PE管热熔焊接有哪些典型缺陷?

    根据PE管热熔对接接头缺陷的成因、特征及其引起的失效形式可以将其分类如下:

    一、未熔合:

    是指由于焊接时受某些因素的影响,使得熔合面局部形成缝隙或者局部聚乙烯分子缠结不牢,导致接头性能严重下降。

    未熔合缺陷表现为熔合面的局部分子未缠结或局部分子缠结不牢,对接头寿命的影响严重,其失效过程受载荷条件影响较大。由于热熔对接焊属于压熔焊,焊接过程中需给管材施加一定轴向压力,故其未熔合缺陷一般都了现在熔合面上。

    未熔合主要成因有:1)管件端面未铣平,致使凹陷处材料受热不足,导致焊接后该处聚乙烯分子缠结不牢;2)接头焊后冷却不均匀,致使熔合面局部产生大量微小缩孔,导致该处熔合面的粘结能力下降;3)焊后接头未完全冷却便将夹具卸聊,长长的管道会给接头施加一个力矩,从而使熔合面受拉部分在尚未完全冷却时,缠结的聚乙烯分子由于受到拉应力的影响而缠结不牢。

    二、孔洞:

    孔洞缺陷是指由于夹杂较大固体颗粒,或是由于局部存在较大的缩孔、气孔等原因,形成焊缝内部的孔穴,造成焊缝结构不连续,导致接头性能降低,孔洞属于体积型缺陷。 

    孔洞缺陷可能出现在融合面上,也可能出现在融合面附近的热影响区内,孔洞的存在是接头熔合面的,该处的力学性能明显下降,但是又不像未熔合缺陷那样造成接头的未融合,其失效形式为孔洞附近材料的韧性断裂。

    美国材料与测试协会在ASTM F 1055-1998中,将孔洞描述成:由于聚乙烯中原本存在的空气以及冷却过程中材料的收缩造成的,这仅是其中的一种情况,主要成因由以下几种情况:

    1) 聚乙烯管材端面还有气泡,这主要由管材的质量所决定,管材生产厂家应尽力避免该情况的发生,一般实际工程中并不常见;2)聚乙烯材料内部存在空气,在焊接过程中聚乙烯材料融化,造成空气析出,最后积聚成气孔;3)管件端面沾有水珠或管材放置时间过长而吸潮,在焊接过程中水分蒸发,但又不能完全排出,最终积聚成大气泡;4)由于管壁过厚,在接头的冷却过程中出现散热不均,最终在熔融区的中心部位出现材料收缩形成的冷却缩孔,这类孔洞易在管壁较厚的管材焊接中出现。

    三、熔合面夹杂:

    熔合面夹杂是指由于在焊接过程中,外来物质渗入融合面形成异质夹杂物,造成整个融合面粘接不牢,导致接头性能严重下降。

    融合面夹杂引起熔合面整体力学性能降低,其失效形式为融合面的整体失效,表现为熔合面的整体脆性断裂或大面积不均匀的韧性断裂。

    融合面夹杂主要成因有:1)管材端面未铣削,存在氧化层,导致熔合面上聚乙烯分子缠结不牢,甚至无法缠结;2)焊接环境恶劣,扬尘严重,致使焊接过程中融合面出现夹杂现象;3)水、油污、草叶、塑料袋碎片等异质杂物在焊接中掺入融合面,导致焊接后该处的聚乙烯分子缠结不牢,甚至没有缠结。

    四、工艺缺陷:

    工艺缺陷是指由于焊接工艺选取不当或者操作不当,或者是操作环境恶劣等原因引起的焊接接头性能的削弱。

    工艺缺陷的显着特征为,从表面看,焊缝熔合区均匀致密无任何夹杂物,最终的失效形式与正常接头基本相似,多数为韧性断裂,但是严重冷汗的焊头会出现熔合面的脆性断裂,工艺缺陷接头的断裂伸长率要低于正常的焊接接头。

    根据工艺缺陷的成因性质和特征,可以将其分为四种,冷焊、过焊、不对中、焊缝过短。

    1)冷焊:

    冷焊是指由于接头焊接热量不足造成的缺陷,它主要是由于焊接过程中加热板温度过低或者过加热时间过短引起的。

    大多数的冷焊缺陷表现为接头焊接良好,但实际上街头只是刚刚形成,仅是在极短时间内完成的界面简单愈合行为,界面层分子并未充分的扩散与缠结分子之间渗透的深度不足,虽然高分子材料之间的连接得以实现,但是连接强度没有得到发展,在宏观上就体现为拉伸强度较低。

    对于热熔对接焊而言,冷焊是通过控制卷边量来避免的,卷边过小不一定全是冷焊引起的,但是冷焊的突出表现就是卷边过小。

    2)过焊:

    过焊是指由于接头焊接热量过多造成的缺陷,它主要是由加热板温度过高或者加热时间过长引起的。过焊的突出特征为卷边过大,其力学性能与正常焊接基本相同,但是卷边过大,对于小径管件来说是十分不利的。

    热熔对接焊接压力一定的条件下,管件吸热过多紧会造成过多的熔料被挤出,形成过大的卷变,其焊缝的内部结构与正常焊接相同,力学性能几基本没有变化,但是由于内卷边过大会造成较大的流动阻力,对于物料的输送是不利的,同时它也会引起较大的冲击,影响对接接头的使用寿命。

    过焊也可以通过控制卷边量来避免,卷边过大不一定都是过焊引起的,但是过焊的显着特征是卷边过大。

    3)不对中:

    不对中是指由于焊接过程中管件的安装,不在同一轴线上,最终导致焊接接头的错位缺陷,他主要包括轴向不对重和角度不对中。

    不对中的主要原因是由于焊接前管件的固定操作不当,或是焊机夹具损坏。轴向不对中,主要造成了管壁局部的粘结部分减薄,使得接头承载能力下降;角度不对中,主要是使用过程中的接头产生弯距,并会影响物料的流动。

    不对中缺陷,在工程施工过程中可通过目测进行判断,如不对中严重,则需要重新焊接。

    4)焊缝过短:

    焊缝过短是指对接接头焊缝区较短,造成接头质量下降的缺陷,它主要是由于焊接压力过大,熔料被大量挤出造成的。

    焊缝过短接头也表现为卷边过大,可以通过控制接头的卷边尺寸来避免焊缝过短缺陷的出现。

    五、焊接外观缺陷:

    聚乙烯管道焊接接头外观缺陷主要包括以下四类:

    1)聚乙烯管道焊接接头形式;

    2)热熔对接焊缝表面有气泡、凹陷或麻点;

    3)焊缝翻卷、翘边、过宽或形成不规则。

    4)管件焊缝出现个别收缩点。

更新时间:2020/05/14
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