3PE防腐钢管端头翘边缺陷原因分析

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。