摘　要：對(duì)聚乙烯燃?xì)夤艿罒崛酆笝C(jī)自動(dòng)化控制的必要性進(jìn)行分析，探討國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用方對(duì)熱熔焊機(jī)自動(dòng)控制的要求，對(duì)市場(chǎng)上3種品牌自動(dòng)熱熔焊機(jī)的自動(dòng)控制性能進(jìn)行了測(cè)試。

關(guān)鍵詞：聚乙烯燃?xì)夤艿?span lang="EN-US">  熱熔焊機(jī)  自動(dòng)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(zhǎng)、高耐腐性、良好的彎曲性能等，因此在燃?xì)夤艿拦こ讨械膽?yīng)用日趨廣泛，PE燃?xì)夤艿赖暮附淤|(zhì)量備受人們的重視^[1]。業(yè)內(nèi)強(qiáng)調(diào)熱熔焊機(jī)的自動(dòng)化控制是由于對(duì)PE管道焊接質(zhì)量暫時(shí)沒有非常好的非破壞性的檢測(cè)方法，熱熔焊機(jī)的自動(dòng)化控制是確保焊接質(zhì)量的最佳途徑之一。本文對(duì)聚乙烯燃?xì)夤艿罒崛酆笝C(jī)的自動(dòng)化控制要求進(jìn)行探討。

1　熱熔焊機(jī)自動(dòng)化控制的必要性

對(duì)于鋼質(zhì)管道的焊口，我們可以通過非破壞性質(zhì)量檢測(cè)手段(如X光無損探傷)檢測(cè)焊接質(zhì)量，從而確保焊口可靠性，但目前還沒有對(duì)PE管道熱熔焊口非常好的非破壞性質(zhì)量檢測(cè)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(yán)格控制焊接過程。對(duì)于采用人工控制熱熔焊機(jī)的焊接過程，人為因素導(dǎo)致的焊接質(zhì)量問題不可避免，因此采用人工控制熱熔焊機(jī)的焊口質(zhì)量良莠不齊。為保證PE管道熱熔焊接質(zhì)量，必須采用自動(dòng)熱熔焊機(jī)。

自動(dòng)化控制的焊接程序具有以下優(yōu)點(diǎn)：減少人工操作步驟，降低人為因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響；自動(dòng)設(shè)定、檢測(cè)焊接參數(shù)，當(dāng)焊接參數(shù)超標(biāo)時(shí)可報(bào)警并中斷焊接；可提供焊接記錄。

2　因察標(biāo)準(zhǔn)對(duì)盤動(dòng)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(shè)備第l部分：熱熔對(duì)接》對(duì)熱熔焊機(jī)的自動(dòng)化控制作出了以下要求。

①應(yīng)具有一致性，可靠性和可重復(fù)操作的性能。這是對(duì)自動(dòng)熱熔焊機(jī)的基本性能要求，即應(yīng)保證每個(gè)焊接接頭均具有相同可靠的質(zhì)量。

②在焊接過程中，自動(dòng)控制程序應(yīng)控制、監(jiān)測(cè)并記錄關(guān)鍵焊接參數(shù)及焊接過程。關(guān)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(shí)間及管材滑移。當(dāng)焊接過程中出現(xiàn)焊接參數(shù)超過設(shè)定范圍時(shí)，自動(dòng)控制程序應(yīng)終止焊接并提示原因。

③自動(dòng)控制程序應(yīng)提供目錄和數(shù)據(jù)檢索，如施工日期、時(shí)間、項(xiàng)目代號(hào)、焊接人員、管徑、壁厚(或SDR值)、焊接接頭序列號(hào)。

④應(yīng)有獨(dú)立溫度控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度控制系統(tǒng)與溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)失衡時(shí)，能自動(dòng)切斷加熱板電源。自動(dòng)熱熔焊機(jī)應(yīng)配備一套溫度控制系統(tǒng)和一套獨(dú)立的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)自帶回路通過自動(dòng)控制程序調(diào)整加熱板溫度，溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱板溫度并獨(dú)立于溫度控制系統(tǒng)。若這兩套系統(tǒng)失衡時(shí)(讀數(shù)不同時(shí))，將自動(dòng)切斷加熱板電源。

⑤自動(dòng)熱熔焊機(jī)是一個(gè)多組件系統(tǒng)，無論哪個(gè)組件出現(xiàn)故障，均應(yīng)能自動(dòng)切斷電源并停止所有其他組件的運(yùn)行。

3　應(yīng)用方對(duì)自動(dòng)熱熔焊機(jī)的要求

①焊接工序

市場(chǎng)上部分自動(dòng)熱熔焊機(jī)的焊接工序設(shè)置并不理想，特別是銑切、故障檢測(cè)程序。我們要求自動(dòng)熱熔焊機(jī)采用的焊接工序見圖l。圖l中，羽化是指當(dāng)銑刀完成銑切后，停留在同一位置再轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)項(xiàng)目

GB／T 20674.1—2006對(duì)自動(dòng)熱熔焊機(jī)故障檢測(cè)項(xiàng)目的要求較為概括，因此我們對(duì)自動(dòng)熱熔焊機(jī)的故障檢測(cè)及報(bào)警項(xiàng)目進(jìn)行明確細(xì)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(jī)校準(zhǔn)提示，熱熔焊機(jī)型號(hào)及產(chǎn)品序號(hào)，焊接日期及時(shí)間，項(xiàng)目代號(hào)^*，焊工代號(hào)^*，焊口代號(hào)，施工地點(diǎn)^*，環(huán)境溫度，管材規(guī)格^*，管材SDR值^*，PE材料及顏色^*，焊接標(biāo)準(zhǔn)^*，加熱板溫度，初始卷邊加壓壓力(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，初始卷邊尺寸(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，吸熱持續(xù)壓力(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，吸熱時(shí)間(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，切換時(shí)間(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，熔接持續(xù)壓力(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)，焊接時(shí)間(標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際)。標(biāo)注*的焊接參數(shù)為人工輸入，其他為熱熔焊機(jī)自動(dòng)生成。

4　自動(dòng)熱熔焊機(jī)測(cè)試

為了解市場(chǎng)上自動(dòng)熱熔焊機(jī)自動(dòng)控制程序能否滿足實(shí)際要求，測(cè)試了3種品牌的自動(dòng)熱熔焊機(jī)。

①銑切

GB／T 20674．11006建議管材端頭最小允許長(zhǎng)度為30mm，因此當(dāng)管材端頭長(zhǎng)度達(dá)到最小允許長(zhǎng)度時(shí)停止銑切，但實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)品牌l、2自動(dòng)熱熔焊機(jī)存在以下問題。

a．品牌1自動(dòng)熱熔焊機(jī)

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

b．品牌2自動(dòng)熱熔焊機(jī)

雖然品牌2自動(dòng)熱熔焊機(jī)具備自動(dòng)停止銑切功能，但自動(dòng)控制程序中的設(shè)定停止位置錯(cuò)誤，導(dǎo)致銑切后管材端頭尺寸小于最小允許長(zhǎng)度，即使機(jī)架合攏至極限位置也未能讓管端接觸，最終導(dǎo)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(xiàng)控制參數(shù)，若自動(dòng)熱熔焊機(jī)允許焊工在焊接過程中自行調(diào)整初始卷邊尺寸，易影響焊接質(zhì)量。但在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，品牌1自動(dòng)熱熔焊機(jī)可自行調(diào)整初始卷邊尺寸。

③報(bào)警

品牌l、2自動(dòng)熱熔焊機(jī)的故障檢測(cè)系統(tǒng)不完整，即使焊接參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)也可允許焊接繼續(xù)進(jìn)行。品牌l～3自動(dòng)熱熔焊機(jī)的故障檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果見表2。由表2可知，品牌1、2自動(dòng)熱熔焊機(jī)未對(duì)表2中列舉的所有故障作出報(bào)警提示。

④其他問題

a．銑切程序可以跳過

對(duì)于品牌l、2自動(dòng)熱熔焊機(jī)，即使未進(jìn)行銑切程序，焊機(jī)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(shí)間可直接跳過銑切程序，影響了焊接質(zhì)量。

b．焊接記錄

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

⑤綜合評(píng)價(jià)

品牌l、2自動(dòng)熱熔焊機(jī)對(duì)焊接程序、故障檢測(cè)報(bào)警、焊接記錄的自動(dòng)控制不理想。

參考文獻(xiàn)：

[1]姬斌，呂尚鋒，王健，等．PE燃?xì)夤艿朗┕べ|(zhì)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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