PE燃氣管道焊機智能化控制研究

摘 要：PE燃氣管道的焊接質量影響到使用壽命和供氣安全。而在焊接施工中存在的不規范作業行為，給燃氣管網的安全運營帶來威脅。通過對焊機進行智能化改造，加強對焊接施工過程中各關鍵點的控制和信息追蹤，能有效提高PE燃氣管道的焊接質量。

關鍵詞：PE管道焊接；焊機；智能化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.098

1 前言

PE管道具有價格低、壽命長、耐腐蝕、施工方便等優點，在燃氣行業中得到了廣泛應用。PE的溫度達到190℃-210℃時會被熔化，在PE熔化時，施以規定的壓力作用，使PE管焊接端相互融合，然后經保壓冷卻管材熔接成為一體。在進行PE燃氣管道連接時，常使用數字電熔焊機或熱熔焊機來完成對接工作。PE管道的焊接質量主要依靠數字焊機設定的過程參數來控制，同時也受到材料因素、設備因素、環境因素和人為因素的影響。本文以廣州燃氣集團有限公司PE管道焊接施工中發現的問題為例，探討PE數字焊機智能化管理的必要性。

2 PE管道焊接質量問題

PE管道的焊接是布管施工中的關鍵， 關系到燃氣管網的安全運營。PE管道的焊接工藝包括預熱、吸熱、加熱板取出、對接、保壓冷卻，每一個步驟都關系到焊接質量的好壞。PE數字焊機在完成焊接作業后，可以將過程參數進行打印或者存入U盤，作為施工管理部門進行質量判斷和備案的資料。

工程管理人員在對已經完成焊接的PE管道焊口進行檢查的時候，發現有部分焊口沒按照要求進行保壓冷卻的問題。在使用自動或半自動PE數字焊機焊接施工過程中，由于保壓冷卻需要較長時間，部分施工人員為了趕時間，會在完成PE管對接后通過強制關機、斷電等手段提前松開夾具，把夾具拿到下一個施焊點進行作業，而讓剛剛對接的PE燃氣管道常壓冷卻，同時修改或偽造過程控制參數打印單，以掩飾施工過程的違規行為，這樣會降低焊口的強度，給PE管道安全運營帶來隱患。

3 問題分析

在PE管道焊接過程中沒有進行保壓冷卻的情況，主要原因有：

（1）在焊接過程中，保壓冷卻占用的時間比較多。由于保壓冷卻過程中需要占用夾具等設備，這段時間就不能開展其它焊口的焊接，部分施工人員為了趕時間不顧施工質量，私自采用強制關機、斷電等方式來松開夾具，跳過保壓冷卻階段。

（2）焊接施工的監控是通過完成焊接作業后由焊機將焊接過程控制參數打印出來或存入U盤，再交給監管單位。由于存在時間差，這就存在偽造數據的機會，且焊口信息不能追溯到作業人和焊口定位，不便于追責，這讓投機分子有機可乘。

4 PE焊機的智能化改造

4.1 應對思路

由于質量控制方式存在滯后性，不便于及時發現質量問題，應對措施就是要設置關鍵監控點和提高監控的時效，并增加對作業人員的管理，利用無線網絡將焊機焊接數據實時回傳，使焊機焊接過程處于受控狀態。

4.2 改造方案

硬件方面在PE數字焊機上增加GPS模塊、4G網絡模塊、指紋模塊、打印模塊、條形碼掃描槍、數據傳輸接口模塊等。軟件方面搭建數據管理系統，焊工、焊機信息統一在系統中登記備案，并設置有效期，合格證到期自動提醒，只有已經在系統中備案且在有效期的焊機才可以在工程中使用。

4.3 控制要點

（1）通過指紋模塊將焊工指紋寫入U盤，焊工通過“U盤+指紋”雙驗證啟動焊機。

（2）施工單位在開工前領取“工程編碼信息對照表”，每次使用焊機焊接作業前，焊工通過焊機掃描“工程編號條碼信息對照表” 記錄焊機、焊工信息，將焊口編號與工程編號關聯，并將焊機的位置進行坐標定位。

（3）在系統中錄入工程信息、管材信息、合格焊口信息庫。每次焊接前用焊機掃描管材上面的追溯碼，設置焊接、管材/管件參數，系統按照已經設置好的焊口編碼規則進行自動編碼，并記錄焊口定位。

（4）焊接數據將與系統中設定的合格焊接數據進行比對，不合格數據自動過濾，焊接失敗。焊接完成后實時上傳數據。

5 焊機智能化改造的效果

廣州燃氣集團PE數字焊機智能傳輸系統于2016年12月正式上線，并于2017年6月取得軟件著作權登記證書。在完成PE數字焊機的智能化改造后，實現了PE管道焊口信息的實時監控，有效防止在焊接過程中的焊口質量問題，同時還能追溯焊口的作業者信息，有效防止人為質量問題的發生。

6 結論

PE燃氣管道的焊口質量是燃氣管網安全運營的關鍵，施工過程監控應該貫穿于焊接作業的始終。PE數字焊機實現智能化改造，能夠對焊接質量的全過程監控和焊接過程信息的追蹤，有效控制PE燃氣管道的焊接質量，這對于提升燃氣管網的安全性有重要的現實意義。

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作者簡介：王堅，男，廣東汕頭人，工程師，研究方向：機電工程。