摘要:鋼管三層PE外防腐涂層成型過程中,由于鋼管質(zhì)量、原料、生產(chǎn)工藝等參數(shù)的影響,容易形成一些常見的缺陷。本文總結(jié)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些缺陷,并進行分析總結(jié),為提高鋼管涂層的質(zhì)量提供參考。
　　關(guān)鍵詞:三層PE、防護涂層、缺陷、分析
　　鋼管三層PE防護涂層成型的工藝復(fù)雜,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響涂層的質(zhì)量,因此嚴(yán)格控制每一道工序尤為重要。常見的涂層缺陷,都由特定的原因造成。我廠在對現(xiàn)有生產(chǎn)線進行長期實踐的基礎(chǔ)上,總結(jié)了一些常見的缺陷,分析了具體產(chǎn)生的原因，并完善了工藝技術(shù),進一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量。
　　1成型工藝
　　鋼管進廠檢驗→鋼管表面預(yù)熱→拋丸處理→管內(nèi)鋼砂等雜質(zhì)清理→鋼管表面灰塵清理→鋼管中頻加熱→環(huán)氧粉末靜電噴涂→底膠熱擠出纏繞(包覆)→外層聚乙烯熱擠出纏繞(包覆)→水冷卻成型→成品防腐層坡口成型→成品管堆放→成品管運輸。
　　2常見缺陷
　　2.1鋼管端頭涂層翹邊
　　涂層翹邊,分為生產(chǎn)過程和長期堆放過程中產(chǎn)生的翹邊,常見三種形式:①整體涂層翹邊,底層的環(huán)氧粉末與鋼管接觸面剝離;②中間膠層與環(huán)氧粉末層脫粘,造成翹邊;③外層聚乙烯涂層與中間膠層脫粘,造成表層翹起。翹邊產(chǎn)生有共性因素亦有個性因素。共性因素:都是由于材料的應(yīng)力作用,引起材料的收縮殘余應(yīng)力大于材料間的粘結(jié)強度時,翹邊就會出現(xiàn),而端部和焊縫部位往往是應(yīng)力集中區(qū)域,造成此類共性因素多由涂層成型過程中的個性因素決定。個性因素:鋼管進行拋丸除銹后,表面未清理干凈的灰塵或雜物,在鋼管表面與粉末層之間形成了隔離層；經(jīng)過中頻加熱的鋼管局部溫度低于粉末膠化所要求的最低溫度,鋼管表面部分或全部粉末未膠化,限制了粉末層與鋼管表面以及中間膠層的粘結(jié)。
　　2.2表面麻點
　　涂層表面呈現(xiàn)直徑在2-5mm左右的半球形或半橢球形鼓包,形成不均勻的麻點,嚴(yán)重影響防護涂層的表觀質(zhì)量。原材料中含有微量在高溫環(huán)境下可體積膨脹的低分子物質(zhì),如空氣、水分、溶劑或低分子揮發(fā)物,原材料在塑化擠出過程中,該類低分子物質(zhì)受熱體積膨脹,但限于模具空間位阻效應(yīng),被壓迫在材料體積內(nèi)難以釋放,一旦擠出�？�,由于其膨脹速度大于擠出速度,其膨脹應(yīng)力在未及完全離開模口即已完全釋放,故其鼓包形狀為半球形或半橢圓形。對涂層采用噴淋方式進行水冷定型過程中,由于噴淋水幕不均勻或落水產(chǎn)生飛濺水滴,在高溫表面造成局部點急速冷卻收縮,其周圍涂層冷卻后在應(yīng)力作用下均勻收縮,其收縮速率大于急冷點,則在急冷點形成鼓包,產(chǎn)生麻點。
　　2.3焊縫處涂層減薄或破裂
　　螺旋焊或直縫焊鋼管,進行三層PE層成型后,焊縫處涂層減薄或撕裂。焊縫余高超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,同寬度擠出�？诘�塑料在鋼管上包敷時,焊縫區(qū)形成的涂層偏薄,其冷卻收縮殘余應(yīng)力在薄區(qū)積累,由于焊縫區(qū)蓄熱能力大,冷卻成型后焊縫區(qū)所蓄積的殘余熱能經(jīng)熱傳導(dǎo)使該區(qū)涂層被再次加熱,導(dǎo)致該區(qū)涂層強度降低,如果焊縫表面粗糙,此類缺陷會更加明顯。
　　2.4鼓包缺陷
　　防護層出現(xiàn)鼓包,不但影響鋼管的表觀質(zhì)量,更表明防護層與鋼管表面的粘接力和陰極剝離能力降低。主要原因是涂層冷卻定型過程中的水量不夠造成的。噴淋冷卻完成后,由于鋼管內(nèi)部的余熱遠(yuǎn)大于涂層的維卡軟化點。當(dāng)已涂管線進入冷卻環(huán)境時,涂層開始整體冷卻收縮定型,此時受水珠急冷作用的表層已經(jīng)硬化,當(dāng)攜帶已硬化層膜所需的力大于膜下熔態(tài)塑料強度時,熔態(tài)塑料在收縮應(yīng)力下與已硬化塑料斷開,塑料本體膨脹后形成鼓包。
　　2.5表面皺褶
　　三層PE成型過程中,不管采用包覆法或纏繞法,底膠和聚乙烯膜與鋼管界面存在一個空氣層,包覆前,必須消除這個空氣層,否則會形成氣泡,經(jīng)過硅橡膠壓輥碾壓或水冷作用,氣泡就會扁塌,形成皺褶,有時也會破裂。纏繞法中需要通過專用硅橡膠壓輥的碾壓趕出氣泡,但碾壓過程極易引起涂層缺陷:①硅橡膠壓輥硬度過高,增大了與涂層的接觸力,當(dāng)鋼管運行出現(xiàn)不平穩(wěn)時,就會搓碾涂層;②壓輥與涂層接觸壓力過大;③硅橡膠壓輥膠層的厚度過薄,發(fā)生形變后,輥芯與涂層直接接觸,則會搓碾涂層造成表面皺褶。擠出成型過程以及原料的缺陷,也極易引起涂層表面缺陷。產(chǎn)生的原因與原材料組成、成型溫度、塑化狀態(tài)、擠出速度、熔體剪切應(yīng)力等有關(guān)。
　　2.6粘接力與陰極剝離
　　成品管粘接力或陰極剝離試驗中,涂層部分或整體被剝離,產(chǎn)品完全不達標(biāo)。在涂層成型過程中,底涂層已經(jīng)固化再進行底膠的纏繞(包覆),則粉末與底膠的粘接力就會急劇降低;成型后粉末固化前就急劇水冷會造成材料性能改變,容易降低粘接力;鋼管表面未清理干凈,也會造成此類缺陷。
　　2.7原料問題
　　①聚乙烯原料受潮吸水,或原料中含有超量的再生料或過量的添加劑,擠出過程中,會擠出魚網(wǎng)狀膜片。②底膠熔體流動速率小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時,產(chǎn)生的底膠膜超厚,延展性低,降低了與粉末層以及聚乙烯的粘結(jié)力。③環(huán)氧粉末粒徑分布超標(biāo),造成粉末上粉率低;粉末適用溫度范圍窄,膠化和固化時間短,造成粉末底涂與底膠之間粘結(jié)不好。
　　3質(zhì)量控制
　　3.1進場鋼管和原材料
　　(1)對有缺陷的鋼管進行返修。對修復(fù)后未達標(biāo)鋼管應(yīng)作廢管標(biāo)志,禁止進行涂裝處理。
　　(2)對所選定的材料或供貨商或牌(型)號改變時,須在涂敷生產(chǎn)線上做材料適用性試驗,并對涂層性能進行檢測。
　　3.2鋼管表面前處理
　　嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定進行[3]。
　　3.3包覆成型
　　(1)采用中頻感應(yīng)加熱鋼管,加熱溫度根據(jù)粉末膠化的最低溫度以及膠化、固化時間與鋼管運行速度的匹配來確定。加熱過程中,每隔1h測量并記錄一次鋼管的加熱溫度,隨時進行調(diào)整。
　　(2)環(huán)氧粉末噴涂采用內(nèi)置高壓靜電發(fā)生器粉末噴槍,可使絕大多數(shù)粉末被充電。根據(jù)鋼管的外徑變化來調(diào)節(jié)極距。
　　(3)底膠和聚乙烯層擠出涂覆:環(huán)氧粉末在鋼管表面噴涂膠化后,即進行底膠擠出涂覆,控制好底膠擠出機各段溫度,控制好聚乙烯擠出機各段溫度。
　　3.4成型及檢驗
　　(1)涂層冷卻中,要求冷卻水流量大并且非常均勻,冷卻后的鋼管溫度不得高于60℃。注意:冷卻前,應(yīng)保證熔結(jié)環(huán)氧粉末的完全固化。
　　(2)坡口成型:采用專用的鋼絲刷輪,保持刷輪與涂層接觸有一定的回彈;鋼管自轉(zhuǎn)平穩(wěn)。禁止采用車刀類的坡口成型技術(shù)。
　　(3)吊裝與堆放:成品管堆放平臺與上下管機構(gòu),表面要求鋪設(shè)厚膠皮,吊裝過程中,采用軟帶吊裝索具。成品管自制作完畢到埋地鋪設(shè)的時間間隔一般不超過一年,如果時間過長,露天堆放時要用苫布覆蓋。
　　(4)對涂敷過程、最終檢查和試驗結(jié)果等情況應(yīng)進行綜合分析,發(fā)現(xiàn)問題后及時解決問題。
　　3.5設(shè)備檢修和維護
　　底膠擠出機長時間放置不用,需要轉(zhuǎn)換并清理有關(guān)機具,定期檢修相關(guān)設(shè)備,確保運行正常,防止偷停等意外情況發(fā)生。
　　
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