再谈洒水喷头的技术可靠性

关于洒水喷头的技术可靠性，我曾在《消防产品与技术信息》杂志1999.4期撰文作过浅表论述，洒水喷头的重要性和安全可靠的技术要点原本一目了然，不值得赘述。然而，近两年随着经济的发展，各种新型建筑的崛起，作为人民生命财产守护神之一的玻璃球自动洒水灭火喷头虽然其生产技术不断更新，产品质量也有较大提高，但我们仍然发现因洒水喷头发生误动作而“人为”引发的水患却仍时有发生。如行业内周知且影响较大的，曾发生于2002年12月某省消防总队新落成的大楼大厅的自动灭火洒水喷头误动作事故，已被业内人戏称为“大水冲了龙王庙”。喷头误动作引发水患，不仅仅是经济上的损失，更是消防企业形象的损失，同时也是行业信誉的损失。在此，我虽然不能说喷头误动作绝对可以避免，正如任何研制火箭的专家不能保证其每一次发射绝对成功一样，但是，如果能严格质量管理，采用合理的生产工艺，再加上有严格科学的监控检测手段作质量保证，使出厂喷头产品达到百分之百合格是完全有可能的。

分析历年来自动洒水喷头在使用中发生的误动作（误爆），以及生产企业在喷头装配过程中偶然出现的玻璃球破损现象，我们发现导致喷头误动作或异常破损现象虽然不排除有零配件（如：玻璃球或喷头本体）质量异常的原因，也不能排除因工程安装操作不当所致，但喷头装配不符合规范，特别是装配力偏高的现象更不应该被忽视，因为它所带来的危害不易让人察觉和重视。当然，企业忽视装配力对喷头质量影响的原因可能是多方面的：生产技术不成熟，生产设备不配套，还有的是缘于对国家现行喷头标准条文理解的不完善，甚至认为“标准”并没有对装配力作限制等等，以至出现了在喷头生产中控制装配力大小以喷头无渗漏为准的现象。为了更好地解决这一问题，让我们先回顾国家现行的喷头质量标准条文对喷头装配力所作的科学描述和限定：“对玻璃球应施加6倍平均荷载，并保持此荷载2min,玻璃球应无破损”（参见：GB 5135—93，第5.11.1款）。该条款的描述看似仅仅是对玻璃球轴向载荷的质量要求，但是仔细想之，装配力限定要求便可一目了然：喷头装配力最高值应小于玻璃球最低荷载的1/6。由于玻璃球的最低荷载已有明确规定：在国家标准GB18428-2001颁布实施之前，由“国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验测试中心”配合GB5135-93标准配套制定并发布执行的（96）检字第05号“洒水喷头用玻璃球性能要求和试验方法”曾这样规定过（以公称口径10和15的喷头为例）：其载荷平均值不得低于本规定1.5条要求（即2800N），而且每只玻璃球载荷值不得低于规定值的80%（即2240N）。若按照载荷最低值计，其装配力最高值应该≤374N；而于2002年2月开始实施的标准GB18428-2001“自动灭火用玻璃球”，规定：玻璃球平均破碎载荷和误差下限由生产企业提出，并规定“误差下限不得低于平均破碎载荷的50%”（参见：GB18428-2001第4.5条）。然而，目前供国内市场使用的玻璃球产品，不论来自国产还是进口，至今没有一家企业对自己生产的玻璃球提出过平均破碎载荷值≥6000N的指标，即使我们设定平均破碎载荷值为6000N，最低误差下限为50% ，那么玻璃球最低破碎载荷值为3000N（以公称口径10和15的喷头为例）。依此计算，喷头装配力最高值也不应高于500N。由此可见，不论是过去还是现在，国家在喷头技术标准中对喷头生产过程中的装配力都一直有一个明确、科学、合理的限制。

标准条款是固定的，执行标准的手段却是多种多样的。企业的生产技术能力也是有差异的。实际上，从我们所掌握的资料得知，如何控制喷头装配力和如何确认喷头装配力正是企业所面临的两个极容易被忽视的问题，然而却也是难题。

在我们与企业的接触中了解到，有不少的企业都认为只要采用限力扳手（手动的，电动的或自动的等），就能较好地控制装配力；而确保限力扳手的相关参数不变，装配力也就得到了稳定的保证。然而，过分依赖限力扳手的“限力”能力，也正是导致部分企业喷头装配力异常而浑然不知的原因。事实上多种因素都在干扰限力扳手的准确限力：扳手种类、扳手的精密度、扳手限力的稳定性、装配螺丝和喷体螺孔加工精密度、配合的一致性、毛刺、摩擦力、螺孔润滑条件等等，这些不确定因素的干扰，也就可能导致喷头装配过程中偶然出现装配力的不正常。由于存在装配力的不确定，如何确认和剔除装配力异常偏高的问题就重新摆在了企业面前。过去，国内外都没有方法能够在不破坏喷头的前提下检测出并剔除装配力异常偏高的喷头，企业对装配后的喷头装配力都是采用移除喷头上的玻璃球而测量其框架位移量的方式比较确定装配力。由于这种方法效率低，又是破坏性检测，导致了抽样比例的局限，检测结果的置信度偏低，加之部分企业对装配力偏高的危害重视不够，而该检测方法操作要求高，导致很多企业在实际生产中要么不抽检，要么很少抽检，根本不能全面、有效地监控产品的装配力，以至于存在装配力异常偏高，出现误动作或破损现象也就再所难免。

因此，寻求一种既简便高效又不破坏产品的检测手段，让企业能对装配好的喷头产品进行全部检测，最终把哪怕是万分之一的不合格产品剔除，提高进入市场喷头产品的安全可靠性，这显然是一件对企业对社会都非常有意义的事情，也是国内外与玻璃球喷头产品相关的企业机构共同关注的课题。

有鉴于此，去年初我们把本所在多年的玻璃球生产检测实践中总结形成的一套“玻璃球喷头装配力无损检测技术”进行了总结和完善，并陆续向喷头企业作了推荐。这项技术是一种对喷头装配力简便有效的检测监控技术。我认为普及推广应用该项技术能够极大地避免喷头产品出现误动作或装配破损，大大提高出厂喷头产品的安全可靠性。在与我们所合作的企业中，曾有这样一件事例：企业的喷头产品以出口为主，为保证产品质量，过去一直选用进口玻璃球，但是在喷头生产过程中因经常发生玻璃球破损而要求供应商赔偿，使得供应商十分为难。供应商也许是为了回避矛盾，主动向该企业推荐使用我们成都玻璃研究所生产的玻璃球，结果仍然免不了偶然发生装配破损现象。后经我所技术人员现场检测分析发现：该企业的问题主要是喷头密封件选用不妥，在生产过程中装配人员为防止喷头漏水，施加的装配力普遍过高。改换密封件，调整并控制装配力，情况由此彻底改观。另有一实例：某企业按常规开始了一天的喷头生产。使用的是进口电动限力扳手，设备参数检查无误，但是产品在静态温度试验和气泡消失试验过程中却连续发生两起玻璃球异常炸裂现象。企业曾怀疑玻璃球质量问题而重新进行了各项检验，后经我们与企业技术人员一起采用“喷头装配力无损检测技术”对当天产品进行检测，发现其装配力严重超标达数倍！从去年以来，为了协助喷头企业改善和提高喷头产品质量，我们已先后接待了14家企业的24批次、974件喷头产品的委托检测。从检测统计数据知，装配力达到1000-2000N的有51件，占受检样品数的（5.23%），而超过2200N的有17件占受检样品数的（1.74%），而且在受检样品中还发现一例平头装配螺丝。显然，这些装配力严重超标或使用了不合格零件生产的喷头产品一旦流入市场无疑将会带来严重的质量安全隐患。不仅如此，去年以来国内已先后有12家著名企业在我们的协助下安装并使用了“玻璃球喷头装配力无损检测”设备。事实证明，这项技术的应用为完善喷头产品质量和提高其安全可靠性开始发挥了作用。

喷头装配力无损检测技术是利用了物体在外力作用下将产生应力，而力的大小和受力点的不同又会产生各异的应力分布这一原理将可见偏振光通过受外力的玻璃体后，由于局部应力的作用使偏振光在透过玻璃体时发生偏移，这种偏移经过检偏镜便可清楚的用眼睛观察到偏移所形成的应力图案。基于这一原理，利用双偏镜观察玻璃的受压应力分布图案来判断受压的状况是完全可行的。安装有检偏镜能够用来观察玻璃受力状态的仪器就是众所周知的“玻璃应力检测仪”。一般来说，采用相同批次的玻璃球和相同批次的喷头本体生产的喷头，如果玻璃球受力状态相同，那么在玻璃应力检测仪的检偏镜下观察到的偏振光图案是相同的；当喷头球座特别是装配螺丝（上球座）与玻璃球接触的部位有异常（如有瑕疵或平头螺丝），其受力面积变小甚至形成点接触时（此状态下玻璃球动作可能发生异常，其原因另文再述），偏振光图案将明显不同；或者，选用的喷头配件完全正常一致，但是装配力不同，那么透过玻璃体的偏振光图案也是不同的，而且这个图案的变化是随装配力大小改变而变化，既有规律又可重现。根据不同的图案便可判断玻璃球受力状况的差异。我们采用自己设计制作的一套与压力传感器相连的喷头本体，通过装配力与偏振光图案的对应关系建立比较样品，进而把喷头产品逐一的通过玻璃应力检测仪与比较样品对照，即可方便的确定喷头装配力是否合理，所用配件（上球座或玻璃球）是否正常，一旦比较样品的图案被熟记后其检测效率是很高的。

作为人民生命财产守护神之一的玻璃球洒水喷淋系统因其灭火的自动性，启动的无源性，以及使用待命时间长等特点在消防领域里已越来越受到重视，在各类建筑设施中的应用也越来越普及。因此，作为该系统的核心---洒水喷头，其安全可靠性尤其显得重要。我相信，在业内人士共同努力下，坚持以科学的方法、严格的生产工艺和有效的质量检测监控手段，一定会有更多的喷头企业生产出国际一流的喷头产品，我们的产品一定能更好地服务全国、服务世界。