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鋼管知識
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大口徑鋼管泡沫噴涂保溫層成型工藝

發布日期:2020-10-15

0引言
    聚氨醋泡沫保溫鋼管具有保溫效果好、可直埋、比強度高等一系列優點,廣泛應用于原油輸送、城市供暖、城市供水、深海油氣輸送等各個方面。尤其是大口徑泡沫保溫管,已經成為輸送管道的主導產品。保溫管道的管徑已達到口徑800mm以上,現有的保溫管生產工藝由于技術條件的限制已無法滿足大口徑保溫管的生產。因此,大口徑鋼管飽沫噴涂保溫工藝的開發與應用已勢在必行。
1主要的泡沫保溫管生產工藝簡述
    目前國內外主要的聚氨醋泡沫保溫鋼管生產工藝有三種,分別是“一步法”內定徑工藝,“管中管”工藝和“纏繞法”工藝。這三種工藝應用非常廣泛,技術已相當成熟,但由于各種條件的限制三種工藝都各自存在著一些問題及缺陷。
1.1“一步法”內定徑工藝
      “一步法”內定徑工藝是一個連續成型工藝。其工藝過程為,擠出機擠出環形聚乙烯膜包裹在直線行進的鋼管表面并形成空腔,液態聚氨醋原料在空腔內澆注、發泡、并固化,這樣聚乙烯外護殼和聚氨醋保溫層可一次成型。此工藝實現了流水線連續化、全機械化成型泡沫保溫管,生產效率大為提高,原材料消耗下降,成本大為降低。但其管徑范圍一般限制在在口徑57-口徑 426mm之間,而且如果操作不當,鋼管與保溫層容易產生偏心現象。
1.2“管中管”工藝
      “管中管”工藝是先將鋼管與預先成型好的聚乙烯管殼穿套在一起,再將聚氨醋混合液注射到鋼管與聚乙烯管殼間的空腔內,使之發飽成型。此工藝特點是所生產的保溫管同心度較好,飽沫密度大、泡孔小、吸水率低,而且適用于較大管徑。但此工藝也存在一些問題:
      (1)發泡設備的技術要求高,設備投資大。
      (2)向大管徑鋼管上套聚乙烯外管時非常困難;
      (3)不能連續化生產,生產效率較低;
      (4)抱沫密度分布不均勻,中心部與端部相差很大,材料消耗大;
      (5)內部發泡質量無法觀察和檢測。
1.3“纏繞法”工藝
      “纏繞法”工藝是先用鋼制模具在鋼管表面發泡,成型保溫層,然后利用擠出機擠出聚乙烯膜,連續螺旋纏繞在發泡沫保溫層外面,形成外護層。其外護層厚度可由纏繞層數決定。此工藝的特征是發泡質量可以非常直觀的看到,如果飽沫存在大的空洞,可及時修補,保證了產品的質量;整個設備投資較“管中管”工藝低了很多,整個工藝過程非常簡單,生產管徑可達到1米以上。但此種工藝存在的缺點是:
      (1)采用多槍分段發泡,所以,每段接茬處可能存在縫隙;
      (2)不能連續化生產,生產效率極低;
      (3)生產大口徑保溫鋼管時,發泡模具較大且復雜,同時如果模具縮緊裝置不可靠,還存在“爆!钡劝踩[患;
      (4)不同管徑及保溫層厚度不同時,需配套相應的模具,模具投資較大;
      (5)原材料浪費大;
      (6)脫模劑使用對后期聚乙烯外護層的纏繞有不利的影響,降低了聚乙烯層的粘接性。
    綜上所述在三種生產工藝中,“一步法”工藝存在設備限制,無法滿足中大口徑保溫管生產!肮苤泄堋焙汀袄p繞法”工藝,也因為存在上述的缺陷,加大了工程造價,也延緩了部分地區集中供熱工程的進度。因此,中大口徑鋼管泡沫噴涂保溫成型工藝的開發已是勢在必行。
2泡沫噴涂保溫工藝
2.1工藝簡介
    經過外表面除銹并涂覆防腐底層的鋼管沿軸心方向旋轉,通過固定的飽沫噴涂區,泡沫通過高壓無氣噴槍將泡沫逐層噴涂到防腐底層表面,抱沫在固化區固化成型后,在螺旋傳輸線上向前傳動并通過專用擠出機擠出熱聚乙烯帶狀膜,從側向熱纏繞在成型好的泡沫外表面,通過碾壓輥碾壓后并冷卻定型形成平滑、均勻的聚乙烯外護層。
2.2工藝流程

圖1泡沫噴涂成型原理圖

圖1泡沫噴涂成型原理圖
    如圖1所示其工藝過程如下:鋼管檢驗一預熱一外壁清理一鋼管表面微塵處理一鋼管表面除銹質量檢驗一中頻加熱一FBE噴涂一電火花檢漏一管端封閉一上噴涂平臺一聚氨醋泡沫噴涂一噴涂質量檢查一上纏繞小車一聚乙烯纏繞包覆一水冷一切割一清理管端一包覆質量檢驗一標記一成品堆放。
2.3工藝特征
    泡沫噴涂保溫工藝主要針對管徑大于口徑500mm以上的鋼質管道進行泡沫噴涂保溫纏繞包覆,最大管徑可達到口徑1500mm左右。此工藝的特點是:
      (1)適應管徑范圍廣,設備投資明顯減少,成型工藝簡單易掌握;
      (2)泡沫的表觀質量是可以直觀地看到,避免了“管中管”法無法檢測到泡休表觀質量的缺陷;
      (3)不使用脫模劑,避免了“纏繞法”存在的影響聚乙烯粘接的缺陷,使外防護層更為嚴密,避免了水進入保溫層的可能性;
3結論
      (1)凹陷幾何變形及管體局部腐蝕坑是管道常見的失效形式,管道完整性檢測評價可以發現該類缺陷并及時采取有效措施,避免失效事故的發生。
      (2)施工機械物碰撞是造成管道凹陷變形的原因,同時造成防腐層破損和管道腐蝕。
      (3)雜散電流造成管道局部腐蝕嚴重,使剩余壽命減少,影響管道安全運行。
4有關建議
      (1)管道在建設施工階段應加強施工監督和管理,確保施工質量,避免管道安全隱患的產生。
      (2)管道內檢測是實現非開挖檢測缺陷的有效方法,建設單位應定期對在線管道進行完整性檢測和評價,對發現的缺陷應及時修復,防止失效事故發生。
      (3)企業應充分重視雜散電流干擾和腐蝕,及時開展雜散電流的專項調查,采取必要的防護措施,防止雜散電流腐蝕。

關鍵字:防腐鋼管 保溫鋼管 3PE防腐鋼管
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