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摘要：HDPE防渗膜是一种新型的防渗材料，已被广泛应用于灌溉渠道、垃圾填埋场，但在炼化装置工程建设应用还较少，本文结合四川石化公司某大型炼油装置建设工程实例，介绍了HDPE防渗膜性能特点、施工过程质量控制和检查验收方面工程监理实践经验总结。
关键词：HDPE防滲膜质量控制炼油装置焊接工程监理
引言
近几年中石油、中石化、中海油在全国各地已经或正在兴建一批大型的石油化工项目，以及对原有的一些石化装置进行改扩建。而工业项目建设对环境保护要求越来越高，环境工程设施如垃圾填埋场、污水池、油池等工程在防渗、防腐蚀技术方面有了突飞猛进的发展。特别是以HDPE（高密度聚乙烯）防渗膜为代表的高分子合成材料能有效地隔离各种液体、固体和气体污染物，防止对土壤，水体造成环境污染。
工程概况
四川石化炼化工程某大型炼油装置年处理能力300万吨，占地面积32500m2。因项目所在地为蔬菜种植基地，地质是由四川盆地古河床形成，地下水位较浅，地表覆盖层厚度较小，且以透水性良好的卵石层为主，地下水流途径畅通。一旦遭受地表工业污染，污染源极易扩散，所以为防止地下水污染，装置生产污水、污染雨水计4.3km地下管道都采用HDPE防渗膜进行防渗处理。
HDPE防渗膜防渗原理和性能特点
HDPE防渗膜也被称为高密度聚乙烯膜、HDPE土工膜。是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂构成的塑料卷材，属于高分子环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。这种聚合物不吸湿且有良好的防水蒸汽性，防腐、防潮和防渗漏性能，此外它还具有：
高强抗拉伸性，断裂拉伸强度28MP，断裂延伸率700%，非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降。
优异的化学稳定性，耐高低温，耐酸、油、碱、盐等多种化学介质腐蚀。
抗植物根系穿刺、抗紫外线、抗老化和分解能力，裸露使用寿命可达50年。
成本低效益高、施工速度快、无毒环保。
施工质量控制
4.1施工前质量控制
从制度和经验上进行事前控制，是施工质量符合设计和规范要求的前提。开工前，监理工程师应确认以下工作：
施工单位应具有防渗施工的资质、完整的质保体系和相关施工业绩。防渗膜焊接人员有上岗操作证。施工单位应有足够的人力并尽可能保持稳定。
焊机、热风枪等施工机具齐全完好；拉力测试机、气压检测仪和电火花检测仪等仪器经过检定且在检定有效期内。
检查验收防渗膜材料，是否有孔洞、僵块或裂纹等缺陷。审核材料质量证明文件，各项指标是否在规范允许范围内。卷材标识与质量证明文件中批次号要一致。另外本项目防渗膜为进口，还应提供报关单和商检证明。按规范要求还应对防渗膜进行复检，按同一规格、牌号、生产工艺，以数量不大于5t为一批取样送检，测试密度、拉伸强度、延伸率和层间粘附性等结果是否在规范允许范围，样品不合格则加倍抽检，若再不合格则判定此批次材料不合格。
施工单位有符合要求并经过审核批复的施工组织设计和专项施工方案，施工前做好施工技术交底。监理工程师应编制监理实施细则，亦可同步进行交底。
施工图纸经过会审。图纸是工程施工的依据，开工前应熟悉工程图纸、工艺技术条件，充分领会设计意图。汇总问题，在设计交底或图纸会审中请设计人员明确。力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量的影响。
铺设防渗膜的边坡和沟槽底部等土基工程按设计和规范要求施工完毕。
4.2施工中质量控制
HDPE防渗膜焊接主要有两种方法，双轨焊机进行双轨热熔焊接，双轨无法焊接的部位，采用挤出式热熔焊机，配与原材料同质的焊条，形成堆焊的单焊缝即挤出式焊接。
根据当时当地气候，调节焊机工作参数。正式焊接前，选择一段适宜大小如两块300mm×800 mm的防渗膜，根据经验温度、速度和压力模拟正式焊机，搭接宽度不小于100mm。焊接完毕后取试样现场进行剥离和剪切试验，监理工程师对试样测试过程和结果进行确认,符合规范要求后，便可用当时调整好的工作参数进行正常焊接。每天焊接前都要调试，在焊接过程中，应随时注意焊机的运行情况，根据现场的实际情况对工作参数进行微调。
厚度
/mm 剪切 剥 离
热熔焊
（N/mm） 挤出焊
（N/mm） 热熔焊
（N/mm） 挤出焊
（N/mm）
2.0 28.2 28.2 20.9 18.3
焊接前应打磨掉HDPE防渗膜表面镀有一层“蜡”。焊接过程中要力求焊缝整齐、美观、不应压出死折和漏焊、跑偏现象，遇上防渗膜长度不够时，需要长向拼接，应先焊好横向焊缝，再焊纵缝，横向焊缝相距大于500mm应成T字型，不得十字交叉。下雨或接缝有潮气、露水的情况应采取措施，否则不能焊接。按规范要求低于5℃时，HDPE防渗膜不应施工，若必须施工，焊接前应对焊机和环境进行预热处理。此外，防渗膜在焊接时不论采用临时还是正式电源，都必须保持电压稳定，建议配备临时发电机供电。
检查验收
防渗膜焊接质量主要按目测、非破坏性检验和破坏试验来检查。
监理工程师通过日常巡视进行目测检查，目测主要是对搭接宽度、铺设情况、焊缝质量、T型焊接等进行细致的检查。热熔焊接形成的双轨焊缝检漏采用非破坏性检测：气压检测；挤压焊接形成的单轨焊缝检漏采用非破坏性检测：电火花法检测；两种焊缝都要按比例进行破坏性强度检测。检测试验则是在施工单位自检合格后监理工程师以平行检验来完成。
5.1气压检测
针对热熔焊接形成双规焊缝，焊缝中间形成气腔的特点，采用气压检测设备检测焊缝的强度和气密性。将要检验的整段焊缝两端暂时封堵，插入特制的空心针头，连通空气压缩机（普通气筒即可）。在250kPa压力下稳压3min～5min，压力表的数值不低于240kPa，然后远端开孔放气，压力表指针迅速归零视为合格。压力表读数低于240kPa，则表明此焊缝需要补焊或返工。
5.2电火花测试
适合复杂地段的焊道检测，利用HDPE土工膜为绝缘体的特点，预先在挤压焊缝中埋设一条φ0.3mm~φ0.5mm的细铜线，用35kV高压脉冲电源探头在距离焊缝10mm~30mm的高度探扫，当仪器扫描到有孔洞、孔隙时，即产生明亮的电火花，需返工整改后重新检测。无火花出现则焊缝合格。
5.3破坏性强度检测
工程验收时，无论哪种焊缝，都要进行焊缝的剪切强度和剥离强度检测。每台焊接设备焊接一定长度，取一个破坏性试样进行试验分析（取样位置应立即修补），定量地检测焊缝强度质量。样本由监理、业主指定或随机取样进行检测。
每个试样裁取10个25.4mm宽的标准试件，分别做5个剪切和5个剥离试验。每种试验的测试结果中应有4个符合要求，且平均值应达到下表标准、最低值不低于标准值的80%视为通过强度测试。判断标准见表一
表1热熔和挤出焊缝强度判断标准
注：测试条件：25℃，50mm/min
若未通过强度测试，应在取样位置两端6m内重新取样，重复测试直至合格。排查出的有怀疑的部位应采用挤出焊接加以补强。
结语
石油化工生产装置排放污油和污染雨水多，采用HDPE防渗膜将有效防止直接污染地下水，并将污染油、水导流至污水池最终汇流到污水处理厂集中处理。通过全过程 施工质量控制和检查验收，保证了HDPE防渗膜施工程序和结果符合设计和规范要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：HDPE防滲膜质量控制炼油装置焊接工程监理
引言
近几年中石油、中石化、中海油在全国各地已经或正在兴建一批大型的石油化工项目，以及对原有的一些石化装置进行改扩建。而工业项目建设对环境保护要求越来越高，环境工程设施如垃圾填埋场、污水池、油池等工程在防渗、防腐蚀技术方面有了突飞猛进的发展。特别是以HDPE（高密度聚乙烯）防渗膜为代表的高分子合成材料能有效地隔离各种液体、固体和气体污染物，防止对土壤，水体造成环境污染。
工程概况
四川石化炼化工程某大型炼油装置年处理能力300万吨，占地面积32500m2。因项目所在地为蔬菜种植基地，地质是由四川盆地古河床形成，地下水位较浅，地表覆盖层厚度较小，且以透水性良好的卵石层为主，地下水流途径畅通。一旦遭受地表工业污染，污染源极易扩散，所以为防止地下水污染，装置生产污水、污染雨水计4.3km地下管道都采用HDPE防渗膜进行防渗处理。
HDPE防渗膜防渗原理和性能特点
HDPE防渗膜也被称为高密度聚乙烯膜、HDPE土工膜。是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂构成的塑料卷材，属于高分子环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。这种聚合物不吸湿且有良好的防水蒸汽性，防腐、防潮和防渗漏性能，此外它还具有：
高强抗拉伸性，断裂拉伸强度28MP，断裂延伸率700%，非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降。
优异的化学稳定性，耐高低温，耐酸、油、碱、盐等多种化学介质腐蚀。
抗植物根系穿刺、抗紫外线、抗老化和分解能力，裸露使用寿命可达50年。
成本低效益高、施工速度快、无毒环保。
施工质量控制
4.1施工前质量控制
从制度和经验上进行事前控制，是施工质量符合设计和规范要求的前提。开工前，监理工程师应确认以下工作：
施工单位应具有防渗施工的资质、完整的质保体系和相关施工业绩。防渗膜焊接人员有上岗操作证。施工单位应有足够的人力并尽可能保持稳定。
焊机、热风枪等施工机具齐全完好；拉力测试机、气压检测仪和电火花检测仪等仪器经过检定且在检定有效期内。
检查验收防渗膜材料，是否有孔洞、僵块或裂纹等缺陷。审核材料质量证明文件，各项指标是否在规范允许范围内。卷材标识与质量证明文件中批次号要一致。另外本项目防渗膜为进口，还应提供报关单和商检证明。按规范要求还应对防渗膜进行复检，按同一规格、牌号、生产工艺，以数量不大于5t为一批取样送检，测试密度、拉伸强度、延伸率和层间粘附性等结果是否在规范允许范围，样品不合格则加倍抽检，若再不合格则判定此批次材料不合格。
施工单位有符合要求并经过审核批复的施工组织设计和专项施工方案，施工前做好施工技术交底。监理工程师应编制监理实施细则，亦可同步进行交底。
施工图纸经过会审。图纸是工程施工的依据，开工前应熟悉工程图纸、工艺技术条件，充分领会设计意图。汇总问题，在设计交底或图纸会审中请设计人员明确。力争把问题解决在施工之前，减少因图纸问题对工程质量的影响。
铺设防渗膜的边坡和沟槽底部等土基工程按设计和规范要求施工完毕。
4.2施工中质量控制
HDPE防渗膜焊接主要有两种方法，双轨焊机进行双轨热熔焊接，双轨无法焊接的部位，采用挤出式热熔焊机，配与原材料同质的焊条，形成堆焊的单焊缝即挤出式焊接。
根据当时当地气候，调节焊机工作参数。正式焊接前，选择一段适宜大小如两块300mm×800 mm的防渗膜，根据经验温度、速度和压力模拟正式焊机，搭接宽度不小于100mm。焊接完毕后取试样现场进行剥离和剪切试验，监理工程师对试样测试过程和结果进行确认,符合规范要求后，便可用当时调整好的工作参数进行正常焊接。每天焊接前都要调试，在焊接过程中，应随时注意焊机的运行情况，根据现场的实际情况对工作参数进行微调。
厚度
/mm 剪切 剥 离
热熔焊
（N/mm） 挤出焊
（N/mm） 热熔焊
（N/mm） 挤出焊
（N/mm）
2.0 28.2 28.2 20.9 18.3
焊接前应打磨掉HDPE防渗膜表面镀有一层“蜡”。焊接过程中要力求焊缝整齐、美观、不应压出死折和漏焊、跑偏现象，遇上防渗膜长度不够时，需要长向拼接，应先焊好横向焊缝，再焊纵缝，横向焊缝相距大于500mm应成T字型，不得十字交叉。下雨或接缝有潮气、露水的情况应采取措施，否则不能焊接。按规范要求低于5℃时，HDPE防渗膜不应施工，若必须施工，焊接前应对焊机和环境进行预热处理。此外，防渗膜在焊接时不论采用临时还是正式电源，都必须保持电压稳定，建议配备临时发电机供电。
检查验收
防渗膜焊接质量主要按目测、非破坏性检验和破坏试验来检查。
监理工程师通过日常巡视进行目测检查，目测主要是对搭接宽度、铺设情况、焊缝质量、T型焊接等进行细致的检查。热熔焊接形成的双轨焊缝检漏采用非破坏性检测：气压检测；挤压焊接形成的单轨焊缝检漏采用非破坏性检测：电火花法检测；两种焊缝都要按比例进行破坏性强度检测。检测试验则是在施工单位自检合格后监理工程师以平行检验来完成。
5.1气压检测
针对热熔焊接形成双规焊缝，焊缝中间形成气腔的特点，采用气压检测设备检测焊缝的强度和气密性。将要检验的整段焊缝两端暂时封堵，插入特制的空心针头，连通空气压缩机（普通气筒即可）。在250kPa压力下稳压3min～5min，压力表的数值不低于240kPa，然后远端开孔放气，压力表指针迅速归零视为合格。压力表读数低于240kPa，则表明此焊缝需要补焊或返工。
5.2电火花测试
适合复杂地段的焊道检测，利用HDPE土工膜为绝缘体的特点，预先在挤压焊缝中埋设一条φ0.3mm~φ0.5mm的细铜线，用35kV高压脉冲电源探头在距离焊缝10mm~30mm的高度探扫，当仪器扫描到有孔洞、孔隙时，即产生明亮的电火花，需返工整改后重新检测。无火花出现则焊缝合格。
5.3破坏性强度检测
工程验收时，无论哪种焊缝，都要进行焊缝的剪切强度和剥离强度检测。每台焊接设备焊接一定长度，取一个破坏性试样进行试验分析（取样位置应立即修补），定量地检测焊缝强度质量。样本由监理、业主指定或随机取样进行检测。
每个试样裁取10个25.4mm宽的标准试件，分别做5个剪切和5个剥离试验。每种试验的测试结果中应有4个符合要求，且平均值应达到下表标准、最低值不低于标准值的80%视为通过强度测试。判断标准见表一
表1热熔和挤出焊缝强度判断标准
注：测试条件：25℃，50mm/min
若未通过强度测试，应在取样位置两端6m内重新取样，重复测试直至合格。排查出的有怀疑的部位应采用挤出焊接加以补强。
结语
石油化工生产装置排放污油和污染雨水多，采用HDPE防渗膜将有效防止直接污染地下水，并将污染油、水导流至污水池最终汇流到污水处理厂集中处理。通过全过程 施工质量控制和检查验收，保证了HDPE防渗膜施工程序和结果符合设计和规范要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。