3PE防腐钢管,水泥砂浆内衬防腐钢管,环氧煤沥青防腐钢管,IPN8710无毒环氧树脂防腐钢管,内衬水泥防腐钢管,预制直埋聚氨酯保温,防腐管道, 国圻管道装备制造有限公司

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防腐知识
有缝缠绕式3PE防腐钢管  
在有缝缠绕式3PE防腐钢管在生产过程中,由于焊道的凸出,在外界压力的作用下,焊道处防腐钢管防腐层的减薄是必然的。在SY/TO413—2002标准中也做出了明确的规定,焊道处的厚度不能小于管体防腐钢管防腐层厚度的7O%。因为焊道是有缝钢管的最凸出部位,最容易受到外部力量的损坏,所以提高焊道的3PE防腐钢管防腐层厚度对提高钢管整体的抗破坏能力是至关重要的。另外在实际操作中,有时为了达到焊道防腐层所规定的厚度而增加管体防腐层的厚度,造成成本的提高。
    我们在这里讨论焊道防腐层减薄原因的目的,就是要找到减少焊道防腐层减薄方法,设法提高焊道防腐层的厚度,从而提高3PE防腐钢管抵御外界破坏的能力,同时也设法克服因焊道减薄使成本上升的不利因素。由于粉末在成型过程中定型时间早,外部压力对其引起变形的可能性很小,而且其厚度占总厚度的比例均在5% 以下,所以在这里不考虑粉末对焊道减薄的影响。因3PE防腐钢管防腐层厚度均匀性差,而引起焊道防腐层厚度不足的问题不在本文讨论范围内。
 
2 3PE防腐钢管焊道防腐层减薄的原因
    按照钢管防腐的过程,可将焊道防腐层的减薄过程分为两部分:一是成型过程造成的焊道防腐层减薄;二是成型后的冷却过程造成焊道防腐层减薄。下面分别从这两个过程中分析焊道防腐层减薄的原因。
2.1 在成型过程中造成焊道防腐层减薄的原因
    在以往实际操作中,主要考虑的是如何克服在成型过程中造成焊道防腐层减薄的不利因素,应当说,在这一过程中各厂都做了很多工作,如:减小压辊的硬度,在满足质量的前提下努力减小压辊的压力等。这些方法在理论上说,是应该有良好的效果的。在机头下,成型后焊道上PE隆起的视觉效果也是很好的,但成品的实际结果有时很难让人满意。特别是在管端附近,由于托辊的作用,焊道防腐层减薄量应当大于无托辊作用的钢管中间部位的焊道防腐层减薄量,而事实恰好相反,焊道防腐层厚度不足的情况往往是出在距管端较远的中间部位。造成以上结果的原因无疑与成型后的冷却过程有较大关系。
2.2 成型后的冷却过程造成焊道防腐层减薄原因
    在讨论冷却过程造成焊道防腐层减薄原因之前,让我们先来看一组照片,见图1。

图1 不同位置的焊道PE 隆起形状的照片
    图1中的a是在机头下完成防腐后,进入水冷线前焊道PE的轮廓图,在图中可以看出焊道PE隆起的形状。图1中的b、C,这是2种不同规格成品管管端附近的焊道PE的轮廓图,图中焊道PE的隆起比在进入水线前有所下降。图1中的d,这是成品管靠中间部位的焊道PE轮廓图,焊道PE的隆起不明显,而且是双隆起的图像。图l中的e也是成品管中问部位的焊道PE轮廓图,虽无双隆起的现象,但隆起的形状比管端明显下降。
    在实际工作中,焊道防腐层厚度不足,一般都出现在距管端2~3 m 以外的中间部位。而在机头下,只要认真观察就会发现无论在管子的任何部位焊道的PE成形轮廓都是一样的,经过水冷却后,再出现在我们面前的管子,其焊道上的PE形状已经变了模样,下面让我们来试着推测和分析造成上述现象的原因。
    在水冷线中,管子冷却过程我们不能细致的看到,只能根据以上现象来想象推断,逐步分析其变化的原因,让我们从管端进入水线开始分析。
    管子在进入水线前,管口对接处的PE被完全切开,进入水线后,水在对PE冷却的同时通过管口进入到钢管内部,在管内风的作用下,大部分水被吹向前面的钢管,也有部分水落在后面的钢管内.只是量少,不至于形成水倒流,即使这少量的水,对迅速降低管端一定区域内的钢管温度也起到了很大的作用,这样钢管内外同时冷却,比只有外部冷却的冷却速度要快得多。
    随着管子的行进,管子在进入水线后,很快就上了水线内的支撑轮胎,这时的PE并没有完全硬化,焊道和轮胎之间对其形成较高的压力(相对管体而言),经过水线内多个轮胎的碾压,焊道上的PE被一次次的减薄。当然越靠近机头的轮胎减薄的作用越大,当PE完全硬化后轮胎的碾压就不再能使其减薄。这就是管端焊道PE的隆起比没有进入水线前焊道PE隆起下降的原因。
    由于进入到管内的水只能冷却管端的一定区域,不能冷却管子距管端较远的部位,这时水只能冷却钢管外的PE,通过PE的冷却再冷却钢管,这样冷却的速度慢,而且PE同时受到外侧水的冷却和内侧钢管高温的影响,PE这时是外硬内软的。而这一部位管子的行进速度和管端是一样的,也就是冷却的时间是一样的,所以在经过轮胎的碾压时焊道顶部的PE变形减薄量比管端要大。让我们来看一下这一变形减薄的过程,见图2。

图2 在水冷线中焊道防腐层减薄过程的示意图
    图2中A 是钢管的运行方向,B是轮胎对PE施加压力F的运行方向。焊道PE内部较软的部分在F力的作用下向压强较小的焊道两侧沿着C向流动。此时这部分PE已没有在机头下高温时的弹性,也没有在低温下的刚性,这一流动变形是塑性的,无反弹或反弹性较小的。此时PE外侧具有较低的温度,硬度大,在受到轮胎碾压时,在压力F的作用下,由于内侧PE的减少,其隆起的形状下陷,但其表面不收缩,只是向两侧挤压,轮胎过后,在其内应力的作用下向回反弹,而呈现出双隆起的形状。由于焊道的形状、旋向、钢管厚度、冷却能力等因素的不同,这种双隆起的现象可能出现、也可能不出现。
    如果出现,凹陷大都出现在焊道先接触轮胎的一侧,也有出现在另一侧的个别现象。这种双隆起的现象,也进一步证实了在冷却时,水线内的支撑轮胎对焊道防腐层减薄的作用。
    通过成型后和冷却后焊道PE隆起的现象,分析了焊道防腐层减薄的原因。通过以上分析也进一步揭示了为什么在夏季焊道防腐层减薄的问题比冬季更加严重,这就是由于水的冷却能力下降。
2.3 底胶厚度问题
    由于底胶的厚度一般在防腐层总厚度的8%以下,并且底胶内接粉末外连PE,减薄变形的阻力较PE要大,在实际工作中又没有因焊道上底胶减薄而影响到防腐质量的现象,所以在这里不单独讨论底胶对防腐层减薄的影响,将其视为与PE一体考虑。
3 解决焊道防腐层减薄的方法
    通过以上分析可以看出,目前解决焊道防腐层减薄的主要矛盾是要解决焊道PE在水线中减薄的问题。也就是解决钢管上水线轮胎前的冷却问题。围绕这个思路在生产中想办法来解决或缓解焊道PE减薄的主要措施有:
a. 降低冷却水温;
b. 在能满足质量要求的前提下,让冷却水向机头靠近;
C. 后撤水线的第一组轮胎,可用接管器与托辊配合的方法来解决钢管之间的错口问题;
d. 将第一组轮胎改成活动式,只在管端附近对钢管进行支撑;
e. 降低PE的出口温度;
f. 控制好钢管的温度,不要让钢管中间温度过高(在《3PE防腐钢管焊道翘边的原因和防止措施》中已讨论过);
g. 合理地降低钢管行进速度;
h. 最理想,也是最难办到的方法是在靠近机头的一个固定的位置上,在钢管内侧定量供水冷却。
4 焊道外形对防腐层减薄的影响
    前面所说的都是在涂敷过程中焊道PE减薄的问题。实际上,对焊道PE减薄影响最大的因素是焊道自身的外部轮廓形状,见图3。这是垂直于焊道的4个3PE防腐钢管的样板照片,图中a、b、C是D610×1O的钢管,d是D813 X 8.7 mm 的钢管,这4个样板都是从防腐试验管段上取下来的。在同样生产条件下,试验管段的冷却效果比成品管的冷却效果要好。即使这样,从图中也可以看出焊道的形状对PE减薄的影响情况,4个样板下部焊道凸起稍高部位的PE比其它部位较薄。1、2、3样板是在同一试验管段上,焊道长约50 cm 的范围内取下的,但对焊道防腐层减薄的影响是不一样的,从图中可以看出a和c的减薄情况比较明显,这是由于焊道的外部轮廓形状差异造成的。

图3 3PE防腐钢管焊道样板照片
    从图4中也可以看出焊道的凹凸现象。图4中a焊道凸起小并较圆滑,凹凸现象较轻,这对焊道防腐层减薄影响较小。图 4中b焊道呈巨型,且凹凸现象较重这对焊道防腐层减薄影响较大。还有一种中间凸起的三角形焊道,对焊道防腐层减薄的影响更大。

图4 不同形状焊道照片
    在测量防腐厚度时是以最薄点为准的。当管体防腐层厚度达到标准而焊道防腐层厚度选不到标准时,焊道的各种凸出(无论是整体的或点状的)都是防腐成本提高的重要因素。
5结束语
    在缠绕式3PE防腐钢管作业中,焊道防腐层的减薄是不可避免的,但其减薄量是可以控制的。关键是能准确地找到并消除引起焊道防腐层减薄的主要因素。当然良好的焊道外部形状是减少焊道防腐层减薄的基础。

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