CN111113841A - 一种钢制管件的3lpe缠绕系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3LPE技术领域，尤其为一种钢制管件的3LPE缠绕系统，包括中心转轴、工作台板、轨道调节机构、PE挤出机构、直流道、回转式流道、FBE喷涂机构、回转式PE缠绕机构、加热线圈、轸压组件、弯管固定机构和弯管本体，所述工作台板固定在中心转轴上，所述轨道调节机构、FBE喷涂机构、回转式PE缠绕机构、加热线圈和轸压组件均固定在工作台板上，所述PE挤出机构固定在轨道调节机构上。本发明有效解决了异形管件静态状态下，缠绕3LPE涂层的加工工艺，适用管径范围广，适用于各种度数弯管；本发明用在弯管外表面3LPE涂层的缠绕，其中角度可以任意调节，适用于多种管径，多种度数，多种曲度的弯管挤出式缠绕3LPE涂层。

Description

一种钢制管件的3LPE缠绕系统
技术领域
本发明涉及3LPE技术领域，具体为一种钢制管件的3LPE缠绕系统。
背景技术
无论是长输管线和集输管线都存在弯头、在整条管线的施工中，国内外管件防腐始终是施工难点。现有技术管道三层结构聚乙烯(以下简称3LPE)防腐管线中的弯管、弯头三通、变径等辅助管件以及现场焊接接头目前普遍采用辐射交联聚乙烯收缩带(以下简称收缩带)涂层，收缩带涂层结构为底漆-熔胶-聚乙烯三层结构，收缩带涂层通常为三层结构，与钢管接触的为防腐涂料底漆，中间为熔胶，最外层为交联聚乙烯，收缩缠绕带由交联聚乙烯背材复及密封性的熔胶粘剂制成，收缩缠绕带是一种收缩型胶带，通常采用手工缠绕；收缩带三层结构涂层与3LPE防腐层结构相近，能在管道工程建设中发挥重要作用，但在管线运行3-5年后，对部分重点管道的开挖检测中发现大量管件收缩带涂层密封失效、底漆剥离、管线锈蚀的现象，收缩带涂层管件以及现场补口已经成为管道建设质量控制最薄弱的环节，给管道的安全稳定运行留下了安全隐患，使用寿命相比于3LPE涂层不足十分之一。
收缩带涂层主要存在以下问题：
(1)涂层密封失效：
缠带涂层密封失效主要表现为熔胶与主体管道PE防腐层及管体粘结不良两种情况；无论是哪种涂层的防腐基理都是隔绝基材与腐蚀介质、湿气、氧气解除，形成密闭空间，涂层产生密封失效后，外界腐蚀介质进入收缩套涂层内部，并长时间滞留；同时聚乙烯层具有很高的绝缘电阻，阴极保护电流难以穿过聚乙烯层对金属管道进行保护，加剧了管件和补口处的金属产生腐蚀；
(2)底漆失效：
缠带涂层环氧底漆失效主要表现为补口处钢管金属表面涂刷的环氧底漆漆膜不完整、底漆从金属表面上脱落，没有发挥有效的防腐蚀作用；
(3)缠带涂层失效的原因分析：
①施工工艺因素：与主管线3LPE生产线机械涂敷不同，目前收缩带涂层施工几乎全部手工操作完成，质量受施工环境和施工人员的经验技能影响较大，任何一个环节出现未按要求完成都将影响补口的最终质量；特别是烘烤温度的控制，目前普遍使用的手工烘烤方式不但施工困难，而且很容易出现加不均匀、烘烤不到位的情况，尤其特殊位置，由于难以操作而导致加不到位，造成缠带未充分受，附于内表面的熔胶不能充分熔化，很难起到交联作用，管道埋地后，收缩带还在不断地蠕变、失去与管道之间的粘结力，而加热过度极易造成表面层焦化，熔胶分解，产生更严重的隐患；故对操作人员素质要求高，难以保证质量，并且涂层很难做到无气泡，无空鼓，收缩带与管体防腐层粘结能力差，受土壤应力作用，容易起皱、开裂，如果水分进入收缩带里面，水分会沿缝隙、空鼓进入内部，由于涂层必须具备的绝缘性，一旦水分进入收缩带涂层下方，涂层产生电流屏蔽作用，阴极保护无法起作用，腐蚀无法防止；
②底漆因素：底漆是整个收缩带补口体系的重要组成部分，是防止补口部位腐蚀的最后一道防线，但GB/T23257-2009中对底漆的要求仅仅是湿膜厚道达到120μm，这个厚度是很难保证补口底漆的防腐层质量，现场的开挖检测也验证了这一点；针对规范中底漆厚度要求较低的问题，虽然目前多数设计单位在工程应用中提高了底漆的厚度要求，一般要求达到干膜厚度300μm，在一些重要工程中甚至要求达到干膜厚度500μm，但是均因采用手工喷涂，涂层的完整性很难满足；缠带涂层底漆采用液态环氧无溶剂涂料，是由中低分子量环氧树脂、防锈颜填料、助剂等组成，配以胺类固化剂硬化的双组份油漆。随减少了溶剂，在施工过程中还存在大量VOC气体挥发，造成环境污染。为了满足底层油漆固化和干膜测量，底漆必须相对固化后才能缠绕缠带，由于环氧树脂涂层固化后成膜致密、表面光滑，缠带胶层很难与底层产生紧密的物理键与化学键，造成层间结合力差，剥离强度低。
目前的GB/T23257-2009只对收缩带补口的检测要求，对管件涂层没有针对性的标准。对收缩带涂层的检测也只有外观、漏点及粘结力三项。这其中定量的检测只有漏点与粘结力，而即使漏点检测只能反映补口的完整性，不能反映涂层的密封性，而粘结力检测为破坏性检测，检测频率较低，抽检率仅为1％，难以反映整条管线管件的涂层质量。
本发明人经过多年对钢制管道用管件防腐涂层的研究与对比，并随着对防腐蚀深入研究与广泛应用，发现收缩带涂层施工工艺、涂层结构存在露点、剥离、阴极剥离、阴极保护屏蔽、剥离防腐层膜下腐蚀等严重质量缺陷；但三层结构的挤压缠绕聚乙烯防腐系统(简称3LPE)出现的缺陷最少，3LPE涂层底层为熔结环氧粉末层(简称FBE)，中间层为共聚物胶粘剂层，面层为热熔挤压缠绕高密度聚乙烯层。3LPE涂层融合了熔结环氧粉末(FBE)涂层和聚乙烯涂层的优点，与金属管体粘接性良好，抗阴极剥离性较强，机械性能优良，它不仅绝缘性和强抗渗透性好，防腐特性优异，而且在管道运输及吊装过程中的损伤较小，已被广泛应用于油、气、水、矿浆等集输和长输管线的防护工程中。
但3LPE涂层只在管线中直管部分应用广泛，由于涂层制备过程中采用210℃-230℃高温热熔高压挤出，侧向缠绕，其特殊的制备工艺，在弯管、三通、变径等异形管件中无法应用。经过研究，本发明人发明了一种钢制管件的3LPE缠绕技术，可以针对弯管、三通、变径等异形管件进行3LPE缠绕。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢制管件的3LPE缠绕系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢制管件的LPE缠绕系统，包括中心转轴、工作台板、轨道调节机构、PE挤出机构、直流道、回转式流道、FBE喷涂机构、回转式PE缠绕机构、加热线圈、轸压组件、弯管固定机构和弯管本体，所述工作台板固定在中心转轴上，所述轨道调节机构、FBE喷涂机构、回转式PE缠绕机构、加热线圈和轸压组件均固定在工作台板上，所述PE挤出机构固定在轨道调节机构上，所述轨道调节机构用于带动PE挤出机构进行前后移动，所述PE挤出机构的出口连通有直流道，所述直流道的一端连通有回转式流道，所述回转式流道的一端与回转式PE缠绕机构的内部相连通，所述加热线圈位于FBE喷涂机构的左侧，所述回转式PE缠绕机构位于FBE喷涂机构的右侧，所述弯管本体固定在弯管固定机构上，所述弯管固定机构用于对弯管本体固定并进行三维位置调节。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轨道调节机构由气缸和导轨组件组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轸压组件由两个高温硅胶辊组成，两个高温硅胶辊呈上下设置在弯管本体的上方和下方。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种钢制管件的3LPE缠绕系统，具备以下有益效果：
1、本发明有效解决了异形管件静态状态下，缠绕3LPE涂层的加工工艺，适用管径范围广，适用于各种度数弯管。
2、本发明用在弯管外表面3LPE涂层的缠绕，其中角度可以任意调节，适用于多种管径，多种度数，多种曲度的弯管挤出式缠绕3LPE涂层。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构工作状态示意图。
图中：1、中心转轴；2、工作台板；3、轨道调节机构；4、PE挤出机构；5、直流道；6、回转式流道；7、FBE喷涂机构；8、回转式PE缠绕机构；9、加热线圈；10、轸压组件；11、弯管固定机构；12、弯管本体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种钢制管件的3LPE缠绕系统，包括中心转轴1、工作台板2、轨道调节机构3、PE挤出机构4、直流道5、回转式流道6、FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9、轸压组件10、弯管固定机构11和弯管本体12，工作台板2固定在中心转轴1上，轨道调节机构3、FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9和轸压组件10均固定在工作台板2上，PE挤出机构4固定在轨道调节机构3上，轨道调节机构3用于带动PE挤出机构4进行前后移动，PE挤出机构4的出口连通有直流道5，直流道5的一端连通有回转式流道6，回转式流道6的一端与回转式PE缠绕机构8的内部相连通，加热线圈9位于FBE喷涂机构7的左侧，回转式PE缠绕机构8位于FBE喷涂机构7的右侧，弯管本体12固定在弯管固定机构11上，弯管固定机构11用于对弯管本体12固定并进行三维位置调节。
本实施方案中，中心转轴1转动的动力来自于减速电机，并且中心转轴1会通过轴承座固定在平面上，因此依靠减速电机可以顺利带动中心转轴1发生转动，并且中心转轴1转动过程中，会带动PE挤出机构4、FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9和轸压组件10围绕弯管本体12的曲度做周向运动；通过弯管固定机构11可以对弯管本体12的两端进行夹持固定，保持弯管本体12处于静态，确保FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9和轸压组件10可以正常工作，同时弯管本体12的位置可以通过弯管固定机构11进行调整，在对弯管本体12进行调整时，根据弯管直径、曲半径和中心转轴1位置参数等数据进行调整，确保中心转轴1转动过程中可以带动PE挤出机构4、FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9和轸压组件10围绕弯管本体12的曲度做周向运动，因此本发明适用于多种管径，多种度数，多种曲度的弯管挤出式缠绕3LPE涂层，其中弯管固定机构11由X轴伺服调节组件、Y轴伺服调节组件、Z轴气缸动力组件和异形体夹具组件组成，其中X轴伺服调节组件为基础结构，Y轴伺服调节组件固定在X轴伺服调节组件上，Z轴气缸动力组件固定在Y轴伺服调节组件上，异形体夹具组件固定在Z轴气缸动力组件上，因此可以对弯管本体12的位置进行调整；轨道调节机构3可以带动PE挤出机构4进行前后移动，因此再对弯管中的直管段部分进行3LPE工艺时，可以解决角度偏离问题；PE挤出机构4为现有的螺杆挤出机，可以将PE原料挤出，然后挤出的原料通过直流道5和回转式流道6后进入到回转式PE缠绕机构8上，回转式PE缠绕机构8再随着中心转轴1移动过程中，会将PE带缠绕在弯管本体12上。
本发明在使用时具体流程如下：
①通过弯管固定机构11将弯管本体12固定好后，然后将弯管本体12的位置调整好；
②中心转轴1开始带动工作台板2转动，使PE挤出机构4、FBE喷涂机构7、回转式PE缠绕机构8、加热线圈9和轸压组件10围绕弯管本体12的曲度做周向运动；
③首先加热线圈9通过感应的方式对弯管本体12的进行加热处理；
④FBE喷涂机构7将熔结环氧粉末喷涂在弯管本体12的表面，其中FBE喷涂机构7采用静电喷涂工艺喷涂单层FBE涂层；
⑤PE挤出机构4将PE原料挤出，然后挤出的原料通过直流道5和回转式流道6后进入到回转式PE缠绕机构8上，回转式PE缠绕机构8再随着中心转轴1移动过程中，将PE带缠绕在弯管本体12上；
⑥轸压组件10对弯管本体12进行轸压处理；
⑦得到缠绕有3LPE涂层的弯管本体12。
具体的，轨道调节机构3由气缸和导轨组件组成。
具体的，轸压组件10由两个高温硅胶辊组成，两个高温硅胶辊呈上下设置在弯管本体12的上方和下方。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢制管件的3LPE缠绕系统，其特征在于：包括中心转轴(1)、工作台板(2)、轨道调节机构(3)、PE挤出机构(4)、直流道(5)、回转式流道(6)、FBE喷涂机构(7)、回转式PE缠绕机构(8)、加热线圈(9)、轸压组件(10)、弯管固定机构(11)和弯管本体(12)，所述工作台板(2)固定在中心转轴(1)上，所述轨道调节机构(3)、FBE喷涂机构(7)、回转式PE缠绕机构(8)、加热线圈(9)和轸压组件(10)均固定在工作台板(2)上，所述PE挤出机构(4)固定在轨道调节机构(3)上，所述轨道调节机构(3)用于带动PE挤出机构(4)进行前后移动，所述PE挤出机构(4)的出口连通有直流道(5)，所述直流道(5)的一端连通有回转式流道(6)，所述回转式流道(6)的一端与回转式PE缠绕机构(8)的内部相连通，所述加热线圈(9)位于FBE喷涂机构(7)的左侧，所述回转式PE缠绕机构(8)位于FBE喷涂机构(7)的右侧，所述弯管本体(12)固定在弯管固定机构(11)上，所述弯管固定机构(11)用于对弯管本体(12)固定并进行三维位置调节。
2.根据权利要求1所述的一种钢制管件的3LPE缠绕系统，其特征在于：所述轨道调节机构(3)由气缸和导轨组件组成。
3.根据权利要求1所述的一种钢制管件的3LPE缠绕系统，其特征在于：所述轸压组件(10)由两个高温硅胶辊组成，两个高温硅胶辊呈上下设置在弯管本体(12)的上方和下方。
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