝施工工藝，確定了管道焊接工藝曲線圖如圖1所示。

圖1 PE管焊接工藝曲線圖

（2）確定工藝參數。通過研究工程應用中大管徑PE管道焊接工藝技術，不斷優化焊接時間、溫度、壓力三個方面的參數，充分地了解連接端面的材料性能、幾何形態、應力狀態及焊接的環境因素，編制保證焊接效果的技術措施。經過長期對PE管焊接工序進行試驗及研究，結合相關技術資料，總結出焊接技術參數，如表1、表2所示。

表1 不同壁厚PE管焊接時間、溫度及時間參數

表2 焊接參數參考值表

（3）確定工藝要點。①施工準備工作。熟悉招投標文件、設計圖紙、業主要求及相關規范，提前踏勘施工現場，準備相關材料和設備（規格、型號滿足施工需求）。合理劃分試驗段，并根據相關資料規范編寫焊接作業指導書報監理業主審批后對現場施工人員進行書面交底存檔。②管材校對。首先將2根PE管調節平整后用夾具緊固在焊接機架的固定端，然后對接兩管連接口，檢查其中心線偏差量，盡可能使兩管中心線重合（中心線偏差量不容許超過壁厚的10%），并保證兩根管道平整，然后用緊固夾具螺栓擰緊固定管材。③連接端面銑削。通過調節焊接設備上操作手輪，使管道沿著焊接設備機架的軌道分開，使用干凈抹布將兩管連接面（100mm左右）擦拭干凈，然后將端面銑刀放置在兩管之間，并再次操作手輪，使兩管連接端面貼緊銑刀，啟動銑刀對管道的端面進行削切。在削切的過程中，應注意觀察刀具兩邊所剝離的PE管材的刨花的形狀為連續卷狀1～2圈即可緩慢停止削切，切削的主要目的是去除管材雜質及氧化部分，保證連接端面平整。操作焊機手輪使管道分開，并對削切斷面進行檢查有無質量缺陷，然后取出銑刀閉合兩管，兩端面間隙應小于0.5mm即可進行熱熔焊接。④熱熔焊接。根據技術指導書分別調節熱熔焊機上的加熱溫度、加熱時間的限位值，使其符合PE管道材料的加熱技術數據的要求，如表3所示。

表3 PE熱熔焊對接焊接加熱時間、加熱溫度參考表

將加熱器放置在機架，加熱面清洗干凈，干凈后開啟加熱板電源使加熱板升溫。當電熱板溫度達到焊接溫度時，繼續加熱約1～2min使電熱板溫度均勻。然后將加熱板放置到焊機機架的軌道上，啟動焊機液壓系統，使管道的端面貼緊加熱器。在對管道端面進行加熱過程中，使焊機液壓系統保持一定的工作壓力（壓力值依據作業指導書要求，不可過大或過?。?，以消除PE管道端面的殘余不平面，使其融合均勻。達到規定的加熱時間后操作焊機液壓系統迅速分離管道取出加熱板，操作焊機液壓系統迅速對接兩管連接端，調節液壓系統升至作業指導書規定壓力值，保壓至冷卻。擠壓融合時應觀察管道端面的翻邊寬度，兩側翻邊的必須均勻連續，翻邊量應符合作業指導書的要求。⑤焊縫外觀質量檢查。焊接完成后及時檢查焊縫的焊接質量，檢查端面的翻邊量是否滿足作業指導書的要求，熔合翻邊應均勻、連續、飽滿、無氣孔、無夾雜。

5 結束語

通過此次大口徑PE管道安裝工藝研究，總結形成了符合項目實際施工的時間、溫度、壓力三參數，為項目295km PE管道施工提供了技術指導，提高了大口徑PE管道熱熔對接一次成功率，保證了施工質量，加快了施工進度，同時形成了一套完整的大口徑PE管道安裝施工方法。工程研發成果成功運用于安哥拉萬博供水二期工程、安哥拉北寬扎六城市供水工程、安哥拉北寬扎高倫戈供水工程、安哥拉恩澤托供水一期工程，并取得了良好的經濟效益和社會效益。