焊接参数对聚乙烯（PE）圆管电熔焊接头连接强度和失效模式的影响

郑建豹; 刘剑; 张海; 张文洲; 易际研; 缪海波; 蔡智会

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.04.14

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专辑

焊接参数对聚乙烯（PE）圆管电熔焊接头连接强度和失效模式的影响
Influence of Welding Parameters on the Joining Strength and Failure Modes of the Electric Fusion Welded PE Pipes
2025年55卷第4期页码：107-112
收稿：2024-04-26，

修回：2024-09-07，

纸质出版：2025-04-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.04.14
稿件说明：

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郑建豹，刘剑，张海，等.焊接参数对聚乙烯（PE）圆管电熔焊接头连接强度和失效模式的影响［J］.电焊机，2025，55（4）：107-112. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.04.14.

ZHENG Jianbao, LIU Jian, ZHANG Hai, et al.Influence of Welding Parameters on the Joining Strength and Failure Modes of the Electric Fusion Welded PE Pipes[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(4): 107-112. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.04.14.

摘要

电熔焊是工程中连接聚乙烯（PE）管道最为常见、有效的方法，其焊接参数对焊接接头的力学性能和失效模式具有重要影响。研究采用不同的焊接参数对PE100圆管进行电熔焊接，通过拉伸剥离试验评价焊接接头的力学性能，并采用光学显微镜和体式显微镜表征焊接接头与失效界面的形貌。焊接电压、焊接时间和环境温度作为变量，系统评估其对焊接接头质量的影响。试验结果表明，随着焊接电压的提高，熔合区宽度逐渐增大，接头的力学性能呈现出先上升后下降的趋势。焊接电压为39.5V时，焊接接头的拉伸剥离强度最高可达1 191 N；当焊接电压超过41.5 V时，连接界面出现因塑料分解导致的烧蚀与孔洞，显著降低了焊接接头的力学性能。焊接接头呈现出三种典型的失效模式：焊接电压小于37.5V时为脆性+韧性的复合失效模式；焊接电压为39.5 V时为完全的韧性失效模式；焊接电压大于41.5 V时为强度衰退的韧性失效。焊接参数和焊接热输入对电熔焊的影响具有两面性。为了保证接头的力学性能，需要对焊接参数进行优化和调控，避免熔合面破坏和烧蚀孔洞的产生。

Abstract

Electrical fusion welding is the most common and effective method for connecting polyethylene (PE) pipes in engineering. The welding parameters significantly influence the mechanical properties and failure modes of the welded joints. Different welding parameters were used to perform electrical fusion welding on PE100 pipes. The mechanical properties of the welded joints were evaluated through tensile peeling tests

and the morphology of the welded joints and failure interfaces was characterized using optical microscopes and stereomicroscopes. Welding voltage

welding time

and environmental temperature were taken as variables to systematically assess their impact on the quality of the welded joints. Test results show that as the welding voltage increases

the width of the fusion zone gradually enlarges

and the mechanical properties of the joints first rise and then decline. When the welding voltage is 39.5 V

the tensile peeling strength of the welded joint can reach up to 1

191 N; when the welding voltage exceeds 41.5 V

burnout and holes caused by plastic decomposition begin to appear on the connection interface

significantly reducing the mechanical performance of the welded joints. Three typical failure modes of the welded joints are observed: a combination of brittleness and toughness when the welding voltage is less than 37.5V; a complete toughness failure mode when the welding voltage is 39.5 V; and a strength-declining toughness failure when the welding voltage is greater than 41.5 V. The influence of welding parameters and heat input on electrical fusion welding is a double-edged sword. To ensure the mechanical properties of the joints

it is necessary to optimize and regulate the welding parameters

avoiding damage to the fusion surface and the occurrence of burnout and holes.

关键词

Keywords

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