關(guān)于PE管道內(nèi)翻邊的影響及處理辦法

1、背景介紹
PE（HDPE）實(shí)壁管是給排水工程中應(yīng)用較為廣泛的一種塑料管材，該種管材內(nèi)壁光滑、抗拉能力強(qiáng)，耐腐蝕，使用年限長，可用于壓力流管和重力流管，開挖施工非開挖施工均可。在給排水工程聚乙烯塑料實(shí)壁管管選用時(shí)，一般按照《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T 13663-2000）和《非開挖鋪設(shè)用高密度聚乙烯排水管》（CJ/T358-2010）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，前者適用于壓力管，一般稱為PE 管，后者適用于非開挖重力流管，一般稱為 HDPE 實(shí)壁管，因?yàn)閮煞N管材連接方式相同，本文用 PE（HDPE）實(shí)壁管統(tǒng)稱兩種上述兩種管材。城鎮(zhèn)供排水工程中室外給水管用 PE 管，非開挖污水管用 HDPE 實(shí)壁管，在管節(jié)連接時(shí)普遍采用熱熔對(duì)接工藝，該工藝在連接時(shí)會(huì)形成內(nèi)翻邊和外翻邊，翻邊寬度 2cm 左右，厚度 1.5cm～3cm。由于管節(jié)長度不超過 12m，意味著每隔一個(gè)管節(jié)長度就有一個(gè)內(nèi)翻邊，因此非常有必要重視管道內(nèi)翻邊的影響及處理
2、管道連接方式
PE（HDPE）實(shí)壁管連接方式有熱熔連接、電熔連接和機(jī)械連接三類，簡介如下：
1) 熱熔連接
熱熔連接是用專用加熱工具，在壓力下加熱聚乙烯管材或管件的待連接部位，使其熔融后，移走加熱工具，施壓將兩個(gè)熔融面連在一起，在穩(wěn)定的壓力下保持一段時(shí)間，直到接頭冷卻。熱熔連接包括熱熔對(duì)接連接、熱熔承插連

接、熱熔鞍型連接。熱熔承插工藝適用于小口徑 pe 管（20-110mm），熱熔對(duì)接工藝適用于 63mm 以上大口徑管，熱熔鞍型連接適用于 dn63-dn315mm，是引接小口徑分支管的方式之一。城鎮(zhèn)市政工程一般是大口徑管道，熱熔對(duì)接工藝?yán)霉艿辣旧聿牧线B接，牢固可靠，價(jià)格便宜，可以用于非開挖施工；缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)外翻邊，內(nèi)翻邊不易切除。

2) 電熔連接
電熔連接是用內(nèi)埋電阻絲的專用電熔管件與管材或管件的連接部位緊密接觸通電，通過內(nèi)埋的電阻絲加熱連接部位，使其熔融連為一體，直至接頭冷卻。電熔連接可用于與不同類型和不同熔體流動(dòng)速率的聚乙烯管材或插口管件連接。電熔連接分為電熔承插連接和電熔鞍型連接，電熔承插連接可以用于管節(jié)之間的連接，電熔鞍形連接用于分支管的引入連接。該種連接方式需要專用套件，價(jià)格較貴，且易造成虛焊出現(xiàn)滲漏水事故，一般在不能采用熱熔連接時(shí)才采用；其優(yōu)點(diǎn)是連接部位內(nèi)壁平滑，無翻邊，也可以用于拉管。

機(jī)械連接有非鎖緊型（dn90-dn315mm）、鎖緊型（dn32-dn315mm）、法蘭連接（dn≥63mm）、鋼塑過渡連接（dn≥32mm）等，前兩種適宜于小口徑配水直管的連接，后兩種適用于不同管材或管材與管件之間的連接。該種方式一般不用于非開挖施工管道的管節(jié)連接。
4）連接方式總結(jié)
通過以上連接方式介紹可以看出，在城鎮(zhèn)市政工程中熱熔對(duì)接工藝是 PE（HDPE）實(shí)壁管最經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的管節(jié)連接方式，缺點(diǎn)就是存在內(nèi)外翻邊，如果能解決內(nèi)翻邊問題，將徹底解決 PE（HDPE）應(yīng)用中的問題。
3、內(nèi)翻邊的形成及影響

翻邊是在管道擠壓焊接過程中形成，左右對(duì)稱凸起，呈ω狀。由于焊接管道時(shí)外側(cè)有卡箍固定而內(nèi)側(cè)無支撐，內(nèi)翻邊會(huì)略大于外翻邊，會(huì)有縮徑影響。按內(nèi)翻邊厚度 1.5～2cm 計(jì)算，內(nèi)徑將縮小 30～40mm。在給水工程上會(huì)影響管道的過流能力，產(chǎn)生水垢沉積，引起微生物在管道內(nèi)的滋生；在排水工程上會(huì)產(chǎn)生淤積、減小過流斷面、影響管道清通，且在 CCTV檢測(cè)時(shí)，該種接口內(nèi)翻邊也被認(rèn)定為 II 級(jí)缺陷。
4、內(nèi)翻邊處理辦法
在以往的材料宣傳、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程設(shè)計(jì)施工中都忽視了內(nèi)翻邊的存在。目前能夠查到的只有一個(gè)內(nèi)翻邊切除技術(shù)，是某塑料制品公司擁有內(nèi)翻邊切除專利。它是采用帶有一個(gè)刀頭和兩個(gè)支撐臂的旋轉(zhuǎn)切割機(jī)，先折疊刀頭，通過長桿或加長桿將切割機(jī)推進(jìn)到管道焊接處，然后旋轉(zhuǎn)長桿打開刀頭，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀頭及支撐臂整體轉(zhuǎn)動(dòng)，切割內(nèi)翻邊。刀頭打開后與兩個(gè)支撐臂形成3點(diǎn)支撐，刀頭有限位輪，避免切割到管體。使用時(shí)，待焊接完成，采用加長桿推送到管道內(nèi)部焊接處，打開刀頭卡住翻邊，然后在管道外邊旋轉(zhuǎn)長桿端頭，帶動(dòng)切割機(jī)旋轉(zhuǎn)切割內(nèi)翻邊。見圖3.
由于管節(jié)長度一般為6m以上，焊接后2min左右就冷卻了，冷卻后翻邊很硬，人工用長桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)切除管道內(nèi)翻邊很難實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)在實(shí)際工程中未見應(yīng)用。由于缺少方便可靠的內(nèi)翻邊切除技術(shù)，在以往的工程中基本都未切除內(nèi)翻邊。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和當(dāng)前PE管電熱熔焊接內(nèi)翻邊切除亟需解決的難點(diǎn)，我們構(gòu)想了一種PE管道熱熔對(duì)接內(nèi)翻邊切除工具，原理示意見圖5。
該內(nèi)翻邊切除機(jī)由管內(nèi)移動(dòng)切割設(shè)備及管外操控手柄組成，兩者通過磁力耦合定位連接。管內(nèi)移動(dòng)切割設(shè)備由支架、切割器及磁鐵底座組成；支架可調(diào)節(jié)適應(yīng)不同管徑管道，支架與管內(nèi)壁接觸部位安裝萬向輪或滾珠，可在管內(nèi)前后移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)；切割器由電動(dòng)機(jī)及刀頭組成，刀頭前錐后圓，便于切入后切割打磨；刀頭刀片有一定傾斜，使切割碎屑落入另外一側(cè)；切割器與配重磁鐵吸座對(duì)置安裝于支架上，配重磁鐵與切割器重量相當(dāng)，便于管內(nèi)移動(dòng)切割設(shè)備旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；管外操控手柄主要由手柄基座、遙控發(fā)射器、耦合定位電磁鐵、刀頭位置示意棒組成，遙控發(fā)射器用于遙控管內(nèi)電機(jī)開關(guān)，耦合定位電磁鐵在開關(guān)閉合后，通電產(chǎn)生強(qiáng)磁性，與管內(nèi)磁性底座對(duì)應(yīng)吸附；刀頭位置示意棒便于形象理解刀頭在管內(nèi)的位置。

該種新型內(nèi)翻邊切除機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1) 操控方便，強(qiáng)磁耦合定位連接，可以在外部控制切割機(jī)移動(dòng)切割；
2) 切割快速省力，電動(dòng)切割，外部手動(dòng)操縱移位，切割快速；
3) 在管道焊接完成后，可以隨時(shí)移動(dòng)切割；
4) 可以在手柄遙控控制電機(jī)啟停；
5) 切割機(jī)可以在管道內(nèi)自由移動(dòng)。
5、應(yīng)用及建議
按照上述原理制作的原型機(jī)切除一個(gè)D630管道內(nèi)翻邊需時(shí)約5min，翻邊殘余不足1mm，原型切除機(jī)工作時(shí)照片見圖6。

原型機(jī)在中山市沙朗片區(qū)污水管工程中進(jìn)行了應(yīng)用，實(shí)施工序如下：
1) 待焊接管道上架；
2) 將切除機(jī)從待焊口置于管道內(nèi)部，線纜拖至下個(gè)焊口；
3) 焊接完成后，用手柄移動(dòng)切除機(jī)至接口處；
4) 啟動(dòng)切除機(jī)，繞管周移動(dòng)手柄，帶動(dòng)切除機(jī)切除內(nèi)翻邊；
5) 完成后用線纜拉出切除機(jī)；
6) 下個(gè)焊口重復(fù)上述流程。
至于翻邊切除后是否對(duì)管道接口強(qiáng)度產(chǎn)生影響，理論上來說，在管材質(zhì)量材料達(dá)標(biāo)的前提下，聚乙烯材料的的溫度在180到210就是正常塑化，熱熔焊接就是利用加溫塑化結(jié)合的模式使兩管材熱熔平面塑化結(jié)合，壓力擠出來的翻邊對(duì)兩平面結(jié)合處不構(gòu)成影響，在此實(shí)際拉管工程中切除管道內(nèi)翻邊未觀察到任何不良影響。
PE（HDPE）管道熱熔對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)翻邊會(huì)影響給水管道的過流能力，引起微生物滋生；減小排水管過流斷面，產(chǎn)生淤積，影響管道清通。新型的內(nèi)翻邊切除機(jī)可以在焊接時(shí)快速高效地切除內(nèi)翻邊，在此情況下，建議建設(shè)、設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視內(nèi)翻邊問題，在設(shè)計(jì)階段提出內(nèi)翻邊的切除要求。