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3PE防腐钢管端头翘边缺陷原因分析

  • 发布者:恒泰管道

    发布日期:2018-06-21
  • 1、3PE钢管端头3PE钢管端头翘边缺陷形成原因分析

    主要表现在以下几个方面:

    1.1 整体层3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。环氧粉末层、胶粘剂层与聚乙烯层粘结完整,但环氧粉末与钢管表面分离,形成3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    1.2 胶粘剂层与环氧粉末层分离,形成3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    1.3 聚乙烯层与胶粘剂层分离,形成3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    1.4 聚乙烯层与聚乙烯层之间的分层,形成3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    1.5 胶粘剂层或环氧粉末层缺失造成层间粘结缺陷形成3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    1.6 堆放环境引起的层3PE钢管端头3PE钢管端头翘边。

    2、缺陷产生原因分析

    3层PE层管端3PE钢管端头3PE钢管端头翘边缺陷实际上是层端部变形,即各层应力作用引起的变形,而这与3层PE成型的设备、材料、成型工艺、外界环境等各个方面的因素密切相关。下面我们从这几个方面加以分析。

    2.1 钢管表面预处理不当引起3PE钢管端头翘边

    钢管表面污物(未处理的铁锈、杂物或二次污染),在钢管表面与环氧粉末间形成隔层,导致环氧粉末与钢管表面未形成粘接,容易形成整体层3PE钢管端头翘边。

    2.2 温度条件偏差造成3PE钢管端头翘边

    生产过程中,钢管温度低于环氧粉末熔融所要求的温度条件,导致附着于钢管表面的部分或全部环氧粉末未熔融,致使环氧粉末与钢管表面粘接不牢固。此外,在喷粉过厚、粉末颗粒度不均或过大时,即使钢管加热温度达到要求,但因成型到冷却时间间隔设置较短,传导热来不及使粉末   熔融,也会导致此类缺陷形成。产生原因如下:

    2.2.1 中频设备操作问题,未考虑钢管的传动速度、钢管的壁厚,无法钢管加热效率。

    2.2.2 温度测量偏差,在3层PE生产过程中,温度测量多采用红外线测温枪测量钢管温度,由于红外线易受漫反射、测量距离等影响,所测温度与实际温度存在偏差。

    2.2.3 管接头设计缺陷,见图2,管接头了钢管的连续稳定传动,但接头使得钢管壁厚增加,中频感应加热部分被接头吸收,导致钢管管端温度低于钢管管中温度。

    2.2.4 冷却水倒灌。3层PE成型采用水冷却进行定型,在钢管传输过程中,钢管与钢管之间接头部分高低差使冷却水流向较低一侧钢管,并在管接头处积聚,造成管端温度急剧下降,导致粉末未胶化   。尤其在冬季温度较低时施工,该缺陷表现   为突出。

    2.2.5 环境温度较低,保温措施不当,引起钢管温度下降较快,同样造成粉末未胶化缺陷。

    加热条件引起的3PE钢管端头翘边,可通过粉末及端头粉末涂层的热特性试验进行验证。我们取环氧粉末原料和3PE钢管端头翘边管端头粉末涂层做DSC试验,见粉末的热特性曲线图3和粉末涂层的热特性曲线图4。

    a为以20℃/min的速率对粉末从30℃加热到285℃所得曲线,从图得出玻璃化转化温度:Tg1=52.8℃,反应热△H1=48.9J/g。

    b为以20℃/min的速率对同一粉末从30℃加热到150℃所得曲线,从图得出:Tg2=99.6℃。

    为以20℃/min的速率对粉末涂层从30℃加热到285℃所得曲线,从图得出玻璃化转化温度:Tg3=100.5℃,反应热△H2=1.7J/g。

    为以20℃/min的速率对同一粉末涂层从30℃加热到150℃所得曲线,从图得出:Tg4=92.4℃。

    粉末及粉末涂层热特性检测参数见表1:

    根据上述检测结果可计算粉末固化百分率C=(△H1-△H2) /△H1×100%=(48.9-1.7) /48.9×100%=96.5%,符合标准要求,但△Tg=Tg4-Tg3=︳92.4-100.5—=8.1≥5不符合标准要求,说明环氧粉末涂层加热到150℃,仍然发生吸热反应,说明粉末涂层反应不   。

    2.3 工艺过程不合理造成3PE钢管端头翘边

    2.3.1 管端缠纸不规范造成3PE钢管端头翘边。为方便生产过程中钢管接头处的分离,在钢管接头处采用缠纸的方式使环氧粉末层与钢管之间形成隔离层,若隔离纸超过设计宽度或角度产生偏差,就会形成隔离3PE钢管端头翘边。

    2.3.2 钢管传送速度不能粉末胶化时间。3层PE成型对传动速度要求非常严格,   在粉末胶化过程中完成中间胶粘剂层的缠绕或包覆,钢管的传动速度   与粉末胶化时间匹配,由于粉末胶化的时间比较短,钢管传输速度过慢,则可能出现粉末固化后中间粘结剂层才涂覆,过快则粉末未胶化中间粘结剂层就已经涂覆,这些都会造成中间粘结剂与粉末层不能熔合成整体,产生3PE钢管端头翘边。

    2.3.3 粉末固化引起3PE钢管端头翘边。钢管表面温度过高,中间粘结剂包覆前环氧粉末已经固化,导致粉末与胶粘剂粘接不牢固,造成层3PE钢管端头翘边。

    2.3.4 欠粉造成3PE钢管端头翘边,见图6。喷枪堵塞、粉箱缺粉、空压机偷停、喷枪距离钢管表面太远等,造成静电粉末喷枪停喷,则引起欠粉现象出现,只涂覆了中间粘结剂层和聚乙烯层,形成3PE钢管端头翘边缺陷。

    2.4 露天堆放形成3PE钢管端头翘边缺陷

    还有一类层端头3PE钢管端头翘边现象并不发生在成型过程中,而是在产品成型后,长期露天存放过程中发生的,见图7。由于环境条件的作用,当成品管长时间露天堆放时,管表面存留的雨水会沿层边缘渗透扩散,导致界面间粘接强度降低。因为3层PE层在露天堆放时随温度的变化而产生热胀冷缩,3层PE层和钢管的膨胀系数不同,导致3层PE层和钢管的变形程度不同,产生3PE钢管端头翘边,而且3层PE层坡口较薄,反复胀缩使3层PE层产生疲劳从而在坡口处形成3PE钢管端头翘边。另外,钢管端头裸露部分,受到潮湿气体的浸蚀,发生腐蚀,产生腐蚀氧化产物,并且通过水分渗透,氧化物向端头层扩展,从而引起层下腐蚀,造成层与钢管表面分离,引起3PE钢管端头翘边。

    结语

    钢质管道3层层间粘结状态决定了层质量,需要从整个生产线的   初设计入手,选购合格的材料,严格的生产工艺,及的成品防护,才能地控制端头3PE钢管端头翘边缺陷的发生。


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