聚乙烯(PE)管用于城市燃气管网在西方发达国家已有近50年历史。80年代初，我国开始用于输送天然气。随着国民经济的迅猛发展，PE管已广泛应用于输水、输气工程中。近几年在我市的煤气低压管网中得到广泛应用。同传统的铸铁管、钢管相比，PE管的使用寿命可长达50年，且密封性能和耐腐蚀性能好，这点在输送可燃气体的埋地工程中尤为可贵。PE管重量轻，施工方便，输送介质压力损失小，对地基沉降和地震波动有较强的适应性。正是基于以上优点，在城市中、低压输气管网中，以塑代钢已成为必然的趋势。
同钢管工程相比PE管燃气工程在某些环节尤其是焊接及其检验方面有其特殊性，本文将对此作一粗略的探讨，供同行们参考。
1 PE管热熔焊接原理
PE管的热熔焊接，因操作简便等原因，较电熔焊接应用广泛，其焊接原理：当PK材料在加热超过其熔融温度Tm(高密度HDPETm=130-137℃)后，变成粘滞的流体，在焊接压力作用下，其大分子相互扩散，产生范德华作用力，从而牢固地焊接在一起。
对于PK管，最常用的热熔焊接是承插焊接和热板对接焊接。以下所述焊接接头均对上述接头而言。
2 PE管的焊接质量
焊接是管道施工的一个重要环节，焊接质量的好坏直接影响到管道系统的安全和寿命。焊接质量主要包括外观质量、焊接缺陷及焊接接头使用性能。使用性能又是确保焊接接头在服役期内安全使用的基础，主要有力学性能、弯曲性能、耐腐蚀性能等等。钢管燃气工程中，外观质量和焊接缺陷由外观检查和无损检测来控制，使用性能则由焊接工艺评定和钢材焊接性能来保证，而PE管因其材料的特殊性，对焊接接头的质量检验开展的较少，在CJJ63-95《聚乙烯燃气管道工程技术规程》中仅要求操作工人上岗前必须经过培训，考试合格，并要求“管道连接结束后，应进行接头外观质量检查。”作为埋于地下的输送易燃气体的压力管网，其最薄弱的焊接接头的质量仅凭目视检验合格即正式投入运行长达数十年，笔者认为欠妥。如果施工单位在施工经验或责任心方面有所欠缺，则必将带来严重的隐患。 PE管焊接原理虽简单，但影响质量的因素却很多，某一环节控制不严，即会影响焊接质量。例如某工程队施工时，焊好的PE管刚一搬动，其焊接接头处即发生断裂，查找原因，因焊接压力稍高于规定值，导致熔融区高温处被挤出，低温区结合，接头强度自然大大降低。故对PE管焊接接头的质量检验决不能掉以轻心。
3 PE管焊接质量检验方法的选择
PE管焊接的外观质量可以通过外观检验来评价。对焊接缺陷现尚无成熟可靠的方法。在常规的无损检测方法中，超声波探伤是最有希望的。但PE管焊接接头的 UT检测的难点不在于能否找到缺陷的反射讯号，而在于弄清反射讯号与缺陷的关系以及这种缺陷对接头质量的影响，准确地说是对焊接接头持久强度的影响进而进一步弄清何种程度的影响能被工程上所接受，从而反推测出UT检测的验收标准。在这一切未进行深人研究之前，单纯地谈论何种NDT方法能够用于PE管焊接接头的检测是毫无意义的。PE管焊接接头的使用性能中，焊接接头强度是我们最关心的，对焊接接头强度的影响因素，目前还停留在实验研究阶段，一般可用强度系数F来描述：
F——焊接接头强度母材强度
F实际上反映了焊接接头对母材的削弱强度，依检测方法的不同F又分为短时强度FZ和持久强度FS。一般有FS≤FZ≤1，PE管的FS一般为0．8-0．9，即理论上的PE管焊接接头持久强度比线材低10％-20％，从而形成整个管道系统中的一个薄弱环节。但实际操作中，因挤压效应形成双卷边，增大了焊缝处截面积，故热板对接接头在保留卷边时，焊接接头强度常高于母材，即短时强度系数 FZ>I，这是在评价PE管焊接接头质量时非常有价值的一个结论。
既然焊接缺陷尚无成熟方法能保证可靠检出，而耐腐蚀性能等其它使用性能可通过材料自身的性能加以保证，我们若能较准确地评价焊接接头的强度，则可大大地增强使用中的安全因素。严格地说，一个PE管焊接接头只有通过了输送介质环境下的持久拉伸试验后才算强度合格，但这种试验时间长，设备要求高，将此作为工程上常规检测手段是不切实际的，焊接接头拉伸试验，即接头的短期强度试验就被自然而然地提了出来。从理论上讲，短期强度高于母材并不代表其持久强度也一定高于母材，但在工程上，作为对持久强度最好地近似模拟，短期强度试验不失为一种目前最切实可行的PE管焊接接头质量检验方法。
4 PE管焊接接头的质量检验
(1)预焊：正式施焊前，应预焊承插焊和热板对接焊接头各一个，割开作内外表面外观质量检验并作拉伸弯曲试验，均合格后方能正式施焊。
(2)抽检：在PE管安装过程中的检验检员应随机抽检不低于10％的焊接接头，同样进行外观质量检验和拉伸弯曲试验。
(3)取样：将待检的焊接接头从管道上割开，试样长度应大于250mm，当管壁厚大于10mm时，试样长度应大于300mm，试样中焊缝应居中。
(4)外观检测：将接头从中沿轴向对称切割开，进行焊缝内外部外观检验。合格承插焊接口：内外表面均有熔融焊道，焊缝无间隙和孔隙，深度满足要求，交界面完全消失。合格热板焊接口：焊缝形状大小均匀，焊道反卷到外表面上，无气孔，鼓包，裂纹。
(5)不合格焊接接头图示(热板对接焊)见表1。对外观不合格的焊接接头应割除重新焊接。
(6)拉伸和弯曲试验：
拉伸试验，保留卷边，管壁厚小于10mm，试样宽取15mm，长取200mm；管壁厚大于等于10／mm，试样宽取30mm，长取300mm。试样数目以5个为宜，小口径管取样数目不足5个时，在材料尺寸允许的情况下尽量多取。拉伸时应缓慢加载，试样断于焊缝区域外为合格。弯曲试验，去除卷边，按表2制作弯曲试样，试样数目规定同拉伸试样。
试验时试样外表面与压头接触，应缓慢加载，以拉伸面不出现裂纹为合格。
表1 制作弯曲试样 单位：mm
|
管壁厚
|
试样宽
|
试样长
|
支做距离
|
弯心直径
|
弯曲角度
|
|
3-5
|
20
|
150
|
80
|
4
|
180。
|
|
5-10
|
20
|
200
|
90
|
8
|
120。
|
|
10-15
|
30
|
200
|
100
|
12.5
|
90。
|
|
15-20
|
40
|
250
|
120
|
16
|
60。
|
|
20-30
|
50
|
300
|
160
|
25
|
45。
|
5 焊接缺陷的防止
如果上述拉伸，弯曲试验未通过，则应认真查找原因，一般说来，影响PR管焊接的因素大致有以下几项：①焊接工艺参数的选择；②加热板或模头的表面清洁度；③加热后PE管接触面的清洁度；④焊接时压力，温度，时间的控制精度。
在查找出影响质量的原因并通过拉伸，弯曲试验后才能继续施焊。
6 结论
(1)鉴于输送介质的危险性和同类钢管安装时检验的严格程度，加强PE管焊接质量检验是完全必要的。
(2)在未出现成熟的NDT之前，以焊前预焊和焊后抽查其焊接接头的短期强度来近似模拟持久强度，辅之以严格的外观质量检验，来保证PE管的焊接质量。
(3)由于目前相关标准中PE管焊接质量检验的内容规定较少，建议今后修订时补充这方面的内容。
