5 管道连接
5．1 一般规定
5．1．1 制定本条的目的是核对工程上使用的管材、管件及附属设备规格尺寸、材料级别、SDR及型号是否与设计要求相符；核对管材、管件外观是否符合现行国家标准的要求，防止不合格管材、管件混入工程中使用。
在工程施工中，管材有可能受到轻微划伤，国外相关标准规定和实践证明划痕深度不超过管材壁厚的10％，4mm相当于dn450管径壁厚的10％，对管道使用影响不大。在《燃气用塑料管道系统 聚乙烯(PE)》ISO 4437和《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第1部分：管材》GB/T 15558．1中的管材的耐慢速裂纹增长试验已考虑了划伤对管材性能的影响。
5．1．2 本条规定了聚乙烯管道的几种连接方式，其目的是保证管道接头的质量。聚乙烯管道的使用的效果如何，很大程度上是与所选用的接头结构和装配工艺过程的参数有关(除外来损坏)。目前国际上聚乙烯燃气管的连接普遍采用不可拆卸的焊接接头，即本条规定的热熔连接或电熔连接。一般来说，采用本条规定的几种连接方式连接的聚乙烯管接头的强度都高于管材自身强度。
考虑多年来聚乙烯连接的经验，以及为确保燃气管道的高安全度要求，本标准热熔连接不包括热熔承插连接和热熔鞍形连接方式。热熔承插连接一般用于小口径(小于63mm)管道连接，热熔鞍形连接用于管道分支连接，这两种连接方式和采用的设备、加热工具和操作工艺都有严格要求，对操作工技能要求较高，受人为因素影响较大。近几年来，国内外聚乙烯燃气管道已基本不采用热熔承插连接和热熔鞍形连接。因此，本标准规定的热熔连接不包含热熔承插和热熔鞍形连接方式。
1 不得采用螺纹连接，是因为聚乙烯材料对切口极为敏感，车制螺纹将导致管壁截面减弱和应力集中，而且，聚乙烯材料为柔韧性材料，螺纹连接很难保证接头强度和密封性能，因此，要求不得采用螺纹连接；不得采用粘接，是因为聚乙烯是一种高结晶性的非极性材料，在一般条件下，其粘接性能较差，一般来说粘接的聚乙烯管道接头强度要低于管材本身强度， 目前还没有适合于聚乙烯的胶粘剂，因此，要求不得采用粘接。
2 法兰连接由于橡胶垫容易发生蠕变，或由于地基沉降导致接头扰动，导致漏气，因此埋地敷设时需要设置检查井检测。
3 本款规定的不同级别和熔体质量流动速率差值不小于0．5g/10min(190℃，5kg)的聚乙烯原料制造的管材、管件和管道附件，以及焊接端部标准尺寸比（SDR)不同的聚乙烯燃气管道连接时，必须采用电熔连接，是因为PE80与PE100的管道热熔对接，通常会形成不对称的卷边，或者由于熔体流动速率相差较大，熔接条件也不同，采用热熔对接，在接头处会产生残余应力。外径相同、SDR值不同的管材、管件采用热熔连接，接头处因壁厚不同，冷却时收缩不一致而会产生较大的内应力，易导致断裂，不利于焊接质量的评价与控制。
国内外多年实践经验证明，熔体质量流动速率(MFR)差值在0．5g/10min(190℃，5kg)以内聚乙烯管道热熔对接连接能获得较好的效果。
焊接端部标准尺寸比(SDR)不同，指SDR11管材与SDR17或SDR17．6管材连接。
根据《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》TSG D2002-2006中的第六章第二十五条第(四)点规定制定的，公称直径小于等于dn63mm的聚乙烯管材、管件连接宜使用电熔连接，同时考虑到在实际施工中，小口径聚乙烯管道壁厚小，错边量影响变大，采用热熔对接机具连接不方便手工对接连接质量不易保证，同时内壁卷边会造成通径减小，局部阻力增大，对输送能力影响比较明显。同时考虑实际情况，公称外径扩大到90mm。
管道壁厚小于6mm时，考虑到对接面积小，热熔连接错边量易超过10％，应采用电熔连接。
5．1．3 聚乙烯管道采用专用连接机具能有效保证连接质量，因此，要求根据不同连接形式选用专用连接机具；严禁使用明火加热，是因为聚乙烯材料是可燃性材料，明火会引起聚乙烯材料燃烧和变形，而且，明火加热也不能保证加热温度的均匀性，影响接头连接质量，因此，要求严禁使用明火加热。
根据现行国家标准《塑料管材和管件 燃气和给水输配系统用聚乙烯(PE)管材及管件的热熔对接程序》GB/T 32434的有关规定，热熔对接连接设备宜使用全自动焊接设备，加热卷边、吸热、切换、加压熔接、保压冷却等操作自动完成，不推荐使用手动焊接设备。
全自动热熔对接焊机应具有以下功能：
1)可以实现一致、可靠、可重复的操作；
2)系统将控制监视并记录焊接过程各阶段的主要参数，以判断每一焊口的状况；
3)焊机有数据检索存储装置和数据下载接口，存储容量至少为200个焊口的参数；
4)铣削管道元件端面后，能够自动检查管道元件是否夹装牢固；
5)自动测量拖动压力(峰值拖动压力和动态拖动压力)以及自动补偿拖动压力；
6)自动监测加热板温度，如果加热板温度没有在设定的工作温度范围内，焊机应该无法进行焊接；
7)加热板插入待焊接管道元件之后的所有阶段(加压、成边、降低压力、吸热、切换、加压、保压、冷却)自动进行；
8)微处理器采用闭环控制系统，在焊接过程中突然出现不符合焊接参数时，焊机能够自动中断焊接并报警；
9)全自动热熔对接焊机原始记录至少包括环境温度、焊工代号、焊口编号、管道元件规格类型、焊接压力、加热板温度、卷边高度、吸热时间、切换时间、增压时间、冷却时间、冷却压力等；电熔焊接原始记录至少应当包括环境温度、焊工代号、焊口编号、管道元件规格类型、焊接电压、焊接时间、冷却时间、初始电阻、输入能量等。
自动热熔对接焊机应满足以下要求：
1)机架应坚固稳定，并应保证加热板和铣削工具切换方便及管材或管件方便地移动和校正对中。
2)夹具应能固定管材或管件，并应使管材或管件快速定位或移开。
3)铣刀应为双面铣削刀具，应将待连接的管材或管件端面铣削成垂直于管材中轴线的清洁、平整、平行的匹配面o
4)加热板表面结构应完整，并保持洁净，温度分布应均匀，允许偏差应为设定温度的±7℃。
5)压力系统的压力显示分度值不应大于0．1MPa。
6)焊接设备使用的电源电压波动范围不应大于额定电压的±15％。
电熔连接设备应符合《塑料管材和管件 聚乙烯系统熔接设备 第2部分：电熔连接》GB/T 20674．2的有关规定，并应符合下列规定：
1)电熔连接设备的能量输出控制类型及参数应符合电熔管件的要求。聚乙烯燃气管道焊接机具应为全自动焊机，并具有中文显示、环境温度自动补偿和焊接信息存储、输出功能。
2)电熔连接机具应在国家电网供电或发电机供电情况下，均可正常工作。输入电压的允许偏差不得超出额定电压的±15％，当电网电压不符合要求时必须选择发电机供电。
3)外壳防护等级不应低于IP54，所有线路板应进行防水、防尘、防震处理，开关、按钮应具有防水性。
4)输入和输出电缆，当超过-10℃～40℃工作范围时，应能保持柔韧性。
5)环境温度传感器精度不应低于±1℃，并应有防机械损伤保护。
6)输出电压的允许偏差应控制在设定电压的±1．5％以内，但不得超出±0．5V；输出电流的允许偏差应控制在额定电流的±1．5％以内；熔接时间的允许偏差应控制在理论时间的±1％以内。
在选择电熔连接机具时，还要注意电缆线不宜过长和过细，否则，容易造成欠压，影响焊接质量。需要临时电源时，宜使用超过5mm2的铜线，临时电源线长度不宜过长，防止电熔焊机欠压，同时保证用电安全。根据实际经验，使用5mm2的铜线，长度不宜超过50m，使用6mm2的铜线，长度不宜超过100m。
聚乙烯管道连接设备的机械部分会磨损、变形；传感器及元器件会老化、漂移；因此需要定期进行校准和检定，周期不超过1年。校准内容参考现行国家标准《塑料管材和管件 聚乙烯系统熔接设备》GB/T 20674．1～20674．2系列标准。
欠压和过压对焊接性能有较大影响，因此需要在电压不稳地区增加电压稳压装置。
5．1．4 本条将《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ 63-2008中规定的45℃修改为40℃，修改的依据是：1)现行国家标准《塑料管材和管件聚乙烯(PE)管材/管材或管材/管件热熔对接组件的制备》GB/T 19809附录B中规定的最低熔接环境温度为-5℃，最高熔接环境温度为40℃。2) G5＋管件标准中规定热熔管件和电熔管件试验组件制备时，焊接允许的最低环境温度为-5℃，最高环境温度为40℃。
1 在温度低于-5℃环境下进行熔接操作，工人工作环境恶劣，操作精度很难保证；
2 在大风环境下进行熔接操作，大风会严重影响热交换过程，易造成加热不足和温度不均，因此，要采取保护措施，比如在低温情况下采用热补偿等方式；
3 强烈阳光直射则可能使待连接部件的温度远远超过环境温度，使焊接工艺和焊接设备的环境温度补偿功能出现偏差，并且可能因曝晒一侧温度高、另一侧温度低而影响焊接质量，因此，要采取遮挡措施；
4 焊接应在干燥环境下进行。焊接面不得有水分，防止在焊接时水分挥发吸收能量和产生气泡，影响焊接性能。聚乙烯管道表面水分在焊接操作前应自然干燥或吹干。如有结露现象，可规定在焊接前加热管材至比环境温度高3℃～5℃，以驱除湿气、防止结露。
当条件不能满足时暂停作业或采取相应措施。
5．1．5 本条对聚乙烯管切断后管材端面提出的要求，是为了便于熔接对接；采用专用割刀或切圆工具对端面进行平整，是为了保证管材插入端的整个圆周能够插入到位，以避免因切割端面不平整导致的管材插入不到位、电阻丝移位、对中性差和进而造成的熔接缺陷。
5．1．6 每次收工时的管口封堵是为了防止杂物、雨水、地下水、泥沙等进入管道，影响管道吹扫。管口临时封堵可采用塑料管帽封堵密封的方式，下雨天或时间超过24h，应采用管帽焊接密封的方式。
5．1．7 国家质量监督检验检疫总局颁布的《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》TSG D2002-2006中热熔对接连接接头焊接工艺评定检验与试验要求如下，可作为连接质量检验参照，见表3。
国家质量监督检验检疫总局颁布的《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSG D2002-2006)中电熔承插连接接头焊接工艺评定检验与试验要求见表4。
表3 热熔对接焊接工艺评定检验与试验要求
表4 电熔承插焊接工艺评定检验与试验要求
国家质量监督检验检疫总局颁布的《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》TSG D 2002-2006中电熔鞍形连接接头焊接工艺评定检验与试验要求见表5。
表5 电熔鞍形焊接工艺评定检验与试验要求
