中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特供电段 内蒙古自治区呼和浩特市 010000
摘要：本文为呼和浩特东站客车水栓管路大修施工中电熔施工工艺总结，并与传统对接热熔工艺对比，对铁路站区管路施工具有一定参考意义。
关键词：铁路车站；客车水栓管路；电熔、热熔
在铁路施工中，站区设备改造一直是非常重要但施工难度极高的工程，在大型站区改造中既需考虑线路行车和人身安全，也需考虑施工作业工期紧张，既有设备相互交叉，地下电缆错综复杂等多种环境因素。在条件复杂的线路间进行冬季给水管路改造施工，PE管道系统熔接技术的优劣，直接关系到管道网络的运行效果和使用寿命，因此，需对电热熔与热熔两种工艺综合对比选择，才能保证施工质量及减少后续维护成本。
一、PE管道系统的发展
PE(聚乙烯)是一个可由多种工艺方法生产的，具有多种结构和特性及多种用途的系列品种树脂，已占世界合成树脂产量的三分之一，居第一位。20世纪50年代中期，PE管已用于给水(高密度PE管)。20世纪60年代中期开始采用PE管输配天然气(采用中高密度PE管)。PE管道系统已成为世界上消费量第二大的塑料管道品种。广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通讯等领域。
二、PE电熔焊接的特点
电熔连接又称电熔焊，是聚乙烯（PE）燃气管道施工中主要的连接方法之一，它使用的设备是电熔焊机，能适用于所有管径的连接；是伴随着热熔连接方法后的又一种连接方法，通过不断的改进已成功的应用于聚乙烯（PE）燃气管道和其他热塑性塑料管道的连接。
电熔焊接是通过预埋在电熔管件内表面的电阻丝通电后发热，使电熔管件内表面和承插管材的外表面达到熔化温度，并产生压力，冷却后融为一体，达到熔接目的。
电熔焊的焊接完全由全自动的焊机进行焊接，人为因素少，由于各个生产厂家的电熔管件设计不同，材料、电阻丝选用各异，加工工艺差别较大，所规定的焊接工艺参数也不同；电熔管件焊接的工艺参数，都是按照管件生产厂家规定的焊接电压和时间进行操作，这些焊接工艺参数编入管件的条形码中，并且在条形码上面有文字标识。
三、PE热熔焊接的特点
1.热熔焊接的原理
热熔对接是将聚乙烯管端界面，利用加热及加热熔融后相互对接融合，经冷却固定连接在一起的方法。其焊接原理是：当PE材料在加热超过其熔融温度后，变成粘滞流体，在焊接压力作用下，其大分子相互扩散，产生范德华作用力，从而牢固的焊接在一起，通常采用热熔电焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其粘合，保持有一定的压力，经冷却达到焊接的目的。
2.PE热熔焊接技术的工艺流程
把与管材规格一致的卡瓦装入机架，设定加热板温度至焊接温度（PE管200～220℃），加热前，应用软纸或布蘸酒精檫试加热板表面，但不能划伤聚四氟乙烯涂层。热熔对接通常有五个阶段：即余热阶段、吸热阶段、切换阶段、对接阶段、冷却阶段。与焊接有关的重要参数：温度、压力、时间，每个阶段都必须兼顾三个参数。
3.PE热熔焊接技术的工艺参数
（1）焊接温度
焊接温度是材料的熔融粘流转化温度。
此时塑料产生熔融流动，塑料大分子相互扩散和缠绕。一般来说，随着焊接温度的提高，接头的强度就开始提高而达到最大。实验证明MDPE在低于180℃时，即使在熔化时间相当长的情况下，也不可能取得质量好的接头；焊接温度的变化受制于材料结构的变化和焊缝形状的改变，温度高时，会出现如下情况：卷边尺寸增大、聚合物熔体粘附工具的、聚合物产生热氧化破坏，使焊接接头的强度降低。考虑上述情况以及PTFE抗粘层热稳定性，焊接温度最好控制在200～230℃。
（2）加热时间及压力
加热时间随壁厚的增加而增大，热熔焊接时，加热时压力应迅速作用在管材端面上，以效地促进塑化。但如果压力过大，会造成塑料熔体流向焊端的边缘而形成焊瘤刺，使熔化层的深度减少，严重影响焊接质量。因此要控制好加热压力的大小，并采取阶段施压的方法，即在加热阶段初期采用较高的压力，吸热阶段换用较小的压力。
（3）熔接时间
热熔焊接过程中，可排除气化和夹杂物并增加相互扩散的面积，补偿塑料材料的收缩。没有压力时收缩会导致收缩孔的出现，增大结构的缺陷和剩余应力。推荐压力范围为0.15MP～0.22MP。同时尽可能缩短切换时间，推荐在10秒以内。
（4）冷却时间
由于塑料材料冷却速度缓慢，焊缝结构的收缩，结构的形成过程以缓慢的速度进行。因而，焊缝冷却必须保持压力，冷却时间过短，会引起焊口脆化。
四、PE电熔焊接与热熔焊接工艺对比
1.电熔和热熔焊接方式的灵活性，PE管材的不同，热熔焊机的型号也不同，管径增大相应的热熔焊机尺寸也增大，使得焊接时候携带不方便.而对于焊接不同管径的PE管，电熔电焊机的型号是一致的，焊机的体积小，携带方便。
2.电熔焊机和热熔焊机的焊接条件，热熔焊机体积比较大，对于相对狭窄的管沟就不太合适，对于坡度比较大的地段用热熔电焊机更不方便。因为热熔电焊机焊接时需要一定的液压缸行程，所以对于连接死头的时候，管线相对已经固定，焊接行程不够导致焊接质量难以保证。
3.电熔焊机和热熔焊机的焊接质量，热熔电焊机的焊接口质量能通过翻边量和削皮量直接的表现出来.焊接口的强度比较大，焊接稳定性能比较高，通过检查焊口的方式能基本保证焊接管线的质量.电容焊接是用电熔套内部融化把两个管口连接起来的，由于电熔套的包裹，焊接口的好坏不能从外表直接看出来，只能间接的通过观察孔指示柱冒出的长度判断电熔焊接过程是否完毕，管线只有通过试压才能做到对焊接口的质量检验。
4.电熔焊接是预埋在电熔管件内表面的电阻丝通电后发热，使电熔管件内表面和承插管材的外表面达到熔化温度，并产生压力，冷却后融为一体，这样可以达到熔接接头处不泄漏的目的，采用电熔管件连接，本质上保证PE管道系统的接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。
五、作业现场PE电熔焊接施工效果
在施工过程中，由于铁路两线路间距离狭窄，开挖的给水管沟沟底宽度为600mm，个别受限区段仅有400mm，沟顶宽度仅有800mm，现场沟槽开挖边坡全部进行板桩支撑防护，防止沟槽坍塌。且既有客车水栓井的位置已固定，新铺PE管路需沿旧管路路径铺设，在这样的施工条件下，由于热熔焊机体积比较大，无法放入狭窄的管沟，对于接触网支柱旁凸型弯头管路更不方便。因为热熔电焊机焊接时需要一定的液压缸行程，所以对于连接死头的时候，管线相对已经固定，焊接行程不够导致焊接质量难以保证。且冬季施工环境温度低，无法保证热熔温度，冷却时间过快也会导致焊口脆化。相比较之下，电熔电焊机熔接不同管径的PE管的型号是一致的，焊机的体积小，携带方便。将管路及电熔件安装好放入管沟后，将电熔电焊机触头插入电熔件即可进行熔接作业，由于电熔件的包裹，也可保证热熔温度和冷却时间在允许范围内，受环境影响较低。