单层保温弯管聚乙烯护管热熔焊接新设备

紀亮，爲彖左，養建，遇確(中海油能源发展股份有限公司管道工程分公司，天津 300452 )摘 要：研制开发了一种新型的单层保温弯管聚乙烯护管热熔焊接新设备，使得聚乙烯管段能够在弯管外面完成连续的热 熔焊接工作。提高热熔焊接的效率和质量的同时，能够实现聚乙烯护管一直沿着弯管的弧度进行焊接，保证了聚乙烯护管与弯 管的同心度以及保温层厚度的均匀性，降低了原材料损耗，提高了经济性。关键词：保温弯管；聚乙烯；热熔焊接中图分类号：TE973.3 文献标志码：B 文章编号：1003-90 (2019) 07-0097-02New Equipment for Hot Melt Welding of Polyethylene Sheath for

Single-Layer Thermal Insulation Bend PipeJi Liang, Gao Xiang-jie, Huang Jian, Feng WeiAbstract : A new type of hot-melt welding equipment for single-layer heat preservation elbow PE sheath has been developed, which enables the continuous hot-melt welding of the PE pipe section outside the elbow. While improving the efficiency and quality of hot melt welding, polyethylene pipe can be welded along the arc of elbow to ensure the concentricity of polyethylene pipe and elbow and the uniformity of insulation layer thickness, reduce the loss of raw materials and improve the economy.Key words : heat preservation elbow ； polyethylene ； hot melt welding单层保温管由于其保温效果好，生产成本低，生产效率 高等优点广泛应用于陆地原油保温管道。但对于单层保温弯 管，聚乙烯护管需要根据弯管规格进行切割，焊接成虾米腰 收稿日期：2019-04-12作者简介：纪亮(1983-),男，黑龙江绥化人，工程师，主要研究

方向为油气管道防腐保温。

型的模具，然后进行保温填充。传统的焊接方式使用聚乙烯 焊条和热风进行手工热熔焊接，焊接效率低，焊接质量差 特别是对大口径单层保温弯管施工时，这种焊接工艺显然己 经不满足当前对于高效率和高质量的要求冈。而目前常用的聚 乙烯自动焊机也仅适用于聚乙烯管道以及聚乙烯管件的对焊 和角焊，对于多节的蚱米腰型弯管模具的焊接并不适用。因此, 研制了一种聚乙烯焊接新设备以满足单层保温弯管施工的需很多企业单位，生产和办公的管理中，人力资源、财力 资源、物的资源等都己经实现了自动化的管理、控制，也就 是管理的自动化。以信息处理作为其中心，运用电子计算机、 通信系统与控制等学科组成管理的智能化，这是一门综合性 的技术应用。使用多台计算机，达到高速运转的状态，将大 量的信息进行处理，在终端组成局部的网络。在管理信息系 统的前提下，系统可进行备选方案的支持，并提出决策意见， 有效帮助管理人员作出最后的决策。4.3企业生产过程自动化将PLC作为数控机床的基础，工厂电气控制可以在机床 系统工作时，进行初始化的管理，不但可以在工作初期，复 位其原点，也可以选择机床，并进行原点的复位。不过在此, 需要注意，自动化控制是依据原点复位手段的不同来进行的， 若在机床原点复位的初期，选择了复位按键，修改数轴便可 以完成复位的操作。若在初始化控制的过程中，对系统进行 工作原点的复位，则要定位机床的位置，以保证电机的运行, 机床的操作和控制指令保证其相符。在整个坐标系中，机床 坐标是参考的准则，加工起始位置的准确度需要复位操作予 以确保，数字命令因系统初始化操作来得到保障并落实，这 是其必要条件，在系统的初始化操作上，机床的运行才会得 到保障，并满足实际的需要。4.4网络化控制如今，信息技术为我们的生活提供了很大的便捷条件， 互联网所覆盖的面积更是广泛。网络技术的运用已深入到工 业生产及自动控制系统中，在生产过程中，将互联息技 术与智能测控技术融合，构建企业内部互联网系统。网络引 入企业的各个管理层，不但在数据的传播上会提供方便，也 会在数据的处理上更加便捷，人力办公自动化与生产自动化 可有效融合，并将智能仪表的作用发挥至最佳，网络化控制 有很好的互联性，更加不会再受到局限的制约。5结束语不论工业还是农业的发展，智能化控制技术对我们的生 活都产生了很大的影响。大众的生产、生活模式等都因此产 生了很大的进步和发展。通过研究人员的努力追求，人们的 生活体验也会因自动化科技的发展随之增多。参考文献[1] 张凯.浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].山东工业技术，

2015 (9) : 14.[2] 姚雪明，马强.浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].新商务

周刊，2017 (3).[3] 钟天阳，李爽，邱庆伟.戏谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].

南方农机，2017 (3) : 125.• 97 •第45卷第7期2019年7月工艺与设备Technology and Equipment化工设 计通讯Chemical Engineering Design Communications要。1单层保温弯管结构及施工1.1聚乙烯护管热熔焊接单层保温弯管由钢质弯管、聚乙烯护管，以及填充在中 间的聚氨酯泡沫或其他保温材料组成。聚乙烯护管需要根据 弯管的尺寸、曲率半径、弯曲角度等进行切割，焊接成虾米 腰型的护管。将弯管穿入护管并固定后，调整好弯管与护管 的同心度，然后使用聚氨酯进行发泡填充或者使用其他保温 材料进行填充。这种类型的保温弯管目前较多的应用于陆地 输线，有时也可应用于海洋石线。在焊接时，最便捷的方式就是用热熔焊加热熔融聚乙 烯焊丝，将两段聚乙烯管段连接在一起5。由于热熔焊加热 的温度和时间有限，仅能使聚乙烯焊丝熔融，而并不能使聚 乙烯管段的本体发生熔融，因此焊缝的机械强度和焊接质量 较差，还需要在焊缝外面缠绕一层冷缠带以保证整个弯管的 施工质量。聚乙烯自动热熔焊机可以很好地解决上述问题。自动热 熔焊机焊接速率快、自动化程度高、焊接质量好，可以方便 地实现聚乙烯管道的对口焊接。其中自动热熔对焊机主要用 于聚乙烯管道的对口焊接，自动热熔角焊机可以完成多角度 的塑料弯管、三通、Y型通等管件的焊接。在焊接聚乙烯护管 时，将两段聚乙烯管段用卡具固定，使用加热板接触焊接端面， 快速而均匀的加热，然后通过挤压使聚乙烯管熔融连接到一 起，将若干个聚乙烯管段焊接形成聚乙烯护管后，再将弯管 穿入护管，进行聚氨酯发泡或其他保温材料的施工。1.2弯管聚乙烯护管热熔焊接的特点对于单层保温弯管而言，除了聚乙烯护管的焊接质量之 外，保温层的施工质量也同样重要。为了提高弯管保温层厚 度的均匀性，节约原材料用量，聚乙烯护管应尽可能地按照 弯管的弧度进行切割焊接。但是，在焊接数量过多的情况下， 如果在聚乙烯护管全部焊接完成后再进行穿管，那么在焊接 过程中由于焊缝对中偏差、环境及温度的变化以及机械设备 等因素而产生的误差就会不断累积，使得焊接的聚乙烯护管 在角度、曲率半径、水平度等方面出现较大偏差，导致弯管 与聚乙烯护管出现严重的偏心，不仅无法满足保温层最小厚 度的要求，甚至无法完成穿管作业。为此，研制了一套新型的聚乙烯热熔焊机，能够让聚乙 烯护管在弯管外进行热熔焊接，即将切割好的聚乙烯管段按 照弯管的弧度预先套在弯管外部，固定位置后逐段进行焊接。 这样既可以保证弯管与护管的同心度，防止误差的累积，提 高保温层厚度的均一性，又避免了因为曲率半径过小，导致 弯管无法穿进护管的情况。2热熔焊机设计加工的原则和要求热熔焊机的总体原则是，能够在弯管外部进行聚乙烯热 熔焊接，焊接完毕后聚乙烯护管要固定在弯管上防止其移动， 并且弯管和焊接好的聚乙烯护管可以按照弯曲半径的方向进 行移动。为满足上述原则，热熔焊机设计加工的基本要求如下：①加热板为环形，保证聚乙烯护管可以套在弯管上进行 焊接；②加热板为开合式，在焊接完成后可以打开，使弯管 及护管可以沿着弯曲方向移动；③加热板能完成前、后、左、 右四个方向的运动动作，以实现加热板与聚乙烯管段的对中、 接触加热和分离。④卡具为液压翻盖式，并带有安全自锁功能； ⑤两个聚乙烯卡具必须既能够完成1个卡具运动动作，也能够 完成2个卡具同步运动动作，以保证焊接位置随时调整；⑥ 卡具底座的角度可调，以满足不同曲率半径、不同角度的焊 接作业。⑦需配备若干个带有万向轮且高度可调节的支撑座， 放置在两端作为弯管的支撑，同时可以支撑弯管沿着弯曲方 向移动。3热熔焊工艺试验及焊接质量检测3.1试验准备试验选取三根弯管，规格为4>610mmX 15.9mm,曲率半

径和角度等具体信息如表1所示。聚乙烯护管的外径为800mm, 壁厚为(10±2) mm。表1聚乙烯热熔焊工艺试验参数项目

弯管曲率半径/D弯管角度/(° )1590253660453.4弯管长度血内弧侧长度/mm5.3276.5318.33.7276.5340.5382.3424.0聚乙烯管段尺寸中线长度/mm318.3360.56，外弧侧长度/mm

聚乙烯管段角度/ (°)热熔焊余量/mm

360.56°7.56°7.57.53.2聚乙烯热熔焊成型工艺试验按照表1的尺寸进行聚乙烯管切割。切割完成后要对聚乙 烯管段的切口进行打磨处理，清除切口部位残留的切屑，使 焊口端部保持清洁、平整。必要时可以使用砂纸或设备自带 的铳刀进行端口处理。将第一段聚乙烯管段套在弯管的一端，根据保温预留长 度、弯管的内外弧，以及聚乙烯管段内、外弧侧的长度将其 放置在合适的位置。将若干木块沿环向均匀地塞入弯管和聚 乙烯管段之间，将聚乙烯管段固定在弯管上防止其移动，并 使用卡具1将第一段聚乙烯管段卡好。安装第二段聚乙烯管段， 调整好位置后使用卡具2固定，暂不塞入木块。移动卡具2使两段聚乙烯管段贴合，通过调整卡具2底座 的角度并通过各个方向的移动，使两段聚乙烯管段在环焊缝 各个位置上对齐。然后移动卡具2使两管段分开，插入开合式 加热板并向卡具1方向移动，使其紧贴第一段聚乙烯管段的端 部，然后再次移动卡具2,使第二段聚乙烯管段的端部也与加 热板紧密贴合。启动加热装置，待加热板温度到达预定值后，继续移动 卡具2,使其向加热板方向挤压，保持一定的压力与时间，直 到聚乙烯管段的端部出现翻边。待加热时间以及翻边高度达 到焊接要求后，反方向移动卡具2,使其与加热板分开，然后 移动加热板，使其与卡具1上的聚乙烯分开，之后迅速开启加 热板并向后移动使其退出焊接区域。移动卡具2使两段聚乙烯的端部接触，均匀加压至设定值 并保持一段时间，使两段聚乙烯管段熔融连接，并在聚乙烯 环形焊缝上出现均匀的翻边。此时可以缓慢泄压，待焊缝处 温度冷却至环境温度后，打开两个卡具，并将木块塞入新安 装的聚乙烯管段与钢管之间使其固定。使用吊装设备和可调节高度的带有万向轮的底座互相配 合，使弯管和已焊接完的聚乙烯护管沿着圆周方向移动至下 一个焊接的位置，然后按照上述的方式继续焊接下一个焊口， 直至完成整个聚乙烯护管的焊接工作。4结论

在原有的聚乙烯热熔角焊设备的基础上，设计开发了一 种新型的聚乙烯热熔焊接设备，使聚乙烯护管能够在弯管外 进行热熔焊接。其特点是加热板为环形开合式，使弯管及聚 乙烯护管在焊接后可沿周向移动并继续焊接，这样既可以避 免由焊接数量过多而导致的误差累积，又提高了聚乙烯热熔 焊的自动化水平以及焊接效率和焊接质量，同时减少了原材 料的用量，提高了经济性。这种热熔焊机在大规模的单层保 温弯管生产中能够发挥其高质量、高效率的优势，为项目顺 利实施提供保障。参考文献[1] 唐荣明，宋江婷.工程用热熔焊机与热熔焊的应用现状简述[J].

四川水泥，2016 (1) ： 59.[2] 于永江.大口径保温弯管聚乙烯防护层的熔接工艺[J],科技传播，

2012 (15) : 127.• 98 •