CN107355605B - 一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺，以包括如下组分及其质量份数的废旧塑料和辅料作为包衬：废旧PVC70‑80份、过氧化物母粒5‑10份、小分子单体母粒10‑15份、硬脂酸盐0.5‑1份、阻燃剂5‑10份、石墨0.2‑2份，以镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料，经卷焊、波纹成型、热处理及酸性钝化、废旧塑料包衬加工而成。本发明的产品具有成本低、耐腐蚀性强、耐应力变化性强、韧性好、阻燃隔热效果好、能兼容各类型燃气接口等优点；制备工艺免去了传统的酸洗工序，在节能环保上是一个重大创新。

Description

一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺

技术领域

本发明涉及日用品制造技术领域，具体涉及一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺。

背景技术

燃气用不锈钢波纹管一般是采用优质的奥氏体不锈钢管管坯或奥氏体不锈钢钢带卷焊，然后通过机械加工成为波纹状的柔性管状壳体，其管体柔软且在弯曲后通气基本保持不变。不锈钢波纹管安装非常方便，可以有效地补偿安装位移偏差，且产品强度好、抗鼠咬、耐腐蚀、使用寿命长，能有效的解决管道老化、腐蚀、爆裂、渗漏等引起管道破坏等问题。就目前燃具连接用不锈钢波纹管而言，一般使用工况环境为燃气炉、壁挂灶、燃气烤火炉等进气连接，是以前橡胶软管的替代品，有效解决了橡胶老化、龟裂等问题。尽管采用不锈钢波纹管后的事故率明显下降，但仍然存在如下不足之处：首先，由于不锈钢材质问题、焊接及表面处理问题、以及燃气内的酸性物质腐蚀问题等造成的波纹管爆裂或针孔式泄漏时有发生，危及人身安全及财产安全的问题也偶有发生；其次，不锈钢波纹管价格普遍偏高；第三，燃气用不锈钢波纹管还不够柔软，还不能完全取代橡胶软管，特别是弯曲半径小及需要频繁施工的工况；第四，不能兼容各类型燃气接口。因此，有必要开发出一种新型不锈钢波纹管以满足市场需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺，采用废旧塑料作为包衬，与经特殊处理的镍基合金不锈钢薄壁钢带加工而成，产品具有成本低、耐腐蚀性强、耐应力变化性强、韧性好、阻燃隔热效果好、能兼容各类型燃气接口等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管，以废旧塑料和辅料作为包衬材料，以镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料，经加工而成。

根据以上方案，所述废旧塑料和辅料包括如下组分及其质量份数：废旧PVC70-80份、过氧化物母粒5-10份、小分子单体母粒10-15份、硬脂酸盐0.5-1份、阻燃剂5-10份、石墨0.2-2份。

根据以上方案，所述镍基合金不锈钢薄壁钢带的厚度小于或等于2.5mm。

一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，包括如下步骤：

1）卷焊：

将镍基合金不锈钢薄壁钢带放入自动卷板机中卷成管状型并定型，在其预焊接位（即钢带预合位）进行两边对立坡口；机械模具定型内壁抱拢，擦拭坡口表面油污后，进行自动焊接；

2）波纹成型：

将焊接好的薄壁管坯导入波纹管定型成型机内成型为波纹管；

3）热处理及酸性钝化：

将成型后的波纹管连续输送至依次设有低温区、高温区、 恒温保温区、喷淋固溶区、保温氯气脱皮白化区的封闭式热处理轨道炉进行热处理及酸性钝化；

4）废旧塑料包衬：

将废旧塑料和辅料混合均匀后用塑料造粒机进行造粒后，加入单螺杆排气式管材生产机组，加温熔融挤出；将熔融废旧塑料混合料通过出口模具挤出后，与经热塑机连续挤出的钝化后的波纹管相互粘连、包衬、定型、冷却、牵引，最后按长度裁切。

根据以上方案，所述坡口为58°-62°的V字型坡口；所述焊接包括氩弧焊、二氧化碳气保护焊。

根据以上方案，所述波纹管定型成型机包括传动装置、上模、中间模和下模，所述上模、中间模和下模均为与波纹管对应的螺纹旋纽式模具。为了使其模具对波纹管旋压形成波纹结构，而表面不受其模具的刚性与管坯的刚性而造成波纹管管坯表面损坏，可以采用与传统模具不同的材料进行设计，如高分子合成橡胶（如氯丁橡胶），其材料与薄壁波纹管坯形成包覆式旋纽挤压，其材料厚度均匀，摩擦系数相对较低，其误差和厚度损伤低于0.2mm。

根据以上方案，所述封闭式热处理轨道炉的长度大于60m，进行热处理的所述低温区、高温区、 恒温保温区的总长度不少于40m；所述输送的速度不低于0.3m/s。

根据以上方案，所述封闭式热处理轨道炉低温区的温度控制在200-550℃、高温区的温度控制在不高于1250℃、 恒温保温区的温度控制在不高于1150℃、喷淋固溶区的温度控制在800-1150℃、保温氯气脱皮白化区的温度控制在不高于850℃。

根据以上方案，所述喷淋固溶区采用回流喷淋法，循环喷淋，将钝化药水均匀快速喷洒波纹管完成固溶；所述钝化药水包括如下组分及其质量份数：氨基三亚甲基磷酸5-15份、磷酸盐2-5份、硼酸0.5-2份、有机酸0.5-2份、有机硅0.5-2份，絮凝剂0.5-1份，余量为水。当波纹管表面温度1150℃±10℃，从恒温保温区控制在0.3m/s的速度匀速送出时，均匀喷淋波纹管表面的所述钝化药水，能够在波纹管表面形成致密复合膜，附着在波纹管金属表壁上，而热处理后的杂物，氧化皮被喷淋药水冲掉，从而提高了波纹管的耐腐蚀性能和韧度。

根据以上方案，所述保温氯气脱皮白化区采用全封闭模式，在恒温条件下，通入纯度为99.9V%的氯气，使波纹管表面进行氯化反应达到表面白化；所述氯气的进气口设于所述保温氯气脱皮白化区尾部2-3m处。

本发明还可以先按照一定长度裁切波纹管后，再进行定长包衬。

本发明的有益效果是：

1）本发明采用废旧PVC材料混入其他硬质材料、抗氧化阻燃等材料，环保节能，成本比传统不锈钢薄壁波纹管低20%以上，而且具有阻燃隔热功效；

2）本发明的热处理及酸性钝化过程使用的钝化药水能使波纹管完成固溶，消除金属应力，增强了波纹管的硬度和韧性，同时还在其表面形成固溶钝化膜，具有极强的耐腐蚀性能，耐酸、碱腐蚀性能比传统不锈钢波纹管提高了2-4倍；

3）本发明的热处理及酸性钝化过程能彻底消除薄壁波纹管因壁薄而在使用过程中由于外力影响而造成的应力腐蚀作用，防止形成波纹塌陷或爆裂；

4）本发明的产品能兼容各类型燃气接口；

5）本发明的制备工艺免去了传统的酸洗工序，在节能环保上是一个重大创新。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例1：

本发明提供一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺，以包括如下组分及其质量份数的废旧塑料和辅料作为包衬材料：废旧PVC77kg、过氧化物母粒8kg、小分子单体母粒13kg、硬脂酸盐0.8kg、阻燃剂7kg、石墨1.2kg，以厚度为2.5mm的镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料，经如下步骤加工而成：

1）卷焊：

将镍基合金不锈钢薄壁钢带放入自动卷板机中卷成管状型并定型，在其预焊接位（即钢带预合位）进行两边对立坡口，所述坡口为60°的V字型坡口；机械模具定型内壁抱拢，擦拭坡口表面油污后，进行自动氩弧焊；

2）波纹成型：

将焊接好的薄壁管坯导入波纹管定型成型机内成型为波纹管；所述波纹管定型成型机包括传动装置、以及由氯丁橡胶制作的上模、中间模和下模，所述上模、中间模和下模均为与波纹管对应的螺纹旋纽式模具；

3）热处理及酸性钝化：

将成型后的波纹管连续输送至依次设有低温区、高温区、 恒温保温区、喷淋固溶区、保温氯气脱皮白化区的封闭式热处理轨道炉进行热处理及酸性钝化；

4）废旧塑料包衬：

将废旧塑料和辅料混合均匀后用塑料造粒机进行造粒后，加入单螺杆排气式管材生产机组，加温熔融挤出；将熔融废旧塑料混合料通过出口模具挤出后，与经热塑机连续挤出的钝化后的波纹管相互粘连、包衬、定型、冷却、牵引，最后按长度裁切。

进一步地，所述封闭式热处理轨道炉的长度为70m，进行热处理的所述低温区、高温区、 恒温保温区的总长度为45m；所述输送的速度为0.3m/s；所述低温区的温度控制在200-550℃、高温区的温度控制在1240℃、 恒温保温区的温度控制在1145℃、喷淋固溶区的温度控制在900-1100℃、保温氯气脱皮白化区的温度控制在850℃，

进一步地，所述喷淋固溶区采用回流喷淋法，循环喷淋，将钝化药水均匀快速喷洒波纹管完成固溶；所述钝化药水包括如下组分及其质量份数：氨基三亚甲基磷酸10kg、磷酸盐4kg、硼酸1kg、有机酸1.5kg、有机硅1.5kg，絮凝剂0.8kg，水81.2kg。

进一步地，所述保温氯气脱皮白化区采用全封闭模式，在恒温条件下，通入纯度为99.9V%的氯气，使波纹管表面进行氯化反应达到表面白化；所述氯气的进气口设于所述保温氯气脱皮白化区尾部2.5m处。

自动氩氟焊时焊丝薄片采用不锈钢合金焊丝片ERNICu-7，氩氟焊所采用的氩气纯度不低于99.9%，由于管壁较薄的缘故，焊接时保证焊透和融合良好的条件下，采取小电流、短电弧、快速焊的方法，焊接时应保持平稳的将焊丝片匀速送入溶池坡口位，在焊接后，必须保证其表面焊接位平滑、无裂纹、夹渣和气孔等缺陷，焊接好后的焊接部位剖面。

自动焊接时应注意以下问题：调整好焊丝片位，压下启动按钮时，必须确认，其焊丝片与坡口位的重叠，待正常施焊，方可松开；施焊过程中要保证焊丝片匀速送入溶池坡口位，要防止施焊过程中焊丝片断裂；正常停焊，要压下停止按钮，不可用工具紧急堵按管坯，以免造成焊接位或管坯上产生凹坑；焊接工作台上定位模具及夹具位置必须调整好，并予以精确限位，然后，用螺栓紧固，避免施焊过程中位置变动，导致焊接不均或跑位；施焊过程中要经常注意工件轴定向位是否可靠；导电喷嘴磨损情况，是否影响焊丝片正常定位等问题。

实施例2：

本发明提供一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺，以包括如下组分及其质量份数的废旧塑料和辅料作为包衬材料：废旧PVC80kg、过氧化物母粒5kg、小分子单体母粒10kg、硬脂酸盐0.5kg、阻燃剂5kg、石墨2kg，以厚度为2.5mm的镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料，制备工艺同实施例1，不同之处在于：

所述钝化药水包括如下组分及其质量份数：氨基三亚甲基磷酸15kg、磷酸盐2kg、硼酸2kg、有机酸0.5kg、有机硅0.5kg，絮凝剂1kg，水79kg。

实施例3：

本发明提供一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管及其制备工艺，以包括如下组分及其质量份数的废旧塑料和辅料作为包衬材料：废旧PVC70kg、过氧化物母粒10kg、小分子单体母粒5kg、硬脂酸盐1kg、阻燃剂10kg、石墨0.2kg，以厚度为2.5mm的镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料，制备工艺同实施例1，不同之处在于：

所述钝化药水包括如下组分及其质量份数：氨基三亚甲基磷酸5kg、磷酸盐5kg、硼酸0.5kg、有机酸2kg、有机硅2kg，絮凝剂0.5kg，水85kg。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)卷焊：

将镍基合金不锈钢薄壁钢带放入自动卷板机中卷成管状型并定型，在其预焊接位进行两边对立坡口；机械模具定型内壁抱拢，擦拭坡口表面油污后，进行自动焊接；

2)波纹成型：

将焊接好的薄壁管坯导入波纹管定型成型机内成型为波纹管；

3)热处理及酸性钝化：

将成型后的波纹管连续输送至依次设有低温区、高温区、恒温保温区、喷淋固溶区、保温氯气脱皮白化区的封闭式热处理轨道炉进行热处理及酸性钝化；

4)废旧塑料包衬：

将废旧塑料和辅料混合均匀后用塑料造粒机进行造粒后，加入单螺杆排气式管材生产机组，加温熔融挤出；将熔融废旧塑料混合料通过出口模具挤出后，与经热塑机连续挤出的钝化后的波纹管相互粘连、包衬、定型、冷却、牵引，最后按长度裁切；

所述喷淋固溶区采用回流喷淋法，循环喷淋，将钝化药水均匀快速喷洒波纹管完成固溶；所述钝化药水包括如下组分及其质量份数：氨基三亚甲基磷酸5-15份、磷酸盐2-5份、硼酸0.5-2份、有机酸0.5-2份、有机硅0.5-2份，絮凝剂0.5-1份，余量为水。

2.根据权利要求1所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，所述坡口为58°-62°的V字型坡口；所述焊接包括氩弧焊、二氧化碳气保护焊。

3.根据权利要求1所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，所述波纹管定型成型机包括传动装置、上模、中间模和下模，所述上模、中间模和下模均为与波纹管对应的螺纹旋纽式模具。

4.根据权利要求1所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，所述封闭式热处理轨道炉的长度大于60m，进行热处理的所述低温区、高温区、恒温保温区的总长度不少于40m；在步骤3)中输送的速度不低于0.3m/s。

5.根据权利要求1所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，所述封闭式热处理轨道炉低温区的温度控制在200-550℃、高温区的温度控制在不高于1250℃、恒温保温区的温度控制在不高于1150℃、喷淋固溶区的温度控制在800-1150℃、保温氯气脱皮白化区的温度控制在不高于850℃。

6.根据权利要求1所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺，其特征在于，所述保温氯气脱皮白化区采用全封闭模式，在恒温条件下，通入纯度为99.9V％的氯气，使波纹管表面进行氯化反应达到表面白化；所述氯气的进气口设于所述保温氯气脱皮白化区尾部2-3m处。

7.一种根据权利要求1-6任一所述废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管的制备工艺制备获得的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管，其特征在于，以废旧塑料和辅料作为包衬材料，以镍基合金不锈钢薄壁钢带作为管壁材料。

8.根据权利要求7所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管，其特征在于，所述废旧塑料和辅料包括如下组分及其质量份数：废旧PVC70-80份、过氧化物母粒5-10份、小分子单体母粒10-15份、硬脂酸盐0.5-1份、阻燃剂5-10份、石墨0.2-2份。

9.根据权利要求7所述的废旧塑料包衬的不锈钢薄壁波纹管，其特征在于，所述镍基合金不锈钢薄壁钢带的厚度小于或等于2.5mm。