對內襯塑復合鋼管生產工藝的改進

袁潤超

（廣東華捷鋼管實業有限公司，廣東 中山 528402）

對內襯塑復合鋼管生產工藝的改進

袁潤超

（廣東華捷鋼管實業有限公司，廣東 中山 528402）

對內襯塑復合鋼管工藝與設備進行了介紹，對現有的工藝設備進行了改進，并對新復合工藝進行了調試，新復合工藝采用淋浴水冷的冷卻方式進行生產；分析了熱熔膠在復合時的溫度對內襯塑復合鋼管的影響，旨在不影響復合產品質量的前提下提高熱熔膠的黏合強度。

內襯塑復合管；水冷復合；熱熔膠；鍍鋅鋼

從20世紀末開始，鋼塑復合管在給水方面得到了廣泛的發展和應用。涂塑復合鋼管和內襯塑復合鋼管是鋼塑復合管的兩種主要產品。過度的采水加上大量的水質惡化導致飲用水處理時不得不往水中加入各種添加劑，因此，鍍鋅管內壁的生銹以及銹水的外滲嚴重影響人的身體健康是一個極其重要的問題，而鋼塑復合管的出現則很好地解決了這個問題。內襯塑復合鋼管是一種將塑料管與鍍鋅鋼管的內壁黏合的復合產品。內襯塑復合鋼管具備塑料管和鍍鋅管的優點，即衛生、環保、安全、剛性、塑性等。廣東華捷鋼管實業有限公司自從響應國家禁用鍍鋅管在給水方面的應用之后，便開始大力推行內襯塑鋼管，到目前為止，內襯塑復合管的結合強度基本穩定在了9.0 MPa以上，遠在國家標準之上。根據國家標準《GB/T 28897—2012鋼塑復合管》中7.5條的要求，冷水用內襯塑復合管的鋼管基管與內襯塑料層之間的結合強度不應小于1.5 MPa。因此，主要采用加壓、加熱融化熱熔膠使塑料管黏結在鍍鋅鋼管內壁的方法，工藝流程主要為：拉筋（有需要）→套管工序→復合工序→端面切割。

1 內襯塑復合工藝改進的原因

內襯塑復合是將塑料管與鍍鋅管內壁貼合之后放置在中頻鋼塑管復合機上，在兩端對鋼管內部進行加壓，控制鋼管的速度移動鋼管，將需要復合的鋼管在中頻設備上進行加熱復合。中頻加熱后采用空冷，冷卻時間過長使熱熔膠的黏性減弱，導致生產陷入停滯，大大影響了生產效率，特別是在廣東夏季持續高溫的天氣下，降溫尤為困難。

內襯塑復合生產中熱熔膠采用了AP150，內襯塑材料采用了PE管。原計劃中頻溫度加熱到150℃以上，由于空冷降溫較慢，導致內襯塑復合管上持續的熱傳導和能量集聚。為了防止熱熔膠隨著溫度的降低和冷卻時間的延長，進而導致黏合強度降低，因此，中頻加熱溫度勉強控制在130～150℃，而熱熔膠的完全流體化的溫度在150℃左右，PE管軟化溫度最低在140℃以上。由于溫度不夠使熱熔膠處于軟化狀態而非流體狀態，此時黏合能力較差，而且PE管也未能完全軟化緊貼鍍鋅管內壁。由于黏合能力極弱，因此極易出現管端分離和塑料管起皺等不合格管，需要重新進行中頻復合工序，嚴重影響了生產進度和產品質量。

AP150熱熔膠的主要性能為可塑性強和粘度高但是耐熱性能和黏合強度較差，熱熔膠的使用溫度和冷卻時間應控制在一定范圍之內，溫度過高時極易氧化和熱分解，溫度降低時粘度降低、黏合能力下降，易造成管端分離或起皺起泡等現象。所以，必須控制好加熱溫度、冷卻時間以及不斷地對內部進行充壓和優化冷卻設備的冷卻效果。只有這樣，才能使熱熔膠達到一個更好的黏合強度。

2 內襯塑復合工藝水冷復合新工藝

水冷復合新工藝的原理為將塑料管與鍍鋅管內壁貼合，兩端用夾具夾緊。為了提高熱熔膠的黏合強度，因此，在進行中頻加熱時，兩端夾具持續對管內進行充壓，使內襯塑料管與管壁緊貼，再利用中頻加熱設備對鍍鋅管、塑料管以及熱熔膠進行加熱，控制好溫度（通過設置PLC程序上的正反向出力來控制）。中頻加熱設備是固定住的，將需要復合的鍍鋅管和內襯的塑料管以一定的速度從管一端到管另外一端經過已經調好需要加熱到的溫度的中頻加熱設備進行加熱，加熱過后再經過淋浴水冷區進行溫度速降，直到已加熱的復合管全部經過水冷區后結束，之后經過端面處理后檢查復合效果即為復合結束，平面CAD如圖1所示。

3 內襯塑復合工藝改進效果

通過增加淋浴水冷設備，可防止熱熔膠流體在持續高溫時的氧化和熱分解。對熱熔膠的快速冷卻有利于縮短冷卻時間，也有利于提高黏合強度。通過調整復合設備的正反向出力數據，可以在保證內襯塑復合管質量的前提下，將中頻加熱的溫度從130～150℃提高到適合熱熔膠充分流體化的溫度。此溫度范圍能夠使熱熔膠更加充分地融化、流體化，并提高粘度和對內襯塑復合管的黏合強度，也有利于PE塑料管的軟化膨脹，使其緊貼鍍鋅管內壁，大大改良了內襯塑復合管產品的質量，使得生產速度加快，生產效率也進一步提升。熱熔膠對于內襯塑復合鋼管的黏合強度也由之前的5.0 MPa左右提高到了7.0 MPa左右。

但在改進后的試生產中，內襯塑復合產品出現了質量上的不穩定，部分內襯塑復合管的內PE塑料管起皺起泡現象比較突出。經過現場工藝跟蹤發現，該現象產生的主要原因是由于局部熱量較為集中使熱熔膠流體持續加熱導致出現了氧化和熱分解的現象，進一步影響了熱熔膠的粘度，可能是淋浴水冷的冷卻效果并不是很理想。經過調整之后，復合設備運行逐漸平穩，溫度再次提高到更加合適的溫度范圍內，如表1所示。表1中的正反向出力數據是用來調整溫度范圍內的一些數據，溫度會隨著其數據的增大而增高。而內襯塑復合管的黏合強度也由原來的7.0 MPa左右提高至10.0 MPa左右，不僅改善了產品質量，也進一步提高了復合效率。

表1 DN20×4.0×6 000內襯塑復合管第4次調試參數

生產時記錄的溫度與黏合強度的關系如圖2所示。

如圖2所示，隨著溫度的升高，黏合強度呈現上升的趨勢。并不是一味地升溫就可以提高內襯塑復合管的黏合強度，圖2中的關系只是在溫度為一定范圍內的樣本統計結論。而當溫度過高時，熱熔膠原本就處于完全流體化，但是繼續加熱會使熱熔膠劇烈氧化與熱分解，導致其粘度降低，這樣狀態下的熱熔膠會導致PE管的受損，難以有效的黏合內塑料管和鍍鋅鋼管內壁，嚴重影響了內襯塑復合管的質量。

圖1 改進后內襯塑復合設備CAD圖

圖2 溫度與黏合強度的關系

4 結束語

本文所介紹的有關內襯塑復合管的工藝和設備上的改進都是基于大量的生產和工作所獲得的寶貴經驗以及團隊的合力協作共同成就的成果，每一步成功都來之不易。內襯塑復合管在生產之中需要注意的是鍍鋅管的質量、塑料管的質量、熱熔膠的性能、復合生產的速度控制、冷卻強度、壓縮氣流量控制、中頻加熱溫度、當然還有設備操作等。在添加調整了冷卻設備后，則相應的各種工藝條件及設備的操作也都需要調整。在生活中，如果要判斷內襯塑復合管的優劣，則直接觀察復合管或是測試塑料管與鍍鋅管內壁的黏合強度即可。目前，國內外的內襯塑復合管主要采用加壓加熱的方式來進行生產，當然，對于內襯塑復合管的工藝和設備上的改進還將繼續，而這只是一小步而已。

［1］上田茂雄.日本的自來水管材［J］.上海建材，1999（03）.

［2］沈淦榮，楊偉芳，徐志茹.新型給水用鋼塑復合管的技術現狀與發展前景［J］.給水排水動態，2008（05）.

［3］浙江金洲管道科建股份有限公司，天津友發鋼管集團有限公司，上海莘天實業有限公司，等.GB/T 28897—2012鋼塑復合管［S］.北京：中國標準出版社，2012.

TG335.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.065

2095－6835（2018）01－0065－02

袁潤超，男，工程師，主要從事鋼管制造及其深加工相關工作。

〔編輯：張思楠〕