CN1034641C - 管道容器与管道容器配件紧衬聚四氟乙烯工艺 - Google Patents

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本发明关于一种聚四氟乙烯(简称F4)衬里衬制工艺，其特点是将各种形状尺寸的管道容器及其配件充当外硬模，其形腔内壁去污去锈清洁后均匀敷设F4薄板(膜)至所需厚度，将耐高温粉末充当不定型内软模灌注到外硬模形腔内各角落并压紧压实使周向形成一定内压，形腔开口端紧固金属封盖后再送入炉中按常规方法烧结定型，烧毕卸盖，除粉便得本发明制品。上述本发明制品强度几乎与钢塑复合管一般，可在高温条件下承受全负压，正压指标不限，使用温度在-30～280℃之间，远远超出国内行业标准与国外行业标准相应技术指标。

Description

管道容器与管道容器配件紧衬聚四氟乙烯工艺
本发明关于一种聚四氟乙烯衬里衬制工艺。
工业防腐蚀领域，代表当前我国最先进水平的是国家科委成果办公室推广的两种产品：一是(89)国科成办字第091号所推荐的“钢塑复合管”；一是(91)国科成办字第057号所推荐的“带金属网格聚四氟乙烯制品”。
钢塑复合管的优点是聚乙烯聚丙烯等塑料，经熔融直接压铸在钢件内壁，成品承压能力强，几乎达到与钢件一样的程度；其缺点是这些塑料均不及聚四氟乙烯(化学代号PTFE，简称F4)耐温和耐腐蚀，适用范围有限。而F4塑料又不能熔融注塑成型，限制了F4与钢管向钢塑复合管发展的可能。
带金属网格F4制品，专利产品(公告号CN2032939U)，获国家科技三等奖、尤里卡国际金奖和骑士勋章，纳入国家星火计划。其优点：耐强腐蚀，与国内同类产品相比热伸长率最低；其缺点；属松衬产品，外壳钢件与F4内衬件彼此松脱，经受不住管路中稍高的正压和负压，工作温度越高，耐压能力越差，使用寿命越短，金属网格控制热伸长有效，控制压力无效。
为提高承压能力，国内F4松衬制品包括带金属网格的F4制品，不得不作种种增强补救措施。如带网格的用F46(FEP聚全氟乙丙烯)充填松衬空隙并作熔结材料，称之谓“粘结紧衬”。但F46的实际使用温度在120～180℃，比F4低100～80℃，超温就老化失效，仍为松衬。
就本质而言，我国迄今只有F4松衬法，紧衬法尚是我国“八五”攻关项目。松衬制品的使用寿命远不及国外紧衬法，目前我国重要工程和大型设备尚需进口，据中国有机氟协会统计，91年的进口量F4树脂达58.5T，值外汇约3000万。
F4应用于工业防腐，代表国外最先进水平的是F4紧衬制品。F4紧衬工艺大致为二种：一是将F4推压管冷或热拉缩径送入钢件放松回弹，因推压管原径大于钢件内径，故使紧衬在内。另一种是将推压管松衬钢件内，经过轧压、缩小钢件口径，强使F4紧衬在内。
国外F4紧衬制品优点是：耐压、长寿、适用范围广。也有二个缺点：一是推压管壁厚，耗材大，设备投资大，成本高。二是不能紧衬大口径制品。对于大口径的容器，罐釜等设备，由紧衬改为使用粘结剂粘衬。不粘性是F4特性之一，粘结是难题，目前国外F4粘结剂各项性能比国产好得多，耐温和抗老化均比F46为熔接剂好。但到目前为止，世界上所有F4粘结剂的耐温和抗老化能力均比F4自身低得多。随着粘结剂老化或失效，F4制品便报废。宝钢化工厂引进的日本设备便是例证。
本发明的目的是要克服上述现有技术所存在的不足而提供一种工艺简单的管道容器与管道容器配件内紧衬聚四氟乙烯制造方法，制品能达到热压熔融无剂直接粘结紧衬效果。
将预制的各种管道容器及管道容器配件外壳钢件充当本发明工艺成型外硬模，其形腔内壁去污去锈清洁后均匀敷设聚四氟乙烯薄板(膜)至所需厚度，或在外硬模端部加长一段与之等内径的模具，并也在其形腔内壁上均匀敷设聚四氟乙烯薄板(膜)至所需厚度；或在外硬模端部法兰面设置聚四氟乙烯垫圈片，该垫圈片内径与聚四氟乙烯敷设层紧密相连，此后，将耐高温粉末充当不定形内软模灌注到外硬模形腔内各角落并压紧压实，使周向形成一定内压，形腔开口端紧固金属封盖后再送入炉中按常规方法烧结定型，烧毕卸盖，除粉，便得紧衬聚四氟乙烯的管道容器及管道容器配件制品。
本发明工艺简单易行，并解决了长期困挠聚四氟乙烯应用制造行业界所面临的F4衬里制品不耐高负压或高正压等技术难题，不紧衬或难以紧衬是F4制品普遍存在的缺陷，本发明工艺所得到的F4紧衬制品。其承压能力如钢塑复合管，与钢件的复合强度似无剂直接粘结贴紧一般，这种高强度复合性能不存在着有粘结剂制品那样老化或失效等问题，紧衬的本发明制品其使用温度为-30～280℃，在高温如260℃左右还耐全负压，耐正压不限，同时经测试还表明，其轴的热伸长率几乎为零。上述性能指标远远超过国内正在制定的行业标准与美国ASTM标准中所规定的相应指标。
本发明工艺对制品的翻边采用两种处理办法，或是将加长段模具特意制成的F4衬里脱模后经加热，在类似锥型热模上扩口再冷模上定型翻制而成，或直接在管道容器及管道容器配件端口法兰处设置聚四氟乙烯垫圈片，该垫圈片内径与F4敷设层紧密相连，同时经金属封盖紧固后烧结成型而直接得到F4衬里翻边层，应该说后者较为节约，工艺较合理易行，也是本发明所优选的方案。
充当不定形内软模的耐高温粉末一般指金属粉末或砂类粉末，粉末粒度在50目～200目较佳，更粗一些只要不影响F4衬里表面成型要求也可，采用更细的粉末例如超过200目的不太必要。该内软模压紧压实时对周向产生一定的压力，该压力范围以5～10kgf/cm2为佳，再低一些的压力也可例如3kgf/cm2左右，再高一些的压力也是可以的，只是不必要，更高的压力范围可能对烧结定型并无多大好处，F4在烧结定型时，随温度膨胀变化很大，一般在370℃左右时体积膨胀25％，故F4在硬外模与软内模作用下烧结定型时几乎与硬外模即管道容器及管道容器配件内壁无隙紧衬粘结。
上述管道容器及管道容器配件是指各种口径的直管、弯头、三通、四通、异径管、金属波纹管补偿器、热交换器、阀门阀体、罐、釜、反应锅、容器等等。本发明工艺中，外硬模在敷设聚四氟乙烯薄板((膜)后，最好再在其F4层表面覆盖一层金属薄箔转筒，其相迭部分留足余地以使其无束扩张，上述金属薄箔转筒将有助于耐高温粉末脱模，便能提高F4衬里表面光洁度。对于本发明工艺所制成的F4衬里厚度要求一般可以薄一些也能达到预制目的，特别是在大口径管道容器及配件中内紧衬F4，其厚度可比标准要求的降低1/5～1/2，就是说，本发明还具有用材省、成本低等优点。
实施例1：
参见附图1，该附图为紧衬F4的金属直管成型状态图，其中(1)外硬模，(2)F4敷设层，(3)F4垫圈片，(4)金属薄箔，(5)内软模，(6)金属封盖。如图所示，此处外硬模(1)为带法兰的金属直管外壳钢件，其形腔内壁去污去锈清洁后均匀敷设F4薄板或薄膜构成均匀分布并紧贴在外硬模(1)上的F4敷设层(2)，外硬模(1)两端法兰面上各放置F4垫圈片(3)，该F4垫圈片(3)内径与F4敷设层(2)紧密相接，在F4敷设层(2)紧贴金属薄箔(4)，该薄箔(4)卷成卷筒状其相迭部分应留足余地以便自由扩径，在金属薄箔(4)筒内灌注耐高温金属粉末或砂类粉末充当不定型内软模(5)，粉末以50～200目之间为宜，并应压紧压实同时扩大金属薄箔(4)卷筒口径，粉末堆体致密，其周向压力以达到5～10kgf/cm2为宜，在法兰两端紧固金属封盖(6)，整体置于炉中烧结，升温到360～380℃，保持1～2小时停火，闷温1～2小时，出炉淬火(也可不淬水)，最后卸盖、除粉、去薄箔得到已翻边的本发明制品。实施例2：
外壳钢件为金属带法兰的三通管並为成型外硬模，内壁经除锈去污清洁后敷设薄板F4层，该F4敷设层如图2所示由二部分组成，a为三通管主管F4层，由F4薄板打孔热拉伸预成型，拉伸口用于与三通支管F4层相迭接，b为三通支管F4层，由F4薄板卷成圆筒状，筒头热扩口预成型用于与a主管F4层的拉伸口相迭，上述a、b两部分F4层均卷成圆筒状，且卷筒的开口边均是相迭的便于F4敷设层在不定形内软模作用下充分扩张而不致于开缝。在三通管三个法兰面上各放置F4垫圈片，同样F4垫圈片内径与F4敷设层紧密相连，此处用的金属薄箔与F4薄板一样由两部分组成，预成型后紧贴在F4敷设层内表面。本实施例灌装耐高温粉末、封盖、烧结、淬火、卸模同与实施例1，最终得三通管紧衬F4制品。实施例3：
本实施例外硬模采用带法兰的金属波纹管补偿器，内壁经除锈去污干净后，通过波纹管上的轴向定位杆调节使波纹管轴向长度适当处于波纹不伸不缩状态。外硬模内敷设F4层，该F4层由F4薄板热压延预成型，压延成状如波纹管平面展开一般，再卷筒成型，卷边处相互叠接以使不定型内软模灌装压紧压实时不开缝，装入到外硬模形腔内后成为F4敷设层，在F4敷设层内表面紧贴金属薄箔，该金属薄箔与F4薄板一样压延预成型，再在外硬模两端法兰面敷设F4垫圈片，而后灌装粉末、封盖、烧结、淬火、卸模等均与实施例1相同，最后得金属波纹管内紧衬聚四氟乙烯制品。

Claims (2)

1.一种管道容器与管道容器配件紧衬聚四氟乙烯工艺，其特征是将预制的管道容器及管道容器配件外壳钢件充当外硬模(1)，其形腔内壁去污去锈清洁后均匀敷设聚四氟乙烯薄板(膜)至所需厚度，或在外硬模端部加长一段与之等内径的模具，并也在其形腔内壁上均匀敷设聚四氟乙烯薄板(膜)至所需厚度；或在外硬模端部法兰面设置聚四氟乙烯垫圈片(3)，该垫圈片(3)内径与聚四氟乙烯敷设层(2)紧密相连，此后，将耐高温粉末充当不定形内软模(5)灌注到外硬模(1)形腔内各角落并压紧压实使周向形成一定内压，形腔开口端紧固金属封盖(6)后再送入炉中按常规方法烧结定型，烧毕卸盖，除粉，便得紧衬聚四氟乙烯的管道容器及管道容器配件制品。
2.按照权利要求1所述的管道容器与管道容器配件紧衬聚四氟乙烯工艺，其特征在于聚四氟乙烯敷设层(2)上设有一层金属薄箔转筒(4)，其相迭部分留足余地以使其无束扩张。
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