球鐵管蒸養時倉內堆放高度對環境溫度的影響

蔡道林

摘 ? 要：在既定養生工藝下，研究球鐵管高溫蒸汽養生時倉內堆放高度對環境溫度的影響。發現高度越低，蒸養保溫階段的環境溫度越低，管垛底層位置的環境溫度與目標溫度差可達10 ℃;保溫階段管垛底層所處的環境溫度與設定工藝值相差最大，是最容易出現產品質量問題的位置。因此，球鐵管倉內蒸汽養生時需要考慮相應措施，避免出現底層管道內襯質量風險。

關鍵詞：球鐵管;蒸養;堆放高度;環境溫度

蒸汽養生是通過高溫蒸汽給環境提供一定的養護溫度與濕度，目的是加快水泥水化，快速形成強度，以便進行下一道工序，實現產品的連續化生產，這也是混凝土行業的發展趨勢[1-3]。球鐵管由于內部有一層水泥砂漿層，在工業生產中也使用蒸汽養護。蒸汽養護分為4個階段：自然養生階段、升溫階段、恒溫養生階段和降溫階段。良好的蒸汽養護有助于提高水泥砂漿內襯質量，確保其良好的水利輸送效果和使用壽命[4-5]。

目前，球鐵管水泥內襯蒸養設備有3種，主要區別在于管道運輸方式：（1）養生倉，叉車用于管道養生前后的倒運，養生時管道靜置;（2）養生池，行車用于管道養生前后的倒運，養生時管道靜置;（3）養生爐，步進梁和鏈條用于管道養生前后的倒運，養生時管道在爐內緩緩平移前進。養生倉和養生池蒸汽養護的主要問題是溫度分布不均，導致同一養生工藝不能滿足所有位置管道水泥砂漿內襯蒸汽養生的環境溫度要求，進而表現出各種各樣的內襯質量問題，如裂紋、起殼等[6]。

本研究通過球墨鑄鐵管特定蒸汽養護工藝下檢測保溫階段養生倉內不同高度位置的環境溫度，了解倉內溫度分布情況，為優化養生倉內管道堆放和蒸汽養生工藝溫度設定提供一定的試驗數據。

1 ? ?試驗管道與設備

結合企業生產計劃，試驗管道口徑為DN150。在保溫與密封效果良好的養生倉內試驗，養生倉為鋼筋混凝土結構，長9 m、寬7.65 m、高5.7 m;倉門為隔熱塑質可控升降門;養生倉自帶溫度探頭（貼墻距離地面2 m位置處）和可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統，可實現既定溫度與時間的蒸汽養生。環境溫度檢測使用維薩拉HMT337苛刻環境溫濕度檢測儀，數據采集頻次設定：1/10 s;溫度檢測精度：（±0.4 ）℃。

2 ? ?試驗方法

2.1 ?蒸汽養生工藝

蒸養工藝設定如下：自然養生1.5 h;升溫3.5 h至68 ℃;在68 ℃下恒溫養生5 h;停止供汽降溫1 h，總的養生時間為11 h。

2.2 ?養生倉內環境溫度檢測方法

為保證蒸養過程中管道內部的濕度，管道承插口兩端一般會用編織袋密封。因為同一高度管道兩端環境的對稱性，所以DN150管道滿倉后（5垛，每垛12層，每層12支，共720支管道），將維薩拉HMT337檢測探頭置于第2、4垛，在不同高度（層數）管道的插口上檢測環境溫度，具體測試點如表1和圖1所示。

3 ? ?結果與討論

由圖2—3可知，蒸汽養生時倉內各點環境溫度的變化趨勢和標準溫度曲線一致，均包含室溫自然養生階段、升溫階段、恒溫階段和降溫階段。關閉倉門開始養生后，因為水泥水化放熱以及養生倉自身的密封設計，所以自然養生階段的倉內環境溫度是緩慢上升的。

同一垛、同一列不同高度位置環境溫度存在差異，由圖2和圖3可知：自然養生階段高度越低，環境溫度越低。逐步升溫后，這樣的溫度差異依舊存在，且越來越大;在自然養生階段，第6層（高度為1 660 mm）環境溫度比第一層（高度為270 mm）高5 ℃。升溫至保溫養生階段后，兩者的溫度差異進一步擴大，第6層（高度為1 660 mm）環境溫度比第1層（高度為270 mm）高10 ℃。第3層（高度為850 mm）雖然在自然養生階段的環境溫度和第1層接近，但開始升溫后，它的環境溫度迅速升高。到達保溫階段后，它的環境溫度可以和第6層一樣達到標準設定的68 ℃。原因主要是熱蒸汽密度小，總是向上運動，進而導致倉內上部空間的環境溫度更高。但只要達到一定高度，其最終的升溫、保溫效果均可以達到工藝設定要求。

4 ? ?結語

（1）球鐵管蒸養時倉內環境溫度分布不均，堆垛位置越低，保溫養生時環境溫度越低。當工藝保溫養生溫度設定為68 ℃時，管垛底層，即離地面270 mm位置，保溫養生段環境溫度與目標溫度相差達10 ℃。

（2）第3層和第6層保溫階段環境溫度均達到68 ℃，可以推測養生倉內存在一個臨界高度，大于這一高度，保溫養生時環境溫度均可以達到工藝設定值。

（3）管垛底層最靠近地面，其所處環境溫度最低，與工藝設定相差最大，球墨鑄鐵管道倉內蒸汽養生時需要考慮措施如墊高等，避免底層管道內襯質量風險。

[參考文獻]

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[6]孫 濤，王海玲.提高離心球墨鐵管水泥內襯質量的方法[J].鑄造技術，2006，27（9）：981-983.