一、內(nèi)容摘要：

    大口徑預(yù)制直埋保溫管屬于地下工程，一旦投入運(yùn)行，管道的檢測(cè)維修都很困難而且成本較高，保溫管的質(zhì)量是影響整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。為提高保溫管的預(yù)制質(zhì)量，結(jié)合大口徑高密度聚乙烯外護(hù)層保溫管的“管中管”生產(chǎn)工藝以及實(shí)際的生產(chǎn)過程，以油氣運(yùn)輸用管道三層PE防腐處理為例，從三層PE防腐層的涂敷、高密度聚乙烯外護(hù)管的生產(chǎn)、聚氨酯泡沫塑料保溫層的生產(chǎn)、防水帽的安裝和成品管出廠檢驗(yàn)等方面，在遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料層保溫管生產(chǎn)過程中需注意的問題，可zui大限度地保證保溫管的質(zhì)量，進(jìn)而保證工程質(zhì)量。

二、生產(chǎn)工藝

    大口徑預(yù)制直埋保溫管的保溫管生產(chǎn)工藝分為“一次成型”工藝和“管中管”成型工藝。“一次成型”工藝主要應(yīng)用于DN400以下管道。隨著管徑的增大，受鋼管自重影響，“一次成型”工藝不能很好地解決保溫層成型及偏心問題［1］，為保證質(zhì)量，需采用“管中管”成型工藝進(jìn)行生產(chǎn)。河北熱力管道有限公司針對(duì)保溫管生產(chǎn)的實(shí)際情況，介紹了大口徑高密度聚乙烯外護(hù)層保溫管生產(chǎn)的“管中管”工藝，提出了生產(chǎn)過程中需注意的事項(xiàng)，旨在為保溫管的生產(chǎn)提供參考。

    的大口徑保溫管“管中管”成型工藝與小口徑保溫管“一次成型”工藝相比，生產(chǎn)效率較低，工藝相對(duì)復(fù)雜。實(shí)際生產(chǎn)中，鋼管除銹之后會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)的不同而生產(chǎn)過程不*相同，有時(shí)鋼管進(jìn)行防腐處理，有時(shí)直接進(jìn)入發(fā)泡工序。以油氣運(yùn)輸用管道三層PE防腐處理為例，“管中管”工藝生產(chǎn)保溫管的過程可分為以下主要環(huán)節(jié)：三層PE防腐層的涂敷、高密度聚乙烯外護(hù)管的生產(chǎn)、聚氨酯泡沫塑料保溫層的生產(chǎn)、防水帽的安裝和成品管出廠檢驗(yàn)。

1    三層PE防腐層的涂敷

1.1  鋼管表面預(yù)處理

    鋼管在進(jìn)行涂敷之前需要進(jìn)行表面預(yù)處理，其質(zhì)量要達(dá)到GB/T8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》中規(guī)定的Sa2.5級(jí)要求，錨紋深度達(dá)到50～90μm。通過調(diào)節(jié)鋼丸和鋼砂的混合比例來控制鋼管表面的錨紋深度以及表面清潔度，并將鋼管表面附著的磨料以及灰塵清掃干凈。

1.2 管端粘紙

    防腐管端頭處理時(shí)要求除去管端的聚乙烯層，為了便于聚乙烯層的去除，在鋼管進(jìn)行防腐層涂敷之前需要對(duì)管端進(jìn)行粘紙?zhí)幚?。粘紙寬度的選擇要根據(jù)管端留頭的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度來確定，粘紙的寬度和粘貼質(zhì)量在很大程度上決定了端頭處理的質(zhì)量。如果紙的寬度有問題，端頭處理就不能滿足工程要求。如果紙沒有粘好，紙端頭粘接部分會(huì)在傳輸過程中發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生防腐層夾紙，嚴(yán)重的話，整根管道需要重新生產(chǎn)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3  防腐層的涂敷防腐層采用三層結(jié)構(gòu)，底層為環(huán)氧粉末涂層，中間層為膠粘劑層，外層為聚乙烯層。介質(zhì)輸送溫度不高于70℃時(shí)，其各項(xiàng)性能優(yōu)良［2］。在進(jìn)行正式生產(chǎn)之前，要進(jìn)行原料適用性試驗(yàn)，確定工藝參數(shù)。在確保各涂層均勻、zui小厚度符合設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，要保證其性能到GB/T23257-2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》［3］中4.3.2關(guān)于聚乙烯層拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、壓痕硬度和防腐層剝離強(qiáng)度、陰極剝離、沖擊強(qiáng)度、抗彎曲的規(guī)定。防腐層完成涂敷之后要滿足GB/T23257-2009中5.7 “應(yīng)用水冷卻至鋼管溫度不超過60℃”的要求，否則防腐層表面會(huì)因?yàn)槎逊艜r(shí)的柔性隔離物而產(chǎn)生壓痕。

1.4  端頭處理按照設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求，去除防腐管端頭的聚乙烯層，使管端聚乙烯端面形成小于或等于30°的倒角并保證預(yù)留長(zhǎng)度。

1.5  防腐管成品管堆放防腐管的堆放要注意防塵、防泥，并符合GB/T23257-2009中7.4的規(guī)定。在吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)過程中要注意防腐層的保護(hù)，避免出現(xiàn)防腐層表面粘泥、劃傷等問題，給后續(xù)生產(chǎn)帶來不便，并影響到保溫管的質(zhì)量。

2   高密度聚乙烯外護(hù)管的生產(chǎn)

2.1 適用性試驗(yàn)

    高密度聚乙烯外護(hù)管的質(zhì)量容易受到原材料和生產(chǎn)工藝的影響。在進(jìn)行適用性試驗(yàn)時(shí)，外護(hù)層的性能要滿足GB/T50538-2010《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［4］中3.5.2關(guān)于拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、縱向回縮率和長(zhǎng)期機(jī)械性能的要求。外護(hù)管的規(guī)格包括外護(hù)管的公稱直徑、zui小壁厚、長(zhǎng)度等要滿足工程設(shè)計(jì)的要求。

   該環(huán)節(jié)需注意以下問題：當(dāng)由幾家供貨商供料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)幾種不同品牌的聚乙烯料混合使用的情況。由于不同原料的物性參數(shù)不*相同，會(huì)造成聚乙烯外護(hù)管表面因顆粒熔化問題出現(xiàn)麻點(diǎn)等缺陷。因此，在生產(chǎn)過程中要避免幾種料的混合使用。

2.2 保溫管件外護(hù)管的焊接

   采用“管中管”工藝對(duì)彎頭、三通等管件進(jìn)行保溫時(shí)，外護(hù)管會(huì)按照設(shè)計(jì)角度，由幾段拼接而成。外護(hù)管的焊接方式分為鏡面對(duì)接焊和手工擠出焊兩種。手工擠出焊需要對(duì)焊接部位進(jìn)行坡口處理。外護(hù)管焊接要滿足CJ/T155-2001《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管件》［5］中4.4.3關(guān)于PE焊料、熔體流動(dòng)速率、外觀質(zhì)量、zui小彎曲角度的要求，并進(jìn)行工藝評(píng)定試驗(yàn)。外護(hù)管焊接時(shí)，易出現(xiàn)端口徑向錯(cuò)位的情況，在下料時(shí)應(yīng)盡可能使用同一根外護(hù)管并做好標(biāo)識(shí)，嚴(yán)格控制錯(cuò)位量。

2.3 外護(hù)管的存放

    聚乙烯外護(hù)管在存放過程中，受擠出成型應(yīng)力及外界環(huán)境的影響，周向會(huì)發(fā)生彎曲變形，橢圓度受到破壞，給穿管帶來困難。因此要采取支架支撐、協(xié)調(diào)生產(chǎn)進(jìn)度等措施來避免外護(hù)管長(zhǎng)時(shí)間堆放，保證外護(hù)管的橢圓度。

3 保溫層的生產(chǎn)

3.1 進(jìn)管

防腐管、外護(hù)管轉(zhuǎn)運(yùn)到保溫生產(chǎn)線時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行外觀檢查，確保都是合格產(chǎn)品。防腐層要確保其完整性，在修補(bǔ)范圍內(nèi)的劃傷要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修復(fù)，清除其表面的油脂、灰塵、水分或其它污染物。外護(hù)管表面要光滑平整、無暗泡、麻點(diǎn)、裂口等缺陷，內(nèi)外表面要無灰塵、泥土、聚乙烯碎屑等雜物。

3.2 穿管

    在防腐管表面固定好支架。常用的支架材質(zhì)有木質(zhì)和聚乙烯塑料兩種。選擇支架時(shí)，要考慮支架的強(qiáng)度和能承受的溫度。直管通過穿管平臺(tái)將其穿到外護(hù)管中；彎管的外護(hù)管先經(jīng)焊接形成兩段，采用從兩端套入后中間手工焊接的方式完成穿管。

    穿管過程zui主要的作用是避免保溫管出現(xiàn)偏心。支架要均勻分布在防腐管與外護(hù)管組成的環(huán)形空間內(nèi)，支架要有足夠的強(qiáng)度和數(shù)量。彎管易在彎曲部位產(chǎn)生偏心現(xiàn)象，下料時(shí)要在外護(hù)管表面和防腐管表面進(jìn)行定位標(biāo)識(shí)，穿管時(shí)嚴(yán)格按照已有的標(biāo)識(shí)進(jìn)行定位，可有效減少偏心量。

3.3 發(fā)泡

    將穿好支架的套管吊裝到發(fā)泡平臺(tái)上，調(diào)整端頭密封法蘭，按照設(shè)計(jì)要求控制留頭長(zhǎng)度。設(shè)定高壓發(fā)泡機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)：保溫管的投料量，組合黑料和白料的比例，調(diào)整料罐的空氣壓力。啟動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校正，正常后開始注射。保溫層的性能要滿足CJ/T114-2000《高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管》中［6］4.3.1關(guān)于泡沫結(jié)構(gòu)、泡沫密度、壓縮強(qiáng)度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)的規(guī)定。

3.3.1 料溫控制

   發(fā)泡成型過程中，原料溫度與環(huán)境溫度的高低及恒定與否直接影響泡沫的質(zhì)量，溫度較低時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大投料量，溫度較高時(shí)則應(yīng)適當(dāng)降低投料量。環(huán)境溫度以20～30℃為宜，原料溫度可控制在20～30℃范圍或稍高一些［7］。溫度較低時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行緩慢，泡沫固化時(shí)間長(zhǎng)；溫度高時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行得快，泡沫固化時(shí)間短，過慢和過快都易產(chǎn)生空洞和塌泡等缺陷［8］。當(dāng)發(fā)泡機(jī)自身的溫控系統(tǒng)或簡(jiǎn)單的溫控措施不能保證料溫時(shí)，需要采用空調(diào)系統(tǒng)對(duì)原料進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

3.3.2 黑白料的比例

    黑白料的配比會(huì)影響到泡沫層的性能。在黑白料的配比中，白料偏多，所得泡沫塑料制品較軟，高溫下尺寸穩(wěn)定性差；黑料偏多，泡沫硬而脆。在環(huán)境溫度較低，僅通過調(diào)節(jié)料溫不能很好地保證發(fā)泡效果時(shí)，反應(yīng)不夠*，導(dǎo)致個(gè)別地方出現(xiàn)“死泡”。為保證泡沫層的抗壓強(qiáng)度，需要適當(dāng)提高黑料的比例3.3.3聚氨酯泡沫的固化注料完成之后，需要靜置15～20min，待泡沫固化之后再開啟兩端的液壓封堵。液壓封堵的開啟時(shí)間影響著保溫層的密度以及均勻性。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)開啟時(shí)間，避免未固化的保溫層二次發(fā)泡，降低泡沫的密度，造成原材料的浪費(fèi)。

3.3.4 保溫半成品管的堆放

    受生產(chǎn)條件限制，在安裝防水帽之前，保溫管可能需要暫時(shí)先存放一段時(shí)間，在此期間需要注意防潮、防雨，堆放高度不超過2m。由于泡沫熟化還不充分，尚未達(dá)到zui終強(qiáng)度，存放時(shí)要確保管托有足夠的寬度和數(shù)量，避免因接觸部位壓強(qiáng)太大造成管體凹陷。當(dāng)管體受力發(fā)生變化時(shí)，凹陷的高密度聚乙烯外護(hù)層在自身塑性作用下會(huì)有一定程度的恢復(fù)，但是泡沫層不會(huì)，這樣就會(huì)造成外護(hù)層與泡沫層脫層，影響保溫管的質(zhì)量。

4 防水帽安裝

防水帽有防止保溫管在運(yùn)輸、存放及安裝過程中從管端進(jìn)水的作用，而且當(dāng)保溫補(bǔ)口失效之后，防水帽還起到防止水分沿補(bǔ)口向兩側(cè)繼續(xù)延伸的作用［9］。防水帽由基材和底膠兩部分成。GB/T50538-2010《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［4］規(guī)定當(dāng)管徑大于DN400時(shí)，基材厚度≥1.5mm，膠層厚度≥1.0mm，性能要滿足GB/T50538-2010中3.3.2關(guān)于拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、維卡軟化點(diǎn)、脆化溫度、電氣強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、耐老化等方面的規(guī)定。防水帽的安裝應(yīng)滿足GB/T50538-2010中5.1.7“外觀應(yīng)無烤焦、鼓包、皺折、翹邊，兩端搭接處應(yīng)有少量膠均勻溢出”［4］的要求。防水帽的安裝易出現(xiàn)保溫層端面與防水帽端面貼合不緊密問題，使垂直端面變成斜面，給保溫補(bǔ)口留下隱患，易形成散熱通道，影響保溫效果。在安裝防水帽時(shí)，應(yīng)按照其與外護(hù)層搭接面、保溫層端面、防腐層搭接面的順序進(jìn)行加熱，力求避免該問題的發(fā)生。

5 成品管出廠檢驗(yàn)

   按照GB/T50538-2010《埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中條款5.2的規(guī)定以及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行產(chǎn)品的出廠質(zhì)量檢驗(yàn)。重點(diǎn)檢查外護(hù)層、保溫層的性能，防腐保溫管的外觀，需要時(shí)可進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)。

三、總結(jié)

   在保證原材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，我們公司根據(jù)工程技術(shù)規(guī)格要求和實(shí)際生產(chǎn)需要，針對(duì)質(zhì)量控制要點(diǎn)，制定詳細(xì)的操作規(guī)程，對(duì)保證保溫管的質(zhì)量具有重要作用。在生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。當(dāng)原材料和生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，首先要進(jìn)行適用性試驗(yàn)，滿足要求后再進(jìn)行生產(chǎn)，并注意文中提到的一些細(xì)節(jié)，就可zui大限度地保證保溫管的質(zhì)量，進(jìn)而保證工程質(zhì)量。