摘　要：通過對國內(nèi)常見品牌聚乙烯燃?xì)夤艿烙秒娙酆笝C(jī)的性能檢測結(jié)果的分析，從焊接性能、環(huán)境溫度補(bǔ)償功能與監(jiān)控性能及焊口信息記錄情況等方面，簡述了目前國內(nèi)電熔焊機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀，指出了低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的常見問題以及導(dǎo)致的原因，提出了提高焊機(jī)技術(shù)水平的措施。

關(guān)鍵詞：聚乙烯管道　電熔焊機(jī)　技術(shù)現(xiàn)狀

Analysis of the Technology Status of Electro-fusion Welding Machines for Polyethylene Pipes

Abstract：Thrmlgh the analysis of the inspection results of common domestic brands of eleetro-fusion machines of polyethylene pipes for gas supply，the current technology situation of electro-fusion machines was introduced briefly from their welding performance，function of ambient temperature compensation and monitor performance and welted joint infornlation recorded．And the common problems and their reasons were Dointed out that they were not able to meet the national standards，and measures to improve their technique level were also proposed．

Keywords：Polyethylene Pipe Electro-fusion Machine Technology Status

電熔焊接是一種方便且有效的連接聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿赖姆绞?，而電熔焊機(jī)是完成該方式的專用設(shè)備，近20年來，在PE管道安裝和維護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電熔焊機(jī)的廣泛應(yīng)用和自動化程度提高，電熔焊機(jī)技術(shù)得到了較大的發(fā)展^[1-3]。但與熱熔焊機(jī)一樣，電熔焊機(jī)作為一類裝配PE壓力管道的設(shè)備，其技術(shù)和管理仍存在一定的不足^[4]。一方面，國內(nèi)的電熔焊機(jī)沒有進(jìn)行強(qiáng)制性的型式檢驗和第三方性能檢驗，這不可避免地導(dǎo)致有關(guān)技術(shù)參數(shù)與國家標(biāo)準(zhǔn)^[5]的要求存在差異；另一方面，電熔焊機(jī)的使用狀況與燃?xì)夤こ坦疽约笆┕し降墓芾硭接嘘P(guān)，但不同單位的管理水平的差異是很明顯的。

盡管電熔焊接技術(shù)在國內(nèi)外被普遍認(rèn)為是一種可靠的連接方式，但其焊接質(zhì)量直接與焊機(jī)的質(zhì)量水平相關(guān)^[6-7]。2011年底以來，根據(jù)廣州燃?xì)夤艿腊惭b質(zhì)量管理的需求，我院首次在國內(nèi)開展了PE管道焊機(jī)的第三方性能檢驗，共計完成了60多臺次電熔焊機(jī)的性能檢驗，焊機(jī)品牌共計10個。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)^[5]和相關(guān)的安全技術(shù)規(guī)范^[8]的要求，檢測項目主要是影響焊接電壓和焊接時間有關(guān)的指標(biāo)。檢測結(jié)果表明，不同品牌焊機(jī)的性能差異很大，有的焊機(jī)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)要求存在明顯的差距。

因此，為了促進(jìn)焊機(jī)技術(shù)的發(fā)展和焊接質(zhì)量的提高，有必要對目前國內(nèi)電熔焊機(jī)技術(shù)狀況進(jìn)行調(diào)查和分析。本文通過匯總和分析不同品牌電熔焊機(jī)的檢測結(jié)果，探討了常見電熔焊機(jī)的焊接質(zhì)量水平和焊口信息記錄情況的技術(shù)現(xiàn)狀和影響因素以及提高焊機(jī)技術(shù)水平的途徑和措施。

1　電熔焊機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀

1．1　焊接性能

電熔焊機(jī)的焊接性能主要是對輸出能量的控制。對于常用的電壓控制型電熔焊機(jī)，需要控制的主要焊接工藝參數(shù)包括輸出電壓和熔接時間。

一方面，表1列出了常用的電熔焊機(jī)的輸入電壓、輸出電壓、熔接時間和冷卻時間等技術(shù)參數(shù)的狀況。從表l中可看出，盡管有些焊機(jī)的輸入電壓滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但在技術(shù)資料中標(biāo)稱的范同比國家標(biāo)準(zhǔn)要求的小，這可能與廠家缺乏完備的性能測試和還未嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。實際輸出電壓一般可通過電子元件的調(diào)節(jié)來調(diào)整，但檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不少焊機(jī)的輸出電壓出現(xiàn)明顯偏高或偏低的現(xiàn)象，這表明電熔焊機(jī)使用一段時間后需要進(jìn)行定期檢測和校準(zhǔn)；對于單電壓型焊機(jī)，其輸出電壓設(shè)置為39.5V，而不能隨電熔管件的焊接電壓而變化，因而這類焊機(jī)只適合于焊接電壓為39.5V的管件。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焊接電壓上升時間應(yīng)控制在總?cè)劢訒r間的l％以內(nèi)。但檢測中發(fā)現(xiàn)，不少焊機(jī)當(dāng)總?cè)劢訒r間小于100s時，焊接電壓上升時間一般在1s～2s之間，這是與標(biāo)準(zhǔn)要求存在差異。由于標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確規(guī)定冷卻時間的控制，有些焊機(jī)在手動模式時，缺乏冷卻時間設(shè)置功能，這既不符合焊接工豈規(guī)范，又給電熔焊接質(zhì)量留下一定的安全隱患。

如圖l和圖2所示，不同品牌的焊機(jī)的輸出電壓的波形類型不同。有些焊機(jī)的輸出電壓以直流型為主，有些以交流型為主。盡管不同波形的輸出電壓值均為真有效值，但是據(jù)不少施工單位反映，焊接同一批管件時，不同品牌焊機(jī)的焊接效果存在較大的差異。這可能與焊機(jī)的輸出電壓的波形類型或與其他參數(shù)共同的影響。

另一方面，電熔焊機(jī)的輸出電壓受輸出連接線、連接接頭及轉(zhuǎn)換接頭較大的影響。輸出連接線的線徑較小或長度過長時，可能導(dǎo)致輸出電壓偏低；連接接頭和轉(zhuǎn)換接頭的接觸電阻過大很容易導(dǎo)致實際輸出電壓過低，尤其是使用質(zhì)量較差的轉(zhuǎn)換接頭時，實際輸出電壓明顯偏小，這也表明容易導(dǎo)致加載管件的實際焊接電壓低于顯示值。

1．2　環(huán)境溫度補(bǔ)償功能

電熔焊機(jī)的焊接能量補(bǔ)償主要是對環(huán)境溫度補(bǔ)償。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了環(huán)境溫度測量精度要求，并要求焊機(jī)提供相應(yīng)的環(huán)境溫度補(bǔ)償技術(shù)文件，但未對環(huán)境溫度補(bǔ)償方式和補(bǔ)償精度做出明確規(guī)定。

一方面，盡管絕大部分電熔焊機(jī)在控制器上配置了測量裝置，但普遍存在測量溫度明顯受到機(jī)身發(fā)熱的影響，其原因主要是測量裝置直接安裝在控制器上。在檢測中發(fā)現(xiàn)，許多焊機(jī)工作半小時以上后，很容易超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍(允許偏差不超過±1℃)，有的甚至溫度變化幅度超過5℃。因此，溫度測量裝置的位置和測量精度還需要廠家進(jìn)行進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

另一方面，不同焊機(jī)設(shè)置的補(bǔ)償方式存在差異。由于標(biāo)準(zhǔn)未對環(huán)境溫度補(bǔ)償功能做出具體規(guī)定，當(dāng)使用手動模式時，有些焊機(jī)設(shè)置有補(bǔ)償功能但各有差異，有些則未設(shè)置補(bǔ)償功能。因此，此種情況下，電熔焊機(jī)是否應(yīng)具有環(huán)境溫度補(bǔ)償功能，以及如何對應(yīng)管件的補(bǔ)償要求仍需要進(jìn)一步探討。當(dāng)使用自動模式時，即在掃描讀取管件的條碼，電熔焊機(jī)可根據(jù)溫度變化程度，按照條碼要求進(jìn)行增加和減少熔接時間。但是，電熔焊機(jī)的補(bǔ)償參準(zhǔn)溫度設(shè)置存在差異，大部分焊機(jī)設(shè)置為20％，小部分設(shè)置為23℃。盡管在相同的焊接環(huán)境下，焊接相同的管件與管材時，由于不同焊機(jī)判別的環(huán)境溫度變化差存在差異，其實際熔接時間是存在人為差異的，尤其是對于管徑較大或要求的熔接時間較長時更加明顯。

1．3　監(jiān)控性能

監(jiān)控輸出回路的通斷、測量管件的電阻值和確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)等功能是國家標(biāo)準(zhǔn)對電熔焊機(jī)明確規(guī)定的監(jiān)控性能，但從檢查結(jié)果來看，各焊機(jī)對此性能的實現(xiàn)方式差異明顯，且部分品牌焊機(jī)缺乏相應(yīng)的功能。

其一，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，絕大部分焊機(jī)均具有在焊接前和焊接過程中對輸出回路通斷的監(jiān)控功能。

其二，各品牌焊機(jī)對連接管件電阻測量功能存在明顯的差異。一方面，表2匯總了常見品牌焊機(jī)焊接前屏幕顯示連接管件電阻測量值的情況?？梢钥闯觯许纹放坪笝C(jī)在焊接前不顯示或不直接顯示，這是不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。另一方面，當(dāng)電熔管件電阻值較小時，大部分電熔焊機(jī)的電阻測量偏差超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量偏差允許范同。檢測中發(fā)現(xiàn)，某個焊機(jī)在連接2W管件時，焊接前屏幕顯示測量電阻值為60W。這既與焊機(jī)的電阻測量精度有關(guān)，又與連接接頭的接觸電阻有關(guān)。

其三，不同電熔焊機(jī)對輸入數(shù)據(jù)確認(rèn)功能也存在較大的差異。對于采用條碼等自動輸入?yún)?shù)焊接時，雖然標(biāo)準(zhǔn)允許由操作員或焊機(jī)完成數(shù)據(jù)確認(rèn)功能，但是從實際情況來看：不少焊機(jī)很難或者無法實現(xiàn)該功能。一方面，如表2所示，有些品牌焊機(jī)在焊接前不顯示連接管電阻測量值，如果焊機(jī)不具有自動確認(rèn)功能，則是無法實現(xiàn)的。檢測中發(fā)現(xiàn)，某些焊機(jī)連接管件電阻值與輸入值相差較大時(3W以上)，仍允許焊接。甚至某些焊機(jī)連接電阻值大于200W電阻時，仍允許焊機(jī)工作，這是明顯低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求，且具有較大的安全隱患的。另一方面，有些單電壓型電熔焊機(jī)缺乏對輸入的焊接電壓進(jìn)行確認(rèn)。檢測中發(fā)現(xiàn)，讀取焊接電壓為35V或42V的條碼時，有些焊機(jī)仍輸出電壓為39.5V。因此，既要從標(biāo)準(zhǔn)上提高對焊機(jī)的技術(shù)要求，焊機(jī)廠家又要認(rèn)識管件識別的重要性。

1．4　焊口信息記錄

在焊口信息記錄方面，各品牌電熔焊機(jī)都具有數(shù)據(jù)檢索存儲功能，配置相應(yīng)的輸出接口(數(shù)據(jù)下載或打印接口)，存儲容量高于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求(不少于250個)。但是，與全自動熱熔焊機(jī)一樣存在信息不規(guī)范或不全的問題。對于具有可追溯性的焊口信息來說，應(yīng)至少包括工程管理、管道元件信息、焊接設(shè)備信息、焊接參數(shù)信息和焊接結(jié)果信息等5個方面。如表3所示，不少焊機(jī)記錄的焊口信息過于簡單和不規(guī)范。這既與目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對此要求不夠具體有關(guān)，又與對焊口信息對焊接工程管理重要性認(rèn)識不足有關(guān)。

1．5　常見問題匯總

表4匯總了檢測過程中發(fā)現(xiàn)的常見問題以及占總檢測臺數(shù)的百分?jǐn)?shù)。其中常見的直接影響焊接質(zhì)量的問題主要是輸出電壓和環(huán)境溫度測量，而電阻值測量與焊口信息兩方面是電熔焊機(jī)普遍存在的問題。這應(yīng)引起焊機(jī)廠家與焊接質(zhì)量管理部門的重視。

2　影響焊機(jī)技術(shù)原因分析和提高措施

2．1　原因分析

目前電熔焊機(jī)存在不少的質(zhì)量問題，這與目前的國家標(biāo)準(zhǔn)、焊機(jī)廠家和檢測及管理狀況密切相關(guān)。

其一，電熔焊機(jī)的國家標(biāo)準(zhǔn)對焊接性能的輸出電壓和熔接時間作了明確的要求，但是對能量補(bǔ)償和冷卻時間控制等方面并未做出具體的要求，從而存在部分品牌焊機(jī)缺乏此功能或不一致，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量。還有，相關(guān)規(guī)范對焊機(jī)的技術(shù)要求相對滯后。

其二，有些焊機(jī)廠家缺乏嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行產(chǎn)品制造和出廠檢驗。

其三，目前我國對燃?xì)庥?span lang="EN-US">PE管焊接設(shè)備的管理狀況不夠理想。一方面，國家沒有進(jìn)行強(qiáng)制性的型式檢驗和第二三方性能檢驗，因而焊機(jī)的質(zhì)量水平主要由廠家的自覺控制程度來保證，但是從實際檢驗結(jié)果可看出，目前不少的焊機(jī)廠家的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)要求存在不少的差距；另一方面，焊機(jī)使用過程中工作狀況的管理主要由燃?xì)夤こ坦镜馁|(zhì)量管理水平來決定，這對保證PE壓力管道的安全運(yùn)行是存在一定的不足。

因此，廣州地區(qū)使用的焊機(jī)存在各種各樣的質(zhì)量問題，很明顯地，在其他城市使用的焊機(jī)也同樣存在這些問題。

2．2　提高措施

各焊機(jī)廠家為使焊機(jī)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求與使用者的需求，積極對焊機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造并研發(fā)新產(chǎn)品，著重于提高對焊接參數(shù)控制精度和安全性能。不少焊機(jī)廠家聯(lián)系檢驗檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行焊機(jī)性能檢驗或型式檢驗，這是對焊機(jī)技術(shù)水平提高有利的。因此，焊機(jī)廠家應(yīng)立足于現(xiàn)有技術(shù)，以提高技術(shù)水平為最高要求，達(dá)到并超越國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

各大燃?xì)夤こ虇挝皇悄壳爸苯庸芾砗涂刂瞥鞘?span lang="EN-US">PE燃?xì)夤艿篮附淤|(zhì)量的環(huán)節(jié)。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對施工方使用焊機(jī)進(jìn)行管理和監(jiān)督是不可或缺的，對明顯不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和不符合施工規(guī)范要求的焊機(jī)進(jìn)行監(jiān)督管理是必要的。

另外，建議國家相關(guān)部門和機(jī)構(gòu)逐步在國內(nèi)全面開展焊機(jī)的質(zhì)量監(jiān)督管理和強(qiáng)制性型式檢驗及第三方的性能檢驗，并加強(qiáng)監(jiān)督管理，并對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善。

3　結(jié)語

目前不同電熔焊機(jī)的質(zhì)量水平存在較大的差異，其中不少焊機(jī)明顯低于國家和相關(guān)規(guī)范的要求。因此，有必要加強(qiáng)國家標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度和焊機(jī)質(zhì)量管理，更好地促進(jìn)焊機(jī)廠家改進(jìn)焊機(jī)技術(shù)和提高焊機(jī)質(zhì)量。

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本文作者：吳文棟　林金梅　涂欣　笪箐

作者單位：廣州市特種承壓設(shè)備檢測研究院