PE燃气管道焊机智能化控制研究

摘 要：PE燃气管道的焊接质量影响到使用寿命和供气安全。而在焊接施工中存在的不规范作业行为，给燃气管网的安全运营带来威胁。通过对焊机进行智能化改造，加强对焊接施工过程中各关键点的控制和信息追踪，能有效提高PE燃气管道的焊接质量。

关键词：PE管道焊接；焊机；智能化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.098

1 前言

PE管道具有价格低、寿命长、耐腐蚀、施工方便等优点，在燃气行业中得到了广泛应用。PE的温度达到190℃-210℃时会被熔化，在PE熔化时，施以规定的压力作用，使PE管焊接端相互融合，然后经保压冷却管材熔接成为一体。在进行PE燃气管道连接时，常使用数字电熔焊机或热熔焊机来完成对接工作。PE管道的焊接质量主要依靠数字焊机设定的过程参数来控制，同时也受到材料因素、设备因素、环境因素和人为因素的影响。本文以广州燃气集团有限公司PE管道焊接施工中发现的问题为例，探讨PE数字焊机智能化管理的必要性。

2 PE管道焊接质量问题

PE管道的焊接是布管施工中的关键， 关系到燃气管网的安全运营。PE管道的焊接工艺包括预热、吸热、加热板取出、对接、保压冷却，每一个步骤都关系到焊接质量的好坏。PE数字焊机在完成焊接作业后，可以将过程参数进行打印或者存入U盘，作为施工管理部门进行质量判断和备案的资料。

工程管理人员在对已经完成焊接的PE管道焊口进行检查的时候，发现有部分焊口没按照要求进行保压冷却的问题。在使用自动或半自动PE数字焊机焊接施工过程中，由于保压冷却需要较长时间，部分施工人员为了赶时间，会在完成PE管对接后通过强制关机、断电等手段提前松开夹具，把夹具拿到下一个施焊点进行作业，而让刚刚对接的PE燃气管道常压冷却，同时修改或伪造过程控制参数打印单，以掩饰施工过程的违规行为，这样会降低焊口的强度，给PE管道安全运营带来隐患。

3 问题分析

在PE管道焊接过程中没有进行保压冷却的情况，主要原因有：

（1）在焊接过程中，保压冷却占用的时间比较多。由于保压冷却过程中需要占用夹具等设备，这段时间就不能开展其它焊口的焊接，部分施工人员为了赶时间不顾施工质量，私自采用强制关机、断电等方式来松开夹具，跳过保压冷却阶段。

（2）焊接施工的监控是通过完成焊接作业后由焊机将焊接过程控制参数打印出来或存入U盘，再交给监管单位。由于存在时间差，这就存在伪造数据的机会，且焊口信息不能追溯到作业人和焊口定位，不便于追责，这让投机分子有机可乘。

4 PE焊机的智能化改造

4.1 应对思路

由于质量控制方式存在滞后性，不便于及时发现质量问题，应对措施就是要设置关键监控点和提高监控的时效，并增加对作业人员的管理，利用无线网络将焊机焊接数据实时回传，使焊机焊接过程处于受控状态。

4.2 改造方案

硬件方面在PE数字焊机上增加GPS模块、4G网络模块、指纹模块、打印模块、条形码扫描枪、数据传输接口模块等。软件方面搭建数据管理系统，焊工、焊机信息统一在系统中登记备案，并设置有效期，合格证到期自动提醒，只有已经在系统中备案且在有效期的焊机才可以在工程中使用。

4.3 控制要点

（1）通过指纹模块将焊工指纹写入U盘，焊工通过“U盘+指纹”双验证启动焊机。

（2）施工单位在开工前领取“工程编码信息对照表”，每次使用焊机焊接作业前，焊工通过焊机扫描“工程编号条码信息对照表” 记录焊机、焊工信息，将焊口编号与工程编号关联，并将焊机的位置进行坐标定位。

（3）在系統中录入工程信息、管材信息、合格焊口信息库。每次焊接前用焊机扫描管材上面的追溯码，设置焊接、管材/管件参数，系统按照已经设置好的焊口编码规则进行自动编码，并记录焊口定位。

（4）焊接数据将与系统中设定的合格焊接数据进行比对，不合格数据自动过滤，焊接失败。焊接完成后实时上传数据。

5 焊机智能化改造的效果

广州燃气集团PE数字焊机智能传输系统于2016年12月正式上线，并于2017年6月取得软件著作权登记证书。在完成PE数字焊机的智能化改造后，实现了PE管道焊口信息的实时监控，有效防止在焊接过程中的焊口质量问题，同时还能追溯焊口的作业者信息，有效防止人为质量问题的发生。

6 结论

PE燃气管道的焊口质量是燃气管网安全运营的关键，施工过程监控应该贯穿于焊接作业的始终。PE数字焊机实现智能化改造，能够对焊接质量的全过程监控和焊接过程信息的追踪，有效控制PE燃气管道的焊接质量，这对于提升燃气管网的安全性有重要的现实意义。

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作者简介：王坚，男，广东汕头人，工程师，研究方向：机电工程。