摘　要：对聚乙烯燃气管道热熔焊机自动化控制的必要性进行分析，探讨国家标准、应用方对热熔焊机自动控制的要求，对市场上3种品牌自动热熔焊机的自动控制性能进行了测试。

关键词：聚乙烯燃气管道  热熔焊机  自动化控制

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)管道具有使用寿命长、高耐腐性、良好的弯曲性能等，因此在燃气管道工程中的应用日趋广泛，PE燃气管道的焊接质量备受人们的重视^[1]。业内强调热熔焊机的自动化控制是由于对PE管道焊接质量暂时没有非常好的非破坏性的检测方法，热熔焊机的自动化控制是确保焊接质量的最佳途径之一。本文对聚乙烯燃气管道热熔焊机的自动化控制要求进行探讨。

1　热熔焊机自动化控制的必要性

对于钢质管道的焊口，我们可以通过非破坏性质量检测手段(如X光无损探伤)检测焊接质量，从而确保焊口可靠性，但目前还没有对PE管道热熔焊口非常好的非破坏性质量检测手段。要确保PE管道热熔焊口的可靠性，除了PE管道热熔焊口翻边条检查外，我们只能依赖严格控制焊接过程。对于采用人工控制热熔焊机的焊接过程，人为因素导致的焊接质量问题不可避免，因此采用人工控制热熔焊机的焊口质量良莠不齐。为保证PE管道热熔焊接质量，必须采用自动热熔焊机。

自动化控制的焊接程序具有以下优点：减少人工操作步骤，降低人为因素对焊接质量的影响；自动设定、检测焊接参数，当焊接参数超标时可报警并中断焊接；可提供焊接记录。

2　因察标准对盘动化控捌的娶泉

GB／T 20674.1—2006《塑料管材和管件  聚乙烯系统熔接设备第l部分：热熔对接》对热熔焊机的自动化控制作出了以下要求。

①应具有一致性，可靠性和可重复操作的性能。这是对自动热熔焊机的基本性能要求，即应保证每个焊接接头均具有相同可靠的质量。

②在焊接过程中，自动控制程序应控制、监测并记录关键焊接参数及焊接过程。关键焊接参数包括：焊接周期、拖拉压力、加热板温度、移走加热板和合拢管材之间的切换时间及管材滑移。当焊接过程中出现焊接参数超过设定范围时，自动控制程序应终止焊接并提示原因。

③自动控制程序应提供目录和数据检索，如施工日期、时间、项目代号、焊接人员、管径、壁厚(或SDR值)、焊接接头序列号。

④应有独立温度控制系统，当温度控制系统与温度监测系统的监测结果出现失衡时，能自动切断加热板电源。自动热熔焊机应配备一套温度控制系统和一套独立的温度监测系统，温度控制系统自带回路通过自动控制程序调整加热板温度，温度监测系统则实时监测加热板温度并独立于温度控制系统。若这两套系统失衡时(读数不同时)，将自动切断加热板电源。

⑤自动热熔焊机是一个多组件系统，无论哪个组件出现故障，均应能自动切断电源并停止所有其他组件的运行。

3　应用方对自动热熔焊机的要求

①焊接工序

市场上部分自动热熔焊机的焊接工序设置并不理想，特别是铣切、故障检测程序。我们要求自动热熔焊机采用的焊接工序见图l。图l中，羽化是指当铣刀完成铣切后，停留在同一位置再转动数圈，以保证切15端面的平整；吸热是指PE管材从加热板吸收热量。

②故障检测项目

GB／T 20674.1—2006对自动热熔焊机故障检测项目的要求较为概括，因此我们对自动热熔焊机的故障检测及报警项目进行明确细化(见表l)。

③焊接参数

考虑GB／T 20674.1—2006后，我们要求的焊接参数为：热熔焊机校准提示，热熔焊机型号及产品序号，焊接日期及时间，项目代号^*，焊工代号^*，焊口代号，施工地点^*，环境温度，管材规格^*，管材SDR值^*，PE材料及颜色^*，焊接标准^*，加热板温度，初始卷边加压压力(标准、实际)，初始卷边尺寸(标准、实际)，吸热持续压力(标准、实际)，吸热时间(标准、实际)，切换时间(标准、实际)，熔接持续压力(标准、实际)，焊接时间(标准、实际)。标注*的焊接参数为人工输入，其他为热熔焊机自动生成。

4　自动热熔焊机测试

为了解市场上自动热熔焊机自动控制程序能否满足实际要求，测试了3种品牌的自动热熔焊机。

①铣切

GB／T 20674．11006建议管材端头最小允许长度为30mm，因此当管材端头长度达到最小允许长度时停止铣切，但实测中发现品牌l、2自动热熔焊机存在以下问题。

a．品牌1自动热熔焊机

品牌l自动热熔焊机不具备自动停止铣切功能，即使铣刀产生铣切机架，铣切过程也不会自动停止。被铣刀切削的夹具见图2。

b．品牌2自动热熔焊机

虽然品牌2自动热熔焊机具备自动停止铣切功能，但自动控制程序中的设定停止位置错误，导致铣切后管材端头尺寸小于最小允许长度，即使机架合拢至极限位置也未能让管端接触，最终导致焊接失败。

②初始卷边尺寸

初始卷边尺寸是PE管道焊接工艺的一项控制参数，若自动热熔焊机允许焊工在焊接过程中自行调整初始卷边尺寸，易影响焊接质量。但在测试中发现，品牌1自动热熔焊机可自行调整初始卷边尺寸。

③报警

品牌l、2自动热熔焊机的故障检测系统不完整，即使焊接参数不符合标准也可允许焊接继续进行。品牌l～3自动热熔焊机的故障检测系统测试结果见表2。由表2可知，品牌1、2自动热熔焊机未对表2中列举的所有故障作出报警提示。

④其他问题

a．铣切程序可以跳过

对于品牌l、2自动热熔焊机，即使未进行铣切程序，焊机仍可接受铣切完成的指令并继续焊接，这样焊工为缩短施工时间可直接跳过铣切程序，影响了焊接质量。

b．焊接记录

测试中发现，品牌2自动热熔焊机下载的焊接记录是可修改的术．xls格式，这样的焊接记录可靠性差。品牌1自动热熔焊机的焊接记录缺少了初始卷边加压压力。

⑤综合评价

品牌l、2自动热熔焊机对焊接程序、故障检测报警、焊接记录的自动控制不理想。

参考文献：

[1]姬斌，吕尚锋，王健，等．PE燃气管道施工质量管理[J]．煤气与热力，2009，29(10)：B40-B43．

本文作者：麦钧汉  席丹

作者单位：香港中华煤气有限公司

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