摘要:鋼管三層PE外防腐涂層成型過程中,由于鋼管質量、原料、生產工藝等參數的影響,容易形成一些常見的缺陷。本文總結生產過程中出現的一些缺陷,并進行分析總結,為提高鋼管涂層的質量提供參考。
　　關鍵詞: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雜,任何一個環節出現問題都會影響涂層的質量,因此嚴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。我廠在對現有生產線進行長期實踐的基礎上,總結了一些常見的缺陷,分析了具體產生的原因，并完善了工藝技術,進一步提升產品的質量。
　　1成型工藝
　　鋼管進廠檢驗→鋼管表面預熱→拋丸處理→管內鋼砂等雜質清理→鋼管表面灰塵清理→鋼管中頻加熱→環氧粉末靜電噴涂→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,分為生產過程和長期堆放過程中產生的翹邊,常見三種形式:①整體涂層翹邊,底層的環氧粉末與鋼管接觸面剝離;②中間膠層與環氧粉末層脫粘,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。翹邊產生有共性因素亦有個性因素。共性因素:都是由于材料的應力作用,引起材料的收縮殘余應力大于材料間的粘結強度時,翹邊就會出現,而端部和焊縫部位往往是應力集中區域,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。
　　2.2表面麻點
　　涂層表面呈現直徑在2-5mm左右的半球形或半橢球形鼓包,形成不均勻的麻點,嚴重影響防護涂層的表觀質量。原材料中含有微量在高溫環境下可體積膨脹的低分子物質,如空氣、水分、溶劑或低分子揮發物,原材料在塑化擠出過程中,該類低分子物質受熱體積膨脹,但限于模具空間位阻效應,被壓迫在材料體積內難以釋放,一旦擠出模口,由于其膨脹速度大于擠出速度,其膨脹應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。焊縫余高超過標準規定,同寬度擠出模口的塑料在鋼管上包敷時,焊縫區形成的涂層偏薄,其冷卻收縮殘余應力在薄區積累,由于焊縫區蓄熱能力大,冷卻成型后焊縫區所蓄積的殘余熱能經熱傳導使該區涂層被再次加熱,導致該區涂層強度降低,如果焊縫表面粗糙,此類缺陷會更加明顯。
　　2.4鼓包缺陷
　　防護層出現鼓包,不但影響鋼管的表觀質量,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,由于鋼管內部的余熱遠大于涂層的維卡軟化點。當已涂管線進入冷卻環境時,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硬化,當攜帶已硬化層膜所需的力大于膜下熔態塑料強度時,熔態塑料在收縮應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,當鋼管運行出現不平穩時,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。產生的原因與原材料組成、成型溫度、塑化狀態、擠出速度、熔體剪切應力等有關。
　　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,產品完全不達標。在涂層成型過程中,底涂層已經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,會擠出魚網狀膜片。②底膠熔體流動速率小于標準規定時,產生的底膠膜超厚,延展性低,降低了與粉末層以及聚乙烯的粘結力。③環氧粉末粒徑分布超標,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不好。
　　3質量控制
　　3.1進場鋼管和原材料
　　(1)對有缺陷的鋼管進行返修。對修復后未達標鋼管應作廢管標志,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
　　嚴格按有關規定進行[3]。
　　3.3包覆成型
　　(1)采用中頻感應加熱鋼管,加熱溫度根據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,隨時進行調整。
　　(2)環氧粉末噴涂采用內置高壓靜電發生器粉末噴槍,可使絕大多數粉末被充電。根據鋼管的外徑變化來調節極距。
　　(3)底膠和聚乙烯層擠出涂覆:環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,應保證熔結環氧粉末的完全固化。
　　(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;鋼管自轉平穩。禁止采用車刀類的坡口成型技術。
　　(3)吊裝與堆放:成品管堆放平臺與上下管機構,表面要求鋪設厚膠皮,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、最終檢查和試驗結果等情況應進行綜合分析,發現問題后及時解決問題。
　　3.5設備檢修和維護
　　底膠擠出機長時間放置不用,需要轉換并清理有關機具,定期檢修相關設備,確保運行正常,防止偷停等意外情況發生。
　　
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