席丹1 陈玉1 乔涛2 陈泂杉1

1.港华投资有限公司； 2.卓裕（广东）工程建设有限公司

摘  要：聚乙烯管道焊接质量关系到燃气管网输配系统的安全和使用寿命。利用TMS工程移动应用信息化系统，实现了焊接记录数据电子化永久储存及焊接记录数据自动校验，提升了焊接数据检阅的准确性和智能化程度，为聚乙烯管道焊接记录数字化和焊接质量评定提供参考和借鉴。

关键词：聚乙烯管道；焊接；数据；检阅；质量评定；信息化

聚乙烯（PE）是一种热塑性材料， PE管相对于钢管、铸铁管而言，具有耐腐蚀性良好、使用寿命长、柔韧性好、焊接性能好等诸多优点，目前已被国内外广泛应用于城市燃气输配系统。

港华集团旗下港华燃气有限公司（以下简称港华燃气）下属130余家燃气企业，每年新建约6 000 km中低压燃气管道，几乎全部使用PE管，如何确保管道工程建设质量，保障城市燃气输配安全，是公司极为关注的问题。

PE管道焊接质量直接关系到燃气管网输配系统的安全和使用寿命。为实现PE管道焊接品质控制与品质保证，除了通过加强管材、管件的材料品质控制，全面应用符合标准的全自动焊机，规范焊接人员的操作过程，明确焊接质量检查标准等举措，特别应用港华TMS（Towngas Management System， TMS）工程移动应用信息化系统（以下简称TMS系统），记录操作信息及校验焊机焊接记录等加强监管，研究应用PE接口质量的无损检测技术[1]。笔者重点介绍TMS系统自动校验PE管道焊接记录的方式和应用案例。

1 信息系统与焊机的连接分析

焊机是用来对PE管材/管件进行热熔/电熔焊接的专用设备，全自动焊接设备能保证焊接操作的一致、可靠、可重复。热熔全自动焊机设定国内外成熟应用的焊接工艺参数，自动完成加热卷边、吸热、切换、加压熔接、保压冷却等操作；电熔焊机内装有数据输入解码器，管件生产厂家将电阻、焊接电压、时间等工艺参数编入管件条形码中，焊接时使用扫码枪扫码后解码器自动读取管件信息及设置焊接参数。

焊接记录真实地反映了焊接工艺参数执行情况，是判断焊口是否合格的重要参考依据。以往焊接记录需打印后人工进行焊接记录与设定参数比较，且打印一般使用热敏纸，难以做到焊接记录长期、有效保存。因此，打通焊机与工程管理信息化系统的接口，利用信息系统对焊接记录进行永久保存和自动检阅，可以协助企业提升工程PE焊接质量管理。

1.1 与全自动热熔焊机的连接

热熔焊机的液压系统稳压性能是衡量其质量好坏的一个重要指标，即焊机实际作用于焊接界面的压力（Pg，界面净作用力），是影响热熔对接焊接质量的关键，如Pg过高，则被加热的PE管材端部熔融物料被挤出，容易造成假焊现象；如Pg过低，将造成PE管端部熔融物料不能充分融合。焊机的总焊接压力（Pz）计算公式为：

式中： Pt为变量，随被焊管材的规格、长度的不同而变化； Pg应与焊接工艺规定的焊接压力一致，按GB/T 20674.1―2006《塑料管材和管件 聚乙烯系统熔接设备 第1部分》规定：“热熔对接焊机应具有拖动压力补偿功能，且施加在管材端部的界面净作用力应在规定焊接压力的±20％范围内。”因此，选择熔接压力校验作为信息系统与热熔焊机连接的主校验规则，系统对压力参数进行自动校验，监控焊机液压系统控制精度及稳定性；将温度、抽板时间、加热时间、冷却时间等参数作为记录指标，供焊接质量监督及后续追溯焊口质量。

1.2 与全自动电熔焊机的连接

参考标准ISO 11413（聚乙烯管和电熔配件间试样组装件的制备）及GIS/PL 2―4（燃气用聚乙烯管材和管件 第4部分：带加热件的电熔管件）中的有关规定，分析认为电熔接口焊接记录中的焊接能量参数尤为重要，必须要掌握电熔管件供应商设计的焊接能量数据及偏差范围，以此衡量每个接口焊接质量的合格性。借鉴这一经验，选择电熔焊接时的焊接能量作为信息系统与电熔焊机连接的主校验规则，电阻、电压、加热时间等参数作为记录指标。同时，开展了以下工作。

（1）联合供应商开展大量焊接试验，以确定不同品牌的焊机焊接不同品牌、规格的电熔管件时该管件应当产生的能量范围，并据此在TMS系统后台设置能量校验规则。据ISO 11413―2008 Annex B，图 1（a）为供应商设计的电熔管件需要温度补偿，图 1（b）不需要，故前者需要在后台设置时转换为标准温度能量范围。

（2）解码电熔焊机的焊接数据，将焊接记录传输到TMS系统，由系统自动识别及判断焊接记录的有效性，对于不在能量偏差范围内的焊接记录，系统自动给出提示，帮助监督人员关注这些异常记录的焊口。系统与焊机的连接大大提高了记录检查的及时性、准确性、真实性及工作效率。

2 实施经验

TMS系统于2017年上线启用，目前已在港华集团130余家企业全面使用，上传热熔焊接记录数据超过10万条，上传电熔焊接数据超过8万条。

2.1 热熔焊接数据检阅

对于热熔焊接记录，系统校验熔接压力目标值P m与界面净作用力Pg的差异不超过20%，则判定为该焊口熔接压力合格。目前焊机解码出的数据并未直接计算界面净作用力Pg，而是记录焊接实际压力值，系统自动检阅时，将焊接压力实际值Ps减去拖动压力滑动值P t来计算界面净作用力Pg。即：

热熔焊接熔接压力合格判断条件为：

热熔焊接数据通过接口传到TMS系统后，系统首先对焊接数据进行解码，同时自动根据上述公式对Pg进行判断，如超过目标范围，则系统提示焊接结果超出范围。此外，系统还将焊口号、加热板温度、抽板切换时间、加热时间、冷却时间等参数数字化并在系统中永久保存，以便追溯。如某公司上传至TMS系统的焊接数据，系统校验发现界面净作用力Pg超出范围，据此判定该台热熔焊机可能存在质量问题，要求对熔接压力超标的焊口做进一步的外观检查，必要时做破坏性试验，并要求使用者及时联系焊机供应商进行检修。表 1为某公司热熔焊接记录及焊接数据检阅情况。

2.2 电熔焊接数据检阅

TMS系统中电熔焊接数据是以某管件实际焊接能量值与管件供应商提供的标准能量范围相比较进行校验，要求管件供应商通过大量试验及结合设计方案确定该管件焊接能量范围，同时系统记录焊口号、焊接电压、焊接时间、电阻值等其他焊接参数数字化数据并在系统中永久保存，以便追溯。对于能量超范围 的焊口要求施工方、监理方着重进行外观检查，必要 时进行破坏性试验，同时也对管件供应商供货的一致性、焊机性能的稳定性进行了复核和校验。表 2为电熔焊接记录及焊接数据检阅情况。

3 未来展望

借助TMS系统存储PE管道焊接记录，将原来的纸质焊接记录转为信息化数据，解决了热敏纸质焊接记录难以久存难题，又能以信息化的焊接记录数据进行焊接参数自动检阅，做到及时、真实、长久保留PE管道焊接一手资料，为建立管道全生命周期管理提供真实、可追溯的数据资料；同时，可以清晰、直观的判断焊接结果是否在要求范围内，为焊工自查PE焊口焊接质量、监理方及甲方监督PE焊口焊接质量、上级主管部门远程监管PE焊口焊接质量提供了真实和便利的工具。

以云计算、大数据和人工智能所代表的信息化、数字化展现的强大生产力和发展方向，已经成为引领创新、驱动转型、塑造优势的先导力量，正深刻改变着包括燃气行业在内的所有行业。 PE管道焊接记录信息化将焊接记录转化为大数据并存储在云服务器中，作为构建燃气管网信息化全生命周期管理的重要一环，未来为燃气工程建设质量AI评估、燃气管网资产AI风险评估等燃气行业人工智能应用场景提供了重要的数据支撑。

参考文献：

[1] 席丹，乔涛. 提高PE燃气管焊接质量的途径[J].煤气与热力， 2019（8）： 30-33.

[2] 赵红.聚乙烯管道焊接技术和评价方法[J].中国塑料， 2011(7)： 48-53.

作者简介：席丹，大学本科，高级工程师，就职于港华投资有限公司，长期从事燃气工程管理工作。联系方式： 13510383772， echo.xi @towngas.com.cn。