聚氨酯泡沫保温管的缺陷分析

氨酯泡沫保温管的缺陷分析
许云，沈波，方伟
（江苏石油勘探局采输卤管理处，江苏扬州  225012）
摘要： 在介绍了聚氨酯泡沫夹克保温管现有生产工艺和技术要求的基础上， 对聚乙烯夹克管生产过程中出现的成型缺陷， 泡沫保温管生产过程中出现的偏心缺陷和聚氨酯泡沫的性能及质量缺陷等进行了分析和探讨， 通过调整原材料及工艺参数， 对设备进行改进等， 进一步完善了“一步法” 生产线， 较好地解决了保温管生产中出现的缺陷问题。
关键词： 聚氨酯泡沫保温管； 聚乙烯夹克； 成型缺陷； 偏心； 性能
中图分类号： TE973.3 文献标识码： B 文章编号： 1001-2206 （2010） 03-0053-02

0 引言
硬质聚氨酯泡沫和聚乙烯塑料的复合保温管，简称泡沫夹克管，以其优异的保温和防水性能，十几年来在油田的油气输送工程中得到广泛应用。但目前在泡沫夹克管的生产过程中仍然存在着诸如成型缺陷、聚氨酯泡沫的质量缺陷等问题，影响产品的推广应用，本文拟从这些方面进行分析探讨，以期进一步完善“一步法”生产线。

1 泡沫夹克管的生产工艺与技术要求
1.1 泡沫夹克管工艺技术要求
（1） 聚氨酯泡沫厚度及偏差为30 mm ± 3 mm。
（2） 聚乙烯塑料夹克层厚度为1.6 mm± 0.2mm。
（3） 聚氨酯泡沫容重为40 ～ 60 kg/m[sup]3[/sup]。
（4） 泡沫夹克管生产前，管材表面清理必需达到清洁和干燥，除锈等级Sa2 级。
（5） 其他性能指标应符合SYJ 4015-1996 《埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准》的规定要求。
1.2 泡沫夹克管主要生产工艺流程



（1） 保温传动作业线采用“多轮多辊带压架式送进机” 的胶轮机构，使钢管传送不产生偏移，当包覆聚氨酯泡沫时，钢管传输平稳，不随偏移钢管的纠偏摆动，保证了防腐保温管的外观质量。
（2） 液压全自动纠偏机利用一台普通电机，通过多套液压油缸， 以液压站为动力， 分别对钢管道防腐保温层进行全方位调节，水平和垂直方向各用一只测偏传感器， 通过上下、左右、开合、前后4台液压油缸对偏心的泡沫夹克层进行自动纠偏，对0 ～ 60 mm 范围内的保温层厚度都能准确进行纠偏。
（3） 保温作业线中采用极化处理装置，能在连续作业过程中对聚乙烯管内壁进行电极化处理，使无极性的聚乙烯材料极性化，形成泡沫与夹克的粘接层， 使两者牢固地粘接在一起。该装置由极化电压发生器、电压传输装置及极化接触器组成。
（4） 送风装置由螺杆式电动空压机、干冷机、除水除油分离器等组成，保证了压缩空气的干燥清洁。

2 生产中存在的问题与讨论
2.1 聚乙烯夹克管的成型缺陷分析
聚乙烯夹克管成型的优劣，直接影响着保温管材的产品质量，管材成型圆度好， 笔直无空洞，可以保证保温管的成型椭圆度和美观度。但在实际生产中，会产生破洞、分流线胀裂、着色不均、厚度不均匀等现象。
石油工程建设53石油工程建设2010 年6 月通过分析认为， 聚乙稀在成型过程中从玻璃态到高弹态再到黏流态的转变受温度影响最大，温度过高和过低、材料本身的延伸率不够，是产生空洞、胀裂的原因。根据实际测定，机头加热温度范围控制在200 ~ 235 ℃ 为宜。另外，添加在聚乙烯里的小料，受加热温度、存放的环境温度和湿度的影响大，在挤塑过程中产生的微小杂质也是引起破洞的原因之一。
夹克皮厚薄不均匀的主要原因是机头的设计不合理， 机头调整螺丝在背面调整机头口模间隙，螺丝多（12 颗） 且调整烦琐，一旦螺丝锈死，不仅无法调整间隙，而且修复难度很大。针对上述问题， 我们在实际操作中通过以下控制来解决缺陷问题。
（1） 延长聚乙烯原料的加温时间，使温度便于控制。
（2） 加长定径套， 加大定径套的水循环空间，便于聚乙烯层的充分冷却与成型，防止聚乙烯粘定径套； 把主流道加大，便于进入机头的聚乙烯料熔融时间增加，有利于原料塑化， 保证聚乙烯有足够的密实度，从而提高夹克层的拉伸强度。
（3） 采用色母粒替代小料，不仅能够快速与聚乙烯混合， 而且添加量准确、方便，便于储存，杜绝了由于过加热等原因产生的杂质破坏聚乙烯的成型。
（4） 采用了新型快装调整机头，该机头由模芯、模身、机头法兰、机头模口、机头调整螺帽和快装卡瓦6 部分组成，调整螺丝从机头背面转移到侧面，螺丝数量减少到6 个， 并且采用高强度、耐腐蚀的不锈钢螺丝，较好地解决了夹克皮的厚薄不均问题。采取措施后， 聚乙烯夹克保护层的性能见表1。

2.2 泡沫保温管的偏心缺陷
解决保温管材的偏心问题对于大口径管来说是一个较大的难题。在作业线中送管定位装置、机头中心、纠偏机纠偏环中心、出管定位装置处在一条线上，4 点定位使管的偏心很小。但对于大口径管，其泡沫厚度并非随着管径的增大而加大，厚度始终是30 mm，这就造成了机头内尺寸与管道外径的空间缩小， 因为必须考虑喷枪的位置，从而造成了偏差，加上钢管本身自重加大，在实际生产中纠偏机纠偏容易产生“麻花”状，极大影响了管的外观质量。
我们通过反复摸索，采取定径套喷枪内置法，不仅加大了循环水的流动空间，而且较好地解决了管的偏心问题。
2.3 泡沫料的质量及性能问题
组合聚醚的发泡时间和固化时间直接影响着保温管的质量和性能，过快和过慢都易产生空洞和塌泡等缺陷。而目前该工艺生产有部分是在室外进行，早中晚温差变化大，泡沫料所需的发泡和固化时间都不可能一样，因此，通过实验室和现场施工反复摸索，寻找了合理可行的工艺参数，重点控制好羟值为480 mg KOH/g 和水分≤ 0.1%。配制后的组合聚醚，经试生产，完全能够满足泡沫管的质量要求（见表2）。



3 结束语
通过研究，我们进一步完善了“一步法”生产线，使保温管在生产中出现的缺陷降到最低。

作者简介： 许云（1962-）， 男， 四川资中人， 高级工程师， 1985 年毕业于西南石油学院采油工程专业， 2000 年毕业于南京工业大学材料工程学院， 硕士， 现主要从事输卤
管道的管理、生产和技术研究工作。