對(duì)內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

袁潤(rùn)超

（廣東華捷鋼管實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528402）

對(duì)內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

袁潤(rùn)超

（廣東華捷鋼管實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528402）

對(duì)內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管工藝與設(shè)備進(jìn)行了介紹，對(duì)現(xiàn)有的工藝設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)新復(fù)合工藝進(jìn)行了調(diào)試，新復(fù)合工藝采用淋浴水冷的冷卻方式進(jìn)行生產(chǎn)；分析了熱熔膠在復(fù)合時(shí)的溫度對(duì)內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管的影響，旨在不影響復(fù)合產(chǎn)品質(zhì)量的前提下提高熱熔膠的黏合強(qiáng)度。

內(nèi)襯塑復(fù)合管；水冷復(fù)合；熱熔膠；鍍鋅鋼

從20世紀(jì)末開(kāi)始，鋼塑復(fù)合管在給水方面得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。涂塑復(fù)合鋼管和內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管是鋼塑復(fù)合管的兩種主要產(chǎn)品。過(guò)度的采水加上大量的水質(zhì)惡化導(dǎo)致飲用水處理時(shí)不得不往水中加入各種添加劑，因此，鍍鋅管內(nèi)壁的生銹以及銹水的外滲嚴(yán)重影響人的身體健康是一個(gè)極其重要的問(wèn)題，而鋼塑復(fù)合管的出現(xiàn)則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管是一種將塑料管與鍍鋅鋼管的內(nèi)壁黏合的復(fù)合產(chǎn)品。內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管具備塑料管和鍍鋅管的優(yōu)點(diǎn)，即衛(wèi)生、環(huán)保、安全、剛性、塑性等。廣東華捷鋼管實(shí)業(yè)有限公司自從響應(yīng)國(guó)家禁用鍍鋅管在給水方面的應(yīng)用之后，便開(kāi)始大力推行內(nèi)襯塑鋼管，到目前為止，內(nèi)襯塑復(fù)合管的結(jié)合強(qiáng)度基本穩(wěn)定在了9.0 MPa以上，遠(yuǎn)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之上。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 28897—2012鋼塑復(fù)合管》中7.5條的要求，冷水用內(nèi)襯塑復(fù)合管的鋼管基管與內(nèi)襯塑料層之間的結(jié)合強(qiáng)度不應(yīng)小于1.5 MPa。因此，主要采用加壓、加熱融化熱熔膠使塑料管黏結(jié)在鍍鋅鋼管內(nèi)壁的方法，工藝流程主要為：拉筋（有需要）→套管工序→復(fù)合工序→端面切割。

1 內(nèi)襯塑復(fù)合工藝改進(jìn)的原因

內(nèi)襯塑復(fù)合是將塑料管與鍍鋅管內(nèi)壁貼合之后放置在中頻鋼塑管復(fù)合機(jī)上，在兩端對(duì)鋼管內(nèi)部進(jìn)行加壓，控制鋼管的速度移動(dòng)鋼管，將需要復(fù)合的鋼管在中頻設(shè)備上進(jìn)行加熱復(fù)合。中頻加熱后采用空冷，冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使熱熔膠的黏性減弱，導(dǎo)致生產(chǎn)陷入停滯，大大影響了生產(chǎn)效率，特別是在廣東夏季持續(xù)高溫的天氣下，降溫尤為困難。

內(nèi)襯塑復(fù)合生產(chǎn)中熱熔膠采用了AP150，內(nèi)襯塑材料采用了PE管。原計(jì)劃中頻溫度加熱到150℃以上，由于空冷降溫較慢，導(dǎo)致內(nèi)襯塑復(fù)合管上持續(xù)的熱傳導(dǎo)和能量集聚。為了防止熱熔膠隨著溫度的降低和冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致黏合強(qiáng)度降低，因此，中頻加熱溫度勉強(qiáng)控制在130～150℃，而熱熔膠的完全流體化的溫度在150℃左右，PE管軟化溫度最低在140℃以上。由于溫度不夠使熱熔膠處于軟化狀態(tài)而非流體狀態(tài)，此時(shí)黏合能力較差，而且PE管也未能完全軟化緊貼鍍鋅管內(nèi)壁。由于黏合能力極弱，因此極易出現(xiàn)管端分離和塑料管起皺等不合格管，需要重新進(jìn)行中頻復(fù)合工序，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量。

AP150熱熔膠的主要性能為可塑性強(qiáng)和粘度高但是耐熱性能和黏合強(qiáng)度較差，熱熔膠的使用溫度和冷卻時(shí)間應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)，溫度過(guò)高時(shí)極易氧化和熱分解，溫度降低時(shí)粘度降低、黏合能力下降，易造成管端分離或起皺起泡等現(xiàn)象。所以，必須控制好加熱溫度、冷卻時(shí)間以及不斷地對(duì)內(nèi)部進(jìn)行充壓和優(yōu)化冷卻設(shè)備的冷卻效果。只有這樣，才能使熱熔膠達(dá)到一個(gè)更好的黏合強(qiáng)度。

2 內(nèi)襯塑復(fù)合工藝水冷復(fù)合新工藝

水冷復(fù)合新工藝的原理為將塑料管與鍍鋅管內(nèi)壁貼合，兩端用夾具夾緊。為了提高熱熔膠的黏合強(qiáng)度，因此，在進(jìn)行中頻加熱時(shí)，兩端夾具持續(xù)對(duì)管內(nèi)進(jìn)行充壓，使內(nèi)襯塑料管與管壁緊貼，再利用中頻加熱設(shè)備對(duì)鍍鋅管、塑料管以及熱熔膠進(jìn)行加熱，控制好溫度（通過(guò)設(shè)置PLC程序上的正反向出力來(lái)控制）。中頻加熱設(shè)備是固定住的，將需要復(fù)合的鍍鋅管和內(nèi)襯的塑料管以一定的速度從管一端到管另外一端經(jīng)過(guò)已經(jīng)調(diào)好需要加熱到的溫度的中頻加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，加熱過(guò)后再經(jīng)過(guò)淋浴水冷區(qū)進(jìn)行溫度速降，直到已加熱的復(fù)合管全部經(jīng)過(guò)水冷區(qū)后結(jié)束，之后經(jīng)過(guò)端面處理后檢查復(fù)合效果即為復(fù)合結(jié)束，平面CAD如圖1所示。

3 內(nèi)襯塑復(fù)合工藝改進(jìn)效果

通過(guò)增加淋浴水冷設(shè)備，可防止熱熔膠流體在持續(xù)高溫時(shí)的氧化和熱分解。對(duì)熱熔膠的快速冷卻有利于縮短冷卻時(shí)間，也有利于提高黏合強(qiáng)度。通過(guò)調(diào)整復(fù)合設(shè)備的正反向出力數(shù)據(jù)，可以在保證內(nèi)襯塑復(fù)合管質(zhì)量的前提下，將中頻加熱的溫度從130～150℃提高到適合熱熔膠充分流體化的溫度。此溫度范圍能夠使熱熔膠更加充分地融化、流體化，并提高粘度和對(duì)內(nèi)襯塑復(fù)合管的黏合強(qiáng)度，也有利于PE塑料管的軟化膨脹，使其緊貼鍍鋅管內(nèi)壁，大大改良了內(nèi)襯塑復(fù)合管產(chǎn)品的質(zhì)量，使得生產(chǎn)速度加快，生產(chǎn)效率也進(jìn)一步提升。熱熔膠對(duì)于內(nèi)襯塑復(fù)合鋼管的黏合強(qiáng)度也由之前的5.0 MPa左右提高到了7.0 MPa左右。

但在改進(jìn)后的試生產(chǎn)中，內(nèi)襯塑復(fù)合產(chǎn)品出現(xiàn)了質(zhì)量上的不穩(wěn)定，部分內(nèi)襯塑復(fù)合管的內(nèi)PE塑料管起皺起泡現(xiàn)象比較突出。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝跟蹤發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是由于局部熱量較為集中使熱熔膠流體持續(xù)加熱導(dǎo)致出現(xiàn)了氧化和熱分解的現(xiàn)象，進(jìn)一步影響了熱熔膠的粘度，可能是淋浴水冷的冷卻效果并不是很理想。經(jīng)過(guò)調(diào)整之后，復(fù)合設(shè)備運(yùn)行逐漸平穩(wěn)，溫度再次提高到更加合適的溫度范圍內(nèi)，如表1所示。表1中的正反向出力數(shù)據(jù)是用來(lái)調(diào)整溫度范圍內(nèi)的一些數(shù)據(jù)，溫度會(huì)隨著其數(shù)據(jù)的增大而增高。而內(nèi)襯塑復(fù)合管的黏合強(qiáng)度也由原來(lái)的7.0 MPa左右提高至10.0 MPa左右，不僅改善了產(chǎn)品質(zhì)量，也進(jìn)一步提高了復(fù)合效率。

表1 DN20×4.0×6 000內(nèi)襯塑復(fù)合管第4次調(diào)試參數(shù)

生產(chǎn)時(shí)記錄的溫度與黏合強(qiáng)度的關(guān)系如圖2所示。

如圖2所示，隨著溫度的升高，黏合強(qiáng)度呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。并不是一味地升溫就可以提高內(nèi)襯塑復(fù)合管的黏合強(qiáng)度，圖2中的關(guān)系只是在溫度為一定范圍內(nèi)的樣本統(tǒng)計(jì)結(jié)論。而當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，熱熔膠原本就處于完全流體化，但是繼續(xù)加熱會(huì)使熱熔膠劇烈氧化與熱分解，導(dǎo)致其粘度降低，這樣狀態(tài)下的熱熔膠會(huì)導(dǎo)致PE管的受損，難以有效的黏合內(nèi)塑料管和鍍鋅鋼管內(nèi)壁，嚴(yán)重影響了內(nèi)襯塑復(fù)合管的質(zhì)量。

圖1 改進(jìn)后內(nèi)襯塑復(fù)合設(shè)備CAD圖

圖2 溫度與黏合強(qiáng)度的關(guān)系

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所介紹的有關(guān)內(nèi)襯塑復(fù)合管的工藝和設(shè)備上的改進(jìn)都是基于大量的生產(chǎn)和工作所獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)以及團(tuán)隊(duì)的合力協(xié)作共同成就的成果，每一步成功都來(lái)之不易。內(nèi)襯塑復(fù)合管在生產(chǎn)之中需要注意的是鍍鋅管的質(zhì)量、塑料管的質(zhì)量、熱熔膠的性能、復(fù)合生產(chǎn)的速度控制、冷卻強(qiáng)度、壓縮氣流量控制、中頻加熱溫度、當(dāng)然還有設(shè)備操作等。在添加調(diào)整了冷卻設(shè)備后，則相應(yīng)的各種工藝條件及設(shè)備的操作也都需要調(diào)整。在生活中，如果要判斷內(nèi)襯塑復(fù)合管的優(yōu)劣，則直接觀察復(fù)合管或是測(cè)試塑料管與鍍鋅管內(nèi)壁的黏合強(qiáng)度即可。目前，國(guó)內(nèi)外的內(nèi)襯塑復(fù)合管主要采用加壓加熱的方式來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)然，對(duì)于內(nèi)襯塑復(fù)合管的工藝和設(shè)備上的改進(jìn)還將繼續(xù)，而這只是一小步而已。

［1］上田茂雄.日本的自來(lái)水管材［J］.上海建材，1999（03）.

［2］沈淦榮，楊偉芳，徐志茹.新型給水用鋼塑復(fù)合管的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］.給水排水動(dòng)態(tài)，2008（05）.

［3］浙江金洲管道科建股份有限公司，天津友發(fā)鋼管集團(tuán)有限公司，上海莘天實(shí)業(yè)有限公司，等.GB/T 28897—2012鋼塑復(fù)合管［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

TG335.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.065

2095－6835（2018）01－0065－02

袁潤(rùn)超，男，工程師，主要從事鋼管制造及其深加工相關(guān)工作。

〔編輯：張思楠〕