論聚乙烯燃氣管道用焊機質(zhì)量控制

吳文棟 鄭佩根 張勝軍 李茂東

（廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院 廣州 510663）

論聚乙烯燃氣管道用焊機質(zhì)量控制

吳文棟 鄭佩根 張勝軍 李茂東

（廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院 廣州 510663）

概述了聚乙烯燃氣管道用熱熔焊機和電熔焊機質(zhì)量及其控制現(xiàn)狀，結(jié)合焊機性能檢驗和質(zhì)量檢查的實踐與結(jié)果，分析了目前焊機質(zhì)量存在的主要問題和原因，探討了質(zhì)量控制模式，通過完善產(chǎn)品標準、制定檢驗標準和開展型式檢驗和定期檢驗，有效地確保焊機質(zhì)量的控制和焊接工藝參數(shù)的執(zhí)行，從而保障焊口焊接質(zhì)量。

聚乙烯燃氣管道 熱熔焊機 電熔焊機 質(zhì)量控制

熱熔焊機和電熔焊機是專用于連接聚乙烯燃氣管道元件的焊接設(shè)備。聚乙烯燃氣管道具有輕質(zhì)、環(huán)保、壽命長、易施工、易成型、抗沖擊性強、抗振性好和耐化學腐蝕性強等特點，同時具有優(yōu)越于金屬管道的耐腐蝕性能和連接操作簡易且成本較低的優(yōu)點，成為用于城市燃氣輸送，已逐步在城市燃氣管網(wǎng)中取代金屬管道。

在聚乙烯燃氣管道連接過程中，焊接設(shè)備對施工質(zhì)量具有相當重要的作用。焊接設(shè)備質(zhì)量水平直接影響焊接工藝的正確執(zhí)行，既直接影響焊口焊接質(zhì)量，又間接影響焊接工藝評定工作的開展和結(jié)果的有效性。由于聚乙烯管道與金屬管道不同，目前連接接口質(zhì)量仍缺乏比較成熟的可靠的管道無損檢測方法。焊口質(zhì)量直接影響燃氣管道安全運行，一旦發(fā)生破壞泄漏或斷裂，不僅會引發(fā)中毒、火災(zāi)、爆炸等引起人員傷亡的事故，給人民生活造成極大的不便，而且還會危及人民群眾的生活與生產(chǎn)安全。一般地，對于焊口焊接質(zhì)量控制，主要通過焊接用的材料、焊接工藝、焊接設(shè)備和焊接人員以及焊接環(huán)境等方面來控制。隨著相關(guān)安全技術(shù)法規(guī)和標準的確立和完善，目前材料和人員兩方面的規(guī)范和管理基本完善；焊接工藝和焊接環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響的研究和控制逐步得到重視和認識，隨著焊接工藝及其評定工作的開展，也將得到很好的控制。但是，焊接設(shè)備的質(zhì)量的控制和監(jiān)管力度相對不足，不但缺乏完善的監(jiān)管制度，相關(guān)產(chǎn)品標準和檢驗標準也還不夠完善。

從送檢的在廣州燃氣工程中使用的焊機質(zhì)量檢驗結(jié)果來看，受檢的焊機品牌涉及常見的國內(nèi)使用的十多個品牌，既存在某些焊機的主要性能指標顯著低于產(chǎn)品標準[1,2]要求，又發(fā)現(xiàn)某些焊機品牌的同一性能指標普遍低于產(chǎn)品標準要求[3,4]。因此，該類產(chǎn)品質(zhì)量不容樂觀，有必要進行質(zhì)量控制和檢測方法的分析和研究，加強對該類產(chǎn)品質(zhì)量的重視和監(jiān)管。

筆者在焊機性能檢驗結(jié)果匯總和分析的基礎(chǔ)上，分析了焊機質(zhì)量和控制現(xiàn)狀，針對存在的問題，提出了相關(guān)改進的建議和措施。

1 焊機產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀

2011年底以來，受廣州燃氣集團有限公司的委托,筆者單位對送檢的在用熱熔焊機和電熔焊機進行性能檢驗，這是國內(nèi)首次對該類產(chǎn)品依照相關(guān)的國家標準[1,2]和規(guī)范[5]開展的第三方檢驗。檢驗結(jié)果表明，受檢焊機品牌幾乎涉及國內(nèi)所有常用的品牌，其中不少焊機的主要性能指標存在明顯低于相關(guān)的國家標準要求的問題，部分在各大城市燃氣工程中大量使用的焊機品牌，存在不少指標普遍低于產(chǎn)品標準的問題。

表1和表2分別列舉了送檢全自動熱熔焊機和電熔焊機的主要性能指標和產(chǎn)品標準規(guī)定的技術(shù)要求，以及2012年度、2013年度和2014年度檢驗結(jié)果中各指標出現(xiàn)問題焊機臺次所占的比例。一方面，從表中可看出焊機的主要性能指標低于檢驗要求的焊機數(shù)量占送檢總數(shù)量的比例是比較高的。另一方面，下一年度比上一年度檢驗超標焊機比例略有下降，但每年的比例都比較高。這與目前焊機質(zhì)量監(jiān)管力度和焊機性能指標特性有關(guān)。2012年度為國內(nèi)首次焊機性能第三方檢驗，因而發(fā)現(xiàn)不少焊機質(zhì)量低于檢驗要求；由于各品牌焊機質(zhì)量水平參差不齊，并且各品牌焊機的數(shù)量分布不均，出現(xiàn)問題焊機比例是比較高的。2013年度和2014年度，隨著焊機廠家對國家標準技術(shù)要求的認識以及檢驗項目與技術(shù)要求的知曉，焊機廠家按照標準要求對焊機進行了校準和維護，從而出現(xiàn)問題焊機比例有所下降；但是在送檢的焊機中，有些焊機使用時間較長，有些送檢前未經(jīng)嚴格校準，有些部分器件出現(xiàn)較大偏差，有些有些品牌焊機質(zhì)量穩(wěn)定性較差，因而出現(xiàn)問題焊機比例仍然比較高。因此，這表明每年度送檢的焊機出現(xiàn)問題的比例是比較高的，說明定期維護和檢驗是非常必要的。

表1 全自動熱熔焊機各年度檢驗結(jié)果情況

表2 電熔焊機各年度檢驗結(jié)果情況

如表3所示，列舉了檢測結(jié)果中發(fā)現(xiàn)與焊機品牌有關(guān)的部分性能指標。在送檢的焊機品牌中，常見的熱熔焊機品牌約10個，包括西安塑龍、港華輝信、上海海驕、博眾機電、吉林松江、新筠科等；電熔焊機約10個，包括西安塑龍、港華輝信、上海海驕、吉林松江、博眾機電、博眾電子、亞大等。由于每個焊機品牌自身技術(shù)水平和管理水平的差異，致使設(shè)備出廠時某些焊機品牌存在低于相關(guān)標準要求的設(shè)計性和系統(tǒng)性問題。在實際檢驗過程中，發(fā)現(xiàn)某一品牌熱熔焊機熱板表面溫度均勻性明顯超過檢驗要求，絕大多數(shù)焊機熱板工作面總溫度差（溫度最大值與最小值之差）超過20℃，甚至達25℃（如圖1所示）[6]。焊機廠家認識產(chǎn)生問題的原因后，重新設(shè)計熱板裝置結(jié)構(gòu)，在熱板支架上增加了足夠厚度的隔熱層，大大縮小了遠離支架工作區(qū)與靠近支架工作區(qū)溫度偏差，從而較好地達到標準要求。因此，目前不少焊機質(zhì)量問題呈品牌變化，有必要加強焊機質(zhì)量監(jiān)管，通過型式檢驗等方式，避免焊機出現(xiàn)普遍性的結(jié)構(gòu)性質(zhì)量問題。

表3 常見焊機存在的問題匯總

圖1 改進后的某一品牌焊機熱板裝置

2 原因分析

從國內(nèi)常見焊機品牌的焊機質(zhì)量現(xiàn)狀來看，該類焊機質(zhì)量水平和控制現(xiàn)狀與目前我國監(jiān)管模式和力度以及相關(guān)標準的制修訂與執(zhí)行有關(guān)。

1）其質(zhì)量控制和監(jiān)管未得到重視，目前暫無該類燃氣管道用焊機的型式檢驗和定期檢驗的法規(guī)。首先，盡管產(chǎn)品標準明確規(guī)定了型式檢驗及其檢驗項目，但目前絕大部分焊機廠家沒有進行型式檢驗，甚至部分廠家缺乏嚴格的出廠檢驗，這致使某些焊機品牌的絕大部分焊機出現(xiàn)同樣的質(zhì)量問題。其次，盡管相關(guān)的施工規(guī)范和標準規(guī)定在用焊機定期檢驗的周期不得超過1年[7]，但使用過程中沒有按時進行定期檢驗，這與燃氣公司焊機質(zhì)量管理的重視程度密切相關(guān)，因而僅由燃氣公司的管理和安裝單位的自覺性來保障是不足的，需要加大相關(guān)質(zhì)量監(jiān)管機構(gòu)的管理。再次，大部分進行年度檢驗的焊機一般委托給原焊機廠家進行檢驗與校準，由于每個焊機廠家技術(shù)水平和檢驗水平的差異，無法避免經(jīng)校準和保養(yǎng)后焊機質(zhì)量仍存在低于滿足產(chǎn)品標準要求的情況。因而有必要加快建立該類焊機產(chǎn)品的第三方檢驗機構(gòu)。

2）該類產(chǎn)品的產(chǎn)品標準和檢驗標準需要進一步完善和貫徹。一方面，熱熔焊機和電熔焊機的現(xiàn)行產(chǎn)品標準分別為GB/T 20674.1—2006和GB/T 20674.2—2006，兩者分別修改采用國際標準ISO 12176-1：1998和ISO 12176-2：2000，而相應(yīng)國際標準的現(xiàn)行版本分別更新為ISO 12176-1：2012[8]和ISO 12176-2：2008[9]。由此可看出，結(jié)合國內(nèi)焊機技術(shù)水平的發(fā)展和焊接技術(shù)的要求以及相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范[5]的要求，我國的國家標準亟待修訂。由于產(chǎn)品標準對熱熔焊機的全自動程序和焊口信息完備性缺乏明確具體的規(guī)定，這導致這些性能指標的焊機品牌存在顯著的差異性，既對焊接工藝過程的控制產(chǎn)生不可忽視的影響，又會影響焊口信息的可追溯性。另一方面，目前暫無焊機的定期標準與規(guī)則，僅廣州開展了第三方檢驗以及由我單位起草的該類焊機定期檢驗地方標準（《燃氣氣用聚乙烯管道熔接設(shè)備定期檢驗規(guī)則》即將頒布），因此有必要加快各城市以及全國內(nèi)相關(guān)標準的建立。

3 焊機質(zhì)量控制的重要性和必要性

1）焊機質(zhì)量水平直接決定焊接工藝過程的實施，焊機質(zhì)量失控直接影響焊口焊接質(zhì)量。雖然該類產(chǎn)品不屬于特種設(shè)備范疇，其本身在運行過程中不會產(chǎn)生安全隱患和事故，但是該類設(shè)備的質(zhì)量直接決定焊接工藝過程的執(zhí)行和焊口質(zhì)量。一旦由于焊機質(zhì)量導致嚴重的焊接工藝參數(shù)執(zhí)行偏差，必會致使焊口焊接質(zhì)量下降，聚乙烯燃氣管道長期性能下降，甚至短期性能也會降低，既給施工單位造成不必要的經(jīng)濟損失，又給燃氣管道運行安全帶來不可估量的安全隱患。

2）焊機質(zhì)量控制的忽視造成焊接工藝評定失效。在聚乙烯燃氣管道焊接工藝評定過程中，評定單位缺乏對焊機質(zhì)量控制的認識，一旦使用存在質(zhì)量問題的焊機制備焊接工藝評定試件，從而無法有效驗證焊接工藝預(yù)規(guī)程。盡管制備的評定試件性能可能滿足評定要求，但是焊接工藝評定是無效的。然而在燃氣管道施工工程時，由于評定單位未意識到評定焊接工藝參數(shù)的偏差，施工時仍使用名義的焊接工藝參數(shù)，致使使用無效的焊接參數(shù)，這給燃氣管道焊接質(zhì)量帶來不可忽視的安全隱患。

4 改進建議與措施

1）加強焊口質(zhì)量的控制以及焊機質(zhì)量的控制和管理，通過相關(guān)法規(guī)和標準來對焊機質(zhì)量進行評價和監(jiān)督。首先，建立健全的焊機型式檢驗和制造許可制度，從源頭上杜絕低于產(chǎn)品標準的焊機出廠和用于工程使用。這既有利于監(jiān)督焊機廠家，促進焊機技術(shù)水平提升，又有利于規(guī)范焊機使用市場。其次，在使用過程中，開展第三方定期檢驗，定期檢查焊機質(zhì)量狀況，避免不符合要求的焊機用于工程。再次，型式檢驗和定期檢驗工作由經(jīng)認證和認可的具有相應(yīng)檢驗?zāi)芰Φ臋z驗機構(gòu)或相關(guān)單位承擔，從而減少焊機廠家對自生產(chǎn)焊機質(zhì)量檢驗的盲區(qū)，提高焊機質(zhì)量檢驗的公正性和科學性。

2）加快相關(guān)產(chǎn)品標準修訂和檢驗標準的制定。針對目前有待完善的產(chǎn)品標準相關(guān)技術(shù)要求，有關(guān)標準化技術(shù)委員會應(yīng)盡快組織標準的修訂；針對目前缺乏的定期檢驗標準，建議其他城市參照由我單位起草的即將頒布的焊機定期檢驗地方標準《燃氣用聚乙烯管道熔接設(shè)備定期檢驗規(guī)則》，根據(jù)燃氣工程的特點和焊機質(zhì)量水平建立相關(guān)的管理制度和檢驗標準。

5 小結(jié)

目前國內(nèi)聚乙烯燃氣管道用焊機的性能水平和監(jiān)管不容樂觀，有待建立和完善相關(guān)法規(guī)和標準，逐步加強質(zhì)量監(jiān)督管理，主要通過產(chǎn)品型式檢驗和使用過程的定期檢驗來保障產(chǎn)品質(zhì)量，前者確保焊機的整體質(zhì)量水平和性能穩(wěn)定性，后者監(jiān)查直接影響焊接工藝參數(shù)的性能指標的狀況。

[1] GB/T 20674.1—2006 塑料管材和管件 聚乙烯系統(tǒng)熔接設(shè)備 第1部分：熱熔對接[S].

[2] GB/T 20674.2—2006 塑料管材和管件 聚乙烯系統(tǒng)熔接設(shè)備 第2部分：電熔連接[S].

[3] 吳文棟，李茂東，涂欣，等.聚乙烯管熱熔焊機技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].中國特種設(shè)備安全，2013，29(10)：46-49.

[4] 吳文棟，林金梅，涂欣，等.聚乙烯管道用電熔焊機技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].城市燃氣，2014，30(02)：4-8.

[5] TSG D2002—2006 燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則[S].

[6] 吳文棟，李茂東，涂欣，等.熱板溫度的控制要求與檢測方法的探討[J].機電工程技術(shù)，2014，30(08)：132-135.

[7] CJJ 63—2008 聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)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] 吳文棟，李茂東，涂欣，等.聚乙烯管熱熔焊機技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].中國特種設(shè)備安全，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

吳文棟(1984～),男，碩士，工程師，從事非金屬材料及設(shè)備檢驗檢測工作。

2015-03-12）