論聚乙烯燃氣管道用焊機質量控制

吳文棟 鄭佩根 張勝軍 李茂東

（廣州特種承壓設備檢測研究院 廣州 510663）

論聚乙烯燃氣管道用焊機質量控制

吳文棟 鄭佩根 張勝軍 李茂東

（廣州特種承壓設備檢測研究院 廣州 510663）

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

聚乙烯燃氣管道 熱熔焊機 電熔焊機 質量控制

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備。聚乙烯燃氣管道具有輕質、環保、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點，成為用于城市燃氣輸送，已逐步在城市燃氣管網中取代金屬管道。

在聚乙烯燃氣管道連接過程中，焊接設備對施工質量具有相當重要的作用。焊接設備質量水平直接影響焊接工藝的正確執行，既直接影響焊口焊接質量，又間接影響焊接工藝評定工作的開展和結果的有效性。由于聚乙烯管道與金屬管道不同，目前連接接口質量仍缺乏比較成熟的可靠的管道無損檢測方法。焊口質量直接影響燃氣管道安全運行，一旦發生破壞泄漏或斷裂，不僅會引發中毒、火災、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安全。一般地，對于焊口焊接質量控制，主要通過焊接用的材料、焊接工藝、焊接設備和焊接人員以及焊接環境等方面來控制。隨著相關安全技術法規和標準的確立和完善，目前材料和人員兩方面的規范和管理基本完善；焊接工藝和焊接環境對焊接質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，焊接設備的質量的控制和監管力度相對不足，不但缺乏完善的監管制度，相關產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量檢驗結果來看，受檢的焊機品牌涉及常見的國內使用的十多個品牌，既存在某些焊機的主要性能指標顯著低于產品標準[1,2]要求，又發現某些焊機品牌的同一性能指標普遍低于產品標準要求[3,4]。因此，該類產品質量不容樂觀，有必要進行質量控制和檢測方法的分析和研究，加強對該類產品質量的重視和監管。

筆者在焊機性能檢驗結果匯總和分析的基礎上，分析了焊機質量和控制現狀，針對存在的問題，提出了相關改進的建議和措施。

1 焊機產品質量現狀

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，這是國內首次對該類產品依照相關的國家標準[1,2]和規范[5]開展的第三方檢驗。檢驗結果表明，受檢焊機品牌幾乎涉及國內所有常用的品牌，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品標準規定的技術要求，以及2012年度、2013年度和2014年度檢驗結果中各指標出現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量占送檢總數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。這與目前焊機質量監管力度和焊機性能指標特性有關。2012年度為國內首次焊機性能第三方檢驗，因而發現不少焊機質量低于檢驗要求；由于各品牌焊機質量水平參差不齊，并且各品牌焊機的數量分布不均，出現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要求的認識以及檢驗項目與技術要求的知曉，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，有些送檢前未經嚴格校準，有些部分器件出現較大偏差，有些有些品牌焊機質量穩定性較差，因而出現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果情況

表2 電熔焊機各年度檢驗結果情況

如表3所示，列舉了檢測結果中發現與焊機品牌有關的部分性能指標。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水平和管理水平的差異，致使設備出廠時某些焊機品牌存在低于相關標準要求的設計性和系統性問題。在實際檢驗過程中，發現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]。焊機廠家認識產生問題的原因后，重新設計熱板裝置結構，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與靠近支架工作區溫度偏差，從而較好地達到標準要求。因此，目前不少焊機質量問題呈品牌變化，有必要加強焊機質量監管，通過型式檢驗等方式，避免焊機出現普遍性的結構性質量問題。

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

從國內常見焊機品牌的焊機質量現狀來看，該類焊機質量水平和控制現狀與目前我國監管模式和力度以及相關標準的制修訂與執行有關。

1）其質量控制和監管未得到重視，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。首先，盡管產品標準明確規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同樣的質量問題。其次，盡管相關的施工規范和標準規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量管理的重視程度密切相關，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，需要加大相關質量監管機構的管理。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水平和檢驗水平的差異，無法避免經校準和保養后焊機質量仍存在低于滿足產品標準要求的情況。因而有必要加快建立該類焊機產品的第三方檢驗機構。

2）該類產品的產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行產品標準分別為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，而相應國際標準的現行版本分別更新為ISO 12176-1：2012[8]和ISO 12176-2：2008[9]。由此可看出，結合國內焊機技術水平的發展和焊接技術的要求以及相關安全技術規范[5]的要求，我國的國家標準亟待修訂。由于產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備定期檢驗規則》即將頒布），因此有必要加快各城市以及全國內相關標準的建立。

3 焊機質量控制的重要性和必要性

1）焊機質量水平直接決定焊接工藝過程的實施，焊機質量失控直接影響焊口焊接質量。雖然該類產品不屬于特種設備范疇，其本身在運行過程中不會產生安全隱患和事故，但是該類設備的質量直接決定焊接工藝過程的執行和焊口質量。一旦由于焊機質量導致嚴重的焊接工藝參數執行偏差，必會致使焊口焊接質量下降，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量控制的認識，一旦使用存在質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規程。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的偏差，施工時仍使用名義的焊接工藝參數，致使使用無效的焊接參數，這給燃氣管道焊接質量帶來不可忽視的安全隱患。

4 改進建議與措施

1）加強焊口質量的控制以及焊機質量的控制和管理，通過相關法規和標準來對焊機質量進行評價和監督。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品標準的焊機出廠和用于工程使用。這既有利于監督焊機廠家，促進焊機技術水平提升，又有利于規范焊機使用市場。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認證和認可的具有相應檢驗能力的檢驗機構或相關單位承擔，從而減少焊機廠家對自生產焊機質量檢驗的盲區，提高焊機質量檢驗的公正性和科學性。

2）加快相關產品標準修訂和檢驗標準的制定。針對目前有待完善的產品標準相關技術要求，有關標準化技術委員會應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備定期檢驗規則》，根據燃氣工程的特點和焊機質量水平建立相關的管理制度和檢驗標準。

5 小結

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

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

[2] GB/T 20674.2—2006 塑料管材和管件 聚乙烯系統熔接設備 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現狀分析[J].中國特種設備安全，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現狀分析[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規則[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，2014，30(08)：132-135.

[7] CJJ 63—2008 聚乙烯燃氣管道工程技術規程[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現狀分析[J].中國特種設備安全，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備檢驗檢測工作。

2015-03-12）