预制直埋保温管外护管开裂的原因分析及预防
管道疲劳断裂分析与预防

管道疲劳断裂分析与预防随着科技的不断进步,管道的使用范围越来越广泛,如何预防管道的疲劳断裂已成为工程技术领域中一项重要的研究方向。
疲劳断裂是一种典型的逐渐发展的过程,对于各种类型的结构,都意味着其寿命有限,有可能会在不可预知的时间内发生断裂,对生产和生命安全造成严重威胁。
本文主要就管道疲劳断裂的原因进行分析,并探讨管道疲劳断裂的预防方法。
一、原因分析管道疲劳断裂是由于管道长时间的耗用使管道内部的应力不断积累,超过其极限强度而导致的。
管道内部长期遭受由流体和热态变化等因素导致的压力和变形,当管道内应力超过极限强度的时候,就会发生疲劳断裂。
具体来说,造成管道疲劳断裂的原因有以下几个方面:1. 设计不当在管道设计中,由于管道本身的复杂性,可能存在一些设计缺陷。
例如: 断面设计不合理,应力集中区域过多,主次管道设计不协调等。
这些设计缺陷会导致管道受到过大的扭曲、拉伸和变形,从而增加其疲劳破坏的风险。
2. 材料选择不合理管道的使用寿命一方面与管道所使用的材料相关。
钢铁在抗压、抗弯、抗拉、抗剪等方面的力学性能虽然优异,但随着时间的增长,也容易受到各种影响而出现腐蚀、脆性断裂、疲劳断裂等问题。
如果选材不合理,就会导致管道的寿命大大缩短,从而增加管道疲劳断裂的危险性。
3. 施工及养护不当在管道的施工过程中,若没有严格遵守规范操作,给予管道应有的保护,就有可能在施工的过程中就使得管道受到了损坏。
长期运行过程中,如果对管道的养护工作偷工减料,也会加剧其疲劳断裂的风险。
二、预防方法为了预防管道疲劳断裂,必须从源头上入手,采取以下措施:1. 加强设计阶段的管理对于管道设计来说,必须要有详细的可靠性分析,尽可能避免设计上的失误。
确保管道材料和断面的选择符合标准,并采用合理的工艺流程来减少管道的应力集中程度,从而提高管道的抗疲劳性。
2. 合理选材管道应选用符合国家标准的、质量优良的钢材,并在管道安装之前进行严格的抗腐蚀处理。
浅谈外墙保温系统开裂原因及对策

浅谈外墙保温系统开裂原因及对策发布时间:2021-05-10T10:15:47.953Z 来源:《基层建设》2020年第30期作者:施锦楠[导读] 摘要:在本文中,笔者针对建筑节能的几种外墙保温方法进行了介绍,并有针对性的分析了保温层在具体的使用当中所存在的开裂现象的产生原因,针对其中所产生的原因而进行了具体的分析,并提出了解决问题的办法,次那个人确保住宅的保温系统质量不被破坏。
身份证号码:32068219910926XXXX摘要:在本文中,笔者针对建筑节能的几种外墙保温方法进行了介绍,并有针对性的分析了保温层在具体的使用当中所存在的开裂现象的产生原因,针对其中所产生的原因而进行了具体的分析,并提出了解决问题的办法,次那个人确保住宅的保温系统质量不被破坏。
关键词:外墙保温;开裂原因;材料及施工;解决对策一、常见的外墙保温技术(一)外墙内保温工艺所谓外墙内保温,即在建筑物的外墙立面放置一定的保温材料,进而达到保温节能的目标,在我国大力发展节能环保的出气,绝大多数建筑物都是采取该种方法。
不过因为近几年来在实践中所存在的各种问题,比如说“结露”、“冷热桥”以及二次装修所给技术带来的破坏等,该种保温技术已然从市场中退却。
(二)夹心复合墙技术所谓夹心复合墙,即在外墙的中部放置保温材料,通过该种方法,不仅能实现节能环保目的,还可以让保温材料因为墙体而受到保护,从而让保温材料尽可能少的受到来自外界的干扰。
不过该种技术也存在一定缺点,比如说施工比较困难,该技术很容易出现热桥,因为内外墙温度的不同而影响外墙使用寿命,抗震能力大幅度减少以及很难控制墙面不裂缝等问题。
(三)外墙外保温工艺该种技术主要是在外墙的外侧设置保温材料,从而实现节能保温目的。
同夹心复合墙以及外墙内保温等技术相比较,该技术在可以解决上述保温方法所带来的很多缺陷和不足。
首先,该保温工艺可以让隔热保温的效果做到更好,能够尽可能的减少出现“结露”和冷热桥等情况,其成本很低,对于建筑物自身结构起到一定的保护作用,占用面积也比之前两种明显少。
浅谈外墙保温开裂原因及预防措施

浅谈外墙保温开裂原因及预防措施发表时间:2020-06-29T03:58:28.171Z 来源:《建筑细部》2020年第7期作者:夏惠敏[导读] 在建筑节能领域中,新技术、新材料不断产生,而其中外墙保温技术工艺也在不断提高,成为了目前十分关键的一种节能技术。
本文主要分析住宅建筑外墙保温层在使用过程中,出现开裂现象的原因,并对此种情况提出了一些可操作性的预防措施。
夏惠敏江苏隆阳建设有限公司摘要:在建筑节能领域中,新技术、新材料不断产生,而其中外墙保温技术工艺也在不断提高,成为了目前十分关键的一种节能技术。
本文主要分析住宅建筑外墙保温层在使用过程中,出现开裂现象的原因,并对此种情况提出了一些可操作性的预防措施。
关键词:保温技术;保温层;开裂;原因分析;预防措施社会经济不断发展,人们对于生活水平、生活质量的要求也越来越高,节能环保已经成为当今社会的一个焦点话题。
根据相关数据表明,目前我国住宅建筑围护结构各部位散热热损失比例中,墙体结构的热损失达到了60%左右,门窗的传热热损失占30%左右;屋面的传热热损失也有差不多10%。
由此可见,增强建筑外墙的保温技术是提高建筑节能的至关重要的手段。
所以,能否做好建筑外墙保温面层的质量直接影响建筑墙体的保温性能,从而导致节能效果能否实现,严重的情况下甚至会影响到墙体的安全。
而到在长期的实践中发现,建筑外墙保温面层的裂缝一直是需要突破的一个难点问题。
与此同时,由于保温体系在建筑物的外部,其设计好坏,也直接影响到用户的直观体验。
一、建筑外墙保温技术概念建筑外墙的保温技术有三种类型,分别为:外墙内保温、夹芯复合墙保温和外墙外保温。
通过在建筑物外墙的内侧安装保温材料达到保温节能的方式,叫做外墙内保温技术;而夹芯复合墙保温技术,则是在外墙的中间部位设置保温材料,从而达到节能保温的目的。
第三种,外墙外保温技术,顾名思义,就是将保温材料铺设在建筑外墙的外侧,达到节能保温的效果。
在实际的运用过程中,外墙内保温和夹心复合墙保温技术因为种种弊端,已经逐渐退出市场。
关于外墙保温的防裂纹措施

外墙外保温的防裂纹措施目前济南市建筑工程外墙外保温系统是国家强制性要求。
保温材料常用的是B1聚苯板、防火岩棉(防火隔离带)、玻化微珠等。
聚苯板薄抹灰外墙外保温系统是目前众多外墙外保温体系中较为成熟、较为可靠的一种系统。
但是,在实际的应用过程中,由于建筑物结构形式,气候条件、系统材料、施工工艺、施工管理等方面的原因,即使最为成熟的保温系统同样也存在一些质量问题,尤其是保温系统外立面的裂缝问题较为实出,轻则影响美观,重则渗水、脱落,丧失节能效果,缩短建筑物使用寿命。
如何采取补救措施,解决系统的裂缝问题已成为业内共同关注的焦点。
1、材料原因:保温板、耐碱网格布、聚合物砂浆、防水腻子和弹性涂料必须与外墙保温体系相容。
(1)保温板。
原因:进场材料不合格,达不到设计要求的标准;保温板出厂时自然养护时间较短,在没有达到保温陈化时间的情况下上墙,上墙后保温板在墙上继续收缩,而这种收缩应力均匀集中在板缝处,对墙面砂浆产生拉力而导致裂缝。
防治措施:进场材料严把验收关,板的密度、容重和阻燃性能符合设计要求,不合格材料进行退场;控制保温板的出场时间和保温陈化时间,进场的聚苯板陈化时间自热条件下不少于42d或60℃蒸汽陈化5天。
(2)耐碱网格布。
原因:耐碱网格布材料有两种,一种是耐碱网格布,一种是不耐碱网格布,网格布在碱性的长期作用下其韧性和抗拉力都会有不同程度的破坏,特别是不耐碱型网格布更为明显。
使用了不合格的玻纤网格布如:抗断裂强度低、耐碱强力保留率低、断裂应变大等。
防治措施:选用耐碱性好的耐碱网格布,选用低碱型高柔外保温抹面层,使用了低碱的外保温抹面砂浆将会大大提高网格布的使用年限,从而有效的减少裂缝的发生。
(3)聚合物砂浆原因:目前外保温系统专用的聚合物砂浆基本上是工厂化生产的干粉状的成品预混砂浆,砂浆质量不一。
在施工现场仅加水搅拌成均匀的稠状浆料即可使用,保温系统专用的砂浆包括粘结砂浆、抹面抗裂砂浆等。
砂浆搅拌不充分均匀、稠度偏差大,直接影响施工操作性能及成品质量,对成品质量的影响表现在强度变化大,从而导致开裂、起鼓、渗水等异常现象。
外墙保温出现裂缝的原因大集合

外墙保温出现裂缝的原因大集合外墙保温出现裂缝的原因大集合外墙保温放置在外墙保温系统之外,使主体结构的作用之间的温度差在遭受温度变形减小显著下降,打在墙上的结构有保护作用,并能有效阻止冷(热)结构。
因此,从结构,有利于外绝缘的稳定性有明显的优势。
然而,由于外保温系统是从自然放置在外墙的外面,直接承受各种因素对系统的要求更高的冲击。
对太阳辐射和其对环境温度变化的影响,并且具有较大的热绝缘材料,柔性保护层开裂和外部的抗裂性耐候性绝缘系统中起着关键的作用。
一、聚苯板保温薄抹灰外部结构设计存在缺陷外墙保温材料常用的粘贴方法固定在墙上的基础上,再保温板和加强在压力网状妈妈砂浆铺在抹面砂浆。
此外,在热膨胀和收缩的发生保温板的日变化和季节变化,将集中应力变形的接缝处,当肿胀收缩。
挤出聚苯乙烯泡沫板比聚苯板密度大,强度高,不变形,变形应力本身也是温度变形差大,与膨胀聚苯乙烯板相比,更可能开裂的接缝处。
砂浆复合材料网状物,从而通过保护层的热传导是不容易扩散,温度变化,以及受影响的昼夜和季节室外温度,灵活性和耐用性网面砂浆提出了很高的要求。
聚苯乙烯板会产生不可逆的热收缩变形,从而导致更严重的裂纹和变形。
二、缺乏无布苯板保温结构设计问题存在:1、聚苯板与混凝土基墙结合力不够。
由于EPS保温板是一种有机材料,而没有足够的混凝土的粘结力,拉伸聚苯乙烯板被烧毁的部分被从混凝土界面分离。
2、平直度和垂直度难以控制。
3、局部破坏和污染的存在。
由于低表面强度聚苯板,在侧向支撑和拆除模板时,聚苯板表面不可避免地损坏时,铸件将是难以避免等离子热桥的泄漏。
4、与散装的预制保温隔热结构设计外保护层不足。
5、面砖饰面外墙外保温系统的设计缺陷。
外墙外保温墙面裂缝产生的原因和预防措施

外墙外保温墙面裂缝产生的原因和预防措施摘要:外墙外保温是建筑节能的主要措施之一,防止裂缝的产生是外墙保温要解决的关键技术之一,现浅谈外墙外保温墙面裂缝产生的原因和预防措施。
关键词:外墙外保温;墙面裂缝;预防措施中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2010)03-0221-01随着我国住房制度改革后,人们对居住环境和建筑质量要求越来越高。
由于住宅工程的质量问题,保温墙体裂缝等涉及的纠纷也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观敏感性的问题和首要的质量要求。
因此,本文重点探讨外墙外保温墙面裂缝产生的原因和预防措施。
1 外墙外保温墙面裂缝的形式外墙外保温墙面裂缝按其分布可以分为以下几种形式:1.1 外墙保温墙面在墙体中的混凝土构造柱之间连接处的裂缝。
这种裂缝一般在表面沿着连接方向开裂。
1.2 保温板与板之间的连接裂缝。
1.3 整面墙体中间的垂直裂缝。
这种裂缝主要表现为较长墙体中间部位的垂直裂缝。
1.4 45°斜裂缝。
表现为门窗洞口角部的斜向裂缝。
1.5 墙体表面的龟裂。
2 外墙外保温墙面裂缝产生的原因分析2.1 保温材料的因素(1)聚苯板在自然环境中的自身缩变时间要求长达60天。
实验证明,在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天,聚苯板自身缩变已经完成99%以上,因此,标准要求聚苯板应在自然条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。
但实际上很少能达到这一要求。
其原因:一是聚苯板长时间养护需要占用大量的场地;二是生产企业由于资金占用、成本控制等因素,通常以销定产,因此大多数工程的聚本板自然养护不到一星期就已经上墙,结果造成聚苯板上墙后继续收缩,而这种应力均集中到板缝处,对粘附在聚苯板上的防护层产生拉应力而造成面层开裂。
另外,聚苯板因温度和湿度变化而产生热胀冷缩、湿胀于缩湿变形应力,也会造成板缝开裂。
(2)用于外墙保温的聚苯板主要密度在18~22kg/m3、尺寸稳定性≤0.3%的阻燃性聚苯板。
直埋型电缆外护层破损原因分析及影响
直埋型电缆外护层破损原因分析及影响摘要:因电缆企业性质的特殊性,近年来国家对电缆企业一直处于严管、严控的高压态势,时刻提醒电缆企业在生产与服务过程中的使命在心、责任在肩、担当在行的超强责任感,客户在产品投入使用后的反馈信息(无论是否为质量问题),生产企业都应积极处理;然而在接到的反馈信息中有很多不属于电缆质量缺陷,而是电缆的选型与施工不规范造成的,尤其是直埋型电缆,事后生产企业与用户的沟通也最为困难。
直埋电缆一般深埋地下0.7~1m之间,常用于工业与民用建筑电气工程施工作业,敷设方式比较隐蔽。
然而在敷设过程中,使用方往往忽略了起到主要保护作用的外护层的作用,认为此层主要起到施工过程中保护电缆线芯免受摩擦及防范一定范围内的挤压等,忽略了电缆外护层破损后对电缆的长期损害与隐患。
一旦直埋电缆发生故障,由于其深埋地下,故障点寻测困难,探挖工程量大,势必造成修复和更换周期长,从而带来较大的经济损失。
关键词:直埋型电缆;外护层破损引言:电缆外护层在生产、敷设施工及使用过程应引起充分的重视,防止因电缆外护层损坏而引起的安全事故,应采用系统的方法,实行全过程的控制。
为此,在接下来的文章中,将围绕直埋型电缆外护层破损原因以及影响方面进行详细分析,希望能给相关人士提供重要的参考价值。
1.直埋电缆外护层破损原因分析直埋电缆外护层破损多由以下几个方面造成:老鼠啃咬、白蚁蛀蚀以及蚁酸腐蚀;施工及转运过程中机械损伤、擦伤,如在允许施工温度以下的野蛮施工致使绝缘层和保护层损伤,电缆剥切尺寸过大、刀痕过深等损伤;外护层在挤出过程中模具配置、水槽冷却工艺不合理和过度弯曲造成的应力开裂,此故障一般在安装铺设等前期过程中能够及时发现,在安装初期便能及时更换;直埋环境不符合要求,如深度不够、未铺细沙、未加盖板、沟内有硬/尖碎石或瓦砾等;施工过程中因线路标识遗失或被破坏而误伤地下电缆。
2.直埋电缆外护层破损造成的影响2.1钢带腐蚀对于铠装电缆来说,外护层主要保护铠装层免遭腐蚀。
解析外墙保温层出现渗水、开裂现象的原因及解决方法
解析外墙保温层出现渗水、开裂现象的原因及解决方法外墙保温,是由聚合物砂浆、玻璃纤维网格布、阻燃型模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)或挤塑板(XPS)等材料复合而成,集保温、防水、饰面等功能于一体。
现场粘结施工,是满足当前房屋建筑节能需求,提高工业与民用建筑外墙保温水平的优选材料,也是对既有建筑节能改造的首先材料。
现在市场上广泛应用的粘接EPS保温板和聚苯板颗粒浆体保温两类技术。
羟丙基甲基纤维素和可再分散性乳胶粉作为砂浆中必不可少的添加剂,对砂浆的保水性、毛细孔吸水性、抗折强度、抗压强度、弹性模量、不同环境温度养护的粘结抗拉强度起着至关重要的作用,对外墙外保温系的质量有着严重性的影响。
外墙保温层开裂、渗水对于整个建筑的保温体系可说是巨大的损害,其带来的负面影响不仅仅是直接导致整个建筑的保温功能下降,更会因渗水的情况大大减短外墙的使用寿命。
那么这里山东阜盈化工就给大家来说说导致外墙保温层开裂因素大致都有哪些,真遇上了又该如何来解决外墙保温开裂渗水的问题。
一.外墙保温层开裂的原因:1.原墙面的基层未清理干净,腻子未铲除,原有乳胶漆层与新腻子层分离。
俗话说:“七分腻子三分漆,好漆还需好腻子”。
2.前一层涂料没干透就刷下一层,外面干了、里面未干;或涂料一次涂得过厚,导致强度低;或没刷底漆,墙面返碱导致腻子层粉化、开裂。
市场上有“弹性面漆”,可降低开裂的程度,但作用有限。
3.水泥标号过高、水泥过期、沙子过细或含泥量过高、水泥砂浆的比例不对、水泥层没干透就刮腻子,日后都会开裂。
二.外墙保温层出现开裂渗水的现象后如何解决:首先,应认真检查裂缝产生的部位,正确鉴别裂缝的性质及种类,分析产生的原因,然后针对不同种类的裂缝,采取相应补救措施。
要对保温层以下基层结构引起的结构性裂缝的处理,分为需要进行结构加固处理的裂缝与不需要结构加固处理仅需裂缝加固处理两种。
1.需要进行结构加固处理的裂缝,应将保温层沿裂缝处各向两边延伸20厘米~50厘米截掉,直至水泥或砌体基层,清理去除杂质,让裂缝完全暴露,然后依据有关部门对加固的要求进行加固处理,当然原材料的选择是很重要的,像水泥,沙子这种硬性材料的目数和细度,添加剂中保水性好的羟丙基甲基纤维素和柔韧性好的可再分散乳胶粉等待确认处理合格后,用相应的材料将保温层修复完好。
直埋供热管道常见故障和防止措施
直埋供热管道常见的故障和防止措施[摘要]:城市集中供热中,现普遍采用直埋供热管道,由于直埋供热管道在设计施工及运行等方面的原因,导致供热系统在运行时经常会出现一些故障,影响了正常供热。
通过多年的工程经验,分析提出减少热网系统故障,从设计、施工和运行等方面采取措施,热网应优先采用无补偿直埋敷设方式,安全可靠,确保供热质量。
【关键词】:供热管道故障防止措施一、概述随着城市建设的快速发展,城市集中供热区域的扩大,直埋供热管道得到普及,直埋供热管道的形式也发展多样化,如热水直埋供热管道、蒸汽直埋供热管道等,直埋供热管网管径的逐年加大,对供热参数(压力温度)的要求也高了。
直埋供热热网规模的扩大,热网的安全要求越来越高。
由于诸多原因,供热管网的故障时有发生。
为了确保供热系统安全运行,减少热网系统故障,提出从设计、施工和运行等方面来采取行之有效的措施,热网应优先采用分段控制、无补偿直埋敷设方式及科学管理等,确保正常供热。
二、直埋供热管道常见故障和原因由于直埋管道故障和管道附件故障造成系统泄漏。
在系统正常运行状态下,系统允许泄漏量即系统允许补水量为系统总循环量的1%~2%,则视为系统泄漏故障系统泄漏主要由管道、阀门、散热器及其它耐压设备破裂所致。
1、管道故障管道故障主要表现为管道的焊缝破裂、管道的内、外腐蚀三种情形。
(1)管道的焊缝破裂:在供热管道的安装及维修过程中,由于焊接施工原因,在焊缝缝处坡口不齐、缺肉、夹渣、砂眼、厚度不够等原因,形成焊缝处强度不够,造成管道焊缝处现漏水故障。
(2)供热管道的内部腐蚀:管内腐蚀主要由管道内介质及运行参数引起的腐蚀,有气泡点腐蚀和溶解氧腐蚀。
(3)管道外部腐蚀供热管道的外部腐蚀主要与热力管道所处的环境和温度、管材的质量好坏及保温防腐结构的完好程度有关。
外部环境:地下水位高,管道腐蚀。
运行温度:室外温度较低时,管道发生泄漏故障次数明显增加,供、回水温度随着室外温度的降低而升高,故障率增加。
外墙保温涂料层裂纹的原因以及防治措施
板是没有对基层进行掸水处理或雨后墙面含水量过大还没有等到墙面干燥就进行保温粘贴
,
造成粘贴失败 . 网格布铺设位置、搭接长度 , 没有起到抗裂作用 , 使防护砂浆裂缝。
2 防治措施
2.1 施工队伍的选择 . 在外墙外保温工程招标过程中 , 不能把整个外保温系统划分
为两个分部工程 , 应将饰面层划分到整个外保温系统中去 , 通过招标择优选择技术性较强的
胀聚苯板长时间养护需要占用大量的场地 ; 二是生产企业由于资金占用、成本控制等原因 ,
通常以销定产 , 因此大多数工程的膨胀聚苯板自然养护不到一星期就已经上了墙
, 结果造成
膨胀聚苯板上墙后继续收缩 , 而这种应力均集中到板缝处 , 对粘附在膨胀聚苯板上的防护层
产生拉应力而造成面层开裂 . 另外 , 膨胀聚苯板因温度和温度变化而产生热胀冷缩、 湿胀与缩
外墙保温涂料层裂纹 的原因以及防治措施
1 外墙外保温涂料饰面层出现裂缝、开裂、剥离、起皮现象较为普遍
Hale Waihona Puke , 其主要原因如下:1.1 外墙外保温系统施工范围内不包括涂料饰面。目前
, 外墙外保温系统施工范围
划分错误 , 这一个普遍存在的严重问题 , 就是把外保温系统的施工范围界定到玻纤网保护层
,
而把饰面砂浆及外墙涂料面层划分为另一个分项工程
1.3 施工角度
基层表面的平整度不符合外保温工程对基层的允许偏差项目的质量要求
, 平整度偏
差过大 ; 基础表面含有妨碍粘贴的物质 , 没有对其进行界面处理 ; 所用的胶粘剂达不到外保温
技术对产品质量、 性能的要求或采用机械固定时锚固件的埋设深度和锚固数量不符合设计规
范要求 ; 粘结面积过小 , 未达到粘结面积的质量规范要求 ; 基层墙面过于干燥 , 在粘贴保温苯
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预制直埋保温管外护管开裂的原因分析及预防 摘要预制直埋保温管在我国推广应用已有几十年的历史, 形成了较完善的保温结构和一整套科学的设计理论和计算方法。预制直埋保温道技术是一项多学科综合技术,涉及材料、传热、力学、工艺、岩土学和设计、制造、施工、运行管理等诸多方面。近几年,直埋式保温管道在施工现场多次出现外护管破裂现象,冬季施工时尤为突出。为解决和预防这一问题,对能够影响这种现象的诸多因素逐个分析,以求找出解决问题的方法。
关键词 高密度聚乙烯挤出成型应力 Abstract:Tube in the existing on domestic application of decades of history of prefabricated directly buried insulating, formed the design theory and calculation method of heat preservation structure more perfect and a set of scientific. Prefabricated directly buried insulating technology is a multidisciplinary integrated technology, involved in many aspects of materials, heat transfer, process, mechanical, geotechnical and design, manufacturing, construction, operation management etc.. In recent years, many in the construction site directly buried insulating pipe pipe rupture phenomenon, especially in winter construction. To prevent and resolve this problem, many factors can influence the analysis one by one to this phenomenon, in order to find a solution to the problem.
Keywords: high density polyethylene extrusion stress
1 外护管用原材料的发展 聚乙烯材料(PE)的发展可分为三代:第一代,相当于现在的PE63以下等级的PE管材料;第二代,相当于现在的PE80级管材料;第三代,20世纪80年代出现了被称为“ 第三代管材料”,国际上不少大型石油化工企业已经使用的PE100级管材料。现在开发出第四代PE125管材料, 已在某些领域开始使用。2012年,国家质量监督检验检疫总局颁布了国家标准,《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》(GB/T 29047—2012)(2012-12-31发布,2013-09-01实施),要求外护管应使用高密度聚乙烯树脂制造,高密度聚乙烯树脂应采用PE80级或更高级别的原料。
2 外护管挤出成型工艺影响因素 外护管主要采用负压定径技术生产,影响因素主要有挤出成型工艺和主要成型设备两方面。工艺参数包括温度、挤出速率、牵引速率;成型设备主要由挤出机、主体模具、负压定径舱、定径装置、二次冷却系统、牵引装置组成。
2. 1PE管定径工艺 PE管定径工艺分为负压定径和正压定径。负压定径和正压定径的区别在于使用气压不同,负压定径是在定径舱中制造低于大气压的环境,使塑性状态的PE管材在负压下紧贴定径装置成型;正压定径是在定径装置中通入高压空气迫使塑性PE管材紧贴定径装置而成型。与正压定径工艺相比,负压定径工艺的优点为: ①PE管材直径容易控制,成品合格率高; ②PE原材料浪费小;③安全性高; ④成品管材的力学性能好。
2.2工艺参数 主要工艺参数为温度、挤出速率、牵引速率。对于整个生产过程来说, 3个参数是互相影响的。
(1)温度 包括料筒温度、机头温度和冷却温度。温度是影响塑化及管材成型质量的主要因素,料筒和机头温度过高导致塑料老化甚至炭化,而温度过低使原料塑化不充分,成品管管壁上会留有尚未塑化的PE颗粒。冷却温度对于PE管材的直径和外护管内应力影响很大,不同冷却温度会造成同批成品管直径不同和内应力大小不同。因此控制冷却温度,尤其是冬天挤出成型时更应该引起大家的注意。
(2)挤出速率 挤出速率主要取决于挤出机螺杆转速。提高螺杆转速可以提高产量,但转速过快,会导致塑化质量下降,成品管材拉伸强度不合格,而且影响与牵引速率的配合。应根据管径和所处地域的环境温度适当调整螺杆转速,使原料充分塑化,保证管材的质量。
(3)牵引速率 牵引速率用来调整管材的壁厚,一般牵引速率比挤出速率稍快一些。由于大管径PE管的直径及质量大,需要适当调节牵引速率,以免在生产过程中发生管材爆裂。
2.3 生产设备 2.3.1挤出机 挤出机包括挤出螺杆、机筒、加料系统、加热和冷却系统等。挤出机单位时间挤出量直接影响到整条生产线的生产能力,挤出机对PE原料的塑化能力也直接影响产品的质量。
2.3.2主体模具 主体模具的作用是使挤出机挤出来的PE熔融物均匀地通过整个模具断面, 使PE熔融物形成连续的管材。目前,广泛采用的模具为筛篮式模具,这种模具可使PE料的流动速率达到预期值,同时还具有阻力小、产量高、结构紧凑、连接合理、更换方便等特点。
为了保证良好的塑化温度,在口模外壁和芯模内壁设置了不同功率的电加热片。为了随时调整模具的温度避免PE物料发生炭化,在每组电热片上预留热电偶插座,根据热电偶反馈的温度信号控制电热片温度。
2.3.3负压定径舱 在设计负压定径舱时应选用功率较高的真空泵,来弥补舱体密封不严的缺陷。定径舱内设有密集的高效喷淋设备,冷却水从PE管坯的四周均匀喷洒在PE管坯表面,使PE管坯尽可能快地冷却、定径。在实际生产中不可避免地会从外界进入一些杂质到水中,为了喷淋设备的工作稳定并减少维护工作量,在水泵前端设置过滤单元,避免杂质堵塞管道和喷头,延长设备使用寿命。为了引管的方便和易操作,在舱的底部加设一套纵向行进装置,使舱体在水平轴向可以移动。
2.3.4定径装置 定径装置主要控制PE管坯的最初直径,考虑到PE管属于柔性材料,温度对其收缩膨胀影响较大,在制造定径装置时应适当增大定径装置的内径。
2.3.5二次冷却系统 由于管坯在负压定径舱出口处温度仍不能降到室温,即没有完成最终定径,要对管材进行二次冷却。冷却水温度和流量是设计喷淋设备的主要参数。在水温的控制上采用冷却循环水为主和自来水为辅的混用方式,当经冷却塔冷却后的循环水水温过高时温控电磁阀打开,自来水进入循环水系统,使循环水温度降低,当水温达到系统要求后温控电磁阀自动关闭。喷淋方式采用多点喷射,使PE管坯各点均匀冷却。喷嘴的出口压力应使水成雾状均匀喷洒在管坯表面。
2.3.6牵引装置 牵引装置对控制管材的壁厚十分重要,在不同牵引速率下PE管的壁厚会发生变化,一般牵引速率快则PE管壁厚减小,反之壁厚增加。牵引装置采用多个变频调速电机分别驱动多条履带的方式,使多条履带在同一速率下转动,保证了各点的同步牵引。在控制履带和管材表面的接触压力时,采用了气动控制系统,通过比例调节阀可精确调节接触压力,保证管材各点受力均匀,各点前进速率恒定,从而控制PE管壁厚。
由以上分析不难看出,外护管成型时的温度、设备、冷却、定径和牵引是否恰当,会直接影响外护管的内在质量,所以提请外护管生产厂家严格生产工艺,并能够具备出厂检验的能力,确保外护管在下一道工序使用时不会造成失效。 2.4 外护管电晕处理 在使用高密度聚乙烯为外保护层的预制直埋保温管的生产过程中,对于外保护层和聚氨酯泡沫保温层之间的结合强度,采取比较简单、易于控制的方法是,高密度聚乙烯管内表面进行电晕处理,增加其表面张力。电晕的基本原理为:在高压、高频电的作用下,通过电极的尖端放电原理,用电极尖端放电产生的电晕对高密度聚乙烯材料表面进行处理。处理的直接结果是材料表面张力增加。根据实验显示,塑料管经过电晕处理后,成品保温管的保温层泡沫与塑料外壳管间的剪切强度可以增加至少一倍以上,这对于保证整体保温管的质量和延长保温管的使用寿命有着不可忽视的意义。
就目前了解到的情况,国内电晕工艺及其使用尚不普及,除了极个别生产厂家拥有进口的塑料管挤出生产线,同时配备了进口的电晕设备以外,基本上在生产塑料管过程中都没有电晕能力,因此使用电晕处理过的塑料管进行生产预制直埋保温管的厂家微乎其微。
经过电晕处理的塑料管内表面最好能够进行防尘处理,同时塑料管的生产日期到使用日期之间最好能够控制在三个月以内,特别在炎热的夏季更应当缩短存储时间。因此要充分应用电晕工艺,对于生产厂家,还必须同时提高对塑料管的生产和库存管理水平,来充分保证电晕效果在保温管中起到应有的作用。
3 外护管应力问题 3.1 生产过程产生的应力问题 直埋保温管道要求在工厂制作,由管道和配套的各种管件组成,预制保温管道由钢制工作管、保温层和外防护套管组合而成。外护管在聚氨酯发泡过程中外护管会受到一定的应力,这个应力需要在工厂的停放过程中慢慢释放,需要一定的时间。
3.2 运输过程中产生的应力问题 由于保温管需要从工厂运输到施工工地,在运输过程中的吊运装卸都会因为操作不当造成外护管受到外力,当外力集中于某一点时,很可能造成外护管中的内应力集中,从而引起应力破坏。
3.3 管道安装过程中由于焊接、补口引起应力问题 管道安装过程需要焊接,焊接会产程局部高温,同时,需要采用热熔套补口和现场浇注聚氨酯在补口处发泡,这些操作也会引起外护管的应力释放,操作不当可能会引起外护管的应力破坏。
3.4 运行过程中内部热交换产生应力问题