电熔管件的设计与应用分析 中国高新技术企业杂志 2015年1月中-34

NO.2.2015

( CumulativetyNO.317 )

电熔管件的设计与应用分析

孙祥瑞

（上海乔治费歇尔亚大塑料管件制品有限公司，上海 201708）

摘要：随着城镇化的加速，电熔管件的需求量越来越大，质量参差不齐的电熔管件涌入市场应用中。针对此状况，对电熔管件的设计与应用非常重要，以使其对提高电熔管件的质量有指导与借鉴的意义。文章分析了电熔管件的技术特点，阐述了电熔管件的电气性能与几何结构及实验设计，并根据电熔管件的工程经验对电熔管件的常见问题点与工程问题管件的分析步骤予以概述。

关键词：电熔管件；聚乙烯管件；电气性能；实验设计；时间参数；电阻参数　　文献标识码：A

中图分类号：TQ320　　文章编号：1009-2374（2015）02-0068-03　　DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0132

目前市场上电熔管件的各个厂家的设计各有不同，如对同一型号规格的管件，时间参数、电阻参数等各不相同。但具体分类可以从电阻线情况分，一种是对电阻线过塑处理置于管件内，另一种是电阻线不处理直接置于管件内；从加工形式工序分，一种是先成型管件毛坯，然后将电阻线布置于管件内，一般又叫后布线工艺，另一种是形成内腔用于布线的载体，然后注塑成型电熔管件，一般又叫二次成型布线工艺。随着城镇化的加速，电熔管件的需求量，越来越大，质量参差不齐的电熔管件涌入市场应用中。针对此状况，对电熔管件的设计与应用非常重要，以使其对提高电熔管件的质量有指导与借鉴的意义。

39.5伏和80伏两种。这一平衡方程决定了合理选取熔区宽度与深度，电阻线丝的电阻与焊接时间的关键参数的相对关系。熔区越宽，电阻线布置越深，所熔的聚乙烯材料越多，所需的热量越多；一般管件口径越大，电阻线直径约粗，管件布置电阻线的间距越大。目前市场客户对熔区长度的参数与焊接时间参数控制比较严格。

对最小电阻的考虑：焊机的最大输出功率P，焊接电熔管件的工作电压U，这两个参数基本可以确定管件设计要求的最小电阻（R=U*U/P）。电阻温度变化系数的考虑：目前市场上用的焊机一般有恒压焊机和恒流焊机两种。恒压焊机是开始时输出的热量最大，然后慢慢减少到某一个输出热量值。恒流焊机是开始输出的热量最小值，然后慢慢增加到某一个输出热量值。

1　电熔管件概述

能通电加热集成在PE材料焊接表面的电阻线圈，利用焦耳效应、引起的线圈附件PE材料融化，使两个产品融合在一起的产品。电熔管件遵循的主要标准：国家标准是燃气用聚乙烯（PE）管道系统（第二部分）（GB 15558.2-2005）；给水用聚乙烯（PE）管道系统（第二部分）：管件（GB/T 13663.2）。该标准是对该行业或领域的统一和规范，对电熔管件而言,该标准是对产品设计制造检测和应用的技术规范和判断的准则。

3　几何尺寸结构设计

以电熔套筒管件为例，介绍基本的几何尺寸选取和接线柱和观察孔两个重要的结构单元。电熔弯头、电熔变径、电熔三通基本可以参照电熔套筒进行设计其功能基本是一致的。

e参数：产品的壁厚，保证产品工作50年所需要的产品工作的公称压力，当管件和配用的管材由相同MRS分级的聚乙烯制造时，从距离管件端口2L1/3处开始，管件主体任一处的壁厚应大于或等于相应管材的最小壁厚；e越小成本越低，e取的越大成本越高。厂家在考虑成本的同时，务必重视考虑强度的要求。

L参数：L/2应对应同口径系列的，小于或等于插口管件的管状长度。L/2参数一般由外边冷却区，熔接长度区，中间冷却区长度三个部分组成；冷却区太短，容易在焊接时溢料，熔接区一般有最小长度的要求，若太短对焊接的熔接强度有影响，中间冷却区长短影响装配时扭力及管材齐端口的要求。L越小成本越低，L越大成

2　电气性能设计

熔融结合管件内壁与管材外壁的聚乙烯材料所需要的热量Q1与通过电熔焊机加热电熔管件内电阻丝所产品的热量Q2建立合适的平衡方程。其中Q1主要由熔区的宽度、熔区的深度、管件口径及聚乙烯的材料配方决定，Q2主要由管件的电阻线的电阻值、焊接时间、焊接所用焊机器的输出电压或电流参数决定。目前市场上所用的焊机有恒压式和恒流式两种。恒压式一般输出电压有

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本越高，厂家在考虑成本同时，务必重视考虑满足参数关系、装配关系。

￠A：标准要求大于同规格管材口径即可。该尺寸大小对焊接效果有影响，该尺寸的椭圆度，标准要求不大于0.015dn，其中dn为管件的公称内径。对产品的焊接效果和装配难易影响很大。该尺寸市场和客户很关注，一定程度上也反馈出制造工艺的强弱好坏。椭圆度越小越好。比较典型的规格尺寸大小一般经验、实验值比较好的尺寸参考如表1：

表1

规格

32

4050

63

90

110

160

200

250

315

400450

Amax32.140.250.263.290.3110.3160.4200.5250.5315.9401.4452Amin32.9

41

51.1.191.5111.6162.4202.4252.6318.34034

B结构单元：一般称接线柱，目前国内主要有两种类型接线柱匹配：接线柱子直径4.0mm和直径4.7mm；管件的内壁深约1mm的地方缠绕着电阻线，电阻线两端即连接在接线柱上，接线柱在此过程中就起到将电阻线与外部电源连接的作用；该结构单元最容易出现问题，在生产电阻线与接线柱子连接时，铜线容易受伤而造成接触不良、断路等现象。接线柱与外部电源连接时，若外部电源连接处氧化或接线柱氧化容易造成焊接时局部聚热，接线柱处熔料鼓包溢料等现象；相对200口径以上产品，产品重量大，产品接线柱子在施工、搬运过程中容易摔伤，对其进行合理的保护设计是有必要的。

C结构单元：一般称观察孔，目前国内对该结构的作用很重视。一些人认为观察不出来就是焊接效果差，焊接过程中没有连接上，也有一部分人对观察孔溢料呈流淌状的现象认为是正常的，对该异常重视不够。这两种都是错误的认识。其观察孔，在电熔管件焊接中，起着焊接状况的指示作用，即指示该管件是否被焊接过。按照CJJ 63-2008施工规范要求，在管件观察孔中出现少量非流淌状溢料为管件已焊标志。涉及到产品的壁厚。保证电熔管件与管材的装配方便，且电阻线丝、定位圈卡不移位。其中产品内径是关键尺寸。

材料简述图1中1、2、3：图1中1：基体主要材料聚乙烯：了解材料的基本属性；产品流动性强弱，对注塑成型的影响，产品的结晶度，分子

图1

取向对产品翘曲变形的影响。

目前国内生产较好的管件的主要采用北欧化工、博禄、道达尔石化、英利时厂家的聚乙烯材料。保证产品质量，生产时禁用废料、回收料。

图1中2接线柱：目前有打孔穿电阻线的，有电阻线绕接线柱的，有卡口接电阻线的，总之以能把电阻线连接稳定，不容易生锈为选材设计的基本点。

图1中3电阻线：有纯铜的，有紫铜的，有镍铜合金

的，有铝的，有铁锌的，有漆泡线等，不管哪种线材，主要是米电阻越稳定越好，温度系数变化越小越好，生产管件布线工艺方便。

4　实验设计

第一，一般先找出管件的极限焊接时间，即焊接管件出现冒烟、溢料、断线等现象的破坏性时的时间，该时间为管件能承受焊接的最大时间。当焊接好管件进行剥离，少于该时间，剥离就脆性裂开。这为管件刚好能焊接住的时间，为焊接的最小时间。然后在40%～60%区间取值。

第二，对取值进行三参数因子正交试验确认。参数因子1：焊接电压；参数因子3：装配间隙；参数因子3：环境温度。经试验摸索确认：因子极限条件下都能焊接住试验条件：焊接电压最低，间隙最大，温度最低。若在该条件下，选取的时间能焊接住，这时间在别的条件下肯定也能焊接得住；因子极限条件下都不会出现焊接冒烟、溢料等焊接失败的现象条件：焊接电压最高，间隙最小，温度最高。若在该条件下，选取的时间没有焊接异常。在别的条件下焊接该时间也不会出现异常。其中参数因子焊接电压：焊接电压最小值：

工作电压＝VRminRmax

式中：Vmin——施工要求的最小额定电压（公差范围内的

最小值）

Rmax——由制造商提供的管件在基准温度下的（公差范围内最大电阻值）；

R——在基准温度下（一般是23℃），然后用双臂桥式电阻仪测出的管件电阻值

焊接电压最大值：工作电压＝VRmaxRmin

式中：Vmax——施工要求的最大额定电压（公差范围内的

最大值）

Rmax——由制造商提供的管件在基准温度下的（公差范围内最小电阻值）

R——在基准温度下（一般是23℃），然后用双臂桥式电阻仪测出的管件电阻值

最大间隙：管件内径（公差最上限值）最大值减去管材的公称直径（管材相应规格值）加上刮皮的厚度（一般0.2mm）。实际实验时用实际测量的管件值，对管材进行加工，使配合间隙达到最大间隙进行实验。最小间隙：一般就是“0”间隙。

5　电熔管件的常见问题点

（1）装配困难，从管件本身分析，管件内径与椭圆度是否控制在标准范围内；（2）焊接时冒烟、喷料，从管件本身分析，时间选取是否最优化；（3）观

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2015年第2期（总第317期）

NO.2.2015

( CumulativetyNO.317 )

生料酿酒工艺相关研究

兰文忠

（五粮液集团，四川 宜宾 4000）

摘要：现代社会的发展，人们生活水平的提升，使我国酒类市场不断扩大，酿酒行业也得到了长足的发展。生料酿酒工艺相较传统酿酒工艺具有十分显著的优势，受到了酿酒行业的广泛关注，也逐步成为了我国现代酿酒行业的发展方向，具有极大的发展潜力。文章分析了生料酿酒的技术工艺，包括酿酒原料、生产过程的操作方法、出酒率等，阐述了质量控制方法及生料酿酒工艺的特点及优势等，为酿酒行业的人员提供了一定的参考与借鉴。关键词：生料酿酒；酿酒行业；操作流程；酿酒原料；出酒率；酒类市场　　文献标识码：A

中图分类号：TS261　　文章编号：1009-2374（2015）02-0070-02　　DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0133

1　生料酿酒工艺

1.1　酿酒原料

酿酒的原料大致包括大米或者玉米、生料曲种、糖化酶及酵母。原料的质量对于其出酒的质量有着直接的影响，需要认真地筛选。其中大米或者玉米需要颗粒饱满，没有杂质，严禁使用发霉变质的原料，且大米的淀粉含量需要达到69%，玉米的淀粉含量需要达到60%。生料曲种可察孔不出来，从管件本身分析，观察孔结构是否合理；（4）假焊、虚焊、焊接过后打压漏气，或打压不漏气，使用一段时间漏气，设计是否可控。

以使用广西上林永安生料酿酒曲种厂生产的，该曲种中包含了各种酿酒系，活性霉菌，活性酵母，如糖化酶、液化酶、纤维素酶、蛋白酶等。因此生料发酵本质上属于多酶系多菌种复合发酵，其会受到各种因素的影响，如微生物的作用、原料性质、温度、酸碱度、醪液浓度等。糖化酶可以使用江苏太仓市酶制剂厂生产的产品；酵母则一般使用湖北安琪酵母股份有限公司生产的酵母。19808或GB/T 19806进行取片）并对剥离或挤压片做好编号，拍照记录；（4）对取的挤压或剥离的片进行挤压或剥离；（5）检查焊接面氧化皮去除情况，焊接面的清洁水平，进行拍照记录。若脆性断裂大于33%，可能导致漏气，需客户提供相关的焊接记录。如焊接电压、时间、焊机型号核对确认。6.5　后期处理

对漏气进行分析，并记录保存。

6　出现问题管件的判断

6.1　宏观检查

（1）对反馈回的漏气管件进行拍照记录，记录管件的原始状态；（2）确认管材与管件装配的轴心是否一致；若不一致，焊接过程中受外扭力大，可能导致漏气；（3）看和摸管材是否装配到位（画线与否），管材是否斜口；装配不到位/管材斜口，可能导致漏气。6.2　条形码确认

条形码与该管件的型号类型材质等信息是否正确。条码异常可能导致漏气。6.3　通电检查

对管件电阻进行测量通电检查，并与管件的电阻进行比较。断路或短路表示焊接过程中可能出现异常，可能导致漏气，需客户提供焊接记录。6.4　剥离实验

（1）对管件进行清洗，主要清洗管件外表面的泥土灰，以免干扰剥离挤压后剥离面的清洁水平。清洗后干净无水后，拍照记录；（2）漏气管件进行编号；（3）做漏气管件的剥离或挤压片（按国家标准GB/T

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7　结语

生产制造电熔管件的厂家水平良莠不齐，此文仅以提供电熔管件电气性原理、几何结构和试验设计及应用方面的指导和借鉴。保证电熔管件在埋地输送天然气和自来水等行业得到更好的应用，提高电熔管件的质量与安全性。在电熔管件应用中出现的问题，要从熔焊机、工程施工、电熔管件本体等多个因素考虑予以解决。

参考文献

[1]　 燃气用埋地聚乙（PE）管道系统（第2部分）：管件

（GB 15558.2-2005）[S]．[2]　 聚乙烯燃气管道工程技术规程（CJJ 63-2008）[S]．

作者简介：孙祥瑞（1978-），男，供职于上海乔治费歇尔亚大塑料管件制品有限公司，注册质量工程师，机械工程师，研究方向：聚乙烯塑料管件设计与应用。

（责任编辑：黄银芳）