涂塑复合钢管是人们长期以来一直在努力寻求耐腐蚀保护的钢管,当代技术条件使钢材具有优异的性能保护层。为了使暴露在大气中和埋在地下的涂塑复合钢管(特别是输送液体和压缩气体的管道)安全可靠,人们对涂塑复合钢管涂料提出了以下要求:
能抵抗土壤、清水、海水、海鲜、地下植物根、微生物、白蚁、石油等化学作用的侵蚀。能抵抗水蒸气和氧气的渗透。电接触阻抗高。涂塑复合钢管吊装、储存和堆放时,涂料具有抗冲击、抗压和耐磨的力学性能。抗老化。使用温度范围广。表面光洁,无气孔。对人体无害。
以沥青为基础的常规涂料至今仍在使用,不能完全满足上述要求。近年来,随着石化行业的进步,出现了使用安全经济的合成产品作为涂塑复合钢管涂料的趋势。充分的研究和实验表明,聚合热塑料完全可以满足上述质量要求。其典型特征是当加热高于软化点温度时,处于塑性状态;冷却时再次硬化。聚乙烯的热塑性能满足涂塑复合钢管长期保护的要求。众所周知,塑料作为涂塑复合钢管涂料是一种抗热氧化、抗老化和抗光损伤的保护剂。根据多年的实验,高密度聚乙烯用作涂料,具有良好的机械、热力和耐腐蚀性。该涂料在涂塑复合钢管的阴极防腐保护中的电流密度也很低。因此,聚乙烯涂料具有技术和经济优势。涂层涂塑复合钢管试行标准。
将聚乙烯层徐在裸露涂塑复合钢管上有多种方法,其中几种可以实施。野外涂复是在管道直接铺设后,将单根涂塑复合钢管现场焊接,然后进行涂复。主要方法是用塑料带绕涂塑复合钢管。为安全起见,塑料带卷绕时的重叠量约为带宽的20%。涂塑复合钢管表面除锈后,用粘结剂粘合。这种方法必须提前假设管道铺设处的气候状态温和均匀,无论是温度、干燥度还是空气流动。由于涂塑复合钢管涂层的质量取决于环境因素,该方法在实践中有局限性。因此,目前涂塑复合钢管的聚乙烯涂层仍在专门设计的工厂提前进行。
有两种工厂涂层方法是有效的,一种是熔化粘结法(即粉末涂层),粉末聚乙烯是一种粉末聚乙烯,具有适当的粒度。这种方法是将表面干净的涂塑复合钢管加热到320℃左右,然后涂塑复合钢管本身大大转动。通过旋转的叶片式喷雾器,如图1所示,将聚乙烯粉末从下面猛烈喷洒在涂塑复合钢管上,或者用涂塑复合钢管上的喷雾槽将聚乙烯粉末喷洒在涂塑复合钢管表面。聚乙烯粉与加热涂塑复合钢管表面接触时,在接触的相燃烧,而在第二相中,附着在涂塑复合钢管表面的其他粉末开始受热熔化,从而形成封闭的聚乙烯膜。涂塑复合钢管的热容量和粉末喷洒的持续时间决定了聚乙烯薄膜的厚度。聚乙烯粉末熔化粘结在加热的涂塑复合钢管表面,相当于一个纯热塑化过程。为了使聚乙烯热塑化均匀,涂塑复合钢管全长温度必须均匀。由于聚变层中产生气孔的危险,涂塑复合钢管温度必须在一定范围内稳定,因此对涂塑复合钢管加热设备的要求很高。一般而言,熔化粘结的聚乙烯涂层具有轻微的粒状表面结构(所谓桔皮表面),这种表面结构需要第二次加热才能烫平。烯挤压成薄膜,同时从另一个略窄的宽缝模中挤出粘合剂,使薄膜缠绕在涂塑复合钢管上。由于技术和经济原因,中小直径(600mm)涂塑复合钢管一般采用套筒挤压涂层(双环模)。薄膜挤压法(宽缝模)用于大直径(>如00毫米)涂塑复合钢管的涂覆。
另一种涂层方法称为聚乙烯挤压法。它使用低成本的粒状聚乙烯作为涂料。将颗粒状聚乙烯放入挤压器中进行塑化,在模孔中成型6,然后涂在清洗加热到220℃左右的涂塑复合钢管表面。挤压器的作用是压缩、塑化和均匀混合聚乙烯颗粒,然后通过模孔压成聚乙烯块。挤压机的主要部件是螺杆(阿基米德螺杆),螺杆长度是直径的船~肋倍。在熔化的聚乙烯中,测量同等压力和螺杆端头的熔化温度尤为重要。为了准确控制挤压器的温度,挤压器容器上有一个可以独立控制和调节的加热区和冷却区。挤压器用固定压力将塑化的无气扎纯聚乙烯块压入成型模具中。成型模有两种:双环模和宽缝模。双环模见图2,有两个同心环缝,可将聚乙烯和粘结剂挤压成套筒状,包裹待涂覆的涂塑复合钢管。宽缝模将聚乙烯挤压成薄膜,同时从另一个稍窄的宽缝模中挤出粘合剂,使薄膜缠绕在涂塑复合钢管上。由于技术和经济原因,中小直径(600mm)涂塑复合钢管一般采用套筒挤压涂层(双环模)。薄膜挤压法(宽缝模)用于大直径(>如00毫米)涂塑复合钢管的涂覆。
涂层涂塑复合钢管表面的预处理对涂层外观和质量能否达到标准要求非常重要。涂塑复合钢管表面必须干燥清洁,不得有铁皮、铁锈、焊渣、灰尘、油脂等杂物。喷洒适当的清洁剂后漂洗,可有效去除油污。铁皮可以用盐酸或硫酸酸洗,也可以用喷丸去除。喷丸除鳞法应优先采用。涂层前,涂塑复合钢管应加热至220℃左右。涂塑复合钢管温度过高,聚乙烯涂料吸收过快,会影响聚乙烯和粘结剂的性质。因为涂塑复合钢管是连续涂装的,所以涂塑复合钢管需要连续加热,可以用煤气、油或电加热。600mm以上的涂塑复合钢管优先采用中频感应加热。采用套筒挤压时,涂塑复合钢管接手连接,在辊道上以固定速度前进。由单根涂塑复合钢管组成的连续管道由爬行式传动机架驱动。涂层作业线矿膜挤压法要求涂塑复合钢管均匀螺旋前进,刘曼动轮驱动涂塑复合钢管通过整个涂层作业线公会的涂层过程连续进行。
家用涂塑复合钢管上聚乙烯涂层的厚度一般由以下因素决定:①套筒挤压挤出的枯结剂厚度与套筒食品厚度之和;②薄膜挤压挤出的粘结剂厚度与薄膜厚度乘以重叠数。
焊管焊缝处的凸缘使涂层厚度比周围薄。因此,焊缝区域的聚乙烯涂层厚度应适当加厚,如图6所示。涂塑复合钢管表面的涂层需要用冷却水冷却,使聚乙烯快速硬化,避免涂塑复合钢管在后续运行中的机械损坏。冷却区的长度应为单管长度的倍数,以防止涂塑复合钢管释放的热量再次软化聚乙烯层。由于残余热量高,厚壁管需要二次冷却。涂塑复合钢管聚乙烯涂层是否符合标准必须进行测试。目前,已开发出可放置在涂复作业线上的连续自动涂层测厚仪。该仪器利用电磁原理进行测量。当产生电磁磁场时,与聚乙烯涂层接触的测量探针相当于与涂塑复合钢管极性相反的磁极。诱使磁场变弱的探针与相反磁极之间的距离(即聚乙烯涂层厚度)在换能器上反应,可以在标盘上读取,也可以在记录器上记录。