專利名稱：一種控制鋼管防腐管體均勻度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼管防腐領(lǐng)域，尤其是涉及一種控制纏繞式鋼管防腐管體均勻度的方法。
背景技術(shù)：
在已往的鋼管防腐作業(yè)中，以防腐材料PE(聚乙烯)為例，對PE的消耗，只注重通過調(diào)整鋼管的螺距和PE出口的寬度的有效組合來控制PE的均勻度，這對于管徑相對較小、生產(chǎn)中角速度較快的鋼管，PE的均勻度還是可以的，PE在冷卻時的凍結(jié)應(yīng)力對均勻度的影響還不是很突出。但隨著我國西氣東輸大口徑鋼管的3PE防腐生產(chǎn)，生產(chǎn)中鋼管的旋轉(zhuǎn)角速度下降，冷卻水對PE均勻的影響增大。目前，在加工過程中，封擋冷卻水的工具為垂直狀態(tài)。其存在的不足是在同一螺距上的PE有一部分冷卻滯后，先冷卻的PE在凍結(jié)應(yīng)力的作用下收縮變厚，后冷卻的PE被拉薄。沿PE螺紋方向形成深溝。目前，只是用調(diào)整螺距和增加PE總厚度的方法來彌補個別點厚度不足的缺陷，防腐層的外表也始終存在著沿防腐螺旋方向防腐層搭接處過厚，溝狀帶處過薄的竹節(jié)現(xiàn)象，使造成PE的消耗居高不下。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種能有效控制鋼管防腐管體均勻度的方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)上述之不足，操作方便，實施效果好。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣的將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整傾斜一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上的螺距，把防腐材料搭接處的凸起部分留在冷卻水的外沿。
本發(fā)明采取上述技術(shù)方案具有以下有益效果
本發(fā)明由于將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上的螺距，把PE搭接處的凸起的部分留在冷卻水的外沿。這樣使其冷卻滯后而被拉伸，消除了凹陷，利用PE凍結(jié)應(yīng)力，將PE搭接處凸起的部分通過冷卻拉薄，使PE在整個螺距上的厚度比較均勻。傾斜放置擋水體是將整個螺距冷卻，且后半個螺距被冷卻的量小，收縮的量也就小，在鋼管下部不被冷卻時間內(nèi)對未冷卻部分拉伸減薄的影響小。前半個螺距被冷卻的量雖大，但由于后半個螺距的防腐層也被冷卻，其因收縮應(yīng)力而變厚的能力減小。因此傾斜放置擋水體比垂直放置擋水體因水冷卻對PE厚度的影響要小。
由于合理利用了PE的凍結(jié)應(yīng)力，增強了PE的均勻度，使PE的耗材大幅度下降，節(jié)約了資金。同時提高了3PE防腐的外觀質(zhì)量，有利于克服PE表面水激點和PE搭接處開裂的現(xiàn)象，基本消除了纏繞式3PE鋼管防腐外觀的竹節(jié)現(xiàn)象，使其更加平滑、整潔。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)介紹圖1為在不同管徑下冷卻水對防腐層覆蓋面示意2為3PE防腐生產(chǎn)過程俯視示意3為防腐層水冷卻情況展開4為垂直放置擋水體與水平擺動半個螺距后防腐層在進水第一圈防腐層上一點N在冷卻水中所通過的距離圖解。
圖5為在防腐進水第一圈防腐層上一點在冷卻水中通過的距離6為擋水體擺動不同距離時防腐進水第一圈防腐層上一點在冷卻水中通過距離7為擋水體擺動不同距離防腐層水冷卻情況展開8為冷卻水覆蓋到鋼管水平直徑以下的防腐層水冷卻情況展開圖具體實施方式
將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整傾斜一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上的螺距，把PE搭接處的凸起的部分留在冷卻水的外沿。
通常情況下，將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整傾斜一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上、二個以內(nèi)的螺距，把PE搭接處的凸起的部分留在冷卻水的外沿。下面通過附圖介紹以下纏繞式3PE防腐中調(diào)整擋水體角度和相對位置對增加PE厚度均勻性的作用原理。
在3PE防腐過程中，涂敷完成以后要經(jīng)水冷卻，由于管徑的不同，水對防腐層的覆蓋面也不同，如圖1。管徑較小時水可覆蓋管體上防腐層的全部或絕大部分，如圖1中的1，隨著管徑的增加鋼管下部的防腐層不能被水覆蓋的部分也增大，最大極限可增加到鋼管的整個下半部，如圖1中的3，只有水平直徑AB以上的防腐層被冷卻水覆蓋。我們先以這種情況來著手討論垂直放置擋水體和將擋水體逆著涂敷螺旋方向水平擺動一個角度后，水對防腐層冷卻效果有何不同。
圖2中A1B1C1是垂直放置擋水體時，防腐層進入冷卻水第一圈防腐層被冷卻水覆蓋的區(qū)域，圖2中A2B2C2是將擋水體逆著涂腐螺旋方向水平擺動半個螺距，即由A1移到A2后防腐層進入冷卻水第一圈防腐層被冷卻水覆蓋的區(qū)域。
假設(shè)以鋼管防腐時的最下邊為切開點，將防腐層展開，得到一個防腐層水冷卻情況的展開圖，如圖3。從圖3中可以看到垂直放置擋水體時，進入冷卻水第一圈的防腐層被冷卻水所覆蓋的區(qū)域A1B1C1只占到防腐螺距的一半。將A1移到A2后，也就是將擋水體水平擺動半個螺距后，冷卻水能覆蓋防腐層進水第一圈的整個螺距。
我們將A1B1C1和A2B2C2平行移動，使A1、A2重疊在一起為A點，以此來分析在這兩種情況下，防腐層在進水距離相同時被冷卻的情況，見圖4。
圖4中，S1為纏繞防腐時的螺距。S2為A1到A2點水平擺動距離，S2＝S1÷2。設(shè)防腐層上一點N，N在A1B1C1中從N1點進水N3點出水，N在A2B2C2中從N2點進水N3點出水。L1為N點在A1B1C1中的行走距離，即為N1到N3的距離。L2為N點在A2B2C2中的行走距離，即為N2到N3的距離。H1為L1在鋼管周向上的投影長度。H2為L2在鋼管周向上的投影長度。X為防腐層在鋼管軸向上的進水深度。X2為N2到A點在鋼管軸向上的投影距離。D為防腐層外徑，其約等于鋼管外徑。
下面我們來計算防腐層在鋼管軸向上進入冷卻水距離相同時，N點在兩種情況下在水中的行走距離，即L1和L2。
H2＝D÷2×acos(1-2×X2÷S2)L2＝((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷3.14159÷D×H2＝((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷2÷3.14159×acos(1-2×X2÷S2)X-X2＝S1÷3.14159÷D×H2＝S1÷2÷3.14159×acos(1-2×X2÷S2)X＝X2+S1÷2÷3.14159×acos(1-2×X2÷S2)L1＝((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷S1×X＝((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5/S1×(X2+S1÷2÷3.14159×acos(1-2×X2÷S2)設(shè)D＝1016mm S1＝150mm S2＝S1÷2繪制以X(0≤X≤S1/2)為自變量，L1、L2、L1-L2為因變量的曲線圖，即在兩種情況下防腐層進水第一圈時，防腐層上一點在冷卻水中所通過距離和它們的差值，圖5所示。
L1為傾斜角是((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷S1的直線，在圖中可見L1＞L2，且隨X的增加L1-L2也增加。說明垂直放置擋水體比傾斜放置擋水體在進水相同距離時冷卻距離長，也就是冷卻時間長，即冷卻量大。且隨進入冷卻水深度的增加，冷卻量的差值加大。
纏繞式3PE防腐有三層組成。第一層為環(huán)氧樹脂粉末，在其噴涂前鋼管要被加熱到180～200℃左右才能保證環(huán)氧粉末的涂敷質(zhì)量，其厚度一般要大于80～100μm，在水冷卻前已固化，水冷卻對它的厚度變化沒有影響。第二層為底膠，其為環(huán)氧粉末和外層PE的粘接劑，纏繞時溫度在180℃左右，厚度在170～250μm之間。第三層也就是最外層是PE，其厚度最大，在鋼管直徑大于等于500mm小于800mm時厚度在2.5～3.2mm以上，鋼管直徑大于等于800mm時厚度在3.0～3.7mm以上，纏繞時溫度在230℃左右。
在纏繞完成后進入冷卻水前，底膠和PE均處在熔融狀態(tài)，在其遇冷卻水而凍結(jié)的過程中，在凍結(jié)應(yīng)力作用下而收縮增厚的效果是很明顯的。
垂直放置擋水體在進水第一圈沒有被冷卻的半個螺距防腐層要在旋轉(zhuǎn)半周以后才能次進入冷卻水，在這段時間內(nèi)先冷卻的PE由于冷卻收縮而變厚，將末冷卻部分拉伸而減薄，形成溝狀帶。管徑越大，PE在鋼管下不被冷卻的時間越長。在實際操作中，對管徑較大的鋼管，將溝狀帶放在防腐層較厚的防腐層搭接外，冷卻后溝狀帶依然存在，其厚度仍然是最薄的。
從圖3、圖5中可見，傾斜放置擋水體是將整個螺距冷卻，且后半個螺距被冷卻的量小，收縮的量也就小，在鋼管下部不被冷卻時間內(nèi)對未冷卻部分拉伸減薄的影響小。前半個螺距被冷卻的量雖大，但由于后半個螺距的防腐層也被冷卻，其因收縮應(yīng)力而變厚的能力減小。
因此傾斜放置擋水體比垂直放置擋水體因水冷卻對PE厚度的影響要小。
擋水體傾斜的量不同，防腐層在進水第一圈受冷卻的量也不同，見圖6、圖7，當(dāng)S2分別為0、0.5S1、1.0S1、1.5S1、2.0S1時N點在水中通過的距離曲線分別是L1、L2、L3、L4、L5，傾斜量越大，在進水第一圈的后半個螺距水冷卻的能力越小，對PE厚度的影響越小。
從圖7中可以看出，當(dāng)0.5S1＜S2＜1.5S1時，水的冷卻量不但在防腐層進水第一圈減小，在第二圈也減小。當(dāng)S2＞1.5S1時，在第三圈水的冷卻量也減小。
下面我們再來分析冷卻水覆蓋到鋼管水平直徑以下的情況，見圖8，設(shè)冷卻水覆蓋到鋼管水平直徑以下周向距離為h，對管徑大于600mm的鋼管，由于PE的高溫和不親水性以及擋水體對水的引導(dǎo)作用，在擋水體處h一般小于八分之一周長。
垂直放置擋水體，在此情況下水只能冷卻防腐層進水第一圈的四分之三螺距。
傾斜放置擋水體S2≥0.5S1時，在h區(qū)間擋水體基本上是平行于防腐螺旋線的，防腐層在進水第一圈防腐層上一點在水中的行走距離為((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷2÷3.14159×acos(1-2×X2÷S2)+h×((3.14159×D)∧2+S1∧2)∧0.5÷3.14159÷D，也就是比冷卻水只覆蓋鋼管水平直徑以上情況多在水中行走h(yuǎn)區(qū)間的螺旋線距離。
在實際操作中，鋼管的直徑、冷卻水的溫度、涂敷速度、環(huán)境溫度、涂敷螺距、防腐層的搭接量等因素都可能影響到對擋水體傾斜角度的選擇，傾斜角度越大只能減少由于冷卻對PE厚度的影響，不能消除防腐層搭接處過厚的竹節(jié)現(xiàn)象，要根據(jù)實際情況選擇一個適當(dāng)?shù)膬A斜量，使PE拉伸減薄處的減薄量要適當(dāng)，并將拉伸減薄處放在防腐層厚度較大的搭接處，使防腐層厚度整體更均勻。
擋水體角度的調(diào)整，對提高管徑大于800mm的鋼管纏繞式3PE防腐層厚度的均勻性是至關(guān)重要的；對提高直徑在500mm-800mm的鋼管纏繞式3PE防腐層厚度的均勻性也能起到很好的作用；對于管徑較小涂敷時鋼管轉(zhuǎn)動角速度較快的纏繞式3PE防腐作業(yè)，調(diào)整擋水體角度對防腐層厚度影響不是很明顯。
由于3PP(聚丙烯)防腐生產(chǎn)工藝與3PE生產(chǎn)工藝基本相同，且PP在防腐過程中的性能與PE也基本相同，此項技術(shù)方法也適用于3PP防腐生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種控制鋼管防腐管體均勻度的方法，其特征在于將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整傾斜一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上、二個以內(nèi)的螺距，把防腐材料搭接處的凸起部分留在冷卻水的外沿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制鋼管防腐管體均勻度的方法，其特征在于所指的防腐材料為聚乙烯或聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制鋼管防腐管體均勻度的方法，其特征在于方法中所指傾斜一個角度，是根據(jù)鋼管的直徑、冷卻水的溫度、涂敷速度、環(huán)境溫度、涂敷螺距、防腐層的搭接量來具體確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制鋼管防腐管體均勻度的方法，其是將封擋冷卻水的工具逆著涂敷螺紋方向調(diào)整傾斜一個角度，在鋼管的上半部覆蓋一個以上、二個以內(nèi)的螺距，把防腐材料搭接處的凸起部分留在冷卻水的外沿。使其冷卻滯后而被拉伸，消除了凹陷，利用防腐材料凍結(jié)應(yīng)力，將其搭接處凸起的部分通過冷卻拉薄，使其在整個螺距上的厚度比較均勻。
文檔編號F16L58/10GK1991232SQ20051013602
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者馬有標(biāo) 申請人:馬有標(biāo)