摘　要：對聚乙烯燃氣管道熱熔焊機自動化控制的必要性進行分析，探討國家標準、應用方對熱熔焊機自動控制的要求，對市場上3種品牌自動熱熔焊機的自動控制性能進行了測試。

關鍵詞：聚乙烯燃氣管道  熱熔焊機  自動化控制

Automation Requirements for Hot-melt Welding Machine of PE Gas Pipe

Abstract：The necessity for automation of hot-melt welding machine of PE gas pipe is analyzed．The national standards and the requirements of user for antomation of hot-melt welding machine of PE gas pipe are discussed．The automation performances of three types of automatic hot-melt welding machines of PE gas pipe in the market are tested．

Key words：PE gas pipe；hot-melt welding machine；automation

聚乙烯(PE)管道具有使用壽命長、高耐腐性、良好的彎曲性能等，因此在燃氣管道工程中的應用日趨廣泛，PE燃氣管道的焊接質量備受人們的重視^[1]。業(yè)內強調熱熔焊機的自動化控制是由于對PE管道焊接質量暫時沒有非常好的非破壞性的檢測方法，熱熔焊機的自動化控制是確保焊接質量的最佳途徑之一。本文對聚乙烯燃氣管道熱熔焊機的自動化控制要求進行探討。

1　熱熔焊機自動化控制的必要性

對于鋼質管道的焊口，我們可以通過非破壞性質量檢測手段(如X光無損探傷)檢測焊接質量，從而確保焊口可靠性，但目前還沒有對PE管道熱熔焊口非常好的非破壞性質量檢測手段。要確保PE管道熱熔焊口的可靠性，除了PE管道熱熔焊口翻邊條檢查外，我們只能依賴嚴格控制焊接過程。對于采用人工控制熱熔焊機的焊接過程，人為因素導致的焊接質量問題不可避免，因此采用人工控制熱熔焊機的焊口質量良莠不齊。為保證PE管道熱熔焊接質量，必須采用自動熱熔焊機。

自動化控制的焊接程序具有以下優(yōu)點：減少人工操作步驟，降低人為因素對焊接質量的影響；自動設定、檢測焊接參數(shù)，當焊接參數(shù)超標時可報警并中斷焊接；可提供焊接記錄。

2　因察標準對盤動化控捌的娶泉

GB／T 20674.1—2006《塑料管材和管件  聚乙烯系統(tǒng)熔接設備第l部分：熱熔對接》對熱熔焊機的自動化控制作出了以下要求。

①應具有一致性，可靠性和可重復操作的性能。這是對自動熱熔焊機的基本性能要求，即應保證每個焊接接頭均具有相同可靠的質量。

②在焊接過程中，自動控制程序應控制、監(jiān)測并記錄關鍵焊接參數(shù)及焊接過程。關鍵焊接參數(shù)包括：焊接周期、拖拉壓力、加熱板溫度、移走加熱板和合攏管材之間的切換時間及管材滑移。當焊接過程中出現(xiàn)焊接參數(shù)超過設定范圍時，自動控制程序應終止焊接并提示原因。

③自動控制程序應提供目錄和數(shù)據(jù)檢索，如施工日期、時間、項目代號、焊接人員、管徑、壁厚(或SDR值)、焊接接頭序列號。

④應有獨立溫度控制系統(tǒng)，當溫度控制系統(tǒng)與溫度監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測結果出現(xiàn)失衡時，能自動切斷加熱板電源。自動熱熔焊機應配備一套溫度控制系統(tǒng)和一套獨立的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)自帶回路通過自動控制程序調整加熱板溫度，溫度監(jiān)測系統(tǒng)則實時監(jiān)測加熱板溫度并獨立于溫度控制系統(tǒng)。若這兩套系統(tǒng)失衡時(讀數(shù)不同時)，將自動切斷加熱板電源。

⑤自動熱熔焊機是一個多組件系統(tǒng)，無論哪個組件出現(xiàn)故障，均應能自動切斷電源并停止所有其他組件的運行。

3　應用方對自動熱熔焊機的要求

①焊接工序

市場上部分自動熱熔焊機的焊接工序設置并不理想，特別是銑切、故障檢測程序。我們要求自動熱熔焊機采用的焊接工序見圖l。圖l中，羽化是指當銑刀完成銑切后，停留在同一位置再轉動數(shù)圈，以保證切15端面的平整；吸熱是指PE管材從加熱板吸收熱量。

②故障檢測項目

GB／T 20674.1—2006對自動熱熔焊機故障檢測項目的要求較為概括，因此我們對自動熱熔焊機的故障檢測及報警項目進行明確細化(見表l)。

③焊接參數(shù)

考慮GB／T 20674.1—2006后，我們要求的焊接參數(shù)為：熱熔焊機校準提示，熱熔焊機型號及產(chǎn)品序號，焊接日期及時間，項目代號^*，焊工代號^*，焊口代號，施工地點^*，環(huán)境溫度，管材規(guī)格^*，管材SDR值^*，PE材料及顏色^*，焊接標準^*，加熱板溫度，初始卷邊加壓壓力(標準、實際)，初始卷邊尺寸(標準、實際)，吸熱持續(xù)壓力(標準、實際)，吸熱時間(標準、實際)，切換時間(標準、實際)，熔接持續(xù)壓力(標準、實際)，焊接時間(標準、實際)。標注*的焊接參數(shù)為人工輸入，其他為熱熔焊機自動生成。

4　自動熱熔焊機測試

為了解市場上自動熱熔焊機自動控制程序能否滿足實際要求，測試了3種品牌的自動熱熔焊機。

①銑切

GB／T 20674．11006建議管材端頭最小允許長度為30mm，因此當管材端頭長度達到最小允許長度時停止銑切，但實測中發(fā)現(xiàn)品牌l、2自動熱熔焊機存在以下問題。

a．品牌1自動熱熔焊機

品牌l自動熱熔焊機不具備自動停止銑切功能，即使銑刀產(chǎn)生銑切機架，銑切過程也不會自動停止。被銑刀切削的夾具見圖2。

b．品牌2自動熱熔焊機

雖然品牌2自動熱熔焊機具備自動停止銑切功能，但自動控制程序中的設定停止位置錯誤，導致銑切后管材端頭尺寸小于最小允許長度，即使機架合攏至極限位置也未能讓管端接觸，最終導致焊接失敗。

②初始卷邊尺寸

初始卷邊尺寸是PE管道焊接工藝的一項控制參數(shù)，若自動熱熔焊機允許焊工在焊接過程中自行調整初始卷邊尺寸，易影響焊接質量。但在測試中發(fā)現(xiàn)，品牌1自動熱熔焊機可自行調整初始卷邊尺寸。

③報警

品牌l、2自動熱熔焊機的故障檢測系統(tǒng)不完整，即使焊接參數(shù)不符合標準也可允許焊接繼續(xù)進行。品牌l～3自動熱熔焊機的故障檢測系統(tǒng)測試結果見表2。由表2可知，品牌1、2自動熱熔焊機未對表2中列舉的所有故障作出報警提示。

④其他問題

a．銑切程序可以跳過

對于品牌l、2自動熱熔焊機，即使未進行銑切程序，焊機仍可接受銑切完成的指令并繼續(xù)焊接，這樣焊工為縮短施工時間可直接跳過銑切程序，影響了焊接質量。

b．焊接記錄

測試中發(fā)現(xiàn)，品牌2自動熱熔焊機下載的焊接記錄是可修改的術．xls格式，這樣的焊接記錄可靠性差。品牌1自動熱熔焊機的焊接記錄缺少了初始卷邊加壓壓力。

⑤綜合評價

品牌l、2自動熱熔焊機對焊接程序、故障檢測報警、焊接記錄的自動控制不理想。

參考文獻：

[1]姬斌，呂尚鋒，王健，等．PE燃氣管道施工質量管理[J]．煤氣與熱力，2009，29(10)：B40-B43．

本文作者：麥鈞漢  席丹

作者單位：香港中華煤氣有限公司

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