一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，采用加热板和焊接机对供水管材接口进行对焊，通过加热板进行热传导加热，替代了传统承插热焊工艺的明火加热，加热板加热后再由焊接机在接头熔融状态在进行推压对焊连接在一起。本发明专利技术工艺方法不需要用火加热，避免了超高分子量聚乙烯供水管材表面的碳化，提高了连接质量，实现了无缝焊接。采用铝制加热板加热，热传导渗透力强，管材熔融状态不破坏分子链机构，在外力作用下，熔融的分子相互渗透和缠绕，进行分子链的物理重组和再结晶，替代了明火加热，加热效果更好。同时缩短了连接时间，提高了生产效率，减少了人力成本，工艺更先进。

A Rapid Hot Melt Butt Welding Process for UHMWPE Water Supply Pipes

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺
本专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，属于超高分子量聚乙烯管材施工

技术介绍
超高分子量聚乙烯简称UHMWPE,是分子量150万以上的线性聚乙烯，普通的高密度聚乙烯分子量通常只有20～80万。极高的分子量赋予其优异的综合使用性能，UHMWPE有极好的耐磨性能，良好的耐低温冲击性、自润滑性、无毒、耐水、耐化学药品性，耐热性优于一般PE，缺点是热变形温度低、加工成型性差，外表面硬度，刚性，耐蠕变性不如一般工程塑料，膨胀系数偏大。基于超高分子量聚乙烯管材的优良特性，其被广泛应用于市政供水、尾矿输送、粉煤灰输送、疏浚等行业。供水管材一般选用分子量略大于150万的超高分子量聚乙烯制作而成，被广泛应用在市政供水管网及其他工业场合。现有超高分子量聚乙烯压力供水管材连接方式为承插热熔焊连接(见附图1)。承插热熔焊连接现场施工工艺复杂，人员需求量大，劳动强度大，质量难以控制，承插前管道需要点燃液化石油气加热，直接用火加热导致管材表面碳化，破坏了管道分子链结构，影响了管材的使用性能，现场动火又增加了施工安全隐患。如何快速和有效的进行管道无缝对接成为超高分子量聚乙烯压力供水管材有效应用的重要环节。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯供水管材热熔对接焊的工艺。这种工艺实现了超高分子量聚乙烯供水管材的无缝对接，具有操作时间短、焊接性能高、工作效率高的优点。本专利技术的技术方案如下：一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，包括以下步骤：(1)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材放置在支撑架上，并与焊接机的焊接机架中心线保持一致；(2)将与超高分子量聚乙烯供水管材规格一致的卡瓦装入焊接机架；(3)设定焊接机的加热板温度为230～240℃，并接通焊接机电源，打开加热板、铣刀和油泵开关试运行；(4)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材置于卡瓦内，准备焊接的两个端口预留长度一致，焊接机架以外的超高分子量聚乙烯供水管材部分由支撑架托住，使超高分子量聚乙烯供水管材中心与焊接机架中心始终处于同一高度，然后将卡瓦紧固；(5)将铣刀放入焊接机架，打开铣刀电源，移动焊接机架中的活动架，合拢准备焊接的两个端口，合拢过程中施加压力0.14～0.16MPa，直到两端口有连续切屑出现，撤除压力，活动架退回，关闭铣刀电源；(6)将铣刀取出，检查合拢两端端口对齐情况，确保两端口间隙小于等于0.5mm；(7)当加热板温度达到设定值230～240℃后放入焊接机架，再次移动活动架，将经步骤(5)、(6)处理后的两个端口与加热板接触，施加接触压力为0.08～0.1Mpa，加热时间300s～480s；(8)当两个端口的对接面达到熔融状态后，迅速撤离活动架取出加热板，紧接着合拢活动架，使两个端口的熔融对接面对接，施加对接压力为0.2～0.25MPa，熔接时间为5～8min，冷却时间为15min，冷却结束后泄压，松开卡瓦，取出焊接成一体的超高分子量聚乙烯供水管材。优选的，在步骤(1)前，先检查要焊接的超高分子量聚乙烯管材接口端表面是否有缺陷，如有缺陷应局部切除，然后将准备焊接的两个端口清理干净。优选的，所述缺陷包括凹陷、气泡、变形。优选的，采用纱布将准备焊接的两个端口清理干净。优选的，步骤(1)中，所述支撑架由角铁焊接而成，支撑架的顶部有一V形结构，支撑架的底部连接有调整螺栓，通过调整螺栓调节支撑架高度。此设计的好处是，将供水管材放置在支撑架的V形结构内，通过调整螺栓调节支撑架高度，从而使调节管材中心线高度与焊接机中心保持一致，支撑架一方面可以有效固定供水管材避免晃动，另一方面在后续移动供水管材过程中供水管材可始终保持与焊接机架中心线的一致性。优选的，所述焊接机选用液压半自动250-110焊接机或液压半自动90-355焊接机或液压半自动400-630焊接机或液压半自动630-800焊接机或液压半自动800-1000焊接机。优选的，所述加热板选用铝制加热板。此设计的好处是，铝制加热板热导性极佳，能确保加热面温度均匀，具有寿命长、保温性能好、耐腐蚀、抗磁场等优点。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术替代了传统承插热熔连接工艺，传统承插热熔连接Φ110*10规格的管材需要4个人，本专利技术工艺只需要2个人，减少了人力成本，工艺更先进。2)本专利技术管材快速热熔对接焊工艺不需要用火加热，避免了超高分子量聚乙烯供水管材表面的碳化，提高了连接质量，实现了无缝焊接。3)本专利技术管材快速热熔对接焊工艺采用铝制加热板加热，热传导渗透力强，管材熔融状态不破坏分子链机构，在外力作用下，熔融的分子相互渗透和缠绕，进行分子链的物理重组和再结晶，替代了明火加热，加热效果更好。4)针对Φ110*10管材传统承插热熔连接需要时间大约1.5h，本专利技术管材快速热熔对接焊工艺用时0.5h，大大缩短了连接时间，提高了生产效率。附图说明图1为传统的承插热熔焊连接工艺示意图；图2为本专利技术快速热熔对接焊工艺示意图；图3为本专利技术中支撑架的结构示意图；图4为本专利技术中支撑架的侧视图；其中：1-管材，2-角铁，3-调整螺栓。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例1：如图1至图2所示，本实施例提供一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，所采用的超高分子量聚乙烯供水管材分子量为150万，供水管材通过单螺杆挤塑机挤出成型，各区温度设定：机筒一区60℃，机筒二区170～180℃，机筒三区200～220℃，机筒四区230～240℃，机筒五区230～240℃，模具一区230～240℃，模具二区230～240℃，模具三区230～240℃，模具四区230～220℃，模具五区190～200℃，加热温度达到设定值后保温6～8h后，按照常规方法开机生产。在施工现场，供水管材采用本工艺方法进行热熔对接焊，其具体操作过程如下：(1)检查要焊接的超高分子量聚乙烯供水管材接口端表面是否有缺陷，缺陷主要是指气泡、凹陷、变形，如有缺陷应局部切除，然后用纱布将要焊接的两端口的油污及杂物清理干净；(2)将要焊接的供水管材放置在支撑架上，并与焊接机的焊接机架中心线保持一致；(3)将与超高分子量聚乙烯供水管材规格一致的卡瓦装入焊接机架；(4)设定焊接机的加热板温度为230～240℃，并接通焊接机电源，打开加热板、铣刀和油泵开关试运行；(5)将要焊接的供水管材置于卡瓦内，准备焊接的两个端口预留长度一致，焊接机架以外的供水管材部分由支撑架托住，使超高分子量聚乙烯供水管材中心与焊接机架中心始终处于同一高度，然后将卡瓦紧固，固定住要焊接的供水管材；(6)将铣刀放入焊接机架，打开铣刀电源，焊接机架的活动架部分移动合拢管材两端口，合拢过程中施加压力0.14～0.16MPa，直到两端口有连续切屑出现，撤除压力，焊接机架的活动架部分退回，关闭铣刀电源；(7)将铣刀取出，检查合拢两端端口对齐情况，确保两端口间隙小于等于0.5mm；(8)当加热板温度达到设定值230～240℃后放入焊接机架，再次移动焊接机架的活动架部分，使要焊接的两个端口与加热板接触，施加接触压力为0.08～0.1Mpa，加热时间300s～480s；在此温度下，超高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材放置在支撑架上，并与焊接机的焊接机架中心线保持一致；(2)将与超高分子量聚乙烯供水管材规格一致的卡瓦装入焊接机架；(3)设定焊接机的加热板温度为230～240℃，并接通焊接机电源，打开加热板、铣刀和油泵开关试运行；(4)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材置于卡瓦内，准备焊接的两个端口预留长度一致，焊接机架以外的超高分子量聚乙烯供水管材部分由支撑架托住，使超高分子量聚乙烯供水管材中心与焊接机架中心始终处于同一高度，然后将卡瓦紧固；(5)将铣刀放入焊接机架，打开铣刀电源，移动焊接机架中的活动架，合拢准备焊接的两个端口，合拢过程中施加压力0.14～0.16MPa，直到两端口有连续切屑出现，撤除压力，活动架退回，关闭铣刀电源；(6)将铣刀取出，检查合拢两端端口对齐情况，确保两端口间隙小于等于0.5mm；(7)当加热板温度达到设定值230～240℃后放入焊接机架，再次移动活动架，将经步骤(5)、(6)处理后的两个端口与加热板接触，施加接触压力为0.08～0.1Mpa，加热时间300s～480s；(8)当两个端口的对接面达到熔融状态后，迅速撤离活动架取出加热板，紧接着合拢活动架，使两个端口的熔融对接面对接，施加对接压力为0.2～0.25MPa，熔接时间为5～8min，冷却时间为15min，冷却结束后泄压，松开卡瓦，取出焊接成一体的超高分子量聚乙烯供水管材。...

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯供水管材快速热熔对接焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材放置在支撑架上，并与焊接机的焊接机架中心线保持一致；(2)将与超高分子量聚乙烯供水管材规格一致的卡瓦装入焊接机架；(3)设定焊接机的加热板温度为230～240℃，并接通焊接机电源，打开加热板、铣刀和油泵开关试运行；(4)将要焊接的两个超高分子量聚乙烯供水管材置于卡瓦内，准备焊接的两个端口预留长度一致，焊接机架以外的超高分子量聚乙烯供水管材部分由支撑架托住，使超高分子量聚乙烯供水管材中心与焊接机架中心始终处于同一高度，然后将卡瓦紧固；(5)将铣刀放入焊接机架，打开铣刀电源，移动焊接机架中的活动架，合拢准备焊接的两个端口，合拢过程中施加压力0.14～0.16MPa，直到两端口有连续切屑出现，撤除压力，活动架退回，关闭铣刀电源；(6)将铣刀取出，检查合拢两端端口对齐情况，确保两端口间隙小于等于0.5mm；(7)当加热板温度达到设定值230～240℃后放入焊接机架，再次移动活动架，将经步骤(5)、(6)处理后的两个端口与加热板接触，施加接触压力为0.08～0.1Mpa，加热时间300s～480s；(8)当两个端口的对接面达到熔融状态后，迅速撤离活动架取出加热板，紧接着合拢活动架，使两个端口的熔融对接面对接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁延凯，孙永利，盛克宁，史玉峰，段章立，徐景林，
申请(专利权)人：山东超高管业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37