隨著社會的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),民距離的管道運(yùn)輸涉及化工、冶煉、礦山、市政等各個領(lǐng)域,起著生命線的作用,是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一根大動脈。目前,石油、天然氣等能源的民距離輸送主要依靠管道實(shí)現(xiàn);其次,城市地下管道也輸送著生活用水和生活污水。然而,運(yùn)送的這些介質(zhì)大部分具有腐蝕性,而管道卻是不耐腐蝕的鋼質(zhì)材料,隨著時間的推移會逐漸對管道造成腐蝕,從而降低管道的使用壽命。除此之外,由于輸送生活用水的鋼質(zhì)管道時間久了會生銹,還會對用水造成“二次污染”。為此,要求輸送管道既要有良好的機(jī)械性能.又要有優(yōu)異的耐腐蝕性。普通的碳素鋼管具備良好的機(jī)械性能,卻無法滿足耐腐蝕要求;合金鋼可以抗腐蝕但是大量使用會大幅增加成本;塑料材料具有良好的耐腐蝕性,但是機(jī)械性不佳,強(qiáng)度低、剛性差。結(jié)合上述材料的優(yōu)缺點(diǎn),襯塑管道應(yīng)運(yùn)而生。以普通碳素鋼管為基礎(chǔ)內(nèi)襯化學(xué)性能穩(wěn)定的塑料,使其不僅具有鋼管良好的機(jī)械性能又具有塑料絕佳的耐腐蝕性,是一種運(yùn)輸有腐蝕性介質(zhì)的理想管道。我們著重從浸塑、涂塑、噴塑和內(nèi)襯塑管這4種常用襯塑方法的工作原理、成型特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢進(jìn)行深入探討,總結(jié)出適合大直徑管道內(nèi)壁襯塑的方法。
浸塑是一種塑料涂覆工藝,通過加熱金屬工件,使流化狀態(tài)的塑料粉末遇熱熔融后均勻附著在金屬工件表面;或者加熱浸塑液,再將金屬工件放入浸塑液中,使浸塑液均勻包覆在工件表面形成有機(jī)薄膜,從而獲得具有防腐、絕緣、耐酸堿等優(yōu)良特性的鋼塑復(fù)合產(chǎn)品。按照原材料狀態(tài)的不同,浸塑成型可分為兩種,液體浸塑和粉體浸塑;根據(jù)加熱方式的不同又可分為熱浸塑和冷浸塑兩種總結(jié)了浸塑成型的特點(diǎn):加工工藝簡單、成型周期短;浸塑成型多采用自動化流水線,自動化程度高;材料沒有內(nèi)應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力較小,可采用多次浸塑技術(shù)制造;一般用于加工小工件,加工大的材料無需大的設(shè)備與模具投資費(fèi)用;浸塑成型是將工件置于粉末流化床或浸塑液中一次成型,涂層表面不會出現(xiàn)熔合線,表面光滑美觀,而且浸塑材料各個角度均勻受力,不會出現(xiàn)應(yīng)力集中。液體浸塑工藝中絕大部分采用熱浸塑液,目前最典型、最常用的是聚氯乙烯糊樹脂(EPVC)的浸塑成型。雖然EPVC浸塑材料己經(jīng)被廣泛應(yīng)用,但由于工藝控制不當(dāng),經(jīng)常存在著塑化不完全或過度塑化,導(dǎo)致EPVC材料性能下降等問題。塑化工藝控制不當(dāng)不僅會影響材料的使用性能和壽命,還會影響人體健康、破壞環(huán)境。謝金剛[0研究發(fā)現(xiàn),在EPVC的浸塑過程中,隨著浸塑成型溫度的增加及塑化時間的延民,塑化材料的凝膠度逐漸提高,在塑化完全時,凝膠度甚至?xí)岣叩?00%。在浸塑成型溫度為220 0C,浸塑時間為5 min時,EPVC塑化材料具有最佳的綜合性能。
總結(jié)了影響液體浸塑的工藝條件,包括: (1)被涂物的預(yù)熱溫度。預(yù)熱溫度與塑料涂層厚度成正比關(guān)系,預(yù)熱溫度越高,涂料熔融量越多,附著于被涂物表面的涂料量也越多,固化后涂層也更厚; (2)浸涂時間。浸涂時間與塑料涂層厚度成正比關(guān)系,浸入時間越民粘附的涂料量就越多,涂層也就越厚; (3)浸入角度。要保持零角度浸入,否則就會導(dǎo)致先浸入浸塑液的一端接觸時間比后浸入的一端時間民,導(dǎo)致涂層厚薄不均勻; (4)被涂物浸入浸塑液的速度;浸入速度太快時會使浸塑層產(chǎn)生氣泡,造成孔洞缺陷。太慢時,由于被浸物在整個浸塑過程中溫度逐漸下降,這使得先浸入的部分溫度高,接觸浸塑液的時間民,涂層厚;后浸入的部分溫度低,接觸浸塑液的時間短,涂層薄,從而影響塑料涂層的外觀質(zhì)量;(5)被涂物離開浸塑液的速度。離開浸塑液的速度太快時,會產(chǎn)生流掛、掛點(diǎn)等缺陷;太慢時,由于被涂物自身溫度不同以及與浸塑液接觸的時間不一樣,會使得浸塑層厚薄不均勻,嚴(yán)重影響襯塑層的外觀質(zhì)量;(6)烘烤塑化條件。烘烤塑化條件主要包括烘烤溫度與時間,被涂物在浸入浸塑液后所得的熱塑性塑料涂膜必須在規(guī)定的時間和溫度下才能聚合、流平及交聯(lián)固化,得到外觀與機(jī)械性能均優(yōu)的涂膜。若溫度和時間達(dá)不到規(guī)定的要求,會導(dǎo)致涂膜塑化不完全,降低其機(jī)械性能,使涂膜附著力、強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度降低,耐腐蝕性變差并造成外觀缺陷。相反,若高于規(guī)定的溫度與時間時,塑料涂膜易發(fā)生燒焦變黑、色澤較暗、不鮮亮、機(jī)械性能變差等不良現(xiàn)象; (7)室內(nèi)溫度。冬季氣溫低,預(yù)熱溫度與室內(nèi)溫度溫差大,降溫快;夏季的氣候溫度高,預(yù)熱溫度與室內(nèi)溫度溫差小,降溫慢,這就使得夏季的涂層厚度比冬季的涂層厚度要厚。對此,可以在冬季提高室內(nèi)溫度,或者提高預(yù)熱溫度來平衡溫差造成的影響。
粉體浸塑是利用了粉體浸塑樹脂受熱熔化,冷卻后又固化成膜的特性,是物理性熔融塑化成膜的過程。目前用的最多的原料包括聚乙烯(PE),聚氯乙烯(PVC),聚四氯乙烯[[3]。粉體浸塑過程是將粉末浸塑樹脂置于底部布置有孔的容器中,由鼓風(fēng)機(jī)從容器下部送入經(jīng)過處理的壓縮空氣,使粉體浸塑樹脂懸浮形成均勻分布的細(xì)散粉末。當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到粉末浸塑樹脂熔點(diǎn)的工件進(jìn)入到粉末流化床的時候,懸浮的浸塑粉末樹脂均勻粘附在工件表面并熔化,最后冷卻固化成形。無論是液體浸塑還是粉體浸塑,在浸塑前都必須進(jìn)行前處理,包括噴砂、除銹、除油等。對于局部浸塑工件采用磷化、發(fā)藍(lán)或電鍍處理。一方面是為了提高浸塑粉末的附著力,另一方面是防止污染浸塑材料,尤其是在液體浸塑中。對于大直徑管道內(nèi)壁的襯塑,浸塑并不是最理想的方法,首先是因?yàn)閮H是管道內(nèi)壁的局部襯塑,襯塑部位比較有針對性;其次,浸塑之前需要對管道表面包括內(nèi)壁和外壁進(jìn)行前處理,這不僅增加了襯塑的工作量也增加了襯塑成本。最后,由于管道體積很大,必須用更大的浸塑槽才能完成一次浸塑成型。
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