PE管电熔焊接冷焊及过焊接头失效机理的研究

摘要

随着国际社会对生态环境的进一步重视，广泛使用低碳环保型材料成为必经之路。相对过去常用的金属管道，聚乙烯管道无论是从经济角度还是环保角度都具有较大优势，为此在燃气输送、给排水管道设计施工中得到了广泛应用。为确保管道的安全性能，对管材的连接方式、接头性能的研究逐渐引起人们的重视。
　　本文在宏观评定不同焊接电压的聚乙烯管电熔接头质量的基础上，采用X射线衍射仪和扫描电镜对电熔接头的微观组织结构进行分析，探讨焊接电压对电熔接头性能的影响，分析冷焊和过焊接头的失效机理。
　　本文选用电熔焊接方法，采用五组不同的焊接电压，不改变焊接时间，焊接公称外径为110 mm的聚乙烯管。通过超声检测、拉伸剥离试验对用不同参数焊接得到的电熔接头进行质量评定。冷焊接头焊缝未有效融合，超声回波产生于套筒内表面，拉伸剥离时接头发生脆性断裂。过焊接头因产生电阻丝错位，超声回波会产生于管材内表面，拉伸剥离时的脆性剥离百分比较小，最大仅为11.71％。而合理参数焊接的电熔接头电阻丝均匀分布，拉伸剥离时在管材处断裂，焊缝不发生脆性断裂，承载能力最强。
　　采用 X射线衍射仪对从焊缝断口取得的聚乙烯粉末进行测试，当焊接电压为39.5 V时，电熔接头结晶度最高，达到75.87％，其他焊接接头的结晶度均在管材和套筒母材结晶度之间，由此断定合适的焊接参数能够使聚乙烯充分结晶。采用扫描电子显微镜观察焊缝断面的银纹尺寸及分布，结果显示冷焊接头银纹较少且银纹纤维尺寸较小，过焊接头虽银纹分布广泛但存在纤维尺寸不均、横系纤维极少的现象。焊接电压为39.5 V的电熔接头因在加热过程中分子链链段充分渗透缠结，承受载荷时分布广泛且均匀的银纹纤维有效抑制了裂纹的扩展，因而性能良好。

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第1章 绪论

1.1前言

1.2“以塑代钢”是管材的发展趋势

1.3 PE管概述

1.4 PE管的连接方式

1.5课题来源及研究内容

第2章 PE管材电熔接头的焊制

2.1焊接参数的设定

2.2电熔焊接的材料与设备

2.3电熔接头的焊制

2.4本章小结

第3章 PE管电熔接头的缺陷分类及检测

3.1引言

3.2电熔接头的缺陷类型

3.3焊接接头的质量评定

3.4本章小结

第4章 PE管焊接接头微观分析

4.1引言

4.2电熔接头的结晶度

4.3电熔接头断口形貌

4.4电熔接头失效机理分析

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢