一种新型的钢塑复合管生产工艺.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：张洪顺（1972），男，汉族，河北衡水人，大学专科，从事钢管热镀锌工艺研究。-108-一种新型的钢塑复合管生产工艺 张洪顺 王远志 翟永利 苗立贤 王志杰 邯郸正大制管集团股份有限公司，河北 邯郸 056011 摘要：摘要：随着高分子工业和高新技术的发展，钢塑复合管在化工、石油化工、医药、轻工、食品、冶金、热电（水处理）、城市建设等领域发挥了重要作用，并产生了巨大的市场需求，钢塑复合管具主要的特点是既有钢管的高强度，又具备塑料管材的环保卫生、耐腐蚀、低水阻的特点，同时具有高性价比，受到市场青睐。最为重要的是钢塑复合管可以匹配原有管道系统的规格尺寸和配套体系，同时可以根据输送流体性质灵活定制，拓宽了应用范围，得到市场的普遍认可。鉴于钢塑复合管的生产工艺很少有文献报道。本文就其采用热镀锌钢管与聚乙烯（PE）管复合而成的钢塑复合管生产工艺作一简单的介绍。关键词：关键词：钢塑复合管；聚乙烯；流体运输 中图分类号：中图分类号：U174 1 聚乙烯塑料管生产流程 聚乙烯塑料管生产流程如图 1 所示。图 1 聚乙烯塑料管生产流程图 2 聚乙烯管生产原料（1）使用的原料。聚乙烯（DFDA-7042）：最低使用温度可达零下100到零下 70，颜色为乳白色，表面呈蜡状且半透明。由于其优异的性能，聚乙烯在塑料管道和电线电缆等领域得到广泛应用，被视为一种理想的材料选择。其特点包括良好的耐化学性、电绝缘性、低吸水率和优越的机械强度，使其适用于各种环境条件和应用场景。热熔胶（EVA）：一种塑性粘合剂，使用温度为160-180。在一定温度范围内化学特性不变，无毒无味，属于环保型化学产品。热熔胶作为一种固体产品，具有便于包装、运输和存储的优势。同时，它也是无溶剂、无污染且无毒性的材料。此外，聚乙烯的生产工艺简略，具备高附加值，较高黏合强度且施工速度快等优点，受到人们广泛使用。色母，全称为色母粒，也被称为色种，是一种专门用于新型高分子材料着色的制剂。它是由高浓度的颜料或染料与聚合物基体以及各种助剂一起进行高度分散性的混合，最终形成的均匀、颗粒状的固体制品。色母粒的制造过程通常包括配料、聚合、着色、干燥、造粒、包装等多个步骤，每一步都需要精细的操作和严格的控制。色母粒在塑料制品中应用广泛，可以赋予塑料各种鲜艳的颜色。它不仅可以满足人们对塑料制品颜色的需求，还可以提高塑料制品的质量和性能。此外，色母粒还可以提高塑料的耐候性、抗紫外线性能以及抗静电性能等。其规格见表 1 所示。表 1 色母规格表 色别 编号 名称 正光 测光 备注 含铅色母 白 色 P425-900 超级纯白色 正面浊 全侧面浅 分散性色母，通常少量使用 否 P425-902 通白色 正面浊 全侧面浅 100分902=9份 900 否 P420-938 银底色控色剂 正面浊 半侧面浅粗 分散色母最大用量是30%否（2）原料的混合比例与烘干参数。重量比：聚乙烯粒（DFDA-7042）：色母：热熔胶=300:4:45（kg）；热熔胶（EVA）：重 量允许误差0.5kg；色母：重量允许误差0.2kg；聚乙烯粒混合后烘干温度：455；色母和聚乙烯颗粒混合后烘干，水分控制在 3%（SHT1770-2010 塑料 聚乙烯水分含量的测定或采用手持式卡尔费休水分测定仪测量）；烘干方法采取边搅动边烘干。中国科技期刊数据库 工业 A-109-（3）聚乙烯（PE）成型管各工艺参数。成型温度：塑机料筒温度后段 15O16O，前段 160175；模头温度 170185。胶筒温度 150175。挤出压力：601OOMPa；胶机挤出时间 18s；塑机挤出时间 15s。（4）聚乙烯成型管长度或重量。650m/捆；150200kg/捆。3 聚乙烯成型管质量要求（1）成品管的质量检验项目。外观。根据检验标准，管材的内外壁应保持光滑，不得出现气泡、裂口等明显缺陷，并且不允许有明显痕纹、凹陷、色泽不均和分解变色线等问题。规格尺寸。平均外径和壁厚应符合标准要求。取样检测密度。低密度为 0.9100.925g/cm3；中密度（0.9260.940g/cm3）；高密度为 0.940.965g/cm3。微卡软化温度的检测是指将热塑性塑料放置在液体传热介质中，在一定负荷和等速升温条件下，通过用 1平方毫米的压针头压入试样 1 毫米的深度时所记录的温度来进行测试。对应的国标是 GB/T1633-20002。维卡软化温度是衡量材料的耐热特性，并且可以揭示产品在高温环境中的物理和力学属性的重要参数之一。二氯甲烷浸渍。试样在 20条件下浸渍 20min 表面无变化为合格。落锤冲击试验。国家标准：GB/T14153-1993 硬质塑料落锤冲击试验方法通则进行。液压试验是一种对压力容器进行的压力试验，使用液体介质进行。其主要目的是综合评估 PE 管的强度和质量。通常情况下，试验压力选取设计压力的1.25倍，对于在使用的压力容器而言，则可选取最高工作压力的 1.25 倍作为试验压力。通过这个试验可以验证 PE管在承受压力时的性能表现。（2）对 PE 管的其它要求。外观：管材的内外表面光滑如镜，无明显的划痕和凹陷。在管材的任何一点，都找不到影响其质量的表面缺陷，如坑洞或凸起。管材的端面经过精心的切割，与轴线完美垂直，且平整光滑，无一丝毛刺。颜色：管材的颜色由供需双方共同决定，色泽均匀一致，从一端到另一端，颜色的深浅和色调都如出一辙。不透光性：管材具备出色的不透光性能，即使在昏暗的环境下也无法透过管材看到光线，充分保证产品质量和性能的重要指标。颜色和外观检查：在光线充足的自然光下，仔细观察管材的外观和颜色。检查人员要避免任何外来光线的干扰，以确保观察结果的准确性。不透光性检查：为了验证管材的不透光性，可以使用专门的检测设备，如紫外线灯或手电筒。截取 400mm 的钢管，将一端进行遮光处理，然后将管材侧面对准光源，用手握住光源方向的管壁，在另一端用肉眼观察内表面。如果不见手遮挡光源的影子，则合格。壁厚偏差及平均壁厚偏差。按照标准GB/T8806 的要求，在管材的同一截面上按“米”字型均匀地测量八个点的壁厚，然后计算出壁厚偏差。通过在管材同一截面上测量多个点的壁厚，并计算出其算术平均值，得到平均壁厚。平均壁厚与公称壁厚之间的差值即为平均壁厚偏差，结果至少保留三位有效数字3。4 钢塑复合管生产工艺流程 钢塑复合管：基管为钢管，内外表面（或内表面）粘接塑料形成防腐层，是一种新型的复合管材。现根据 CJT1362007给水衬塑复合钢管的标准和GB/T5135.202010 标准，制定出本钢塑（PE）复合管生产工艺，其钢塑复合管生产工艺流程如图 2 所示：图 2 钢塑复合管生产流程图（2）生产工艺要求及参数。a.镀锌管（基管）的初检。长度、管径：是否符合技术要求。镀锌管表面镀锌层质量：是否符合技术要求。外观：应光滑平整。直度和不圆度符合GB/T28897-2012 标准规定。b.钢管喷丸处理要求。铁砂粒度：1.5mm；钢丸粒度：1.2mm；混合型喷丸比例：铁砂+钢丸=2:1；手动喷砂处理。采用手提式喷丸机，用混合型喷丸对钢管端部进行喷砂处理，喷砂长度距离钢管一端长度为 1012cm；使钢管内径表面呈均匀的“麻面”形状。自动喷砂处理。可单一采用钢丸或混合型喷丸处理钢管内径中的凸起、毛刺，达到内径平整且为均匀的“麻面”，便于提高与 PE 管的结合强度与附着力。中国科技期刊数据库 工业 A-110-c.对钢管内径除尘。采用0.30.4MPa压缩空气，对抛丸处理后的钢管内径表面上的灰尘进行喷吹，使其内表面呈光滑无尘土，利于 PE 管与钢管内径紧密的接触。d、PE管锯切后端头留下长度约为90100mm.e、冷却水喷淋。温度：3035；pH 值：67；无杂质、无污垢。f、复合管的中频感应加热参数。工作电压：380V；工作电流：80130A；（注：电流与钢管直径大、壁厚电流过大及管线速度有关）。钢塑复合管感应加热温度：150180；j、钢塑复合管保压加热功率参数。通气保压压力：0.50.7MPa；保压时间：1.01.5min；中频加热功率：5060kW.h、精整管端工艺。精整用刀具：材质为低合金钢，宽度：34cm；）刃口要锋利；观察 PE 管与钢管结合情况是否紧密，PE 管内是否有起泡、起皱和脱落缺陷；精整后的 PE 管口应平整无毛边和毛刺，端面应有 12的坡口。j、防锈液的配制比例与干燥温度。夏天（重量比）：A+B+去离子水=1:3:14；冬天（重量比）：A+B+去离子水=1:3:1820；防锈处理后的干燥风温度：7090；5 质量检验技术要求与结论（1）镀锌钢管性能与要求。镀锌层和焊接钢管应符合 GB/T3091-2015 的规定。石 油 天 然 气 运 送 用 钢 管 的 基 管 应 符 合GB/T9711-2017 的规定。公称通径不大于 50mm 的钢塑复合管应进行弯曲试验，试验后不应出现裂纹，钢管与内部 PE 塑层之间不应发生分层现象。钢管的外防腐涂层应符合 CI/T120 对涂塑层的要求4。（2）钢塑复合管力学性能。钢管公称通径50mm，长度600mm 的钢塑复合管应进行压扁试验，试验后不允许产生裂纹，钢管与 PE层之间不能分层。（3）钢塑复合管耐冷热循环性能。热水用钢塑复合管经过三个温度循环后，不应出现塑层变形和裂纹，其结合强度应符合内 PE 层与钢管的结合强度要求。冷水用钢塑复合管的钢管与内 PE 层之间的结合强度1.0MPa，热水用钢塑复合管的钢管与内 PE 层之间的结合强度1.5MPa。（4）钢塑复合管卫生要求及耐低温性能试验。运送生活用水和冷热水的钢塑复合管的内部PE层应符合 GB/T17219 的严格要求。这个标准不仅规定了PE 层的基本性能，还对其环保性、安全性、耐用性等方面做了详尽的规定。所以，选择符合这个标准的钢塑复合管，就意味着选择了质量优良、安全可靠、环保耐用的一种管道材料。另外，对于那些用于消防的钢塑管，它们需要承受更为严苛的耐低温性能试验。这个试验的过程长达24 小时，尽管试验过程中管道会受到很大的压力，但是试验后管道不应有压力损失和变形损坏。这个要求是非常严格的，因为消防管道在关键时刻必须保持畅通无阻，不能有任何的异常情况发生。这也从侧面说明了我们对消防安全的重视程度。（5）钢塑复合管内衬塑结合强度试验。从样品管上截取 3 段 20mm 的钢管作为试件，对公称直径大于 150 的复合管，可截 10mm 的钢管作为试件。25左右温度下将试件水平置于测试台上，给内部 PE管逐渐给予压力，当钢管与塑层分离时记录载荷，三个试样分别测试，取平均值，按以下计算出结合强度：F=W3.14 D L 式中：F结合强度，单位为 MPa；W钢管与塑层分离载荷，单位为 N；D基管的平均内径，单位为 mm；L试样的长度，单位为 mm。（6）钢塑复合管耐冷热循环性能试验。从样品管截取 200mm 长的钢管作为试件，在9397的纯净水中浸泡 30min，然后取出常温冷却10min，再在 37冷水中浸泡 30min，取出后常温放置 10min。以上为 1 个温度循环周期，测试三个周期后截取试件中段 20mm 长的钢管作为试样，按 5.2 节的力学性能规定做结合强度试验。通过对生产后的钢塑复合管以50mm 为例，我们进行了严格的质量检验。按照 CJ/136-2007 标准，钢塑复合管的结合强度达到了 3.4MPa，表明它的粘合性能非常出色。在弯曲性能试验中，管子在弯曲 10后仍然没有出现离层现象，说明它的弯曲性能非常好5。此外，我们还进行了耐热冷循环试验。在经过一系列的热冷循环后，衬塑层没有出现任何变形，这表明管子的耐热性能和耐寒性能都非常优秀。结合强度为 2.4MPa，仍然符合标准规定的要求。最后，我们进行了液压试验。试验结果表明，在中国科技期刊数据库 工业 A-111-21MPa 的压力下，管子没有发生任何泄漏或变形，说明它的耐压性能非常出色。根据这些试验结果，我们可以得出结论：该钢塑复合管的质量是可靠的，并且符合 CJ/136-2007 标准的规定。这些关键性指标的合格，使得该钢塑复合管可以广泛应用于各种工程领域，如建筑、市政、石油化工等。它的优良性能和可靠性，将为我们的工程质量和安全提供有力保障。参考文献 1王东鹏.钢塑复合管一种新型管材J.宁夏科技,2002(2):2-7.2赵劲松,谢世雄.一种新的钢塑复合管制造技术J.聚氯乙烯,2004(6):60.3陈名.钢塑复合管全自动涂装生产线技术J.表面工程资讯,2015,15(1):10.4杨金平,谢雁,葛涛,等.钢塑复合管一步成型技术的研制J.化学建材,2002(4).5彭坤,宋庆杰,郭灿,等.浅谈钢塑复合管的施工工艺J.科技与企业,2014(10):10-15.