1、PP-R 管道 热熔焊焊接 施工工法 中石化中原油建工程有限公司炼化装置工程处 郭强 1.前言 PP-R 是从 90 年代发展起来的一种新型化学建材，它与钢管、铜管相比，具有卫生、质轻、耐压、耐腐蚀、隔热保温、阻力小、连接方便可靠、使用寿命长、废料可回收利用等优点，可广泛应用于冷热水供应系统和纯净水系系统，有良好的推广应用前景和显著的社会效益、经济效益。 虽然 PP-R 管材具有轻质 、 耐压 、 耐腐蚀 、 阻力小 、 使用寿命长 、 施工简便 、 清洁无毒等优点 ， 但也存在着刚性相对较差 、 线膨胀系数大等缺点 ， 在使用中易出现管道变形 、 接口渗漏 等质量问题。因此 ， 在施工安装等
2、方面必须引起应有的重视。 在 PP-R 管道 里安装过程中，每一步的安装质量都是环环相扣的，严格控制每个控制点的质量，才能保证整体安装质量。我们以 基地南区、北区、建设小区锅炉房锅炉改造工程为契机，对 PP-R 管道 安装施工进行了 详细的研究，通过科研小组的共同努力，取得了一定的成果，并编制了本工法。 2.工法特点 形成一套完整、科学合理的 PP-R 管道 热熔焊焊接 施工 方法，能够有效的指导 PP-R 管道 热熔焊焊接 工程的施工， 且 能够保证 PP-R 管道的施工安全、质量和进度。 3.适用范围 适用 钢铁、 化 工、冶金、医药、电子 、市政 、电力 、石油、化肥、染料 等行业 领域
3、 水处理系统 ，管径为 DN15 DN160 的 PP-R 管道 热熔焊焊接 的施工 。 4、 工艺原理 PP-R 管道连接方式主要有热熔连接、电熔连接、丝扣连接和法兰连接 四 种形式。 电熔连接是热熔连接方式的一种 。 是先将电熔管件套在管材上，然后用专用焊机按设定的参数 （ 时间、电压等 ） 给电熔管件通电，使内嵌电热丝的电熔管件的内表面及管子插入端的外表面熔化 ， 冷却后管材和管件即熔合在一起 。 电熔连接的特点是快速、接头质量较 好、外界因素干扰小 ，适用于大口径 、操作空间受限、不易安 装位置的连接 。 但由于电熔连接法 在我国刚刚起步 且 电熔管件的价格是普通管件的几倍至几十倍，
4、工作运用的经验尚需进一步总结 。 丝扣连接是 采用带有金属螺纹接头的 PP-R 管件进行连接的 一种 方法。 法兰连接是 采用PP-R 法兰连接件及套入的金属法兰盘组成活套法兰 进行 连接 的方法 。 丝扣和法兰连接主要适用在 PP-R 管道与钢管连接、 与 阀门等 设备的连接部位以及管道上需经常拆卸的部位。 这两种连接方式适用范围广、连接方便但密封性较差，操作不好容易在连接部分渗水。 同材质、 同一牌号的加工而成 PP-R 管材、管件 具有良好的热熔接性能 ， 热熔承插连 接连接时，采用专用热熔工具将连接部位表面加热 至一定温度，使连接表面处于 融 融 状态 ，在外加作用力协助下，管材与管件
5、的 承插 面重新相互融合 并在自然温度下重新 冷却后连接成为一个整体 ， 恢复 PP-R 管道原有性能 的一种连接方式 。 经热熔连接的 PP-R 管材、管件其连接处分子与分子完全熔合在一起，无明显的界面，故整个管道系统连一体。热熔连接部位的强度大于管材本身的强度，所以这种连接方式较电熔粘接、丝扣连接、法兰连接及其他 连接方式更为可靠，且操作简单、速度快、成本低，特别适用于直埋暗敷的安装场合。所以 PP-R 管 道 的热熔连接方式较 其他塑料给水管具有独特的优点，也是解决长期以来困惑人们给水系统漏水安全的有效方法。 5、 工艺流程及操作要点 5.1 PP-R 管道热熔施工工艺流程图 及其工艺曲
6、线图 5.1.1 管道热熔施工工艺流程图 图 5.1-1 管道热熔施工工艺流程图 5.1.2 管 道热熔工艺曲线图 管道试压 施工图纸会审 技术交底 设备选型 材料领用 管材切割下料 管材 预粘合面 检查 热熔粘合面清洗 承口、插口 热熔 管道连接 管道冷却 其他管段的安装 焊缝检验 上热熔机夹具 拆卸夹具 温度（）加热温度自然温度预热找平 加热时间 冷却时间承插时间时间（s ec）图 5.1-2 管道热熔焊焊接工艺曲线图 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备 1、 施工技术人员 认真熟悉图纸，领会设计意图，对图纸中发现的问题及时与业主、监理及 设计人员联系，并作图纸会审，作好会审记录。 熟
7、悉 PP-R 管的一般性能，掌握必须的操作要点。 2、 设计图纸的二次深化设计，建立空间视图。 按设计 要求合理划分预制分界点，同时做好相应技术交底。 3、 依据施工现场平面布置图，合理布置加工预制的焊接设备、清洗剂、配电箱等。 4、 依据材料制造商提供的技术文件和相关标准规范，编制热熔焊焊接作业指导书。 对施工操作人员进行技术交底。 5.2.2 设备选型及材料领用 1、 材料设备要求：到现场的管材、管件等须认真检查 并经监理、业主验明材质，核对质保书，规格、型号等，合格后放能入库，并分别作好标识 。 1）管材和管件的内外壁应光滑平整，无气泡、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷，色泽应基本一致。 2
8、）管材的端面应垂直于管材的轴线。管件应完整、无缺损、无变形 。 3）管件和管材不应长期置于阳光下照射，为避免管子在储运时弯曲，堆放应平整。搬运管材和管件时，应小心轻放，避免油污，严禁剧烈撞击，与尖锐触碰和抛、摔、拖。 4）施工现 场与材料存放处温差较大时，应于安装前将管件和管材在现场放置一定时 间，使其温度接近施工现场环境温度。 5） 选择 同品牌生产的 管材与管件 ，确保 热熔焊接 的效果 . 2、 管材规格用 De 表示其公称外径，管材的规格，壁厚及允许偏差 参考值 见 下表。 表 1 管材规格尺寸及允许偏差 （ GB/T 18742.2-2002） 公称外径 dn 平均外径 管系列 S5
9、 S4 S3.2 S2.5 S2 de min de max 壁 厚 e 16 16.0 16.3 2.0 2.0 2.2 2.7 3.3 20 20.0 20.3 2.0 2.3 2.8 3.4 4.1 25 25.0 25.3 2.3 2.8 3.5 4.2 5.1 32 32.0 32.3 2.9 3.6 4.4 5.4 6.5 40 40.0 40.4 3.7 4.5 5.5 6.7 8.1 50 50.0 50.5 4.6 5.6 6.9 8.3 10.1 63 63.0 63.6 5.8 7.1 8.6 10.5 12.7 75 75.0 75.7 6.8 8.4 10.3 12.
10、5 15.1 90 90.0 90.9 8.2 10.1 12.3 15.0 18.1 110 110.0 111.0 10.0 12.3 15.1 18.3 22.1 125 125.0 126.2 11.4 14.0 17.1 20.8 25.1 140 140.0 141.3 12.7 15.7 19.2 23.3 28.1 160 160.0 161.5 14.6 17.9 21.9 26.6 32.1 3、 热熔机分手持式与台车式，根据管径大小选择合适口径的热熔机， 口径小的管 材适合使用手持式熔接工具，台车式熔接机适用于大口径管预装配连接。 热熔机选型关系到热熔时间的长短 和热熔质
11、量的好坏 。 尽量选用 PP-R 管供应商提供的热熔机或正规厂家出产的机器。 4、因台车式热熔机可拆分为手持式热熔机与车架两部分，本文以台车式热熔机为例进行说明。 图 5.2-1 手持式 热熔机 和台 车 式 热熔机 表 2 某品牌热熔机规格 名称 加热板尺寸（长宽厚） 规格 （ mm） 功率 (KW) 电压 (V) 工作温度 ( ) 63 型 热熔机 133 69 16 15-63 800 220 260-300 110 型 热熔机 133 70 18 75-110 1200 220 260-300 160 型 热熔机 158 70 19 125-160 1500 220 260-300 5
12、.2.3 管材的切割 1、 依据设计图纸的要求 的长度 并结合现场实际 ， 用记号笔 在 PP-R 管道上 标注 。 2、 管道的切割采用专用切割工具 、切割机 或 手工锯 进行。 如使用 手工 锯切割管材，应清除端口 毛边、倒刺剔除，保证管道 端口 尽量 平整， 但 该方法不予提倡。 3、管道切割完成后，应采用直角角 尺对管道端面的平整度进行检查， 其允许偏差应控制在 5mm 范围以内。 5.2.4 夹具安装 1、将 PP-R 管件或管材 调节平整后 用夹具紧固在 焊接机架的 固定端 。 当管段 有效 长 度超过 1500mm 时，应采取加装 如下图所示 自制 V 型辅助托架进行支撑。 50
13、 5=1 6m m钢板图 5.2-2 焊接用 V 型辅助托架 示意图 2、 将 经过切割加工 的 PP-R 管材 临时固定在焊接机架的活动端。 当 管道的 有效 长度 超过 1500mm 时， 应 合理摆放 V 型 辅助托架 ，并将管 材 置 放 其上 ，防止管材 下垂，影响对口精度。 3、调整 PP-R 管材与管件 ，使其轴线同心尽可能重合，并用水平尺 或 角尺 检查管道的平整度。 4、 检查 PP-R 管材与管件的 椭圆度 ， 满足规范要求后， 将 紧固夹具螺栓 拧紧 。 5.2.5 预粘合 管道间隙、同心度 的检查 1、 操作管道夹具，使需熔焊管段 承口与插口 预 组对 。 2、用水平尺
14、检查两段管道预粘合后两侧的平整度，从而确定两段管道的同心度。其同心度最大不超过 1mm。 3、 承插连接的 PP-R 管材，应采用水性记号笔在插口上标记出相应的 插入 深度 。 5.2.6 热熔粘合面清洗 1、对检验合格的管段，操作焊机手轮使管道夹具相互分离，对其进行清洗。 2、 承插式热熔焊焊接的 PP-R 管材 ，应将需热熔区两边 大约 30mm 内的承口和插口管道内外表面用丙酮或酒精擦洗干净， 确保清洁、干燥、无油， 清洗时注意保护插口处的标记线。 5.2.7 热熔 焊接 1、 依据材料的规格 调节 热熔焊机上的 加热深度、 加热温度 、加热时间 ，使其符合 PP-R管道 材料 制造商所
15、提供的加热技术数据的要求 ， 下表 供参考 。 表 3 承插口热熔焊技术参数表 公称外径 （ mm） 熔接深度 （ mm） 加热时间 （ sec） 加工时间 （ sec） 冷却时间 （ min） 16 12 4 4 3 20 14 5 4 3 25 16 7 4 3 32 20 8 4 4 40 21 12 6 4 50 22.5 18 6 5 63 24 24 6 6 75 26 30 10 8 90 32 40 10 8 110 38.5 50 15 10 125 42 60 15 15 140 45 70 15 15 160 50 90 15 20 注： 1、 该表仅供参考， PP-R
16、管材的具体热熔数据参考各材料制造商技术文件 ， 2、 加热时间应根据施工环境温度调整，若环境温度小于 5 ，加热时间应延长 50%。 2、将加热器放置在机架，用对加热板的加热 模头 进行清洗，干净后 开启 加热 板 电源使加热板升温。当电热板温度达到焊接温度 260 -280 时，继续加热 约 10 分钟使电热板温度均匀。 对于有指示灯的 热熔机，红灯代表加温，绿灯代表恒温，第一次达绿灯时不可使用，必须第二次达绿灯时方可使用， 保证 热熔 时温度在 260 -280 。低于或高于该温度，都会造成连接处不能完全熔合，留下渗水隐患。 3、将加热板放置到焊机机架的轨道上， 转动手轮 ，使需要加热 P
17、P-R 管材和管件的插口及承口对准 加热器，使 PP-R 管材外表面和管件内表面同时无旋转地插入熔接器的 加热器的 模头 内，插入到记号笔标识的深度。加热时间符合表 3 的中的规定。 4、 在对 PP-R 管道端面进行加热 过程中 ， 应 使 焊机 系统 保持一定 的工作压力 ，以消除PP-R 管 材和管件回弹 。 5、 当加热时间到规定的时间后，操作焊机液压系统使 活动端 管道夹具反向运行， 使被加热管道完全脱离 加热板 ，同时 迅速将 加热板移 除。 6、当使用手持热熔机加热时，管材及管件进入加热 板模头 时较为困难，应多人操作，控制好 PP-R 管材及管件的插入深度及倾斜角度。 5.2.
18、7 管道连接 1、 加热板移除后，迅速 操作 手轮 ，时间越短越好 ，使被加热管材插口及管件的端口 在机械外力的作用下， 迅速 相互挤压融合进行 热熔焊接 ， 插口插入承口时必须保持平直，且插入深度必须达到标记线的位置，使接头处形成均匀的 熔接圈 即 翻边 ， 其外观成形见下图所示 。 图 5.2 -3 热熔 承插焊焊缝示意图 2、挤压融合时 ， 承插连接时应均匀 推进 ， 并 应观察 管道端面的翻边 宽度 ，两侧翻边的必 须均匀连续 ，见下图 。 图 5.2-4 翻边示意图 3、 从加热板的移 除到两个管道的端面开始热熔焊接开始，切换时间必须控制在表 3 规定的 工艺参数 时间内。 4、 在
19、加工时间内， 刚熔接好的接头允许立即校正，但 力度要控制好 ，管材与管件 尽量做到横平竖直 。当 采用手持式热熔机操作时 ， 严禁旋转 管材与管件 。 一旦过了加工时间 ，严禁强行校正 。 5.2.7 管道冷却 1、 控制焊机的手轮 ， 使 管道夹具保持在焊接时工作位置， 防止发生反弹现象， 让 热熔焊缝区域 开始冷却 。 2、管道的冷却时间应符合 表 3 的时间要求 。 3、在冷却时间内，严禁让刚加 工好的接头处承受外力 。 5.2.9 热熔焊缝 外观 质量检验 1、 正常熔接时 ， 在接合面应有一均匀的熔接圈 ， 检查焊接后 熔接圈 是否为连续，均匀。 2、检查焊接后的 熔接圈 是否干净。
20、 翻边 3、 检查焊接后 熔接圈 有无气孔。 5.2.8 夹具拆除 冷却时间符合要求后，应及时拆除管道夹具 并 放置在焊接机架规定的位置。 5.2.9 其他 管件、 管段的 热熔 焊接 和 管道的 安装 1、 按照相同工序 对其他的管道进行连接预制。 2、 当管道采用法兰连接时，应符合下列 工艺要求 ： a法兰盘 先 套在管道上 b PP-R 专用法兰连接与 PP-R 管 材 热熔连接步骤与上文相 同 。 c校直两对应的连接件，使连接的两片法兰垂直于管道中心线，表面相互平行。 d法兰的衬垫，应采用耐热无毒橡胶圈。 e应使用相同规格的螺栓，安装方向一致。螺栓应对称紧固。紧固好的螺栓应露出螺母之外
21、，宜齐平。螺栓螺帽宜采用镀锌件 或不锈钢材料 。 f连接管道的长度应精确，当紧固螺栓时，不应使管道产生轴向拉力。 g法兰连接部位应设置支吊架 ， 减少应力 ， 防止漏水现场发生 。 图 5.2-5 法兰连接示意图 1.PP-R 专用法兰连接件 2. 熔接圈 3.PP-R 管 材 4.PP-R 管专用 活 金属法兰盘 5.密封垫圈 6.金属管道用金属法兰盘 7.钢管或钢阀门 5.2.10 管道试压 1、 应在接口完成超过 24h 以后才能进行水压试验 。 2、 按照设计图纸的要求， 对热熔焊接、安装完成的 PP-R 管道进行压力试验；当设计无要求时应按照系统工作压力的 1.5 倍进行。 3、 水
22、压试验之前，管道应固定牢固，接头须明露 。 4、管道压力试验时的介质应采用洁净的水。 5.2.11 其他工作 施工 管道 试压 完成并 经监理、业主验收的合格 后 完成 管道 其他诸如隐蔽、保温等 后续施工 。 6.主要施工机具及材料 在 PP-R 管道安装过程中， 所需施工 机具及材料较为 简单。 其主要为热熔焊机 、 配电 箱 、切割机、 手工锯 、少量等边角钢 等 。 以 基地南区、北区及建设锅炉房改造工程中 的 PP-R 管道 施工所需 主要施工机具及材料 为例。 表 4 主要施工机具及材料表 序号 名称 规格型号 数量 备注 1 PP-R 承插焊机 63-160 1 台 由 PP-R
23、 管材制造商依据管材规格配套提供 2 手持式 热熔机 15-63 1 台 3 切割机 Z1E-FF02-110 1 台 4 磨光机 S1M-FF03-100A 1 个 5 手工锯 1 把 6 专用剪刀 1 把 7 配电 箱 1 个 8 角钢 50X5 12m 制作辅助焊接架 9 水平尺 1 把 7、 劳动组织 表 5 主要 劳动力配置 序号 名称 数量（人） 备注 1 班长 1 2 管工 1 3 电工 1 4 普工 4 5 操作手 1 8、 质量控制 在 PP-R 管道施工过程中，施工质量主要从以下 几个方面 对 PP-R 管道的热熔焊焊接施工质量进行了 控制： 8.1 施工环境温度控制 PP
24、-R 管道的 焊接 环境温度 宜 控制在 5 40 以内，相对湿度不超过 80%。当达不到要求时，采取搭设加工棚 或延长加热时间 的方式来 进行施工。 8. 2 焊接现场施工 过程 控制 8.2.1 在地面预制施工时， 并采取洒水等措施对周围的扬尘进行控制。 8.2.2 安排专人对预制加工场 的垃圾。 8.2.3 管道连接前应检查管内有无异物阻塞，施工临时停止时。应将管口临时封堵 8.2.4 严格按照 PP-R 管道热熔焊接工艺 要求 控制热熔焊过程中 的工艺参数 ，尤其是热熔时间、焊接压力、切换时间、冷却时间等四项，并做好相应的记录。 8.2.5 不允许直接 在管材和管件上套丝，和金属管道连
25、接的时候采用法兰连接，和丝扣管件连接时采用带 金属嵌件的管件 。 8.2.6 安装中断或 完毕的敞口处，一定要临时封闭好，以免杂物进入。 8.2.7 焊接的时间太长， 可能 导致 PP-R 管融化 。 焊接 时间过短 ，即 PP-R 管件和管 件无法再往前推的时候就拔下来迅速的组对焊接 上， 以上两种情况都 容易 造成 漏水 现象 。 8.2.8 热熔机 加热模头 表面的镀漆 缺少， 也会 在拔 出 PP-R 管和管件时 ， 出现 拉丝的情况 ，进而产生渗漏现象。 8. 3 热熔焊缝的外观质量控制 8.3.1 冷却成型 热熔焊缝必须连续均匀，其翻 边 宽度、高度 必须符合工艺 要求 8.3.2
26、 冷却成型热熔焊缝处不得粘有尘土、 黄 、 黑的迹象。 8.3.3 冷却成型热熔焊缝不得 有气孔。 8.4 在施工中 认真执行国家有关法规、标准和公司质量体系文件要求，做好过程质量控制 ， 依据 PP-R 管材制造商所提供的技术资料，结合 工业 金属 管道施工规范 GB50235-2010、 石油化工钢制管道工程施工工艺标准 SH/T3517-2013、 建筑给水聚丙烯管道工程技术规范 GB/T50349-2005 等标准规范，编制了 用于指导施工 的 PP-R 热熔焊焊接作业指导书并形成了相应的管道安装记录、试压记录等技术 文件 资料 。 并设立如下质量控制重点： （ 1）图纸会审； （ 2） PP-R 管道 安装操作培训； （ 3） 材料进场的检查、报验； （ 4）安装前设备检查、验收； （ 5） PP-R 管道 施工过程的控制； （ 6） 管道 试压 ； 9、 安全措施 9.1 防触电 ：严格按照施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46-2012 的要求 进行操作，办理临时用电作业票 后方可施工 ； 9.2 防坠落：高空作业时，应搭设相应的施工 脚手架或其他吊架，焊接设备应固定牢固 ，施工人员应系好安全带 ； 吊装系统临时固定措施牢固可靠，系统稳定 ； 9.3 防有害气体： PP-R 管道 施工时应具有良好的通风设施 ， 控制 酒精或丙酮 在空气中浓
