簡易工裝在硬質聚氯乙烯風管制作中的應用

李連杰 彭學濤 楊 錕

中國化學工程第六建設有限公司 湖北襄陽 441100

1 前言

安徽某公司原藥農藥及其制劑技改擴能搬遷項目，其主裝置 噁草酮1# 、2# 車間生產爆炸危險性類別為甲類。為確保生產安全，避免污染環境，兩個裝置均設計了全面、強大的機械排風處理系統。依據預處理排風尾氣的化學特性，設計文件給出硬質聚氯乙烯（PVC）板材制作風管的方案（表1）。經詳細的市場調研，市場上沒有設計文件要求的規格型號的成品風管（表2），只有設計文件所要求厚度的硬質PVC 板材。后又詢問多個硬質PVC 管材生產廠家委托其定制加工，但定制代加工費用高昂，且供貨周期不能滿足現場施工進度要求。在確保使用功能符合相應施工質量驗收規范及設計文件要求的前提下，為降低施工成本，滿足施工進度，通過市場調研，以及對硬質PVC 易切割、焊接、粘結、加熱可以彎曲的物理特性分析，研發了一套制作硬質PVC 圓、方風管的簡易工裝。

表1 設計文件風管制作材料一覽表

表2 設計文件要求風管規格/ 型號一覽表

2 簡易工裝制作硬質PVC 風管的工作原理

依據需要制作風管的規格/ 型號，設計出簡易工裝模具，見圖1、圖2。根據硬質PVC 板材優良的熱成型特點，把下好料的硬質PVC 板材放入自制電熱箱加熱至120～140℃；加熱好的硬質PVC 板材迅速放置或卷制在模具上，自然冷卻3～4min 后脫膜；然后利用塑料焊槍焊接最后一道未閉合的焊縫（雙面焊接），硬質PVC 風管制作完成。

圖1 矩形管制作模具

圖2 圓管制作模具

3 簡易工裝模具的設計與制作

（1）依據預加工風管的規格/ 型號及市場上硬質PVC 板的寬度（板材寬度1.3m，長度按客戶要求制作），利用等邊角鋼L30mm×30mm×3mm 制作如圖3—圖5 所示的矩形風管制作工裝模具，利用δ=1mm厚的薄鋼板及L20mm×20mm×2mm 的等邊角鋼制作的圓形風管制作工裝模具（圖6）。

（2）由于PVC 板材寬度的限制，當預制風管的管口周長大于1.3m 時，簡易工裝模具制作的單根風管長度最長為1.3m。

（3）為確保風管管型尺寸符合設計要求，在制作模具時要充分考慮板材厚度對風管內徑、外徑技術參數的影響，誤差應控制在1mm 以內。

（4）為使風管外形美觀，工裝模具與硬質PVC 板材接觸的部分表面應光滑、平整。

（5）圓形風管模具制作時，在兩端要預留10cm 左右的弧長缺口，以便管筒定型時用大力鉗夾住角鋼固定。

圖3 矩形風管模具下蓋

圖4 矩形風管模具矩形框

圖5 矩形風管模具上蓋

圖6 圓形風管模具

4 硬質PVC 風管的制作過程

4.1 矩形風管的制作

矩形風管制作流程如圖7 所示，具體步驟如下：

第一步，下料、修坡口：根據預加工的風管規格/型號下料，并把預焊接邊用修邊機打磨（東城MIP- FF03- 6）成斜口，兩邊對接后正好為“V”型坡口。

第二步，板材進加熱箱：把加工好的硬質PVC 板材放進加熱箱內（1500W 恒溫電加熱棒），放置3～5min 后，用紅外線測溫槍實時檢測硬質PVC 板材的表面溫度。

第三步：待硬質PVC 板材表面溫度達到120～140℃時，迅速把加熱好的硬質PVC 板材放在模具上，蓋上矩形框；把剩余的硬質PVC 板裹在矩形框上，再蓋上模具蓋板；最后用大力鉗夾住矩形框的四個角。

第四步：自然冷卻3～4min 后，松開大力鉗，拆卸、抽出模具。

第五步，焊接焊縫：利用1500W 熱空氣塑料焊槍及PVC 焊條雙面焊接管筒未閉合的焊縫，內側因空間受限無法焊接的部分，用PVC 專用膠涂刷未焊接的接口位置，矩形硬質PVC 風管制作完成。

圖7 矩形風管制作過程

4.2 圓形風管制作

圓形風管制作過程詳見圖8，具體步驟如下：

第一步，下料、修坡口：同矩形風管制作第一步。

第二步，板材進加箱：同矩形風管制作第二步。

第三步：待硬質PVC 板材表面溫度達到120～140℃時，迅速把加熱好的板材一端邊從加熱爐內抽出卷制在模具上，并用角鋼（L30mm×30mm×3mm）及大力鉗固定住，轉動模具使硬質PVC 板全部卷在模具上，再用角鋼及大力鉗夾住板材的另一端邊。

第四步，拆模：自然冷卻3～5min 后，松開大力鉗，把已定型的管筒從模具上卸下。

第五步，焊縫焊接：利用1500W 熱空氣塑料焊槍及PVC 焊條雙面焊接管筒未閉合的焊縫，內側因空間受限無法焊接的部分，用PVC 專用膠涂刷未焊接的接口位置，圓形硬質PVC 風管制作完成。

矩形風管和圓形風管安裝后的效果分別見圖9 和圖10。

圖8 圓形風管制作過程

5 簡易工裝取得的效益

（1）利用此簡易工裝模具加工出的硬質PVC 風管，焊縫少，焊接工作量小，成形美觀，得到了建設單位、項目管理公司和監理單位的一致好評。

（2）現場加工、隨用隨做的優點，為確保項目的工期提供了可靠保證。

（3）高效實用，且工成本較低，經濟效益顯著。以安徽某公司原藥農藥及其制劑技改擴能搬遷項目風管的制作工程量為例，現場采用簡易工裝加工風管的費用為7.50 萬元，比外協加工（最低費19.41 萬元）可節約成本11.91 萬元。詳見表3 和表4。

圖9 矩形風管安裝后的效果圖

圖10 圓形風管安裝后的效果圖

表3 硬質PVC風管外協加工最低費用一覽表

表4 簡易工裝加工硬質PVC風管費用一覽表

綜上所述，該套簡易工裝制作硬質PVC 風管技術，實用性強、操作簡單、成本低，并經受了工程實用的檢驗，經濟效益及社會效益良好。在今后同類工程中，可現場批量化加工，應用推廣前景廣闊。