3PE防腐鋼管端頭翹邊缺陷原因分析

1、3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊缺陷形成原因分析

主要表現在以下幾個方面：

1.1 整體層3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。環氧粉末層、膠粘劑層與聚乙烯層粘結完整，但環氧粉末與鋼管表面分離，形成3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

1.2 膠粘劑層與環氧粉末層分離，形成3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

1.3 聚乙烯層與膠粘劑層分離，形成3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

1.4 聚乙烯層與聚乙烯層之間的分層，形成3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

1.5 膠粘劑層或環氧粉末層缺失造成層間粘結缺陷形成3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

1.6 堆放環境引起的層3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊。

2、缺陷產生原因分析

3層PE層管端3PE鋼管端頭3PE鋼管端頭翹邊缺陷實際上是層端部變形，即各層應力作用引起的變形，而這與3層PE成型的設備、材料、成型工藝、外界環境等各個方面的因素密切相關。下面我們從這幾個方面加以分析。

2.1 鋼管表面預處理不當引起3PE鋼管端頭翹邊

鋼管表面污物（未處理的鐵銹、雜物或二次污染），在鋼管表面與環氧粉末間形成隔層，導致環氧粉末與鋼管表面未形成粘接，容易形成整體層3PE鋼管端頭翹邊。

2.2 溫度條件偏差造成3PE鋼管端頭翹邊

生產過程中，鋼管溫度低于環氧粉末熔融所要求的溫度條件，導致附著于鋼管表面的部分或全部環氧粉末未熔融，致使環氧粉末與鋼管表面粘接不牢固。此外，在噴粉過厚、粉末顆粒度不均或過大時，即使鋼管加熱溫度達到要求，但因成型到冷卻時間間隔設置較短，傳導熱來不及使粉末   熔融，也會導致此類缺陷形成。產生原因如下：

2.2.1 中頻設備操作問題，未考慮鋼管的傳動速度、鋼管的壁厚，無法鋼管加熱效率。

2.2.2 溫度測量偏差，在3層PE生產過程中，溫度測量多采用紅外線測溫槍測量鋼管溫度，由于紅外線易受漫反射、測量距離等影響，所測溫度與實際溫度存在偏差。

2.2.3 管接頭設計缺陷，見圖2，管接頭了鋼管的連續穩定傳動，但接頭使得鋼管壁厚增加，中頻感應加熱部分被接頭吸收，導致鋼管管端溫度低于鋼管管中溫度。

2.2.4 冷卻水倒灌。3層PE成型采用水冷卻進行定型，在鋼管傳輸過程中，鋼管與鋼管之間接頭部分高低差使冷卻水流向較低一側鋼管，并在管接頭處積聚，造成管端溫度急劇下降，導致粉末未膠化   。尤其在冬季溫度較低時施工，該缺陷表現   為突出。

2.2.5 環境溫度較低，保溫措施不當，引起鋼管溫度下降較快，同樣造成粉末未膠化缺陷。

加熱條件引起的3PE鋼管端頭翹邊，可通過粉末及端頭粉末涂層的熱特性試驗進行驗證。我們取環氧粉末原料和3PE鋼管端頭翹邊管端頭粉末涂層做DSC試驗，見粉末的熱特性曲線圖3和粉末涂層的熱特性曲線圖4。

a為以20℃/min的速率對粉末從30℃加熱到285℃所得曲線，從圖得出玻璃化轉化溫度：Tg1=52.8℃，反應熱△H1=48.9J/g。

b為以20℃/min的速率對同一粉末從30℃加熱到150℃所得曲線，從圖得出：Tg2=99.6℃。

為以20℃/min的速率對粉末涂層從30℃加熱到285℃所得曲線，從圖得出玻璃化轉化溫度：Tg3=100.5℃，反應熱△H2=1.7J/g。

為以20℃/min的速率對同一粉末涂層從30℃加熱到150℃所得曲線，從圖得出：Tg4=92.4℃。

粉末及粉末涂層熱特性檢測參數見表1：

根據上述檢測結果可計算粉末固化百分率C=(△H1－△H2) /△H1×100%=(48.9－1.7) /48.9×100%=96.5%，符合標準要求，但△Tg=Tg4－Tg3=︳92.4－100.5—=8.1≥5不符合標準要求，說明環氧粉末涂層加熱到150℃，仍然發生吸熱反應，說明粉末涂層反應不   。

2.3 工藝過程不合理造成3PE鋼管端頭翹邊

2.3.1 管端纏紙不規范造成3PE鋼管端頭翹邊。為方便生產過程中鋼管接頭處的分離，在鋼管接頭處采用纏紙的方式使環氧粉末層與鋼管之間形成隔離層，若隔離紙超過設計寬度或角度產生偏差，就會形成隔離3PE鋼管端頭翹邊。

2.3.2 鋼管傳送速度不能粉末膠化時間。3層PE成型對傳動速度要求非常嚴格，   在粉末膠化過程中完成中間膠粘劑層的纏繞或包覆，鋼管的傳動速度   與粉末膠化時間匹配，由于粉末膠化的時間比較短，鋼管傳輸速度過慢，則可能出現粉末固化后中間粘結劑層才涂覆，過快則粉末未膠化中間粘結劑層就已經涂覆，這些都會造成中間粘結劑與粉末層不能熔合成整體，產生3PE鋼管端頭翹邊。

2.3.3 粉末固化引起3PE鋼管端頭翹邊。鋼管表面溫度過高，中間粘結劑包覆前環氧粉末已經固化，導致粉末與膠粘劑粘接不牢固，造成層3PE鋼管端頭翹邊。

2.3.4 欠粉造成3PE鋼管端頭翹邊，見圖6。噴槍堵塞、粉箱缺粉、空壓機偷停、噴槍距離鋼管表面太遠等，造成靜電粉末噴槍停噴，則引起欠粉現象出現，只涂覆了中間粘結劑層和聚乙烯層，形成3PE鋼管端頭翹邊缺陷。

2.4 露天堆放形成3PE鋼管端頭翹邊缺陷

還有一類層端頭3PE鋼管端頭翹邊現象并不發生在成型過程中，而是在產品成型后，長期露天存放過程中發生的，見圖7。由于環境條件的作用，當成品管長時間露天堆放時，管表面存留的雨水會沿層邊緣滲透擴散，導致界面間粘接強度降低。因為3層PE層在露天堆放時隨溫度的變化而產生熱脹冷縮，3層PE層和鋼管的膨脹系數不同，導致3層PE層和鋼管的變形程度不同，產生3PE鋼管端頭翹邊，而且3層PE層坡口較薄，反復脹縮使3層PE層產生疲勞從而在坡口處形成3PE鋼管端頭翹邊。另外，鋼管端頭裸露部分，受到潮濕氣體的浸蝕，發生腐蝕，產生腐蝕氧化產物，并且通過水分滲透，氧化物向端頭層擴展，從而引起層下腐蝕，造成層與鋼管表面分離，引起3PE鋼管端頭翹邊。

結語

鋼質管道3層層間粘結狀態決定了層質量，需要從整個生產線的   初設計入手，選購合格的材料，嚴格的生產工藝，及的成品防護，才能地控制端頭3PE鋼管端頭翹邊缺陷的發生。