1、TSG D2002-2006,燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則 山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 郭懷力 二OO八年四月,制定原則,根據(jù)鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則和壓力管道元件制造單位安全注冊(cè)與管理辦法，為了加強(qiáng)燃?xì)庥镁垡蚁┕艿赖暮附拥牟僮魅藛T的管理，規(guī)范從材料、焊接機(jī)具、焊接工藝的評(píng)定、焊接操作人員的資格，保證聚乙烯管道管焊接質(zhì)量。,主要解決的問(wèn)題,采用聚乙烯為原料的埋地燃?xì)夤艿蕾|(zhì)量可靠、運(yùn)行安全、施工簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，在國(guó)內(nèi)的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)中用聚乙烯管道輸送燃?xì)庖训玫綇V泛的應(yīng)用。 由于管道連接的方法為熱熔焊接，操作簡(jiǎn)單，加熱貼合后用人工的方法不宜將焊口破壞，致使聚乙烯管道焊接操作人員

2、忽略焊接過(guò)程中的重要細(xì)節(jié)，已進(jìn)行培訓(xùn)的焊接操作人員和未經(jīng)培訓(xùn)人員隨意更換進(jìn)行焊接操作，不能嚴(yán)格按照焊接操作規(guī)程進(jìn)行焊接。 國(guó)內(nèi)有些焊機(jī)生產(chǎn)廠家對(duì)聚乙烯焊接的機(jī)理不清楚，給出的焊接參數(shù)無(wú)試驗(yàn)依據(jù)，從未對(duì)自己生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行工藝試驗(yàn)就投入市場(chǎng)，誤導(dǎo)焊接操作人員。 生產(chǎn)廠家以銷售服務(wù)的形式對(duì)聚乙烯管道焊接操作人員進(jìn)行焊接工藝培訓(xùn)和考試的做法欠規(guī)范，有市場(chǎng)份額和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，難以全面控制焊接施工質(zhì)量，要給以后燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行留下隱患。,主要解決的問(wèn)題,為了保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行，保護(hù)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，主要解決以下問(wèn)題： 1、規(guī)范聚乙烯管網(wǎng)施工焊接所用材料必須符合現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并通過(guò)安全注冊(cè)。 2

3、、規(guī)范聚乙烯管道的焊接操作，提高焊接操作人員的素質(zhì)，成立聚乙烯焊工考試委員會(huì)，對(duì)焊接操作人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，在國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)的監(jiān)督下進(jìn)行考核，合格后持證上崗操作，保證管網(wǎng)的焊接質(zhì)量。 3、施工單位需要具備相應(yīng)的施工機(jī)具和資質(zhì)，能制定焊接工藝，并對(duì)焊接工藝進(jìn)行評(píng)定，以加強(qiáng)聚乙烯壓力管道工程的施工管理和施工機(jī)具的規(guī)范。,聚乙烯材料,塑料主要是以石油或煤為原始材料制的得的一類高分子材料，塑料管道的應(yīng)用很廣。按受熱呈現(xiàn)的基本行為，塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類。 1、熱固性塑料是指因受熱或在其他條件下能固化化成不熔不溶性物料的塑料材料，熱固性塑料管的主要品種是玻璃鋼管（GRP），也包括交聯(lián)聚

4、乙烯管（PEX）等。 2、熱塑性塑料是指在特定溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。 絕大部分塑料管是熱塑性塑料管。使用量最大的有三個(gè)品種：聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）,一、 燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿老到y(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史 20世紀(jì)在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。隨著高分子材料科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，塑料管材開(kāi)發(fā)利用的深化，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，塑料管道淋漓盡致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人們誤認(rèn)為是金屬管材的“廉價(jià)代用品”。在這場(chǎng)革命中，聚乙烯管道倍受青睞，日益發(fā)出奪目的光輝，廣泛用于燃?xì)廨斔?、給水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉、礦山細(xì)顆粒固體輸送，以及油田、化工和

5、郵電通訊等領(lǐng)域，特別在燃?xì)廨斔蜕系玫搅似毡榈膽?yīng)用。,聚乙烯材料,聚乙烯材料,1. 國(guó)外聚乙烯燃?xì)夤馨l(fā)展簡(jiǎn)史 1933年英國(guó)ICI公司首先發(fā)現(xiàn)了聚乙烯(PE)。發(fā)展至今，聚乙烯已是由多種工藝方法生產(chǎn)的、具有多種結(jié)構(gòu)和特性及多種用途的系列品種樹(shù)脂，已占世界合成樹(shù)脂產(chǎn)量的三分之一，居第一位。 第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，由于銅與鋼材的短缺，國(guó)外開(kāi)始研究在燃?xì)廨斉涞阮I(lǐng)域使用塑料管。燃?xì)廨斉溆盟芰瞎艿牟牧习磻?yīng)用的起始年代分別為：醋酸-丁酸纖維素（1949年美國(guó)），硬聚氯乙烯（1950年原西國(guó)），耐沖擊聚氯乙烯（1952年美國(guó)），環(huán)氧玻璃鋼（1955年美國(guó)），聚乙烯（1956年美國(guó)），滌綸（1963年意大利）和尼

6、龍（1969年澳大利亞）。 隨著時(shí)間的推移和對(duì)燃?xì)夤こ踢\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在應(yīng)用塑料管時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素： a.經(jīng)濟(jì)性 b.接口穩(wěn)定、嚴(yán)密性 c.耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂 d.耐腐蝕和耐化學(xué)性 e.耐老化性 f.韌性 g.柔軟、可撓性 h.耐久性 i.強(qiáng)度與溫度的關(guān)系 j.長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度的大小,聚乙烯材料,經(jīng)過(guò)順序淘汰，到60年代后期，只剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。聚氯乙烯管雖然強(qiáng)度大，成本低廉，但與聚乙烯相比有如下缺點(diǎn)： a.脆性，易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象； b.缺乏可撓性，不能盤(pán)卷等； c.接觸溶劑的可靠性差等。 聚乙烯管道在各國(guó)燃?xì)夤艿郎系膹V泛應(yīng)用已成為管道領(lǐng)域最為引人注目的成就。這一方

7、面是由于聚乙烯材料制作管道具有非常獨(dú)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，另一方面是由于聚乙烯管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實(shí)踐中，已達(dá)到完善的配套系統(tǒng)。時(shí)至今日，在燃?xì)忸I(lǐng)域，無(wú)論是對(duì)于新鋪設(shè)或舊管道的修復(fù)和更新，聚乙烯管都是主要的選擇之一。歐洲的PE燃?xì)夤艿榔占奥蕵O高，如英國(guó)、丹麥等國(guó)均超過(guò)90%，法國(guó)1998年新敷設(shè)燃?xì)夤艿缼缀?00%采用聚乙烯管道。,聚乙烯材料,2. 國(guó)內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤馨l(fā)展簡(jiǎn)史 我國(guó)是從80年代初期開(kāi)始聚乙烯燃?xì)夤艿难芯抗ぷ?最早使用聚乙烯管輸送城鎮(zhèn)燃?xì)馐?982年在上海。為使聚乙烯燃?xì)夤苎芯抗ぷ魇艿街匾暡㈨樌M(jìn)行，國(guó)家科委1987年把“

8、聚乙烯燃?xì)夤軐Ｓ昧涎兄坪图庸?yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)”列為國(guó)家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，從專用原料管材、管件加工工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定進(jìn)行系統(tǒng)研究，取得豐碩成果。 1995年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部分別頒發(fā)了PE燃?xì)夤懿摹⒐芗膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)的行業(yè)規(guī)程。 目前，PE燃?xì)夤苷趪?guó)內(nèi)迅速推廣使用。在PE燃?xì)夤芡苿?dòng)下，國(guó)內(nèi)已基本掌握PE工程管道的生產(chǎn)與使用技術(shù)，引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國(guó)際一流生產(chǎn)線，形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。這對(duì)聚乙烯燃?xì)夤艿陌l(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)。 99年國(guó)內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤懿漠a(chǎn)量已近1萬(wàn)噸，并以20%的年增長(zhǎng)率向前發(fā)展。,聚乙烯材料,二、 聚乙烯燃?xì)夤茉咸匦约捌浒l(fā)展 聚乙烯管習(xí)慣上按照密度分為低密度

9、及線型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管（密度為0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙烯（MDPE）管（密度為0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙烯（HDPE）管（密度為0.940-0.965g/cm3）。 由于材料的不斷進(jìn)步，根據(jù)發(fā)展階段和性能的不同，產(chǎn)生了材料的等級(jí)分化，密度不能反映聚乙烯作為管材的本質(zhì)性能，因此目前國(guó)際上根據(jù)聚乙烯管的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS）對(duì)管材及其原料進(jìn)行分類和命名。 長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度是指連續(xù)施加在該聚乙烯樹(shù)脂制管管壁上50年時(shí)引起管材破壞時(shí)所計(jì)算的在管壁上的環(huán)向張應(yīng)力，該值是管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。,聚乙烯材料,聚乙烯管的工程設(shè)計(jì)概念與金屬管不同，對(duì)

10、于金屬管的設(shè)計(jì)，廣泛的使用環(huán)境溫度下的屈服強(qiáng)度系數(shù)。而聚乙烯管與金屬管不同，它受持續(xù)應(yīng)力及溫度變化的影響，因此聚乙烯管的設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)期強(qiáng)度來(lái)決定，即通過(guò)繪制恒溫下應(yīng)力與破壞時(shí)間的曲線來(lái)確定。 根據(jù)聚乙烯管的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS），國(guó)際上將聚乙烯管材料分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個(gè)等級(jí)。目前國(guó)際上使用量最大的管材樹(shù)脂的MRS值為8.0MPa(PE80級(jí))，而MRS值為10MPa(PE100級(jí))的管材樹(shù)脂的已開(kāi)發(fā)成功，這種樹(shù)脂采用雙峰分布、己烯共聚技術(shù)，在提高長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度的同時(shí)，也提高了耐慢速裂紋增長(zhǎng)和耐快速開(kāi)裂擴(kuò)展性能，并具有良好的加工性，為提高管網(wǎng)輸送壓力、

11、增大管道口徑、擴(kuò)大管道應(yīng)用范圍創(chuàng)造了條件。目前PE100的管材使用量，特別是在大口徑管材上的用量，正在迅速上升。,聚乙烯材料,下表列出了目前歐洲PE100級(jí)聚乙烯燃?xì)夤艿缹?shí)際使用壓力。 目前,國(guó)外正在嘗試將SDR11的聚乙烯燃?xì)夤艿氖褂脡毫μ岣叩?.0Mpa。,聚乙烯材料,三、 聚乙烯燃?xì)夤懿牡奶攸c(diǎn) 聚乙烯燃?xì)夤艿谰哂性S多卓越的特性，如耐低溫，韌性好，剛?cè)嵯酀?jì)。因而在一些特殊用途中更是大顯身手，因?yàn)樵谶@些領(lǐng)域中，傳統(tǒng)材料管子，不是不適用，就是費(fèi)用大，而且還不能保證管道的安全使用。如鋼管、鑄鐵管最大的問(wèn)題是在使用期內(nèi)，普遍發(fā)生的腐蝕和接頭泄漏。 聚乙烯管則具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，圓滿地解決了傳統(tǒng)管道的腐

12、蝕和接頭泄漏兩大難題。如作為室外線路管敷設(shè)在腐蝕性的土壤中，地震地區(qū)、山地和沼澤地區(qū)；作為承插管插入舊管道中修復(fù)、更新舊管道。由于與眾不同的施工特點(diǎn)，往往為用戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。如美國(guó)資料報(bào)導(dǎo)，聚乙烯管安裝費(fèi)用低于鋼管道安裝費(fèi)用50%，而穿插法又比聚乙烯管直接埋地法節(jié)約30-40%。聚乙烯管的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：,聚乙烯材料,1.耐腐蝕。 聚乙烯為惰性材料，除少數(shù)強(qiáng)氧化劑外，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。無(wú)電化學(xué)腐蝕，不需要防腐層。 2.不泄漏。 聚乙烯管道主要采用熔接連接（熱熔連接或電熔連接），本質(zhì)上保證接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性，實(shí)現(xiàn)了接頭與管材的一體化。試驗(yàn)證實(shí)，其接口的抗拉強(qiáng)度及爆破強(qiáng)度

13、均高于管材本體，可有效地抵抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力及軸向的拉伸應(yīng)力。因此與橡膠圈類接頭或其他機(jī)械接頭相比，不存在因接頭扭曲造成泄漏的危險(xiǎn)。 3.高韌性。 聚乙烯管是一種高韌性的管材，其斷裂伸長(zhǎng)率一般超過(guò)500%，對(duì)管基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強(qiáng)。也是一種抗震性能優(yōu)良的管道。在1995年日本的神戶地震中，聚乙烯燃?xì)夤芎凸┧苁俏ㄒ恍颐獾墓艿老到y(tǒng)。正因?yàn)槿绱耍毡菊鸷蟠罅ν茝VPE管在燃?xì)忸I(lǐng)域的使用。,聚乙烯材料,4.聚乙烯管具有優(yōu)良的撓性。 聚乙烯的撓性是一個(gè)重要的性質(zhì)，它極大地增強(qiáng)了該材料對(duì)于管線工程的價(jià)值。聚乙烯的撓性使聚乙烯管可以進(jìn)行盤(pán)卷，并以較長(zhǎng)的長(zhǎng)度供應(yīng)，不需要各種連接管件。用于不開(kāi)槽施工

14、，聚乙烯管道的走向容易依照施工方法的要求進(jìn)行改變；聚乙烯材料的撓性，使其可在施工前改變管材的形狀，插入舊管后恢復(fù)原來(lái)的大小和尺寸。 5. 聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力。 采用不開(kāi)槽施工技術(shù)，無(wú)論是鋪設(shè)新管或舊管道的修復(fù)或更新，刮痕是無(wú)法避免的。刮痕造成材料的應(yīng)力集中，引發(fā)管道的破壞。管材抵抗刮痕的能力，與管材的慢速裂紋增長(zhǎng)(SCG)行為關(guān)系密切，研究證明，PE80等級(jí)的聚乙烯管具有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100聚乙烯管材料則具有更加出色的抵抗刮痕能力。,聚乙烯材料,6. 良好的快速裂紋傳遞抵抗能力。 管道的快速開(kāi)裂是指在管道偶然發(fā)生開(kāi)裂時(shí)，裂紋以幾百m/秒的速度迅速增長(zhǎng)，瞬

15、間造成幾十m甚至上千m管道破壞的大事故?？焖匍_(kāi)裂是一種偶發(fā)事故，但其后果是災(zāi)難性的。早在五十年代，美國(guó)輸氣鋼管曾發(fā)生幾起快速開(kāi)裂事故。聚氯乙烯氣管和水管均曾發(fā)生過(guò)快速開(kāi)裂事故。實(shí)際使用中尚未發(fā)現(xiàn)聚乙烯燃?xì)夤艿目焖匍_(kāi)裂。 因而近10年來(lái)，國(guó)際上對(duì)塑料管道，特別聚乙烯燃?xì)夤艿目焖倭鸭y傳遞進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作。結(jié)果表明，在常用的塑料管材中，聚乙烯抵抗裂紋快速傳遞的能力名列前茅。如UPVC的動(dòng)態(tài)斷裂韌性KD為1.8MNm-3/2，PP-R的KD為1.6MNm-3/2，而PE80的KD則為2.9MNm-3/2，PE100的KD則高達(dá)3.8MNm-3/2。溫度越低，管徑和壁厚越大，工作壓力越高，塑

16、料管道快速開(kāi)裂的危險(xiǎn)性越大。因此，聚乙烯管道，特別是PE100管更適宜做大口徑管。目前，國(guó)外的聚乙烯燃?xì)夤懿臉?biāo)準(zhǔn)（ISO4437-1997和EN1555）已將耐快速開(kāi)裂擴(kuò)展（RCP）列入標(biāo)準(zhǔn)之中。,聚乙烯材料,7. 聚乙烯管道使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)50年以上，這是國(guó)外根據(jù)聚乙烯管材環(huán)向抗拉強(qiáng)度的長(zhǎng)期靜水壓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)值(HDB)確定的，已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)。 此外，聚乙烯管道重量輕也是一重要因素。 問(wèn)題 SDR是指什么？它和承壓能力有何關(guān)系？ 答：SDR是標(biāo)準(zhǔn)尺寸比，即公稱外徑與公稱壁厚的比值。SDR越大，承壓能力越低；反之SDR越小，承壓能力越高。,規(guī)則正文,第一條 本條款的目的意義；來(lái)源、依據(jù)或背景；可操作的解釋及說(shuō)明等。,第三章焊接工藝評(píng)定,第三章焊接工藝評(píng)定,附