大口径低熔指100级HDPE管道的电熔连接性能
Predrag Micic（澳大利亚） Cliff Mure（美国）
概要：
本项目从多个方面研究了电熔连接技术在低熔指100级HDPE（MFR5＜0.2g/10min）管材上的适用性，测试时所使用的管材最大公称直径为800mm，管件的种类包括普通管接头和鞍形管件，也评估了电熔焊接工艺；结果表明：电熔连接技术很好的适用于100级HDPE（MFR5＜0.2g/10min）管材。
关键词：
电熔焊接，管材，
标准
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，100级HDPE，MFR5＜0.2g/10min。
1. 摘要：
100级HDPE原料已经成功的应用到塑胶管道行业很长一段时间，使用这种原料生产的管材可以通过电熔或热熔连接组成管道系统，而接头处的强度和耐久性都可以达到与管材本体相等，这很好的适应了管道工业发展的需要，也缓解了管道风险工程师一直把接头部位视为整个管道系统整体安全着眼点的问题。
当前，管道行业还是朝着大口径、厚壁管材的方向发展，因此，当我们推出这种容易成型加工的低熔指MFR5＜0.2g/10min（MFR5是指，按照第三等级进行熔指测试，即：砝码重量5kg，温度190℃）100级HDPE新材料时，必须把使用这种材料生产的管材的连接性能作为重点去试验、验证。
下面介绍的内容，主要针对使用Qenos公司推出的100级HDPE树脂所生产管材的电熔连接适用性能；这种新原料的商品牌号为Alkadyne HDF 145B，采用Univation Technologies开发的双峰催化剂PRODIGY™ BMC-200生产，熔指MFR5＜0.2g/10min；他符合EN1555、ISO4437和EN12201、ISO4427列出的对于100级、低熔指MFR5＜0.2g/10min聚乙烯树脂原材料的性能要求。
随着管材公称直径的越来越大，管材与管件的尺寸公差和管材与管件之间的配合缝隙都会增大，这给电熔焊接技术的应用提出了特别的挑战。
澳大利亚、以色列、德国三个国家合作推出了这个项目，主要工作分工如下：
——在澳大利亚使用符合标准要求的熔指MFR5=0.17 g/10min的100级HDPE原材料，利用工业设备生产SDR17，公称直径为dn800、dn630、dn560、dn110的HDPE管材（管材壁厚从7mm到50mm）；
——管材与电熔管接头和鞍形电熔管件的连接与测试均在以色列的Plasson和德国Friatec、SKZ研究所进行。
对焊接工艺的评估，包括：焊接环境温度（从-10℃到45℃）、管材与管件之间的配合间隙、焊机能量输入强度。
连接部位的质量通过静液压强度（按照EN12201-03标准测试）和脱粘测试和条弯测试（按照ISO21751标准测试）来评价，试验结果表明：电熔连接适用于使用100级HDPE（MFR5＜0.2g/10min）生产的管材，接头部位质量可靠。
2. 项目介绍：
聚乙烯管道已经应用了50多年，表现出优异的应用性能；今天，聚乙烯树脂已经牢固占据着燃气输送、饮用水输送、污水处理、下水管道系统的应用市场；同时，在工业领域如：泥浆输送、瓦斯气体收集也有广泛应用；而且，大口径聚乙烯管道也成为民用工程公司在大规模灌溉工程招投标和技术标准中的优先选用的产品。
塑胶管道工业已经成功的推出各种技术标准来确保产品耐用性和可靠性符合实际应用要求，并且制定了各种操作
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
和流程文件确保工程质量，这要归功于整个产业链包括原材料供应、产品制造、实验室测试和终端用户对这些技术文件的共同制定和遵守；同时，这些技术标准也鼓励原材料和产品供应商不断的提高原材料质量、推出更多创新型产品。
对于聚乙烯树脂来说，熔指和密度两项指标只能部分的反映他的内在性能，只有通过有针对性的分子结构
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
，才能使原料性能最终满足一些特殊应用领域的需要；所以，在制定或修订管材质量标准和技术规范时，要确保只有使用最优质的原料生产的产品才符合标准要求。
最新版本的ISO4427-1/2/3/5:2007和ISO4437-1/2/3/4/5:2014两份系统标准文件，在最近一次修订中体现了过去十年100级HDPE原材料质量的提高，也反映了低熔指（MFR5＜0.2g/10min）、双峰型100级HDPE树脂新产品的成功应用领域。例如：上述两份标准在2007版中明确规定，符合要求的聚乙烯树脂的MFR为0.20-1.40 g/10min，但现在的版本允许使用为熔指不低于0.15g/10min的；而且，考虑到管道系统的整体安全性，使用这种低熔指原料是标准中特意注明中增加了熔接适用性检测要求。具体的条款修订内容摘录和备注见在下表1：
表1. ISO4437关于熔体流动速率测试的相关条款摘录
测试项目
技术要求
参数设置
测试
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
项目
数值
PE80或PE100熔体流动速率测试
0.20-1.4g/10min（与标准值偏差不超过±20%）
载荷
5kg
ISO1133
测试温度
190℃
时间
10分钟
抽样数量
参照ISO1133-1
1）原料的熔指0.15
计划
项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载
。大部分研究工作都在以色列的Plasson进行，主要测试普通电熔焊接管件、鞍形管件与SDR17、公称直径为dn800、dn630、dn560、dn110的HDPE管材的连接性能。在以色列Plasson和德国Friatec连接和测试时使用市场上现有管件成品，生产这些管件所使用的100级HDPE原料都符合本国相关技术标准。
表2. 电熔管件测试项目技术参数设定表
管材规格/mm
壁厚/mm
MFR5
g/10min
管件类型
规格
焊接条件
静液压测试
脱粘
试验
dn110
7
0.160
PE100
管接头
dn110 SDR11
2×Min+
1×Max1
80℃/1000hrs/
6.3bar2
静液压测试后2
PE100
鞍形三通
dn110×40 SDR11
Min+Max1
dn560
35
0.150
PE100
管接头
dn560 SDR11
Min+Max1
80℃/1000hrs/
6.3bar2
静液压测试后2
dn630
40
0.196
PE100
管接头
dn630 SDR11
Min+Max1
80℃/1000hrs/
6.3bar2
静液压测试后2
dn800
50
0.165
PE100
管接头
dn800 SDR11
标准
80℃/1000hrs/
6.3bar2
静液压测试后3
图5和图6分别展示的是dn630和dn110鞍形管件组合后正在以色列Plasson测试场进行静液压项目的测试。
dn800电熔管接头的测试工作在德国Friatec和SKZ研究所进行。
（1）极端焊接条件的最高值和最低值描述如下：
最低值：
——焊接温度：-10℃
——焊缝间隙：管件的内径尺寸取尺寸公差上限，管材的外径尺寸取尺寸公差的下限；可以使用机加工设备适当切削管材外径，模拟管材与管件的配合间隙的达到实验要求。
——焊接能量：按照设备控制器的设计标准，选取能量最小的输出档位，设定温度为所连接产品允许使用温度的上限。
最高值：
——焊接温度：45℃
——焊缝间隙：管件的内径尺寸取尺寸公差取上限，管材的外径尺寸取尺寸公差的下限；可以使用机加工设备适当切削管材外径，模拟管材与管件配合间隙的达到实验要求。
——焊接能量：按照设备控制器的设计标准，选取能量最高的输出档位，设定温度为所连接产品允许使用温度的下限。
（2）测试按照EN12201规定的尺寸比SDR/PN设定试验条件。
（3）对于dn630鞍形管件，按照ISO21751规定进行条弯曲试验。
图5. dn630 SDR17燃气管和电熔管接头在以色列Plasson进行静液压测试图
图6. dn110 SDR17饮用水输送管与鞍形电熔管组装完毕在在以色列Plasson进行测试
3.4测试结果
整个项目所有测试结果都为“合格”，充分说明电熔焊接技术能够用于100级HDPE（MFR5＜0.2g/10min）大尺寸、厚壁管材的连接。实验室评价结果也表明，所使用的电熔连接管件在焊接时可以很好的覆盖住管材。
表3. 电熔管件连接性能测试结果
样品情况
静液压测试
脱粘测试
管材规格
管件类型
dn800 SDR17
管接头
合格
合格
dn630 SDR17
管接头
合格
合格
dn630 SDR17
鞍形管件
合格
合格
dn560 SDR17
管接头
合格
合格
dn110 SDR17
管接头
合格
合格
dn110 SDR17
管接头
合格
合格
4. 结论：
ISO4427和ISO4437两份系统标准在最近一次修订时，都涉及到一种新推出的MFR5＜0.2g/10min 的100级HDPE树脂，这反映出了技术标准试图跟紧管道专用料发展的目的。
使用双峰催化剂、气相聚合法生产的MFR5＜0.2g/10min 的100级HDPE树脂，已经在澳大利亚多个管道输送领域应用有很长时间，无论是实际应用效果和连接整体性都表现的无懈可击。
电熔连接适用性研究结果表明，可以使用通用100级HDPE生产的电熔管件来连接100级MFR5＜0.2g/10min 的HDPE树脂生产的管材，而且连接质量较好。
多方面的试验研究结果表明，电熔连接管件可以用于连接公称外径高达800mm、壁厚达到50mm的HDPE管材。
5. 致谢
<略>
6. 参考文献
<略>
浙公网安备 33021202002483