關于PE管道內翻邊的影響及處理辦法

1、背景介紹
PE（HDPE）實壁管是給排水工程中應用較為廣泛的一種塑料管材，該種管材內壁光滑、抗拉能力強，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壁管管選用時，一般按照《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T 13663-2000）和《非開挖鋪設用高密度聚乙烯排水管》（CJ/T358-2010）兩個標準，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 實壁管，因為兩種管材連接方式相同，本文用 PE（HDPE）實壁管統稱兩種上述兩種管材。城鎮供排水工程中室外給水管用 PE 管，非開挖污水管用 HDPE 實壁管，在管節連接時普遍采用熱熔對接工藝，該工藝在連接時會形成內翻邊和外翻邊，翻邊寬度 2cm 左右，厚度 1.5cm～3cm。由于管節長度不超過 12m，意味著每隔一個管節長度就有一個內翻邊，因此非常有必要重視管道內翻邊的影響及處理
2、管道連接方式
PE（HDPE）實壁管連接方式有熱熔連接、電熔連接和機械連接三類，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，施壓將兩個熔融面連在一起，在穩定的壓力下保持一段時間，直到接頭冷卻。熱熔連接包括熱熔對接連接、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。城鎮市政工程一般是大口徑管道，熱熔對接工藝利用管道本身材料連接，牢固可靠，價格便宜，可以用于非開挖施工；缺點是會產生內外翻邊，內翻邊不易切除。

2) 電熔連接
電熔連接是用內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，價格較貴，且易造成虛焊出現滲漏水事故，一般在不能采用熱熔連接時才采用；其優點是連接部位內壁平滑，無翻邊，也可以用于拉管。

機械連接有非鎖緊型（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連接。
4）連接方式總結
通過以上連接方式介紹可以看出，在城鎮市政工程中熱熔對接工藝是 PE（HDPE）實壁管最經濟、可靠、實用的管節連接方式，缺點就是存在內外翻邊，如果能解決內翻邊問題，將徹底解決 PE（HDPE）應用中的問題。
3、內翻邊的形成及影響

翻邊是在管道擠壓焊接過程中形成，左右對稱凸起，呈ω狀。由于焊接管道時外側有卡箍固定而內側無支撐，內翻邊會略大于外翻邊，會有縮徑影響。按內翻邊厚度 1.5～2cm 計算，內徑將縮小 30～40mm。在給水工程上會影響管道的過流能力，產生水垢沉積，引起微生物在管道內的滋生；在排水工程上會產生淤積、減小過流斷面、影響管道清通，且在 CCTV檢測時，該種接口內翻邊也被認定為 II 級缺陷。
4、內翻邊處理辦法
在以往的材料宣傳、標準規范和工程設計施工中都忽視了內翻邊的存在。目前能夠查到的只有一個內翻邊切除技術，是某塑料制品公司擁有內翻邊切除專利。它是采用帶有一個刀頭和兩個支撐臂的旋轉切割機，先折疊刀頭，通過長桿或加長桿將切割機推進到管道焊接處，然后旋轉長桿打開刀頭，繼續旋轉帶動刀頭及支撐臂整體轉動，切割內翻邊。刀頭打開后與兩個支撐臂形成3點支撐，刀頭有限位輪，避免切割到管體。使用時，待焊接完成，采用加長桿推送到管道內部焊接處，打開刀頭卡住翻邊，然后在管道外邊旋轉長桿端頭，帶動切割機旋轉切割內翻邊。見圖3.
由于管節長度一般為6m以上，焊接后2min左右就冷卻了，冷卻后翻邊很硬，人工用長桿旋轉帶動切除管道內翻邊很難實現，該技術在實際工程中未見應用。由于缺少方便可靠的內翻邊切除技術，在以往的工程中基本都未切除內翻邊。

針對現有技術存在的問題和當前PE管電熱熔焊接內翻邊切除亟需解決的難點，我們構想了一種PE管道熱熔對接內翻邊切除工具，原理示意見圖5。
該內翻邊切除機由管內移動切割設備及管外操控手柄組成，兩者通過磁力耦合定位連接。管內移動切割設備由支架、切割器及磁鐵底座組成；支架可調節適應不同管徑管道，支架與管內壁接觸部位安裝萬向輪或滾珠，可在管內前后移動或旋轉；切割器由電動機及刀頭組成，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；切割器與配重磁鐵吸座對置安裝于支架上，配重磁鐵與切割器重量相當，便于管內移動切割設備旋轉移動；管外操控手柄主要由手柄基座、遙控發射器、耦合定位電磁鐵、刀頭位置示意棒組成，遙控發射器用于遙控管內電機開關，耦合定位電磁鐵在開關閉合后，通電產生強磁性，與管內磁性底座對應吸附；刀頭位置示意棒便于形象理解刀頭在管內的位置。

該種新型內翻邊切除機具有如下優點：
1) 操控方便，強磁耦合定位連接，可以在外部控制切割機移動切割；
2) 切割快速省力，電動切割，外部手動操縱移位，切割快速；
3) 在管道焊接完成后，可以隨時移動切割；
4) 可以在手柄遙控控制電機啟停；
5) 切割機可以在管道內自由移動。
5、應用及建議
按照上述原理制作的原型機切除一個D630管道內翻邊需時約5min，翻邊殘余不足1mm，原型切除機工作時照片見圖6。

原型機在中山市沙朗片區污水管工程中進行了應用，實施工序如下：
1) 待焊接管道上架；
2) 將切除機從待焊口置于管道內部，線纜拖至下個焊口；
3) 焊接完成后，用手柄移動切除機至接口處；
4) 啟動切除機，繞管周移動手柄，帶動切除機切除內翻邊；
5) 完成后用線纜拉出切除機；
6) 下個焊口重復上述流程。
至于翻邊切除后是否對管道接口強度產生影響，理論上來說，在管材質量材料達標的前提下，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合的模式使兩管材熱熔平面塑化結合，壓力擠出來的翻邊對兩平面結合處不構成影響，在此實際拉管工程中切除管道內翻邊未觀察到任何不良影響。
PE（HDPE）管道熱熔對接時產生的內翻邊會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，產生淤積，影響管道清通。新型的內翻邊切除機可以在焊接時快速高效地切除內翻邊，在此情況下，建議建設、設計人員應重視內翻邊問題，在設計階段提出內翻邊的切除要求。