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HDPE管道熔接质量控制与评判 1核电HDPE热熔对接接头质量控制与评判 核电HDPE管道热熔对接的原理是在熔接过程中，加热后结合面形成熔融层，熔融层内温度大于聚乙烯的粘流温度，聚乙烯分子链间自由体积增大，聚乙烯分子链可以进行自由地扩散和滑移等。此时对其施加轴向熔接压力使两个熔融层紧紧地挤压在一起，部分聚乙烯分子链会在外力的作用下打开分子链缠结点，通过分子间空穴跃迁到另一熔融层的分子间隙中，并与其分子链发生缠结，两个熔融层中的部分高分子链互相扩散、缠结，最后实现材料的牢固连接，如图2所示。图2核电HDPE管道热熔对接示意图核电HDPE管道热熔熔接过程中要通过以下办法控制熔接质量：（1）HDPE管道热熔对接端面要垂直平整，不得有油污、杂质等；（2）热熔焊机夹具加紧后，两段管材的错边量不允许超过管材壁厚的10%；（3）焊接人员要严格按照ASMEBPVC.III.AXXVI-4000进行资格评定；（4）按照评定后的工艺进行，如果环境温度偏差大，需要进行补偿。熔接完成后需要通过以下办法进行质量评判：（1）目视；（2）无损检测；（3）高速拉伸冲击试验。对于目视方法，ASME规范要求有以下评判准则：a：不应有裂纹或未焊区；b：接头卷边光滑均匀，高度一致，高于HDPE管道外壁本体；c：（接头未发现倾斜，外径错变量小于公称壁厚的10%；d：（评定试验结果记录应审查，确认参数符合要求[4]。图3为实际工程施工中的典型焊接缺陷示意图。图3（b）一般是由于以下三个原因导致：（1）两个熔融段加热温度和加热时间不一样；（2）两段焊管的材质不同，非同一厂家或者非同一批次等，一般HDPE熔融温度会有所出入；（3）两段管材对中不好，发生偏移。图3（c）能是熔接端面有夹杂等。图3（d）则是由于HDPE管材水分含量过高。图3（e）的焊缝中间皲裂等一般是由于切换时间过长或者加热温度过低导致。图3（f）中焊缝卷边未贴合一般是焊接压力不够或者是熔接面不平整导致。对于无损检测，针对核电HDPE管道热熔对接ASME规范推进采用超声波衍射时差法（TimeOfFlightDiffraction，简称TOFD）和超声波相控阵方法（PhasedArray）。其中对于热熔对接接头通常采用TOFD方法，如图4所示，该方法利用一发一收对称布置的探头精确测量缺陷的“端角”或“端点”处的纵波衍射传播时间，以三角方程为理论基础，图像化显示缺陷，并结合计算机完成缺陷尺寸和位置的定量检测。TOFD和PA技术在金属管道无损检测领域的应用已经相当成熟，但是对于核级HDPE管道非金属领域尚处于空白，我司前期通过大量的核级HDPE熔接缺陷模拟试验，研制了专用的超声波设备，为核级HDPE管道工程施工提供了更安全的技术保障。ASMEBPVC.III.IX-QF分卷明确要求核级HDPE热熔接头的检验试验采用方法是高速拉伸冲击，对于壁厚≥32mm试样，拉伸速度900mm/min；对于壁厚 2核电HDPE电熔接头质量控制与评判 核电HDPE管道电熔连接的原理是：电熔套筒或其他类型电熔管件内壁有按照一定的工艺布置的铜丝电阻线圈，当电熔套筒接电后，电阻丝发热促使HDPE管材外壁和电熔套筒内壁材料软化、熔融和膨胀。HDPE熔体在受限空间内的膨胀力促进HDPE分子链的相互扩散缠结，冷却后形成可靠的熔接面。HDPEHDPE图6核级HDPE管道电熔连接示意图核电HDPE管道电熔连接过程中需要通过以下方法进行熔接质量控制：（1）测量电熔焊机的电源电压，确保电压符合要求。国内通用的标注电压为39.5±0.5V，电压不稳、过高或者过低都会导致熔接失败；（2）待熔接的核级HDPE管材或者管件端部氧化皮的去除。一般采用专用工具，如手动刮刀，电动旋转刮刀等。一般刮削量0.1～0.2mm；（3）待熔接的HDPE管材端面应与轴线垂直，误差控制在5mm以内；（4）通电之前，要确保电熔套筒和待熔接管材同轴度≥2%，在大口径厚壁HDPE管道电熔连接中需要做支撑，避免由于管材自重导致熔接组件同轴度偏差过大，影响焊接面质量。电熔熔接完成后需要通过以下办法进行质量评判[4]：（1）目视；（2）无损检测；（3）剥离试验；（4）压碎试验。对于目视方法，ASME规范要求有以下评判准则：（1）熔接区域外表面和可见内表面无裂纹、过热导致的内部熔化和管件缺陷等；（2）电熔管件观察孔应当有少量的HDPE熔融料顶出；（3）切开后的熔接面截面出现的孔洞或者空隙应为圆形或者椭圆且无尖锐边缘；（4）单个空隙尺寸不得超过熔区长度的10%，多个空隙的组合尺寸不得超过熔区长度的20%；（5）评定试验结果记录应审查，确认参数符合要求。图7为实际工程施工中的典型焊接缺陷示意图。图7（a）为焊接质量合格的熔接面剖面，图7（b），图7（c）和图7（d