聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞線的生產過程

   聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞線由輸送介質的鋼管（工作管）、聚氨酯硬質泡沫塑料（保溫層）、高密度聚乙烯外套管（外護層）構成，因其具有熱損耗低、防腐及絕緣性能好、施工快捷安全等優點，被廣泛應用于液體與氣體的輸送管網、集中供市政建設工程等領域，是保障城市安全運行的重要基礎設施和“生命線”，是公認的環保節能產品。

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞線生產線包括鋼管除銹及清掃作業區域、聚氨酯噴涂作業區域、聚乙烯纏繞作業區域、和鋼管端頭處理作業區域；在鋼管除銹及清掃作業區域中設置鋼管外壁拋丸清理線和鋼管內壁清掃設備；在聚氨酯噴涂作業區域中設置聚氨酯噴涂線；在聚乙烯纏繞作業區域設置聚乙烯纏繞線；在鋼管端頭處理作業區域設置鋼管端頭切割設備；在清掃作業區域、聚氨酯噴涂作業區域、聚乙烯纏繞作業區域和鋼管端頭處理作業區域之間設置工件輸送軌道，并在工件輸送軌道上配置兩臺以上用于運送工件的液壓升降小車。

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞預制直埋保溫管的生產線布置和工藝流程，通過對預制直埋保溫管產品主要性能指標和預期產業化目標的分析，明確了其廣闊的發展前景和將要取得的社會效益和經濟效益。

預制直埋保溫管由輸送介質的鋼管(工作管)、聚氨酯硬質泡沫塑料(保溫層)、高密度聚乙烯外套管(外護層)構成，因其具有熱損耗低、防腐及絕緣性能好、施工快捷安全等優點，被廣泛應用于液體與氣體的輸送管網、市政建設工程等領域，是保障城市安全運行的重要基礎設施和“生命線”，是公認的環保節能產品。目前，生產企業普遍采用傳統的“管中管”工藝生產大口徑預制直埋保溫管，雖然傳統的“管中管”生產工藝中各工序獨立性強，便于操作和分工協作，但因其關鍵基礎工藝存在難以克服的薄弱環節，在產品規格、產品質量及制造成本方面存在著一定的缺陷，在此背景下，開發高端保溫管道生產工藝技術，破解制約預制直埋保溫管制造關鍵基礎工藝的薄弱環節，推動我國預制直埋保溫管制造業由低端向中高端邁進，成為我國保溫管道制造業刻不容緩的科技攻關課題。

1 傳統的預制直埋保溫管“管中管”工藝

傳統的“管中管”生產工藝主要包括鋼管表面預處理、聚乙烯外護管生產和保溫層生產三大步驟，其中保溫層生產步驟是首先將鋼管穿入高密度聚乙烯外護管中形成套管結構，并在鋼管與高密度聚乙烯外護管之間的環形空間均勻布置支架，兩端采用法蘭密封;然后將套管吊裝在發泡平臺上，利用發泡機向套管中注射聚氨酯發泡材料;在聚氨酯材料發泡成型固化后拆除兩端密封結構，完成保溫層的生產過程。

傳統的“管中管”生產工藝存在的缺陷主要表現在以下幾個方面：一是由于產品的規格(如管材口徑、保溫層和外套管厚度等)相對固定，只能適應市場的常規需求，當用戶提出特定的非標準化產品要求時，會加大產品制造成本和工程投資，延長生產和施工周期;二是采用“管中管”生產工藝，聚乙烯外套管在聚氨酯注料成型過程中，聚氨酯發泡會產生一定的膨脹力，為了管材的安全，需要高密度聚乙烯外護管管壁的設計厚度，由此造成工藝過程的制作成本偏高;三是聚氨酯注料無論是水平形式還是傾斜形式，形成的保溫層密度分布都不均勻，為管材各部位密度指標不低于標準要求，需要多注入40-50%的聚氨酯原料，同樣存在工藝過程的制作成本偏高問題。

2 聚乙烯纏繞預制直埋保溫管技術

聚乙烯纏繞預制直埋保溫管技術，通過對“鋼管在線預處理系統”、及“聚乙烯纏繞技術”的深入研究，制定了由鋼管外壁拋丸清理除銹、鋼管內壁吹掃、聚乙烯纏繞、管端切割和成品管轉運等關鍵工序組成的工藝生產路線，并建成與該工藝生產路線相匹配的生產線，以此克服了傳統“管中管”生產工藝存在的技術障礙，不僅了保溫層密度的均勻性，提高了產品質量，而且降低了產品制造成本。

2.1 生產線

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產線包括鋼管除銹及清掃作業區域(Ⅰ)、作業區域(Ⅱ)、聚乙烯纏繞作業區域(Ⅲ)和鋼管端頭處理作業區域(Ⅳ);在鋼管除銹及清掃作業區域(Ⅰ)中設置鋼管外壁拋丸清理線和鋼管內壁清掃設備;在作業區域(Ⅱ)中設置聚氨酯噴涂線;在聚乙烯纏繞作業區域(Ⅲ)設置聚乙烯纏繞線;在鋼管端頭處理作業區域(Ⅳ)設置鋼管端頭切割設備;在清掃作業區域(Ⅰ)、作業區域(Ⅱ)、聚乙烯纏繞作業區域(Ⅲ)和鋼管端頭處理作業區域(Ⅳ)之間設置工件輸送軌道，并在工件輸送軌道上配置兩臺以上用于運送工件的液壓升降小車。

2.1.1 鋼管外壁拋丸清理線

鋼管外壁拋丸清理線上設有鋼管螺旋輸送線和拋丸機;其中鋼管螺旋輸送線采用橡膠輥道螺旋輸送方式;拋丸機布置在鋼管螺旋輸送線中部，由拋丸室、拋丸器、分離器、提升機、彈丸控制系統、除塵系統和電器控制系統組成。

2.1.2 鋼管內壁清掃設備

鋼管內壁清掃設備包括鋼管旋轉支撐裝置、吹風裝置和密封集塵裝置;吹風裝置設有吹掃小車、風機、送風管、送風管支撐小車、送風管支撐輪和吹風裝置移動軌道，其中吹掃小車和送風管支撐小車布置在吹風裝置移動軌道上，吹掃小車由電機驅動運轉，送風管支撐小車行走為從動方式，通過鋼鏈與吹掃小車連接，風機安裝在吹掃小車上，風機出口與送風管進口端密封連接，在送風管的出口端裝配與鋼管工件內壁配合的送風管支撐輪;密封集塵裝置由行走車體、密封倉體、密封集塵裝置移動軌道、脈沖反吹式除塵器和集塵料斗組成;密封倉體、脈沖反吹式除塵器和集塵料斗均安裝在行走車體上，在密封倉體前端設有與工件端口配合的密封膠板，在密封倉體后端連接脈沖反吸式除塵器，脈沖反吸式除塵器的排塵口與集塵料斗連接。

聚氨酯噴涂線中設置鋼管螺旋輸送線、鋼管預加熱設備和聚氨酯設備;鋼管預加熱設備采用中頻電加熱裝置，其中頻電源采用全數字化控制系統，核心控制板實現標準化，所有設備之間可以互換，便于維修、調試;

2.1.4 聚乙烯纏繞線

聚乙烯纏繞線中設置鋼管螺旋輸送線、聚乙烯纏繞設備和冷卻設備;鋼管螺旋輸送線的末端設有用于實現工件下料的液壓搖臂;聚乙烯纏繞設備包括PE擠出機、自動上料系統、Φ180液壓柱式換網系統、模具及模具吊架、融體過液流道部分和涂覆架導向壓輥系統;其中PE擠出機選用單螺桿擠出機;自動上料系統由料斗式烘干機、真空上料機組成，各單機之間均采用軟管聯接而成一個封閉的循環系統;模具選用衣架式板材專用模具，吸收、消化國外先進技術，采用*模具鋼制作，型腔表面鍍鉻;涂覆架導向壓輥系統與下置式纏繞方式相匹配，聚乙烯片材由一套托輥進行擠壓，膠輥采用硅橡膠制作，硬度為10±2度，托輥及壓輥內部通水冷卻，全部動力采用氣動方式;冷卻設備用于對涂敷完成后鋼管的表面冷卻，由水噴淋房、沉淀池、水冷卻塔、冷卻水池及水泵組成，水冷卻塔及水泵主要用于水噴淋房供水，冷卻水通過水泵加壓輸送水噴淋房對鋼管進行冷卻降溫，然后回水返回沉淀池內，再經循環水泵提升冷卻塔進行降溫，再返回冷卻水池循環使用。

2.1.5 鋼管端頭切割設備

鋼管端頭切割設備用于鋼管防腐后管端聚乙烯的切割，由帶密封倉行走小車、升降切割系統、集塵裝置組成;帶密封倉行走小車的密封倉將切割系統整體密封，以維護環境的清潔和降低切割噪音，小車行走減速機采用斜齒輪硬齒面減速機，帶有制動功能;升降切割系統采用單頭切割機切割管端防腐層，切割鋸采用圓形有齒鋼鋸，升降采用氣缸進行驅動;集塵裝置采用布袋除塵器。

2.1.6 液壓升降小車

液壓升降小車設有行走系統、液壓升降系統和控制系統;液壓升降小車行走系統采用電機及斜齒輪硬齒面減速機驅動，行走速度為變頻調速;小車采用滑觸線進行供電，通過遙控接收器控制小車的行走、停止、液壓缸的舉升、液壓缸的降落;每臺小車配有一臺液壓站，放置在小車上，與小車一起行走。

2.2 工藝流程

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產的工藝路線為：液壓升降小車上管→→→鋼管外壁拋丸清理除銹→→→液壓升降小下管→→→鋼管內壁吹掃→→→液壓升降小車上管→→→中頻加熱→→→液壓搖臂下管→→→液壓升降小車上管→→→聚乙烯纏繞→→→水噴淋冷卻→→→液壓升降小車下管→→→管端切割→→→成品管轉運。

2.2.1 鋼管外壁拋丸除銹

利用液壓升降小車將鋼管工件運送鋼管拋丸清理線的螺旋傳動鋼管輸送線上，鋼管自轉前進進入拋丸室，當傳感器采集到鋼管到位信號后，控制系統指令彈丸閘門開啟，拋撒的彈丸撞擊鋼管外壁，將附著在鋼管外壁上的銹蝕物及雜質，同時，粉塵處理系統工作將彈丸與粉塵分離并，在鋼管工件移出拋丸室后，彈丸閘門關閉，鋼管工件進入輸出輥道，鋼管工件經一次拋丸處理，外表面達到除銹的要求。

2.2.2 鋼管內壁吹掃

利用液壓升降小車將工件由鋼管拋丸清理線的螺旋傳動鋼管輸送線運送鋼管內壁清掃設備的鋼管旋轉支撐裝置上，密封集塵裝置中行走車體沿密封集塵裝置移動軌道向工件靠攏，使工件一端進入密封倉體，啟動鋼管旋轉支撐裝置，鋼管繞自身軸線旋轉，吹掃小車在吹風裝置移動軌道上運行，帶動送風管進入工件后，風機啟動，通過送風管的出風口對鋼管內壁進行吹掃，同時密封集塵裝置中脈沖反吹式除塵器工作，將鋼管內壁上殘留的銹蝕粉塵吸入集塵料斗中，完成鋼管內壁吹掃作業。

2.2.3 聚氨酯噴涂

利用液壓升降小車將工件由鋼管內壁清掃設備的鋼管旋轉支撐裝置運送作業區域(Ⅱ)，由聚氨酯噴涂線的螺旋傳動鋼管輸送線驅動工件前行，經中頻電加熱裝置對工件進行加熱，將鋼管外表面加熱到40～60℃，除去鋼管表面潮氣等附著物，使鋼管外表面溫度保持高于露點溫度少3℃以上，達到聚氨酯原料發泡的溫度(30～35℃)，然后由噴涂設備的噴槍將聚氨酯原料以傘形、霧狀和混合均勻的形態，均勻噴涂在螺旋前進的鋼管上，聚氨酯原料在一定時間內發起，達到一定抗壓強度和厚度，完成噴涂作業。

2.2.4 聚乙烯纏繞

利用液壓搖臂將工件由聚氨酯噴涂線的螺旋傳動鋼管輸送線上移送液壓升降小車上，再由液壓升降小車將工件運送聚乙烯纏繞作業區域(Ⅲ)，由聚乙烯纏繞線的螺旋傳動鋼管輸送線驅動工件前行，同時PE擠出機工作，擠出一定厚度的熔融的聚乙烯片材，并按照設定的技術參數疊加纏繞在聚氨酯層表面，經水噴淋冷卻設備冷卻后，聚乙烯外護層緊緊包裹在聚氨酯發泡的鋼管上，完成聚乙烯外護層的制作。

2.2.5 鋼管端頭處理

利用液壓升降小車將工件由聚乙烯纏繞線的螺旋傳動鋼管輸送線運送鋼管端頭處理作業區域(Ⅳ)，由鋼管端頭切割設備按照設定尺寸將工件兩端端頭切除，然后通過液壓升降小車將工件運送產品存放區域，完成聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產過程。