聚乙烯板包复泡沫保温管道的工艺及生产作业线

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1、198 5年第3期 石油施工技术 聚 乙 烯板包复泡沫 保温管道的工艺及生产作业线 陈乃兴 王 振声 (大港石油管理局油建公司) 一 、 g J l青 聚氨醋泡沫塑料 是一种很好的保温材料 。 近年来在国 内各油田的应用也越来越广泛 。 其 生产工艺正在不断地改进和完善 。 本文简要介 绍一下我们所采用的一种工艺 , 即 聚乙烯板包 复泡沫保温管道一次成型的工艺以及生产作业 线的情况 。 这种工艺方法 , 我们简称为 “ 塑料 板焊接成型法 ” 。 以往的塑料布拉模连续成 型法 , 虽然生产 率高 , 工 艺较易掌握 , 但因塑料布机械强度 低 , 施工 过程中易 损坏 , 失去 了防水和保护

2、 泡 沫层的作用 。 另 外 ,还 容易造成保温层偏心和 外 观质量不好等缺陷 。 过去采用过的扣模法 , 因 为在外模的强制下发泡 , 发泡率受影响 , 原料浪 费较大 ,生 产效率较低 ,对污 染的控制也较困难 , 而 且外保护层需要二次加工 , 即在泡沫外重新 再加一 层保护 层 , 这种工艺方法投资较大 , 投 产周期也较长 。 因此 , 我们选定了 “ 塑料 板 焊接成 型法 ”: 把 聚乙烯塑料板 (板厚 1 . 2一1 . 5毫米) 连续焊接成筒 , 同时连续浇注 泡 沫 , 一 次 成 型 。 这样 , 聚乙烯板既是成 型模具 , 又是外保护的塑料板 “ 夹克 ” 层 。 可

3、以达到一举两得的目的 。 从1983年下半年开始 , 进行设计 、 加工 、 组装和调试 。 经过多次的 反复试验取得了工 艺 参数 , 选定了技术条件 。 于一 九八三年十月份 建成并投产了一 条塑料板焊接成型法 的泡沫保 温管道的生产作业 线 。 保温管的规格是中4 8 一 小7 6毫米 (指钢管直径) 。 1 98 4年初开始 , 我们在已取得经验的基础 上进一步扩大管径 。 重新设计和制造了专用 设 备 , 并改建了作业线 。 3 月中 旬投产了中n 4 、 小15 9毫米的保温管作业线 。 现在从小4 8到小巧9 的各种规格保温管均能生产 , 满足 了油田建设 的需要 。 投产后生产

4、比较稳定 , 达到了 设计要 求 , 质量良好 。 平均生产速度为 5一 6米 /分 。 该保温管已在南部油田投入使用 , 运行情况良 好 。 二 、 泡沫外包 塑料板 一次 连续成型的 工艺 过 程 泡沫外包塑料板一 次连续成 型 的 工艺 过 程 , 主要由钢管表面上连续浇注 聚氨酷原料发 泡和聚乙烯塑料板连续焊接外包两大环节构成 (见图) 。 (一) 钢管外表面连续浇注聚氨酷原料发 泡的过程 : 把经过割坡口 、 调直 、 除锈 、 预热工序的 原料钢管不断地输送到原料辊轮架1上 , 用活 接头连接后由主传动台2匀速推进 , 管道经过 加压辊轮 3 限位对中 , 送经泡沫 浇注头 4 ,

5、 在 钢管外表面均 匀浇注一层搅拌好的聚氨酷泡沫 原料 。 泡沫原料在预定的时间在半模托槽 5内 发泡成型 固化 , 然后 经辅助传动 台 6推出 。 经 过切刀 了割下接头 , 完整 的成品泡沫管经过成 3 2石油施工技术 198 5 年第 3期 丈丈丈 一 又又又 刁刁刁 尹尹 塑料板焊接成型法作业线示意图 l一上管辊轮架 ; 2一成型主传动台;3一加压辊轮 ; 4 一浇注机头 ; 5一半模托槽 ; 6一成型辅助传 动台; 7一切 断刀 ; 8一成品管辊轮架 ; 9一塑料卷板 ; 1 0一连续接长支架 : 1 1一预成型器; 1 2一托板 支架 ;1 3 一焊接机头 ;1 4 一前轧压辊轮

6、 : 1 5一成筒环 ; 1 6一后轧压辊轮 ; 1 7一冷却水管; 1 8 一作业线中心 线 。 品管段辊轮架 8运 出 。 1 . 除锈进管传动 : 1 0米/分 。 (二)聚乙烯塑料板连续焊接外 包 的 过2 . 除锈传动台与除锈机 : 8 米 /分 。 程 : 3 . 除锈出管传动 : 1 0米/分 。 把成卷的聚乙烯塑 料板 9经接长架1 0 不断 4 . 泡沫成 型主传动台 : 2 一 1 0米 /分 。 连续接长 。 接长 后的塑料板经 预成型器n形成乡 . 速度连续无级 可 调 , 在生产时控制在 一个上端开口的半圆形 。 再往前在托板支架1 2 4一6米 /分 内为正常生产速

7、度 。 上形成一个椭圆 。 这时塑料板的两边互 相 重 . 6 泡沫成型辅 助传 动 台 : 2 一 1 0 米 迭 , 按设计要求形成有一定宽度的搭边 。 塑料 /分 。 板前进 途经焊头1 3时 , 其搭边与焊 头接触被焊速度连续无级 可调 。 生产时控制在 4 一6 头加热熔化 , 热熔后的搭边在先经 前压辊1 4轧米/分 。 它的速度应与主传动台的速度相一致 。 压的 同时 , 整 个塑料 板椭圆筒被成筒环巧整 7 . 泡沫成品管前进速度 : 1 0米/分 。 理成 圆筒 状 。 焊好 后的 搭边随后经 后压辊轧压 (二)聚乙烯塑料板 定 型 。 然 后经冷却水管1 7冷却 , 便成为

8、完整 1 . 材质 : 目前采用 的是低密度 聚乙烯板 的 塑料 外包层 。 材 。 上述 两个过程同时进行 。 即原料钢管靠传 2 . 板厚 : 1 . smm士0 . lm m 。 动台的动力匀速推进 , 由浇注头4所浇注的泡沫 3 . 塑料板宽度 : 据管径或保温层 厚度而 原料在钢管与塑料筒之间的环 形空 间发泡 , 控制定 。 塑料板的几何尺寸和 调整成筒环 的直径 , 就可 4 . 焊接搭边宽度 : 1 0 一巧mm 。 得到不 同 厚度的泡 沫保温 层 。 塑料板泡沫发泡 5 . 焊接部位的机械强度 : 应大 于或等于 后涨紧 , 靠这个涨紧力使塑料板与钢管同步均 母材强度(可由

9、抗拉实验来检验) 。 匀前进 , 在前进的过程中被连续焊接成筒 , 这 (三)聚氨醋泡沫塑料的原料 : 样一次完成泡沫浇注和 塑料板外包的施工 , 大 1 . 多异氰酸醋 (PAP) I : 为简化了生产工艺 , 有利于工 业生产 , 并能降 (1)异氰酸根( 一 N co)的含量2 8 . 5一 低生产成本 。 3 1% 。 三 、 典型 工艺参数 (2) 水解氯含量了 0 . 3% 。 (一)机械传动 : (3) 粘度 (25o C) 0 . 3 帕 秒 。 1958 年第3期聚乙烯板包复泡沫保温管道的工艺及生产作业线 2 . 组合聚 醚 : 可 定 购组合料 , 或购单项 料自配 。 (

10、l)机械搅拌时的发泡 固化时间 : 经30 00转 / 分的机械搅拌头搅拌 , 从浇注 到钢管表 面时开始计时 , 发泡时间 8一1 0 秒 , 固化时间3 0秒 。 (2)手 工搅拌发泡固化时间 : 从手 工搅拌开始计时 , 发泡 时 间1 0 一巧秒 , 固化时间30一40秒 。 3 . 原料组份比 : 组合聚醚 : P A P I 二 1 : 1一1 。 1 .4 计量参数 选用同型号的计量泵两台 (PAP I和组合 聚醚各用一台) , 最大输出 量为9毫升/转 。 5 . 浇注流量控制 : 有 (1) (2)两种途径 : (1) 两台计量泵用同一机械调速装置 , 设有3 : 1和2 :

11、 1 两种速比 , 可同时控制两台泵 的转速 。 (2) 两台泵 由同一台调速 电机拖动 , 进 行无 级调 速控制 , 调 速范围是1 2 0转一1 20 0 转 / 分 。 上述两种方法 , 只需预先调好组份比 (调 节好两台泵的出口流量) , 便可随意控制原料 的浇注流量 , 能方便地满足多种不同管径的浇 注供料 。 (四) 温度参数 1 . P AP I温度 : 设有水套 式恒温料罐 , 备有蒸汽快速加热和电热恒温配套系统 , 可方 便地把料 温控制在3 0 一4 0左 右 。 2 . 组合聚 醚温度 : 设有水套式恒温料罐 , 备有蒸汽快速加热和 电热恒温 配套系统 , 料温 一般控

12、制在1 8 一2 0 , 夏季可用冷 水 循环降 温 , 不使温度过高 。 3 . 原料钢管表面温度 : 设有蒸汽加热 , 温度控制在4 0 左右 。 4 . 室内温度 : 冬季施工 , 厂房内温度不 得低于1 5 。 5 . 冷却水温度 : 用地下深井水 , 温度随 气温 略有变化 。 (五) 泡沫塑料的技术指标 : 1 泡沫 层 厚度 : 30mm土5m m 。 2 . 导热系数 : 0 . 0 3大卡/米 时 度 。 3 . 容重 : 40一60kg/m 。 4 . 常温 吸水率 : ( 2 0浸 泡4 8小时)戈 39/10oem , 。 5 . 抗压强度 : 压缩1 0 %时 , 身

13、2 kgc / m , 。 6 . 耐热 : 1 00连续烘 干 8小时 , 不变 形 。 四 、 主要设备 (一) 除锈机 : 目前仍采用 钢 丝刷 子式的 除锈机 。 拟将来改为抛丸除锈的工艺 。 (二) 传动装置 : 有主 、 副传动台两个 。 采用可调轮距的 牙轮 为主动轮 。 可以保持作业 线的管底标高不变 , 只需少量调节 , 即可满足 不凤管径 的保温管生产 。 还有动力辊道 、 传动 装置 及气动 顶升系统 。 (三) 成型装置 : 有成卷塑料板 的拆卷 、 接长焊接机 构 以及三辊 限位装置 , 预成型筒 、 成筒器 、 半模等 装 置 。 保 证 塑料 板 连续成筒 。 (

14、四) 焊接装置 : 能连续将 圆筒状的塑料 板牢固地焊接形 成 一个严密的薄壳 。 (五) 浇注系统 : 包括配料装置 、 恒温料 罐 、 配料泵 、 浇注头等 。 (六)配电系统 : 包括传动线动力配电 , 除锈机 配 电 , 主控制台等 。 (七)通风除尘系统 : 包括除锈机除尘及 浇注部位排除有毒气体的装置 。 (八)空气压缩机 : 供生 产 用压缩空气及 顶升气缸用气 。 五 、 工 艺特点及 技术水平 : 泡沫外包塑料板工艺的特点是聚乙烯塑料 外 包 层和聚氨酷泡沫 塑料同时成 型 ,形 成 “ 泡沫 夹克 ” 层 。 既解决了管道 的保温 , 同时又增设了 聚乙烯塑料板做防水 层和

15、抗老化层 , 使泡沫塑 料保温层的机械强度大幅度提高 , 能有效地 防 止施工过程中的损坏 , 大为 减少野 外施工现场 石油施工技术1985年第3期 的返修量 。 同时 , 因为聚乙烯 的电绝 缘 性能 好 , 所以 , 提高了保温管的防腐绝缘性能 , 可 延长管线的使用寿命 。 此种工艺及生产作业 线 , 在生产技术上有 以下一 些优 越性 : (一)外包层与泡沫保温层 一次成型 , 工序 少 , 设备少 , 占地省 , 工 艺较易掌握 , 操作容 易 。 (二)生产效率高 , 生产速度能稳定在 4 一 6米/分 。 每班产量可达1 . 5公里 、 实测最高一班 达2 . 6公 里(拟1

16、4 毫米以下) 。 该作业线的生产 速度不会因管径增大而显著减少 。 (三)基建周期短 , 投资省 , 上马快 。 能实 现机械化 , 自动化生产 , 劳动强度低 。 (四)能有效地控制环境污染 , 保护生产工 人的身体健康 。 (五)泡沫原料能全部浇注在塑料筒内 , 浪 费少 , 节约原材料 。 (六)可以较为有效地控制偏心和椭圆度 , 泡沫层的厚度偏差较小 。 (七)泡沫层和外包层的质 量 检查较为方 便 。 (八)生产过程中可节约能源 。 不需要耗电 量较大的塑料挤出机 (九)外包层有良好的 防水性 , 电绝缘性和 抗老化性能 。 有较高的机械强度 。 六 、 采用本工艺应注意的事项 (一)原料是生产的首要条件 。 尤其是组合 聚醚的质量 , 是能否正常生产的关键 。 生产时 必须精心选配适合 本工艺特点 的原料配方 。 (二)聚乙 烯板的连续焊接成型和连 续 接 长 , 是保证连续生产的技术关键 。 必须在生 产 中不断摸索经验 , 掌握操作要领 。 (三)各温度参数必须用仪表指示 , 控制在 规定的范围 内 , 才能保证泡