第三节 电熔焊
电熔焊是塑料焊接工艺方法之一，是目前塑料压力管道系统必备而又应用广泛的一种方法。该方法连接方便、迅速、接头质量好、外界干扰因素小。20世纪70年后快速发展，目前电熔管件范围为DN20～500mm，尤其在小口径管道上应用较经济。电熔焊可用于管道修补以及狭窄沟壕中进行焊接。
电熔焊使用的设备是电熔焊机，电熔焊包括电熔承插焊、电熔鞍形焊两种。电熔承插焊适用于各种规格管道的连接；电熔鞍形焊主要用于干线上接支线和管道修补。
一、电熔承插焊
（一）电熔承插焊的工作原理
将管材外表面和管件内表面同时通过预埋于管件内表面的电热丝通电而使其加热，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，冷却后融为一体的连接过程。电熔承插焊工作原理图见图3.7。
图3.7 电熔承插焊工作原理图
1—粘接面；2—管件；3—管材
电熔焊接口方式，操作简单、人为因素少、可靠性高，在欧洲被公认为是聚乙烯管道连接的最佳方式之一。但管件价格较高，接口成本，特别是大口径管材的接口成本较高。
电熔焊接时，其外力是靠熔体的熔融膨胀并在冷料区的作用下获得的，无需人为施加。为保证合适的焊接压力，必须保证管件与管材装配组合后不能存在非轴向的应力，即要使用电熔固定夹具。
端部为承口的电熔管件连接还应符合下列规定：
（1）电熔承插连接管材的连接端应切割垂直，并应用洁净棉布擦净管材和管件连接面上的污物，并应标出插入深度，刮其表皮。
（2）电熔承插连接前，应校直两对应的待连接件，固定对正或定位夹具使管材端部对齐。
（二）电熔承插焊的过程控制要素
电熔焊焊接过程由四个基本阶段组成，见图3.8。
图3.8 电熔焊焊接过程示意图
（1）准备阶段。主要是焊接表面的准备，特别是清除掉塑料表面的氧化皮、油污和泥土等脏物，标记插入深度，刮除其表皮。
（2）定位阶段。将管道固定在电熔固定夹具上，将电熔管件套在管道上。校直被焊接的两管道，保证其在同一轴线上，同时应调整管件与管道间的间隙，保证间隙均匀。
（3）焊接阶段。用电熔焊机对管道和电熔接头加热，使被焊接的管道和管件熔接。根据不同的材质和环境温度，控制加热时间和加热电流或加热电压，以保证焊接质量。
（4）保持阶段。保持电熔接头和管道的相对位置，直到完全冷却，拆除电熔固定夹具。
电熔连接过程中重点要控制的参数同热熔连接一样也是温度、压力和时间。电熔焊接过程中的温度取决于电阻丝的阻值和焊接电压的大小以及焊接时间。压力的形成来源于熔融过程中聚乙烯料的膨胀，与电熔管件冷料区的设计和焊接过程中管件/管材组件装配应力的大小以及装配间隙有关。
因此，在电熔连接过程中，要控制如下几点：首先是氧化层的去除；其次是管材/管件组合件的装配合理，间隙合理、无外应力、使用固定夹具；最后是管件电阻值正常，焊接电压、焊接时间正确。
（三）电熔承插焊的特点
（1）使用专用的电熔焊机。
（2）不使用明火。
（3）在寒冷气候（-5℃以下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施或调整连接工艺。
二、电熔鞍形焊
（一）电熔鞍形焊的工作原理
将管材连接部位外表面和鞍形管件内表面通过预埋的电热丝加热熔化，然后把鞍形管件压到管材上，保压、冷却到环境温度的连接过程。电熔鞍形焊工作原理图见图3.9。
图3.9 电熔鞍形焊工作原理图
1—电熔鞍形管件；2—观察孔；3—管材；4—电源插头
电熔鞍形焊还应符合下列规定：
（1）干管连接部位的管段下部采用专用托架支撑，并固定、吻合。
（2）电熔鞍形连接前，应用洁净棉布擦净连接面上的污物，并用手动或机械刮刀除干管连接部位外表面。
（二）电熔鞍形焊的过程控制要素
电熔鞍形焊的工艺流程如下：清洁连接部位→固定管件→通电熔接→冷却。
（三）电熔鞍形焊的特点
（1）需用专用的电熔鞍形焊机具。
（2）适用于在干管上连接支管或维修因管材小面积破裂造成漏水等场合。
（3）不易受环境、人为因素影响。
（4）不使用明火。
（5）在寒冷气候（-5℃以下）和大风环境下进行连接操作时，应采取保护措施或高速连接工艺。
三、电熔焊的优缺点
电熔焊的优点如下：
（1）适用于所有规格尺寸管。
（2）适用于不同牌号聚乙烯原料生产的管材和管件、不同熔融指数（即熔体流动速率）聚乙烯生产的高密度管材和管件的连接。
（3）不易受环境、人为因素影响。
（4）设备投资低，维修费用低。
（5）连接操作简单易掌握，施工效率高。
（6）保持管道内壁光滑，不影响流通量。
（7）焊口可靠性高。
电熔连接的不足主要是专用电熔管件费用高，加大工程成本。
焊接范围：GB 15558.1标准规定的所有规格系列的管材及GB 15558.2标准中的规格管件的连接。建议DN≤63mm规格管材最好使用 SDR 11系列。
国家标准CJJ 63—2008《聚乙烯燃气管道工程技术规程》规定，不同级别的熔体流动速率差值不小于0.5 g/10min（190℃，5 kg）的聚乙烯原料制造的管材、管件和管道连接附属设备，以及焊接端部标准尺寸比（SDR）不同的聚乙烯燃气管道的连接必须采用电熔连接。公称直径小于90mm聚乙烯管道的连接宜采用电熔连接。