论聚乙烯燃气管道用焊机质量控制

吴文栋 郑佩根 张胜军 李茂东

（广州特种承压设备检测研究院 广州 510663）

论聚乙烯燃气管道用焊机质量控制

吴文栋 郑佩根 张胜军 李茂东

（广州特种承压设备检测研究院 广州 510663）

概述了聚乙烯燃气管道用热熔焊机和电熔焊机质量及其控制现状，结合焊机性能检验和质量检查的实践与结果，分析了目前焊机质量存在的主要问题和原因，探讨了质量控制模式，通过完善产品标准、制定检验标准和开展型式检验和定期检验，有效地确保焊机质量的控制和焊接工艺参数的执行，从而保障焊口焊接质量。

聚乙烯燃气管道 热熔焊机 电熔焊机 质量控制

热熔焊机和电熔焊机是专用于连接聚乙烯燃气管道元件的焊接设备。聚乙烯燃气管道具有轻质、环保、寿命长、易施工、易成型、抗冲击性强、抗振性好和耐化学腐蚀性强等特点，同时具有优越于金属管道的耐腐蚀性能和连接操作简易且成本较低的优点，成为用于城市燃气输送，已逐步在城市燃气管网中取代金属管道。

在聚乙烯燃气管道连接过程中，焊接设备对施工质量具有相当重要的作用。焊接设备质量水平直接影响焊接工艺的正确执行，既直接影响焊口焊接质量，又间接影响焊接工艺评定工作的开展和结果的有效性。由于聚乙烯管道与金属管道不同，目前连接接口质量仍缺乏比较成熟的可靠的管道无损检测方法。焊口质量直接影响燃气管道安全运行，一旦发生破坏泄漏或断裂，不仅会引发中毒、火灾、爆炸等引起人员伤亡的事故，给人民生活造成极大的不便，而且还会危及人民群众的生活与生产安全。一般地，对于焊口焊接质量控制，主要通过焊接用的材料、焊接工艺、焊接设备和焊接人员以及焊接环境等方面来控制。随着相关安全技术法规和标准的确立和完善，目前材料和人员两方面的规范和管理基本完善；焊接工艺和焊接环境对焊接质量的影响的研究和控制逐步得到重视和认识，随着焊接工艺及其评定工作的开展，也将得到很好的控制。但是，焊接设备的质量的控制和监管力度相对不足，不但缺乏完善的监管制度，相关产品标准和检验标准也还不够完善。

从送检的在广州燃气工程中使用的焊机质量检验结果来看，受检的焊机品牌涉及常见的国内使用的十多个品牌，既存在某些焊机的主要性能指标显著低于产品标准[1,2]要求，又发现某些焊机品牌的同一性能指标普遍低于产品标准要求[3,4]。因此，该类产品质量不容乐观，有必要进行质量控制和检测方法的分析和研究，加强对该类产品质量的重视和监管。

笔者在焊机性能检验结果汇总和分析的基础上，分析了焊机质量和控制现状，针对存在的问题，提出了相关改进的建议和措施。

1 焊机产品质量现状

2011年底以来，受广州燃气集团有限公司的委托,笔者单位对送检的在用热熔焊机和电熔焊机进行性能检验，这是国内首次对该类产品依照相关的国家标准[1,2]和规范[5]开展的第三方检验。检验结果表明，受检焊机品牌几乎涉及国内所有常用的品牌，其中不少焊机的主要性能指标存在明显低于相关的国家标准要求的问题，部分在各大城市燃气工程中大量使用的焊机品牌，存在不少指标普遍低于产品标准的问题。

表1和表2分别列举了送检全自动热熔焊机和电熔焊机的主要性能指标和产品标准规定的技术要求，以及2012年度、2013年度和2014年度检验结果中各指标出现问题焊机台次所占的比例。一方面，从表中可看出焊机的主要性能指标低于检验要求的焊机数量占送检总数量的比例是比较高的。另一方面，下一年度比上一年度检验超标焊机比例略有下降，但每年的比例都比较高。这与目前焊机质量监管力度和焊机性能指标特性有关。2012年度为国内首次焊机性能第三方检验，因而发现不少焊机质量低于检验要求；由于各品牌焊机质量水平参差不齐，并且各品牌焊机的数量分布不均，出现问题焊机比例是比较高的。2013年度和2014年度，随着焊机厂家对国家标准技术要求的认识以及检验项目与技术要求的知晓，焊机厂家按照标准要求对焊机进行了校准和维护，从而出现问题焊机比例有所下降；但是在送检的焊机中，有些焊机使用时间较长，有些送检前未经严格校准，有些部分器件出现较大偏差，有些有些品牌焊机质量稳定性较差，因而出现问题焊机比例仍然比较高。因此，这表明每年度送检的焊机出现问题的比例是比较高的，说明定期维护和检验是非常必要的。

表1 全自动热熔焊机各年度检验结果情况

表2 电熔焊机各年度检验结果情况

如表3所示，列举了检测结果中发现与焊机品牌有关的部分性能指标。在送检的焊机品牌中，常见的热熔焊机品牌约10个，包括西安塑龙、港华辉信、上海海骄、博众机电、吉林松江、新筠科等；电熔焊机约10个，包括西安塑龙、港华辉信、上海海骄、吉林松江、博众机电、博众电子、亚大等。由于每个焊机品牌自身技术水平和管理水平的差异，致使设备出厂时某些焊机品牌存在低于相关标准要求的设计性和系统性问题。在实际检验过程中，发现某一品牌热熔焊机热板表面温度均匀性明显超过检验要求，绝大多数焊机热板工作面总温度差（温度最大值与最小值之差）超过20℃，甚至达25℃（如图1所示）[6]。焊机厂家认识产生问题的原因后，重新设计热板装置结构，在热板支架上增加了足够厚度的隔热层，大大缩小了远离支架工作区与靠近支架工作区温度偏差，从而较好地达到标准要求。因此，目前不少焊机质量问题呈品牌变化，有必要加强焊机质量监管，通过型式检验等方式，避免焊机出现普遍性的结构性质量问题。

表3 常见焊机存在的问题汇总

图1 改进后的某一品牌焊机热板装置

2 原因分析

从国内常见焊机品牌的焊机质量现状来看，该类焊机质量水平和控制现状与目前我国监管模式和力度以及相关标准的制修订与执行有关。

1）其质量控制和监管未得到重视，目前暂无该类燃气管道用焊机的型式检验和定期检验的法规。首先，尽管产品标准明确规定了型式检验及其检验项目，但目前绝大部分焊机厂家没有进行型式检验，甚至部分厂家缺乏严格的出厂检验，这致使某些焊机品牌的绝大部分焊机出现同样的质量问题。其次，尽管相关的施工规范和标准规定在用焊机定期检验的周期不得超过1年[7]，但使用过程中没有按时进行定期检验，这与燃气公司焊机质量管理的重视程度密切相关，因而仅由燃气公司的管理和安装单位的自觉性来保障是不足的，需要加大相关质量监管机构的管理。再次，大部分进行年度检验的焊机一般委托给原焊机厂家进行检验与校准，由于每个焊机厂家技术水平和检验水平的差异，无法避免经校准和保养后焊机质量仍存在低于满足产品标准要求的情况。因而有必要加快建立该类焊机产品的第三方检验机构。

2）该类产品的产品标准和检验标准需要进一步完善和贯彻。一方面，热熔焊机和电熔焊机的现行产品标准分别为GB/T 20674.1—2006和GB/T 20674.2—2006，两者分别修改采用国际标准ISO 12176-1：1998和ISO 12176-2：2000，而相应国际标准的现行版本分别更新为ISO 12176-1：2012[8]和ISO 12176-2：2008[9]。由此可看出，结合国内焊机技术水平的发展和焊接技术的要求以及相关安全技术规范[5]的要求，我国的国家标准亟待修订。由于产品标准对热熔焊机的全自动程序和焊口信息完备性缺乏明确具体的规定，这导致这些性能指标的焊机品牌存在显著的差异性，既对焊接工艺过程的控制产生不可忽视的影响，又会影响焊口信息的可追溯性。另一方面，目前暂无焊机的定期标准与规则，仅广州开展了第三方检验以及由我单位起草的该类焊机定期检验地方标准（《燃气气用聚乙烯管道熔接设备定期检验规则》即将颁布），因此有必要加快各城市以及全国内相关标准的建立。

3 焊机质量控制的重要性和必要性

1）焊机质量水平直接决定焊接工艺过程的实施，焊机质量失控直接影响焊口焊接质量。虽然该类产品不属于特种设备范畴，其本身在运行过程中不会产生安全隐患和事故，但是该类设备的质量直接决定焊接工艺过程的执行和焊口质量。一旦由于焊机质量导致严重的焊接工艺参数执行偏差，必会致使焊口焊接质量下降，聚乙烯燃气管道长期性能下降，甚至短期性能也会降低，既给施工单位造成不必要的经济损失，又给燃气管道运行安全带来不可估量的安全隐患。

2）焊机质量控制的忽视造成焊接工艺评定失效。在聚乙烯燃气管道焊接工艺评定过程中，评定单位缺乏对焊机质量控制的认识，一旦使用存在质量问题的焊机制备焊接工艺评定试件，从而无法有效验证焊接工艺预规程。尽管制备的评定试件性能可能满足评定要求，但是焊接工艺评定是无效的。然而在燃气管道施工工程时，由于评定单位未意识到评定焊接工艺参数的偏差，施工时仍使用名义的焊接工艺参数，致使使用无效的焊接参数，这给燃气管道焊接质量带来不可忽视的安全隐患。

4 改进建议与措施

1）加强焊口质量的控制以及焊机质量的控制和管理，通过相关法规和标准来对焊机质量进行评价和监督。首先，建立健全的焊机型式检验和制造许可制度，从源头上杜绝低于产品标准的焊机出厂和用于工程使用。这既有利于监督焊机厂家，促进焊机技术水平提升，又有利于规范焊机使用市场。其次，在使用过程中，开展第三方定期检验，定期检查焊机质量状况，避免不符合要求的焊机用于工程。再次，型式检验和定期检验工作由经认证和认可的具有相应检验能力的检验机构或相关单位承担，从而减少焊机厂家对自生产焊机质量检验的盲区，提高焊机质量检验的公正性和科学性。

2）加快相关产品标准修订和检验标准的制定。针对目前有待完善的产品标准相关技术要求，有关标准化技术委员会应尽快组织标准的修订；针对目前缺乏的定期检验标准，建议其他城市参照由我单位起草的即将颁布的焊机定期检验地方标准《燃气用聚乙烯管道熔接设备定期检验规则》，根据燃气工程的特点和焊机质量水平建立相关的管理制度和检验标准。

5 小结

目前国内聚乙烯燃气管道用焊机的性能水平和监管不容乐观，有待建立和完善相关法规和标准，逐步加强质量监督管理，主要通过产品型式检验和使用过程的定期检验来保障产品质量，前者确保焊机的整体质量水平和性能稳定性，后者监查直接影响焊接工艺参数的性能指标的状况。

[1] GB/T 20674.1—2006 塑料管材和管件 聚乙烯系统熔接设备 第1部分：热熔对接[S].

[2] GB/T 20674.2—2006 塑料管材和管件 聚乙烯系统熔接设备 第2部分：电熔连接[S].

[3] 吴文栋，李茂东，涂欣，等.聚乙烯管热熔焊机技术现状分析[J].中国特种设备安全，2013，29(10)：46-49.

[4] 吴文栋，林金梅，涂欣，等.聚乙烯管道用电熔焊机技术现状分析[J].城市燃气，2014，30(02)：4-8.

[5] TSG D2002—2006 燃气用聚乙烯管道焊接技术规则[S].

[6] 吴文栋，李茂东，涂欣，等.热板温度的控制要求与检测方法的探讨[J].机电工程技术，2014，30(08)：132-135.

[7] CJJ 63—2008 聚乙烯燃气管道工程技术规程[S].

[8] ISO 12176-1：2012 Plastics pipes and fittings-Equipment for fusion jointing polyethylene systems—Part 1: Butt fusion[S].

[9] ISO 12176-2：2008 Plastics pipes and fittings-Equipment for fusion jointing polyethylene systems—Part 2: Electrofusion[S].

[10] 吴文栋，李茂东，涂欣，等.聚乙烯管热熔焊机技术现状分析[J].中国特种设备安全，2013，10：46-49.

Discuss on the Quality Control of Welding Machines for Polyethylene Gas Pipes

Wu Wendong Zheng Peigen Zhang Shengjun Li Maodong
(Guangzhou Special Pressure Equipments Inspection and Research Institute Guangzhou 510663)

The quality status of both butt-fusion welding machines and electro-fusion welding machines for polyethylene gas pipes and its control was summarized. Combining with the practice and the result of their performance testing and quality inspection, the main problems and the reason of machines’ quality were analyzed. And the quality control mode was discussed, that perfecting the product standards, setting inspection standards and conducting type inspection and regular inspection would effectively ensure the quality control of welding machine and implementation of welding process parameters, to ensure quality of welding joints.

Polyethylene gas pipes Butt-fusion machines Electro-fusion machines Quality control

X934

B

1673-257X(2015)09-0058-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.09.013

吴文栋(1984～),男，硕士，工程师，从事非金属材料及设备检验检测工作。

2015-03-12）