摘 要：PE材料以其防腐蚀性好、流体阻力小、化学性能稳定等特性被广泛应用。其连接方法主要有胀紧接头连接、对接熔化焊连接、电热熔焊连接和法蓝连接四种形式。本文对此四种连接方式及工艺进行说明。
关键词：管道；安装；PE材料；连接
1 概 述
PE材料因其防腐蚀性好、流体阻力小、化学性能稳定等特性，具有广泛的应用范围。目前主要应用于饮用水、工艺水、废液、天然气等介质。但其抗老化性能不如PP 材料，因此普通PE材料不常用于地面上管道安装，除非经抗老化工艺处理(如添加抗老化剂) 。同时，PE材料比PP 材料略软，地面上使用时，PE管需要密集的支架且外形不好，较大的热胀冷缩性能在气温变化时会使管子弯曲下垂和破坏接头密封。
2 PE管的连接方式
PE管通常使用的连接形式有胀紧接头(或叫压紧接头，即通过丝扣推紧内部的O 形圈密封，英文名称叫Mechanical Fittings 或Compression TyPEFit2tings) 、对接熔化焊接头(Butt Fusion Welding Joint) 、电热熔焊接头(Electro Fusion Welding Joint) 和法蓝连接(Flange Jointing)。
2.1 胀紧接头
胀紧接头适用于直径110 mm 及更小的管子连接，仅需根据图纸下料和把紧接头即可。胀紧接头具有以下优点： ① 同时适用于地上或地下； ② 操作方便，无须专用工具，易于安装； ③ 自锁式O 形圈在提供良好密封的同时可防止接头被拉开； ④ 易于拆除更换或管件重复利用； ⑤有竞争力的价格。胀紧接头的主要缺点是接头的强度较薄弱，受冲击或热胀冷缩的影响，接头密封性能易被破坏。
2.2 对接熔化焊接头
对接熔化焊接头适用于直径大于40 mm 的管子，是PE材料最通用的连接形式，甚至PE膜材和板材也使用熔化压力焊拼接。在同样的密封和工作压力下，其具有良好的经济性。该接头由管材与同材质的管件熔合组成，与母材同材质、等强度，焊接形成的翻边具有良好的加强作用。但内翻边会减小管道的实际流通直径增大介质的流动阻力。
2.3 电热熔焊接头
电加热熔焊接头适用于当空间过小无法使用对接熔化焊设备的情况和固定口的连接。它是由预埋在管件内部的电加热丝完成的。焊接时向加热丝通过一个规定大小的电流。加热丝产生热量，将周围的材料熔化并延伸至管材，使管子外表面熔化，最终达到管件与管子熔合。电热熔焊管件相当昂贵，且如果焊接失败，只能将管件连同插入管件的管子一起切除，管件将废弃，无法修整使用。
2.4 法蓝连接
法蓝连接多用于管道附件的连接，多为PE翻边+ 松套碳钢/ 镀锌法蓝。对防腐要求严格时，法蓝表面可包敷一层PE材质保护层。法蓝连接需与对接熔化焊或电热熔焊连接相配合使用。
3 熔化焊接工艺及设备
3.1 对接熔化焊接设备
熔焊机械和设备可以从各PE材料制造厂购买或租赁。修整工具用于处理接头连接端面以保证其平整度、垂直度和洁净程度，通常是一套配双面刨刀的电动旋削机械。修整工具能卡在焊接设备支架上并保持与卡具中心垂直。刨刀必须保持清洁和锋利。
加热板的工作表面要保持干净以确保良好的热传导并防止接合表面污染影响焊接接头质量。加热板表面的堆积物要在板冷却后使用软木铲和/ 或浸入适当溶剂如丙醇等的抹布小心清理。对加热面的保护是相当重要的。
大部分熔化设备是铝制品。铝制品具有良好的热传导性但硬度低，容易受到冲击损伤。加热板不使用时应放在干净的保温筒内。部分自动熔焊机械具有完全收缩式加热板，可减小加热板表面被污染和损伤的危险。
熔焊设备具有控制加在接头内表面熔化压力的功能，并同时能提供很高的拉力以处理拖动接长的管子。常用装置有手动对中推进和液压推动两种，配合同心卡具，可提供平滑推力并有助于防止偏心。因PE材料的摩擦系数很大，焊接设备难以拖动较长的管子，对管子进行多点滚动支撑有助于减小对设备的拉力，并防止对管子产生不必要的拉伸和刮擦。同时应减小管子预制连接长度，如直径大于4″、长度大于11.8 m 的管子敷设时应避免多根连接预制。否则会出现动力装置过载、焊接接头粘合压力不足等故障和缺陷。
3.2 对接熔化焊接头施工工艺
(1) 清理管端；
(2) 将管子夹紧在熔焊设备上，使用双面修整机具修整两个焊接接头端面；
(3) 取出修整机具，通过推进器使两管端相接触，检查两表面的一致性，严格保证管端正确对中；
(4) 在两端面之间插入210 ℃的加热板，以指定压力推进管子，将管端压紧在加热板上，在两管端周围形成一致的熔化束(环状凸起) ；
(5) 一旦完成加热，迅速移出加热板，避免加热板与管子熔化端摩擦；
(6) 以指定的连接压力将两管端推进至结合，形成一个双翻边的熔化束(两侧翻边、内外翻边的环状凸起) ；熔焊接头冷却至少30 min。
值得注意的是，加热板的温度都由焊机自动控制在预先设定的范围内。但如果控制设施失控，加热板温度过高，会造成溶化端面的PE材料失去活性，相互间不能熔合。良好焊接的4 ″管子焊缝能承受十几磅大锤的数次冲击而不破裂，而加热过度的焊缝一拗即断。
3.3 电热熔焊接头施工工艺
(1) 清理管子接头内外表面及端面，清理长度要大于插入管件的长度。管端要切削平整，最好使用专用非金属管道割刀处理。
(2) 管子接头外表面(熔合面) 要用专用工具刨掉薄薄的一层，保证接头外表面的老化层和污染层彻底被除去。专用刨刀的刀刃成锯齿状，处理后的管接头表面会形成细丝螺纹状的环向刻痕。
(3) 如果管子接头刨削后不能立即焊接，应使用塑料薄膜将之密封包装，以防二次污染。在焊接前应使用厂家提供的清洁纸巾对管接头外表面进行擦拭。如果处理后的接头被长时间放置，建议在正式连接时重新制作接头。考虑到刨削使管壁减薄，重新制作接头时最好将原刨削过的接头切除。
(4) 管件一般密封在塑料袋内，应在使用前再开封。管件内表面在拆封后使用前也应使用同样的清洁纸巾擦拭。
(5) 将处理好的两个管接头插入管件，并用管道卡具固定焊接接头以防止对中偏心或震动破坏焊接熔合。每个接头的插入深度为管件承口到内部突台的长度(或管箍长度的一半) 。接头与突台之间(或两个接头之间) 要留出5 ～10 mm 间隙，以避免焊接加热时管接头膨胀伸长互相顶推，破坏熔合面的结合。在每个接头上作出插入深度标记。
(6) 将焊接设备连到管件的电极上，启动焊接设备，输入焊接加热时间。开始焊接至焊机在设定时间停止加热。一般每个管件上都附有一张卡片，记录着该管件要求的加热电压、加热时间、冷却时间等技术参数。Wavin 制造厂提供的新式焊机已内置数据库和光电扫描笔，并按管件的类型、直径、材质配以焊接参数卡片，焊接时只要用光电笔在相应的卡片上扫入条形码即可。管件上一般都带有两个异色的塑料按扭，在加热过程中，按钮会逐步跳起。到加热时间过半、加热快完成时，按钮会完全跳起以指示加热过程将结束。
(7) 焊接接头开始冷却。此期间严禁移动震动管子。实际上因PE材料的热传导率不高，加热过程结束后再过几分钟管箍外表面温度才达到最高，请注意避免烫伤。
4 异种PE材质的连接
对接熔化焊适合于同样尺寸、同一SDR 等级、相同类型的管子管件连接。不同等级、不同类型或不同壁厚材料的连接应使用电热熔焊方式。
能够热熔连接是聚烯烃（包括聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯）材料管道系统的突出优点。能够热熔连接的含义是聚乙烯管材、管件可以通过热熔连接起来并且连接处的强度超过管材管件的本体强度。聚乙烯管段可以通过热熔对接连成长管并且直径基本不变，这就为采用非开挖铺设和应用于管道内衬修补创造了条件。
聚乙烯管道系统的热熔连接方式有热熔对接（包括鞍型连接）和热熔承插连接。热熔承插连接适用于直径比较小的管材、管件（一般直径在DN63mm以下），因为直径小的管材、管件管壁较薄，截面较小，采用对接不易保证质量。热熔对接适合于直径比较大的管材管件，比承插连接用料省、易制造，并且，在熔接前切去氧化表面层，熔接压力可以控制，质量较易保证。从发展动向看，给水管道才用热熔对流是主流。
聚乙烯管道系统的热熔连接的工艺和设备（工具）都比较简单，热熔连接质量稳定的保证主要是依靠严格遵守规定的操作规程（特别是要严格控制好温度、压力和时间三个参数）。
电熔链接
电熔连接包括电熔承插连接和电熔鞍型连接。电熔连接的突出优点是质量可靠（减少认为因素）和施工效率高。但由于电熔管件的制造技术要求较高，其成本也较高。电熔连接主要应用在直径较小的燃气管道系统。电熔连接质量稳定的保证主要是依靠严格遵守规定的操作规程和电熔管件的质量。
机械连接
机械连接包括卡箍式连接和卡压式连接两种。尽管聚乙烯管道系统主要采用热熔连接和电熔连接，但是在某些应用场合聚乙烯管道系统采用机械更方便、更经济。例如在聚乙烯管道系统的修理中，有时不方便或不可能采用热熔连接或电熔连接。如在地坑中修理被损坏的埋地管道，现场条件不可能保证连接处无水；又如需要在野外连接少量大直径管道时，采用热熔连接需要专用设备可能很不经济；还有，在需要把聚乙烯管道和其它管道连接时，也需要采用机械连接。
聚乙烯非开挖铺设技术
非开挖铺设技术包括新管道的非开挖铺设和旧管道的非开挖修复（避免重新开挖，既可以应用于压力管也可以应用于无压力管）在不少场合采用非开挖铺设可以明显的提高效率降低工程费用，甚至在某些场合是唯一可行的铺设方法（例如要穿过繁忙的道路和失去）。近年来世界各国都在大量开发和推广各种非开挖技术，因为不仅有经济上的效益，还有利于环境的保护（避免开挖后对环境的破坏）。
聚乙烯管道系统应为具有柔韧和可以熔接的特点，特别适合采用非开挖铺设技术。内在此领域近年也有很快进步，在新管道的非开挖铺设和旧管道的非开挖修复两方面都已经有许多成功的工程案例。在新管道的非开挖铺设方面主要采用定向钻孔拖入聚乙烯长管的工艺，在旧管道的非开挖修复方面“滑衬方法”（衬于管径略小于旧管内径）和“变形衬管方法”（聚乙烯长管略缩径插入，恢复后贴衬于旧管内壁）都已经在广泛使用。
HDPE管道安装规程
1、热熔承插安装，DN20-DN63mm规格一般采用此法，具体流程如下：
（1）用管剪根据安装需要将管材剪断；
（2）在管材待承插深度处标记号；
（3）将热熔机模头加温至20左右；
（4）同时加热管材、管件，然后承插（承插到位后待片刻松手，在加热、承插、冷却过程中禁止扭动；
（5）自然冷却；
（6）施工完毕经试验压验收合格后投入使用；
2、热熔对接安装，DN110-DN1600mm规格一般采用此法，具体操作流程如下：
（1）将需安装连接的两根PE管材同时放在热熔器夹具上（夹具可根据所要安装的管径大小更换夹瓦），每根管材另一端用管支架托起至同一水平面。
（2）用电动铣刀分别将管材断面铣平整，确保两管材接触面能充分吻合；
（3）将电加热板升温到210度，放置两管材端面中间，操作电动液压装置使两管材端面同时完全与电热板接触加热；
（4）抽调加热板，再次操作液压装置，使以熔融的两管材端面充分对接并锁定液压装置（防止反弹）；
（5）保持一定冷却时间松开，操作完毕；
（6）施工完毕，须经试压验收合格后，方可回土投入使用；
（7）管材在加热过程中作好防风措施，冷却过程中，应逐步经行，不宜急速降温。
3、电熔连接（适用管径dn630mm）：
（1）将PE管材完全插入电熔管件内；
（2）将专用电熔机两导线分别接通电熔管件正负两级；
（3）接通电源加热电热丝使内部接触处FE熔融；
（4）冷却完毕；
（5）施工完毕后需经试压验收合格后，方可封管投入使用。
4、法兰连接。
5、钢塑连接。
6、鞍型对接安装，这对解决主管道分流特别有效。
PE管道的应用范围
城镇、农村自来水管道系统
PE管卫生无毒、不结垢，更适合城市及农村供水主干管和埋地管，安全、卫生、经济、施工方便，使用寿命长。
城镇燃气输送管道
由于PE管具有较好的抗蠕变性和经济性，以逐步取代墨筑管用于城镇燃气输送。
可置换水泥管、铸铁管和钢管
用于旧网改造工程，不用大面积开挖，施工方便，造价低，可广泛应用于老城区管网改造。
工业原料输送管道
化工、化纤、食品、林业、制药、轻工、造纸、冶金等工业原料输送管。
园林绿化供水管网
园林绿化需大量输水管道，PE管的柔韧性和低成本，使之成为最佳选择。
污水排放用管材
PE管道具有独特耐腐蚀性能，可用于工业废水、污水排放，成本及维护费用低。
矿砂、泥浆输送
PE管道具有高度抗应力、耐磨损和耐腐蚀性，可广泛应用于输送矿砂、煤灰及河道清淤泥浆。
农用灌溉管道
PE管内壁光滑、流量大、可跨道路施工，抗冲击性好，是农用灌溉理想管材。
船用管道
PE管质量轻、连接方便，可广泛应用于大型船舶内部给排水。
海水淡化用管道
PE管具有使用寿命长、性价比高，被广泛应用于海水淡化工程。
农村沼气管道
由于PE具有较好的经济性，正被大面积地使用于农村沼气工程。
