非开挖无压力性聚乙烯管材管道
热熔对接焊焊接技术规程规范
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发起人:陆浪添 张世刚
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声明
《非开挖无压力性聚乙烯管材道热熔对接焊技术规程范》(以 《非开挖无压力性聚乙烯管材道热熔对接焊技术规程范》(以 下简称《规范》)保证所有的陈述,技术信息都可靠资料来源但不 下简称《规范》)保证所有的陈述,技术信息都可靠资料来源但不 保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否保证来源资料的完整行。使用《规 范》之前,者应该考虑是否范》中的技术方法由使用者决定,发起单位和人不承担本规一切 范》中的技术方法由使用者决定,发起单位和人不承担本规一切 范》中的技术方法由使用者决定,发起单位和人不承担本规一切 风险和责任。
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序
随着非开挖技术施工应用越来越广,出现的问题相应曾多,由于缺少专业的施工标准和规范,导致当前的非开挖施工缺乏安全保障,施工中损伤坏管道、工程半途而废的事故时有发生,给市政基础设施管理带来诸多隐患;非开挖施工技术都需要尽快编制、发布非开挖技术标准。鉴于目前非开挖技术在国内还处于发展阶段,施工设备的智能化程度不尽相同、各种管道的铺设要求存在特殊性,本《规 范》 以规定电力管道通信管道为主,考虑各类管道施工的特殊性,不对带压力的非开挖管道(如自来水,天然气,石油管道)对接焊技术 进行规范。
随着非开挖技术的发展,各单位在使用本《规范》 时有意见和建议请及时邮件到infengkeji@qq.com 。
本《规范》可作为管道建设方 的验收要求,也可以作为地方的行业技术规范 或单位的内部技术规范。
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本规范 參考 的标准:
TSG D2002 -2006 《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则 》
GB/T 19810 -2005 《聚乙烯管材件 热熔对接头 拉伸强度和破 坏形式的测定》
CJJ 63 -2008 《聚乙烯燃气管道工程 技术规》
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第一章 第一章 总则
1.1 为了规范非开挖电信 电力管道有的聚乙烯焊接技术工作,保证 其焊接质量,由此起草本规范。
1.2 本规定适用于无压力性 DN90mmDN90mm DN90mm -DN400mmDN400mm DN400mm ,壁厚 6mm 6mm以上的聚乙烯管道 以上的聚乙烯管道 管材组件焊接工作,不对压力性道进行规定但可参照本范。
1.3 从事 非开挖聚乙烯管道焊接工作可以 按本规范进 行评定合格的工艺行。
第二章 第二章 术语
2.1 聚乙烯管道 polyethylene (PE )fuelpipeline
由聚乙烯管材,件组成的道系统。是配料通过挤出 由聚乙烯管材,件组成的道系统。是配料通过挤出 由聚乙烯管材,件组成的道系统。是配料通过挤出 成形工艺生产的管材。
2.2 公称直径 nominal diameter
为 了应用而规定的管道标直径,聚乙烯在指外单位为 了应用而规定的管道标直径,聚乙烯在指外单位为 了应用而规定的管道标直径,聚乙烯在指外单位mm 。 DN 为管道的公称直径
2.3 热熔对接 焊fusion -jointing
用加热工具连接部位,使其熔融后施压成一体的方式。
第三章 第三章 管材和焊接机要求 管材和焊接机要求 管材和焊接机要求
3.1 聚乙烯管道建设、安装单位应当选用已经取得制造许可证的生 聚乙烯管道建设、安装单位应当选用已经取得制造许可证的生 产的管道组件。制造单位应当提供质量证明书,内容必须 产的管道组件。制造单位应当提供质量证明书,内容必须 产的管道组件。制造单位应当提供质量证明书,内容必须 齐全,并加盖管道组件制造单位的质量检验章。安装从非获得 齐全,并加盖管道组件制造单位的质量检验章。安装从非获得 齐全,并加盖管道组件制造单位的质量检验章。安装从非获得 聚乙烯管道组件时,必须取得制造单位许可证复印和质量 聚乙烯管道组件时,必须取得制造单位许可证复印和质量 证明书原件。管道安装单位应当对所采购的组与质量真实性和一 证明书原件。管道安装单位应当对所采购的组与质量真实性和一 致性负责。
3.2 焊接机要求满足 《GBT 20674.1 GBT 20674.1 -2006 塑料管材和件 聚乙烯系统熔接 设备 第 1部分:热熔对接 》中描述的要求。
第四章 第四章 聚乙烯焊接机理 聚乙烯焊接机理 聚乙烯焊接机理
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4.1 聚乙烯是一种热塑性材料,般可在 聚乙烯是一种热塑性材料,般可在 200 ℃~235 ℃之间的范围内被熔 化(不同原料牌号的熔化温度 可能不 相同 ),此时若将管材两端熔化的部分充接 ,此时若将管材两端熔化的部分充接 触,并施加适当的压力冷却后便可牢固地融为一体从而达到焊接目。
聚乙烯合物随温度的变化可分成三种状态 ;粘流(粘流体 ),结晶态 (坚硬固 体),高弹态 (橡皮状弹性体 )一种高结晶度的聚合物。
聚乙烯管材的熔接完整过程应该经历上述三种状态 转变,合物粘流聚乙烯管材的熔接完整过程应该经历上述三种状态 转变,合物粘流下进行的 熔接过程中,要获得一个合格口必需满足基本条件有适下进行的 熔接过程中,要获得一个合格口必需满足基本条件有适下进行的 熔接过程中,要获得一个合格口必需满足基本条件有适下进行的 熔接过程中,要获得一个合格口必需满足基本条件有适外力,可以加剧分子变形使两界面的能充缠结;熔接必须是干净、 外力,可以加剧分子变形使两界面的能充缠结;熔接必须是干净、 外力,可以加剧分子变形使两界面的能充缠结;熔接必须是干净、 外力,可以加剧分子变形使两界面的能充缠结;熔接必须是干净、 干燥的以免影响界面分子间相互缠结;合理加热温度和时,保证获 干燥的以免影响界面分子间相互缠结;合理加热温度和时,保证获 干燥的以免影响界面分子间相互缠结;合理加热温度和时,保证获 得足够粘流态的融质。
4.2 可焊性的判别一般要在实 验室中通过剥离方法。没有验设备的施工现场,亦可以采用一个简单方法粗略判断管材和件焊性 验设备的施工现场,亦可以采用一个简单方法粗略判断管材和件焊性 验设备的施工现场,亦可以采用一个简单方法粗略判断管材和件焊性 及焊接的可靠性:取一个熔完成管件,沿轴线方向锯下条 及焊接的可靠性:取一个熔完成管件,沿轴线方向锯下条 及焊接的可靠性:取一个熔完成管件,沿轴线方向锯下条 10 ~15 mm 样条,用两只手钳剥离侧叠在一起的。当二受拉变形被伸长而 样条,用两只手钳剥离侧叠在一起的。当二受拉变形被伸长而 样条,用两只手钳剥离侧叠在一起的。当二受拉变形被伸长而 样条,用两只手钳剥离侧叠在一起的。当二受拉变形被伸长而 熔接的界面没有被破坏时,一般可以认为管材与件具备焊性。
第五章 第五章 焊接 条件 要求
5.1 管道焊接操作必须符合以下要求:(一)机的工温度为- 管道焊接操作必须符合以下要求:(一)机的工温度为- 5℃~ 40 ℃。焊接环境应当防范不良的气候影响,风雨天以及在 ℃。焊接环境应当防范不良的气候影响,风雨天以及在 ℃。焊接环境应当防范不良的气候影响,风雨天以及在 -5℃以下进行焊接时, 必须采取适当的保护措施,以证需要焊接面有足够温度;(二) 必须采取适当的保护措施,以证需要焊接面有足够温度;(二) 焊接 管材表面划伤程度不超过壁厚 20% ,焊接面以及与触的所有物品必须清 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 洁和干燥,需要焊接的部位不能有损伤破坏、杂质污垢(如:物油脂切 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 屑等);(三)确保焊接过程的连续性,完成后必须进行充分自然冷却以 消除其内应力;(四)对于 消除其内应力;(四)对于 消除其内应力;(四)对于 消除其内应力;(四)对于 DN ≤63mm 或者 H<6mm 的管道组件不允许使用热熔对接 的焊接方法;(五)不同 的焊接方法;(五)不同 的焊接方法;(五)不同 级别和熔体质量流动速率差大于 0.5g/10min(108 ℃, 5kg )或不同 SDR 系列的管道组 件互焊时,推荐采用电熔连接或适当的加工方法使 件互焊时,推荐采用电熔连接或适当的加工方法使 焊接处壁厚等。 注: H为 公称壁厚,单位mm 。SDR :指公称直径与壁厚比值。
第六章 第六章 聚乙烯焊接要求 聚乙烯焊接要求 聚乙烯焊接要求
6.1 热熔对接焊的操作过程
6.1.1 焊接前要求
正确连接对焊机的各个部件。
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测量电源电压,确保电压符合焊机要求。
通电测试,确保焊机没有损坏且符合焊接要求。
检查清洁加热板,当涂层损坏时,加热板应当更换,加热板表面的聚乙烯残
留物只能用木质工具去除,油脂必须用棉布和酒精处理。
加热板允许偏差应设定值为加热温度的±5℃。按照焊接工艺正确设置加热
温度、吸热时间和冷却时间参数。
加热前,应该在焊接温度下预热,以确保吸热时加热板达到加热温度。
对接前,调节好对接压力大小,因为对接压力过小,界面间长链分子无法充
分变形,无法充分重新重叠及缠结;对接压力过大,粘流态的融质则被挤出熔接
界面,使界面问的介质大都处在高弹态形成假焊。
6.1.2 装夹管道组件
用支架将管垫平,调整同心度,利用夹具校正管材的不圆度,并且留有足够
的焊接距离。
6.1.3 铣切焊接面
焊接断面必须干净、干燥,以免影响界面分子间的相互缠结。铣切使焊接断
面光结,平行,确保管材之间的对接断面的间隙小于0.3mm(图6.1),接头的错
边量小于管厚10%。不规则的管材对接对接面积的相对对接平面的有效量应大于
90%。焊接有难度时焊接面积相对对接平面的有效量不得小于80%。重新装夹时
必须重新铣切。
段面间隙小于0.3mm
图6.1
6.1.4 拖动压力的测量和记录
每次焊接时必须测量记录拖动压力(P1)。
6.1.5 加热
放置加热板,调整焊接压力(P3)=拖动压力(P1)+焊接规定压力(P2)。
当加热板两侧焊接处圆周圈边凸起的高度达到规定值时,卸压至拖动压力(P1)
或在保证加热板和焊接断面紧合的条件下卸压为0,此时开始吸热计时。
6.1.6 切换时间
达到吸热时间后,移开焊机的可动夹具,并移走加热工具。快速检查加热后
的管材端部,确定在移动加热工具过程中是否损伤熔融的端面,然后再合拢焊机
夹具,使管材端面接触。
在这段切换时间内,熔融的物料暴露在空气中,不但会迅速降温,还会产生
一定程度的热降解,因此该段时间的控制就显得非常重要,控制得越短越好
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6.1.7 对接
吸热计时完毕 ,抽出加热板立即对接焊面并将压力升到( ,抽出加热板立即对接焊面并将压力升到( ,抽出加热板立即对接焊面并将压力升到( ,抽出加热板立即对接焊面并将压力升到( ,抽出加热板立即对接焊面并将压力升到( P2), 开始计时。
6.1.7 保压冷却
在整个对接焊过程和随后的保压冷却过程中,保压冷却过程中应证力稳 定。 冷却 压力和 时间对于接头质量有着非常重要的影响。为了提高效率而人地 时间对于接头质量有着非常重要的影响。为了提高效率而人地 缩短冷却时间是非常错误的。 保压冷却过程中 禁止 移动 对接焊机或管材的 其它部位。 保压冷却过程中的外力会使管材,件不能持在同一轴线上造成 保压冷却过程中的外力会使管材,件不能持在同一轴线上造成 保压冷却过程中的外力会使管材,件不能持在同一轴线上造成 接头内应离增大,从而影响焊质量。
6.1.7 拆卸焊接元件
到达冷却时间后,将压力卸为 0,拆卸焊接元件完成对。
6.2 焊接 中的问题
6.2.1 焊接翻边问题
如果翻边向两卷的尖端没有同管壁接触,高度过低通常是由于焊 如果翻边向两卷的尖端没有同管壁接触,高度过低通常是由于焊 如果翻边向两卷的尖端没有同管壁接触,高度过低通常是由于焊 接压力不足或者加热温度过低造成的。
若两个卷边不同轴,主要是装卡定位良或管材外 若两个卷边不同轴,主要是装卡定位良或管材外 若两个卷边不同轴,主要是装卡定位良或管材外 径偏差所致。应尽量保 偏差所致。应尽量保 证装卡管材时外径的 偏差不超过壁厚5% 。
同侧翻边不均匀,通常是由于铣削平或对接夹具轴向间隙过大。
6.2.2 焊接参数
焊接温度的确定,要考虑聚乙烯特性 焊接温度的确定,要考虑聚乙烯特性 ,加热温 度应该设置在粘流态转化,加热温 度应该设置在粘流态转化度之上,聚乙烯在粘流态转化温分子才能互相扩散和缠绕。焊接 度之上,聚乙烯在粘流态转化温分子才能互相扩散和缠绕。焊接 度之上,聚乙烯在粘流态转化温分子才能互相扩散和缠绕。焊接 度之上,聚乙烯在粘流态转化温分子才能互相扩散和缠绕。焊接 的温度低,即使焊 化时间再长由于材料软程不够能取得良好的温度低,即使焊 化时间再长由于材料软程不够能取得良好的温度低,即使焊 化时间再长由于材料软程不够能取得良好的温度低,即使焊 化时间再长由于材料软程不够能取得良好接质量。焊的温度过高,也会出现圈边增大聚乙 烯熔料对工具粘附接质量。焊的温度过高,也会出现圈边增大聚乙 烯熔料对工具粘附接质量。焊的温度过高,也会出现圈边增大聚乙 烯熔料对工具粘附接质量。焊的温度过高,也会出现圈边增大聚乙 烯熔料对工具粘附接质量。焊的温度过高,也会出现圈边增大聚乙 烯熔料对工具粘附烯材料 氧化 降解 。
由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链由于聚乙烯材料导热性差, 冷却速度慢焊逢的分子重塑成为链焊逢的冷却需要一定时间和压力。
第七章 聚乙烯焊接工艺评定参数、检验
7.1 焊接工艺参数
7.1.1 热熔对接焊的关键工艺参数
7.1.1.1 焊接温度
推荐焊接温度为 200 ℃~ 235 ℃,管道生产单位或安装可以根据具 体的工作环境和需求,适当调节焊接温度。
7.1.1.2 焊接压力和时间
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7.1.1.2.1 焊接时间和焊接压力关系
如图7.1
t
P2
P1
P
P3
t1 t2 t3 t4 t5
图7.1
图中;
P3:总的焊接压力,MPa。
P2:规定的焊接压力, MPa。
P1:拖动压力, MPa。
t1:圈边时间,s。
t2:吸热时间,s,(t2=H×10)。
t3:去除电热板的切换时间,s,(t3=3+0.01DN)。
t4:调整焊接压力上升时间,s。
t5:保压冷却时间,s。
7.1.1.2.2 焊接压力(P3)和规定的焊接压力(P2)
P3= P2+ P1
P2= S1* PT / S0
S1:管材的截面积,mm2。
S0:焊接液压缸中活塞的一些面积,mm2,由焊机生产商提供。
PT:作用于管材上的单位面积的压力,0.15MPa。
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P1:拖动压力, MPa MPa。
7.1.1.2.3 吸热时间和管道壁厚 H的关系
规定聚乙烯管道的吸热时间是壁厚关系为 t2=H×10 。当环境变化时, 。当环境变化时, 。当环境变化时, 可以适当调整。
7.1.1.3 热熔对接焊推荐的工艺参数
表 7.1 7.1 7.1 7.1 SDR17.6SDR17.6SDR17.6SDR17.6SDR17.6SDR17.6SDR17.6(PE80PE80PE80PE80)管材焊接参数 管材焊接参数 管材焊接参数
公称 直 径 DN
(mm 2)
公称 壁 厚 H
(mm 2)
规定焊接压力 P2(MPaMPa )
圈边高度 h(mm )
吸热时间t2(s)
切换 最 大时间 t3 (s)
增压 最 大时间 t4(s)
保压时间 t5
(minmin )
90
6.06.0
290/ S290/ S 290/ S 0
1.01.0
50
4
4
6
110110
6.36.3
305305 / S 0
1.01.0
60
5
5
9
140140
8.08.0
495495 / S 0
1.51.5
80
5
5
11
160160
9.09.0
646646 / S 0
1.51.5
90
5
5
13
200200
12 .0
10101010 1010/ S / S0
1.51.5
114114
5
8
15
250250
14.014.0 14.0
15781578 1578/ S / S0
2.02.0
145145
8
8
19
315315
18.018.0 18.0
25052505 2505/ S / S0
2.02.0
180180
8
10
23
400400
23.023.0 23.0
40394039 4039/ S / S0
2.52.5
230230
10
12
28
注: 1,以上参数基于环境温度 20 ℃,加热板温度为 210 ℃。
2,SDR 表示管材厚径比。
3,PE80 表示材料聚乙烯等级。
4,PE100 的聚乙烯材料将加热板温度设为 225 ℃,参数可按上表执行。 ℃,参数可按上表执行。
5,焊接环境没降低 5℃,保压可以减少 1min 。
7.2 焊接工艺评定 检验和试要求
7.2.1 热熔对接焊工艺评定 检验
和试表 7.2 热熔对接焊工艺评定检验和试要求
检验和试项目
检验和试参数
检验和试要求
检验和试方法
1
宏观
见 9.1
见 9.1
2
圈边切除检查
见 9.2
见 9.1
3
圈边背弯试验
不开裂
见 9.1
4
拉伸性能
23 ℃
到破坏为止:
韧性,通过;
脆性,不通过
GB/T19810
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7.3 热熔对接焊工艺评定试验件数和合格要求
热熔对接焊工艺评定试验件数为 2组。当宏观检验 2组不合格,判定为 工艺不合格,其它项目有一时判定为。
第八章 第八章 聚乙烯焊接工 聚乙烯焊接工 考试内容和要求 考试内容和要求 考试内容和要求
8.1 聚乙烯焊接工资格范围
见表 8.1
表 8.1 聚乙烯焊接工资格范围
热熔对接
焊适用范围
焊工项目代号
DN ≤250mm 250mm
BW -1
DN >250mm 250mm
BW -2
注:申请 BW -2必须通过 必须通过 BW -1。
8.2 焊接工考试内容
8.2.1 基本知识
非开挖 铺设聚乙烯管道施工的基本流程。
聚乙烯管道材料的有关基本知识;
聚乙烯管材、件的标准和技术要求;
焊接设备的种类、名称使用维护;
焊接流程、注意事项操作方法;
焊接缺陷的种类产生原因和危害;
焊接质量影响因素和预防措施。
8.2.2 焊接操作技能
焊接产品符合 7.2 的要求,焊接考试数量符合 7.3 要求。
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第九章 第九章 聚乙烯焊接工艺评定报告 聚乙烯焊接工艺评定报告 聚乙烯焊接工艺评定报告 聚乙烯焊接工艺评定报告
评定单位 :: 日期 审核 :
试件编号
规格
检验标准
检验单位
样件数量
送样日期
管道生产单位
焊接机型号
焊工姓名
焊接日期
焊接工艺
环境温度
保压时间
焊接总时间
检验项目
宏观
拉伸剥离
挤压剥离
撕裂试验
检验结果
结论
评定结论
备注
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第十章 第十章 非开挖无压力性聚乙烯焊工接 非开挖无压力性聚乙烯焊工接 非开挖无压力性聚乙烯焊工接 非开挖无压力性聚乙烯焊工接 非开挖无压力性聚乙烯焊工接 操作技能考试检验记录 操作技能考试检验记录 操作技能考试检验记录 操作技能考试检验记录
焊工姓名: 考试编号:
热熔对接焊
手动 □
自动 □
焊接机名称
型号:
管材
规格:
材料等级: PE80PE80 PE80□PE100PE100 PE100 □
厚径比: SDR11SDR11 SDR11 □SDR17.6 SDR17.6 SDR17.6□
管件
规格:
材料等级: PE80PE80 PE80□PE100PE100 PE100 □
厚径比: SDR11SDR11 SDR11 □SDR17.6 SDR17.6 SDR17.6□
热熔对接焊过程评定
序号
评定项目
评定结果
序号
评定项目
评定结果
1
焊接前准备
Y□ N□
5
端面检查
Y□ N□
1.11.1
清洁接头
Y□ N□
5.15.1
检查间隙
Y□ N□
1.21.2
测量电压
Y□ N□
5.25.2
检查错边
Y□ N□
1.31.3
热板检查
Y□ N□
5.35.3
检查夹紧
Y□ N□
1.41.4
热
板加Y□ N□
6
端平整吸热
Y□ N□
1.51.5
设置吸热时间
S
6.16.1
圈边高度
mm
1.61.6
设置保压时间
S
7
吸热计时
S
2
装管夹持
Y□ N□
8
切换对接
Y□ N□
3
铣切焊接面
Y□ N□
8.18.1
切换时间
S
3.13.1
放铣刀安全锁
Y□ N□
9
保压冷却
Y□ N□
3.23.2
形成连续屑
Y□ N□
9.19.1
保压计时
S
3.33.3
取铣刀
Y□ N□
10
安全拆卸
Y□ N□
3.43.4
清屑
Y□ N□
4
测试拖动压力
MPaMPa
注:Y□√ 表示 合格 ,N□√ 表示沒有 合格 。
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