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【摘 要】塑料管道是建筑工程的重要材料之一，以其优良的抗腐蚀能力，广泛应用于工民建各种介质输送，安装技术、粘接、焊接技术是保证塑料管道安装质量的关键。针对与此，本文提出马鞍形焊接工艺，以改进变径管道连接的焊接质量和效率。
【关键词】马鞍形焊接；焊接质量；焊接效率；塑料管道
一、背景
管道是给排水工程中不可或缺的材料，相对于传统的金属管道，塑料材质管道在工程中的应用也逐步增加，在管道交叉连接上，金属管道通常采用三通、四通等管件焊接，而塑料管道由于自身材质特点，还有一种承插堆焊的焊接工艺。对于三通、四通焊接需要裁剪管材长度，易产生较多的边角料；对于承插堆焊，虽然避免了边角料的问题，然则对于开孔大小、焊接操作水平要求较高，容易出现漏点，再者还存在观感质量不佳的问题。
针对于此，本文提出马鞍形焊接工艺，在异径塑料管道交叉连接中替代三通、四通，减少管材边角料的前提下，弥补承插堆焊的不足，保证管道系统的承压能力和观感质量。
二、工艺原理
马鞍形焊接也称作侧壁对焊熔接，将马鞍的背弧面与管侧壁的背弧面连接，用合适的凸形和凹形的加热器将这些热表面加热并焊接在一起。
以∮200×63转接为例，该型号马鞍形焊接设计尺寸如下图：
三、工艺流程
3.1工艺流程图
3.2马鞍形开孔工艺
将主管固定在鞍性焊机支架上。孔径的不同，选用的开孔刀具有区别：
3.3马鞍形焊接工艺
四、操作要点
4.1施工准备
⑴准备适用的电力供应。
⑵准备有适用的连接器的加热板。
⑶准备管材切割器。
⑷贮备干净干燥的棉布。
⑸准备管子铣刀（手动或者电动）。
⑹裁剪不同尺寸的HDPE管道。
4.2正确准备熔合机和加热器
⑴将加热转接器安装在加热板上。将凸形加热器安装在上表面，凹形加热器安装在下表面。
⑵不要安装过紧，单要保证加热器和转接器的表面平接。
⑶将合适的镶嵌件安装在可移动的钳夹的上部和下部。这些镶嵌件用来固定转接件的柄。
⑷将合适的侧壁卡以小于等于2英寸的总尺寸精度校对加热板弯曲度。必须使用这些镶嵌件以保证精确定位和校准。
4.3正確的在机械上定位管件，准备熔接
⑴将机械放置于总管，在总管的尺寸11/4英寸到4英寸时安装线承枕或承枕管对总管提供受力。
⑵将机械与总管夹紧，不要过紧，因为这样会使总管变平，增加了确定熔化形式的难度。
⑶用50号或60号实用砂皮纸在熔接点清理打磨总管，露出新料，确保管材与管件密封连接表面保持清洁、无油污。
⑷用类似的方法清理接插件的底部。
⑸将接插件在总管上定位，退回到可移动钳夹的镶嵌件中。
⑹在保护管件对准时，从对接件上向下施加轻微的力，接近钳夹，收紧钳夹的球形把手。
4.4加热管件
⑴检查加热器的温度。
⑵将加热器放置于总管与插接件之间，安全罩使加热器居中，保证准确的对中。注意若加热板未正确对中，请检查制造商关于重新对中的具体建议。
⑶在承插件和总管持续施加稳固外力，直到总管有一条完整焊缝出现。将外力减至轻微力，保持承插件和总管的热态循环。观察接插件底部焊缝尺寸，总管11/4英寸时大约1/16英寸，总管2英寸时大约1/8英寸。
⑸注意焊接过程中防止溢出物过多而封堵管件的内孔；不得转动管材及管件，应直接插入，正常熔接后，结合端面处应有一圈均匀的溢出物。
4.5正确的熔合管件
⑴迅速移走加热器，迅速检查熔化形状，牢固地将接插件与总管连接在一起。
⑵持续施加外力，直到接插件上的熔化形状翻卷背向接插件并形成一条三重焊缝。保持压力，直到连接处冷却适合触摸为止。
⑶检查连接、试压。
五、质量控制要点
5.1技术人员复核图纸，图纸设计准确，满足实际应用需求，无设计偏差。
5.2检查焊接人员操作资格，杜绝无证上岗。
5.3检验相关设备，确保设备运行良好，无故障。
5.4按图纸下料，管材管件型号、材质符合规范、图纸等相关要求。
5.5选择良好操作环境，避免在潮湿场所或大风天气进行焊接操作，如因施工条件限制必须在潮湿环境从事焊接工作，应严格做好7.7所述清洁以及干燥工作，确保施工工艺质量。
5.6鞍型开孔后，检验孔径符合开孔内径配置表对应参数要求。
5.7焊口清洁后，采用自检互检的方式确保管材与管件密封连接表面保持清洁、无油污。
5.8焊接过程各项工艺参数应严格符合马鞍形热熔连接工艺参数设置表要求。
5.9焊接完成后压力实验应符合管材国家标准（GBT 13663-2000）安装标准。
六、施工安全要点
6.1操作人员应戴好安全帽和安全防护，防止焊接产生的刺激性气体对人体造成损害；装卸产品时应轻抬轻放，选择阴凉无强光照射处贮藏产品；注意回收包装袋，保护施工环境。
6.2用电机械应做好接地接零和用电安全。
6.3焊接过程应做好防雨、防潮工作。
6.4每天班后要做好现场清理，工完料清，维护场容场貌。
七、施工环保措施
7.1堆放场做到整洁、摆放合理、专人保管；
7.2施工人员做到工完料净脚下清，确保施工材料不浪费； 7.3运至地面的材料应按指定地点随拆随运，分类堆放，当天拆当天清，拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。应随时整理、检查，按品种、分规格堆放整齐，妥善保管。
八、效益分析
采用马鞍形热熔焊接替代三通连接，减少了三通使用以及管道裁剪边角料浪费，同时提高了施工效率，减少了施工人工成本。
8.1 经济效益
除了直接投入材料上的成本节约外，采用马鞍形焊接工艺处理的管道系统还可节约由于裁剪产生的边角料浪费，该部分节约材料约占工程投入管道总量的1.5%。
此外，在施工人工成本上，传统的三通连接，需要三道对焊操作，而其中两道为主管道堆焊，特备是对于De160以上管道，由于对焊机具较重，移机、焊接所占用时间通常占整个管道施工的80%以上。
而采用马鞍形焊接，一方面可减少一道对焊操作，另一方面规避了三通上的主管道焊接，而只需主管道至马鞍形焊件以及焊件至分管道两道焊接，且将原来针对大口径的主管道焊接转化为口径较小的分管道（马鞍形焊件）焊接，可以完全采用手持马鞍形焊机进行操作，因此可以节约人工成本25%-35%左右。
8.2 技术效益
⑴传统的承插堆焊工艺具有便捷和节约成本的优点，但是对于开孔和熔堆的要求较高，系统容易出现漏点，因此一般使用在非承压的明设管道上；传统的三通、四通连接方式在操作中需要计算、测量定位、裁剪、焊接试压四道工序，施工工序较为繁琐，但是采用该施工工艺的管道系统承压性能能够得到保障；而马鞍形焊接作为承插堆焊的一种改进，则揉合了二者的优点，规避了缺点。
⑵提高操作工人劳动效率25-35%，特别是室外地埋管道系統，往往需要大面积开挖，一方面受制于临时道路的破除时间，另一方面又制约了后期市政景观的开工时间，因此该方面的效率提高、进度加快，往往可以缩短整个施工总工期。
⑶提高施工现场文明施工水平，减少了废渣废屑，改善施工环境。
⑷马鞍形焊件可根据各种型号管材的规格尺寸，进行标准化生产，可推广使用。
8.3 社会效益
⑴采用马鞍形焊件替代三通连接，可减缓原材料日趋紧张的趋势，实现了社会系统的价值工程
⑵施工现场安全文明。减少了现场由于金属材质管材管件开丝套丝等产生的渣屑以及管道裁剪产生的边角料，既保障施工人员的安全健康工作条件，也保证了施工现场的场容场貌，提升施工现场安全文明水平。。
⑶符合节地、节能、节材与环保要求，属于绿色施工。
九、总结
综上所述，采用马鞍形焊接工艺，施工质量、施工效益施工现场安全文明以及工程产品使用寿命均可得到显著提升，而凡可使用热熔焊接的塑料材质（如PE管）的集分水器连接、异径管道侧边承插连接，均可使用马鞍形焊接，因此本工艺推广应用范围较为广泛。
【关键词】马鞍形焊接；焊接质量；焊接效率；塑料管道
一、背景
管道是给排水工程中不可或缺的材料，相对于传统的金属管道，塑料材质管道在工程中的应用也逐步增加，在管道交叉连接上，金属管道通常采用三通、四通等管件焊接，而塑料管道由于自身材质特点，还有一种承插堆焊的焊接工艺。对于三通、四通焊接需要裁剪管材长度，易产生较多的边角料；对于承插堆焊，虽然避免了边角料的问题，然则对于开孔大小、焊接操作水平要求较高，容易出现漏点，再者还存在观感质量不佳的问题。
针对于此，本文提出马鞍形焊接工艺，在异径塑料管道交叉连接中替代三通、四通，减少管材边角料的前提下，弥补承插堆焊的不足，保证管道系统的承压能力和观感质量。
二、工艺原理
马鞍形焊接也称作侧壁对焊熔接，将马鞍的背弧面与管侧壁的背弧面连接，用合适的凸形和凹形的加热器将这些热表面加热并焊接在一起。
以∮200×63转接为例，该型号马鞍形焊接设计尺寸如下图：
三、工艺流程
3.1工艺流程图
3.2马鞍形开孔工艺
将主管固定在鞍性焊机支架上。孔径的不同，选用的开孔刀具有区别：
3.3马鞍形焊接工艺
四、操作要点
4.1施工准备
⑴准备适用的电力供应。
⑵准备有适用的连接器的加热板。
⑶准备管材切割器。
⑷贮备干净干燥的棉布。
⑸准备管子铣刀（手动或者电动）。
⑹裁剪不同尺寸的HDPE管道。
4.2正确准备熔合机和加热器
⑴将加热转接器安装在加热板上。将凸形加热器安装在上表面，凹形加热器安装在下表面。
⑵不要安装过紧，单要保证加热器和转接器的表面平接。
⑶将合适的镶嵌件安装在可移动的钳夹的上部和下部。这些镶嵌件用来固定转接件的柄。
⑷将合适的侧壁卡以小于等于2英寸的总尺寸精度校对加热板弯曲度。必须使用这些镶嵌件以保证精确定位和校准。
4.3正確的在机械上定位管件，准备熔接
⑴将机械放置于总管，在总管的尺寸11/4英寸到4英寸时安装线承枕或承枕管对总管提供受力。
⑵将机械与总管夹紧，不要过紧，因为这样会使总管变平，增加了确定熔化形式的难度。
⑶用50号或60号实用砂皮纸在熔接点清理打磨总管，露出新料，确保管材与管件密封连接表面保持清洁、无油污。
⑷用类似的方法清理接插件的底部。
⑸将接插件在总管上定位，退回到可移动钳夹的镶嵌件中。
⑹在保护管件对准时，从对接件上向下施加轻微的力，接近钳夹，收紧钳夹的球形把手。
4.4加热管件
⑴检查加热器的温度。
⑵将加热器放置于总管与插接件之间，安全罩使加热器居中，保证准确的对中。注意若加热板未正确对中，请检查制造商关于重新对中的具体建议。
⑶在承插件和总管持续施加稳固外力，直到总管有一条完整焊缝出现。将外力减至轻微力，保持承插件和总管的热态循环。观察接插件底部焊缝尺寸，总管11/4英寸时大约1/16英寸，总管2英寸时大约1/8英寸。
⑸注意焊接过程中防止溢出物过多而封堵管件的内孔；不得转动管材及管件，应直接插入，正常熔接后，结合端面处应有一圈均匀的溢出物。
4.5正确的熔合管件
⑴迅速移走加热器，迅速检查熔化形状，牢固地将接插件与总管连接在一起。
⑵持续施加外力，直到接插件上的熔化形状翻卷背向接插件并形成一条三重焊缝。保持压力，直到连接处冷却适合触摸为止。
⑶检查连接、试压。
五、质量控制要点
5.1技术人员复核图纸，图纸设计准确，满足实际应用需求，无设计偏差。
5.2检查焊接人员操作资格，杜绝无证上岗。
5.3检验相关设备，确保设备运行良好，无故障。
5.4按图纸下料，管材管件型号、材质符合规范、图纸等相关要求。
5.5选择良好操作环境，避免在潮湿场所或大风天气进行焊接操作，如因施工条件限制必须在潮湿环境从事焊接工作，应严格做好7.7所述清洁以及干燥工作，确保施工工艺质量。
5.6鞍型开孔后，检验孔径符合开孔内径配置表对应参数要求。
5.7焊口清洁后，采用自检互检的方式确保管材与管件密封连接表面保持清洁、无油污。
5.8焊接过程各项工艺参数应严格符合马鞍形热熔连接工艺参数设置表要求。
5.9焊接完成后压力实验应符合管材国家标准（GBT 13663-2000）安装标准。
六、施工安全要点
6.1操作人员应戴好安全帽和安全防护，防止焊接产生的刺激性气体对人体造成损害；装卸产品时应轻抬轻放，选择阴凉无强光照射处贮藏产品；注意回收包装袋，保护施工环境。
6.2用电机械应做好接地接零和用电安全。
6.3焊接过程应做好防雨、防潮工作。
6.4每天班后要做好现场清理，工完料清，维护场容场貌。
七、施工环保措施
7.1堆放场做到整洁、摆放合理、专人保管；
7.2施工人员做到工完料净脚下清，确保施工材料不浪费； 7.3运至地面的材料应按指定地点随拆随运，分类堆放，当天拆当天清，拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。应随时整理、检查，按品种、分规格堆放整齐，妥善保管。
八、效益分析
采用马鞍形热熔焊接替代三通连接，减少了三通使用以及管道裁剪边角料浪费，同时提高了施工效率，减少了施工人工成本。
8.1 经济效益
除了直接投入材料上的成本节约外，采用马鞍形焊接工艺处理的管道系统还可节约由于裁剪产生的边角料浪费，该部分节约材料约占工程投入管道总量的1.5%。
此外，在施工人工成本上，传统的三通连接，需要三道对焊操作，而其中两道为主管道堆焊，特备是对于De160以上管道，由于对焊机具较重，移机、焊接所占用时间通常占整个管道施工的80%以上。
而采用马鞍形焊接，一方面可减少一道对焊操作，另一方面规避了三通上的主管道焊接，而只需主管道至马鞍形焊件以及焊件至分管道两道焊接，且将原来针对大口径的主管道焊接转化为口径较小的分管道（马鞍形焊件）焊接，可以完全采用手持马鞍形焊机进行操作，因此可以节约人工成本25%-35%左右。
8.2 技术效益
⑴传统的承插堆焊工艺具有便捷和节约成本的优点，但是对于开孔和熔堆的要求较高，系统容易出现漏点，因此一般使用在非承压的明设管道上；传统的三通、四通连接方式在操作中需要计算、测量定位、裁剪、焊接试压四道工序，施工工序较为繁琐，但是采用该施工工艺的管道系统承压性能能够得到保障；而马鞍形焊接作为承插堆焊的一种改进，则揉合了二者的优点，规避了缺点。
⑵提高操作工人劳动效率25-35%，特别是室外地埋管道系統，往往需要大面积开挖，一方面受制于临时道路的破除时间，另一方面又制约了后期市政景观的开工时间，因此该方面的效率提高、进度加快，往往可以缩短整个施工总工期。
⑶提高施工现场文明施工水平，减少了废渣废屑，改善施工环境。
⑷马鞍形焊件可根据各种型号管材的规格尺寸，进行标准化生产，可推广使用。
8.3 社会效益
⑴采用马鞍形焊件替代三通连接，可减缓原材料日趋紧张的趋势，实现了社会系统的价值工程
⑵施工现场安全文明。减少了现场由于金属材质管材管件开丝套丝等产生的渣屑以及管道裁剪产生的边角料，既保障施工人员的安全健康工作条件，也保证了施工现场的场容场貌，提升施工现场安全文明水平。。
⑶符合节地、节能、节材与环保要求，属于绿色施工。
九、总结
综上所述，采用马鞍形焊接工艺，施工质量、施工效益施工现场安全文明以及工程产品使用寿命均可得到显著提升，而凡可使用热熔焊接的塑料材质（如PE管）的集分水器连接、异径管道侧边承插连接，均可使用马鞍形焊接，因此本工艺推广应用范围较为广泛。