燃气PE管道施工工程质量控制体系

上海煤气第一管线工程有限公司 戴劲松

随着燃气PE管道施工技术的发展以及相关标准规范的不断完善，近年来PE管在城市燃气输配等领域得到了广泛的应用。虽然燃气PE管的优越性能(耐腐蚀，重量轻，柔韧性好，连接方便，摩阻低，管材使用寿命可长达50年以上等)已得到广泛的认同，但是管材的使用寿命并不等于输配系统的使用寿命。应用实践表明，即使使用完全符合标准的管材、管件、阀门等单元产品，如果施工质量得不到有效控制，施工质量难以保证，也就不能组合成理想的管道系统。

随着燃气PE管的广泛使用，燃气PE管工程质量日益受到关注和重视。由于燃气PE管输送的流体介质的特殊性，对其工程质量要求相当严格。不良的PE管道工程质量，将可能导致严重的燃气安全隐患和泄漏事故。而PE管道施工过程是一个没有事后非破坏性检验手段的过程。以焊接接口质量检测为例，PE管与传统的钢管焊接质量检测手段相比，钢管焊接质量可用X射线无损探伤、磁粉、着色、超声波等各种方法检测，而PE管焊接接口质量至今仍没有一种方便、可靠的无损探测手段。尽管在美国已经推出了非破坏性检测设备——PE管道焊接接口的超声波检查系统，但目前仍无法普及推广。在欧洲乃至世界各国，对PE管焊接接口的质量仍然靠对焊接过程的品质管理来解决。因此，必须建立起完善的燃气PE管道施工工程质量控制体系，确保PE管施工工程每个过程、每个环节受控。以期达到将PE管道系统的缺陷控制在合理的、可接受的范围内，确保PE管道系统在整个生命周期内安全运行的目的。

1 PE管道施工质量评价方案

对PE管道施工质量进行评价的目的在于合理、客观地反映目前PE管道施工管理水平、质量水平，找出施工管理中存在的问题，进行差别分析，并加以改善。

PE管道施工质量评价依据为:《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ 63—2008)，《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSG D2002—2006)、《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第1部分:管材》(GB 15558.1—2003)、《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第2部分:管件》(GB 15558.2—2005)等。

应用质量管理工具中检查清单的方法，按层次结构设计评价模型，见图1。

图1 PE管道施工质量评价模型

在模型的层次结构中，选取影响PE管道工程质量的关键要素作为评价模块，每个模块变量代表一类评价项目，每一个变量(评价项目)又被划分为若干子变量(项目)，每个子变量对应若干条评判标准，评价人员参照评判标准进行评判。

根据层次结构设计评价模型，我们对影响PE管施工质量五大方面进行了量化评价分解，共计五个大项十四个分项、四十条质量缺陷评判标准，见表1～表5。

表1 操作人员管理评判标准

表2 材料管理评判标准

表3 设备管理评判标准

表4 现场操作环境管理与资料管理评判标准

表5 现场操作管理评判标准

2 运用5M1E分析法加以分析和控制

对于燃气PE管施工工程而言，要确保施工质量可靠性，靠事后检查是无法保证的，特别是PE焊接部分尚无有效质量检查手段。故要确保质量，必须强化过程控制，运用过程控制的手段，对引起PE施工质量波动的因素加以分析，有针对性的加以控制。而这个过程可以引入质量管理手段5M1E分析法进行分析和控制。

(1)人(Man/Man power):操作者对质量的认识、技术熟练程度、身体状况等；

(2)机器(Machine):机器设备、工夹具的精度和维护保养状况等；

(3)材料(Material):材料的成分、物理性能和化学性能等；

(4)方法(Method):这里包括加工工艺、工装选择、操作规程等；

(5)测量(Measurement):测量时采取的方法是否标准、正确；

(6)环境(Environment):工作地的温度、湿度、照明和清洁条件等。

3 PE施工质量管理要求及常见问题的分析

采用5M1E分析法的量化评价体系对PE管道施工质量管理进行量化评价时，我们发现围绕人、机器、材料、方法、环境这些方面存在一些常见的问题。正是这些问题的发生，影响了PE燃气管道施工的总体质量，降低了燃气安全供气的可靠性。因此提高管道施工质量管理的有效性，避免PE管施工质量波动的问题的发生尤为重要。本文根据5M1E分析法围绕PE施工质量管理要求对一些常见问题进行分析。

3.1 人——操作人员管理

燃气PE管道焊接作为一个特殊工种，操作人员必须经过培训合格取得上岗证书，方可上岗进行操作。管理部门应做好焊工的定期考核及续证管理工作。应杜绝无证上岗和上岗证书过期的情况发生。

3.2 机器——焊机及附属设备管理

在整个PE燃气管施工过程中，焊接设备的优劣和正确配备对于焊接质量起到关键的作用。对于热熔焊接而言，为避免人为操作影响焊接工艺参数，应使用全自动焊机，并根据工程中所需焊接的管材确定所用的焊机。对于电熔焊接而言，配备必要的连接辅助工具(如旋转刮刀或平板刮刀、固定夹具、旋转切刀，记号笔等)是必不可少的。

焊接设备应按规定进行定期检验(年检)，并在使用过程中进行日常检查和保养，确保焊接设备的完好和可靠。

在实际生产过程中由于焊接设备的不可靠造成焊接质量不合格的情况时有发生，主要有焊机故障造成焊接失败；机具不可靠造成焊接质量不理想；缺少必要的附属设备等。因此除建立焊机定期年检制度外，建立完善的焊机及附属设备日常检查维护保养制度也是十分重要的。

3.3 材料——材料搬运和储存管理

燃气PE管材管件的搬运和储存与钢管存在本质区别。由于PE管材存在对温度变化比较敏感、易老化、蠕变现象(材料在某一固定的作用力下，随着作用时间的延长，塑性变形也逐渐增大的现象)、硬度差及易被尖锐硬度划伤的缺点，因此PE管存放、搬运和运输时应避免划伤、不得抛摔和剧烈撞击，不得曝晒雨淋、不得与化学品接触。管材管件应存放在通风良好、温度不应超过40℃的仓库内。在室外临时堆放时，必须有遮盖物，避免日晒雨淋，防止长期高温老化，并且存放高度受到限制。

在施工过程中易出现的问题有:

(1)在搬运过程中托拉拽扔PE管材，造成管材损伤；

(2)在直埋落管及非开挖回拖过程中未使用滚轮支架，造成管壁划伤；

(3)无防晒防雨措施，管材暴晒在强热阳光下等等。

3.4 方法——焊接操作方法管理

聚乙烯燃气管焊接操作规程在《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ 63—2008)及相关的技术标准和规程中已有全面的论述，本文不再赘述。不管是热熔焊接还是电熔焊接，其焊接过程是一个需要掌握一定技术且需精心控制的过程。错误的操作方法会导致焊接质量的不稳定和质量不合格的产生。

通过对现场焊接的实际调查发现，热熔焊接常见的错误操作方法有:使用夹具对管材夹紧与对中，轴向偏差过大；管端加工不良，连接表面不清洁；在热熔焊接操作任一环节上偷工减料；未经工艺评定擅自焊接不同材料的的管材等。电熔焊接常见的错误操作方法有:焊接前不去除管材表面的氧化皮；管件与管材配合时不同轴，造成局部配合过紧，电热丝错位；管材承插不到位；焊接电压不稳定，冷却时间不到位等。

3.5 环境——环境因素的管理及常见问题

燃气PE管施工的环境因素主要考虑天气和沟槽作业面的情况，热熔对接在环境温度低于-5 ℃或大风环境下操作时，应采取保护措施或调整焊接工艺。在管道放入沟槽前和回填过程中应检验沟槽底部，确保管道不被尖棱物体如石头或金属片损伤。

从实际生产过程来看，由于天气原因造成焊接不良的情况很少。常见的问题是PE管在敷设时未进行砂层保护或回垫砂层不够(规定要求:PE管底部应设不少于100 mm的垫砂层，上部应回垫不少于200 mm垫砂层)。

4 燃气PE管道施工质量控制手段

评价PE管道施工质量的好坏，其中最重要的判定指标是焊口质量。PE管焊接原理虽简单，但影响质量的因素却很多，某一个环节控制不严，即会影响焊接质量。虽然焊接质量可以通过焊接后破坏性检验或非破坏性检验进行判定，但这种判定属于事后检验，同时施工过程非破坏性检验所确定的好焊口并不代表一定具有良好的机械性能。因此要保证PE管道施工质量，就是要保证按照评定合格的焊接施工工艺进行操作的整个过程的质量。只有规范的操作才能有合格的焊口和合格的PE施工质量，才能保证管网的安全运行。

在实践过程中，我公司逐步形成了一套完善的PE管质量控制体系，其核心是变事后质量控制为施工过程全过程、全方位的质量控制。通过对PE管道施工质量进行评价，找出重点环节和发生问题频次高的环节重点监控，力求通过好的管理达到好的质量。质控体系主要有以下几个部分组成:

(1)强化PE焊工人员的控制，建立并维持“PE燃气管道工程焊工许用名录”；确保现场作业焊工资格。

(2)对所有焊接设备实行进行统一编号备案和年检；建立并维持“PE燃气管道工程焊接设备许用名录”；确保现场施工焊接设备完好并受控。

(3)工程现场实施质量“三级检验”制度，即操作人员工序完成后的自检，现场项目专职质量员进行专项质检和公司的PE专项检查。

(4)建立PE专项检验机构对公司下属在建PE工程进行全方位的监督、检验和控制。这种监控并非是单纯的焊接质量的检查，而是从人、机器、材料、方法、环境各方面进行的全面监督控制；对现场施工人员进行技术、质量辅导；并对施工全过程总体质量进行评价，制定改进措施等。

(5)对聚乙烯管道焊接数据进行采集和分析。一般情况下，对熔接焊口采用外观观察方法来检验，该方法具有很大的人为主观性。对每一个焊接数据进行采集和分析，能有效确定是否存在影响焊接质量的因素，分析出不合格的焊口，及时返工。同时通过统计分析，为日后的改进提高提供依据。

5 结语

近年来PE管在燃气管道中的应用越来越广泛，如何保障PE管网的可靠性和安全性，是我们面临的现实和重要的课题，而有效提高PE管施工质量是保证燃气管网安全的一个重要的环节。燃气PE管工程质量控制有其自身的特点，我们必须把燃气PE管的使用特点、物理特性和燃气工程施工规范有机地结合起来，建立实施系统有效的质量控制体系，促进PE管道施工质量的整体提高。