三層PE防腐層的表觀常見缺陷
常見缺陷
三層PE防腐層的表觀質量缺陷歸納起來由以下三個因素單方面或共同作用所引起：前處理、生產(chǎn)工藝過程和原材料。
1.防腐層表面麻點
制成品防腐層表面生成直徑在1mm 左右的半球形或半橢圓形鼓包。鼓包分布呈現(xiàn)不均勻隨機特征。嚴重影響制成品防腐層表觀質量。分析生成的原因有二：原因一，PE 原材料中含有微量在高溫環(huán)境下可體積膨脹的低分子物質，如空氣、水份、溶劑或低分子揮發(fā)物，原材料在塑化擠出過程中，該類低分子物質受熱體積膨脹，但限于擠出機及成型膜口空間位阻效應，被壓迫在材料體積內(nèi)難以釋放，一旦擠出膜口，立即體積膨脹，但其僅為微量，其產(chǎn)生的膨脹應力尚不足以破壞包裹它的PE 層，否則將形成表面麻坑。又由于其膨脹速度大于擠出速度，其膨脹應力在未及*離開膜口即已*釋放，故其鼓包形狀為半球形或半橢圓形。由于該類低分子物質在材料中的分布具有隨機不均勻特征，故形成的鼓包也表現(xiàn)為隨機不均勻分布。原因二，防腐層成型時通常采用上噴淋或下噴淋方式進行水冷定型，由于自噴嘴射出的冷卻水膜不均勻，有水珠沿某一噴射角噴濺，當噴射出的水珠濺射到尚未冷卻且按規(guī)定速度運行的防腐層面時，可造成防腐層局部區(qū)域表層急冷，由于水珠是按某一噴射角濺射，且與運動著的表面接觸，故局部急冷區(qū)域呈半球形或半橢圓形。當防腐管線進入冷卻環(huán)境時，防腐層開始整體冷卻收縮定型，此時受水珠急冷作用的表層已經(jīng)硬化，當攜帶已硬化塑料層膜所需的力大于膜下熔態(tài)塑料本體強度時，熔態(tài)塑料在隨塑料整體收縮時，熔態(tài)塑料與已硬化塑料在收縮應力作用下斷開，形成真空泡。
2.鼓包
防腐層出現(xiàn)鼓包表明在鼓包區(qū)防腐層與鋼管間粘接力已經(jīng)喪失，并嚴重影響防腐層在使用中的抗陰極剝離能力。有機高分子材料的任何質量缺陷的形成均和應力的形成、應力的作用方向有關，鼓包的形成亦是如此。原因一，防腐層纏繞成型時在膜層下夾裹有未除凈的殘余空氣，在熱纏繞成型時，鋼管表面的熱空氣未*從界面間排除，殘留在鋼管與塑料層界面間，在碾壓過程中，熱空氣與塑料層同步壓縮，表觀看上去成型質量尚可。在冷卻過程中，由于采用的冷卻方式為外急冷，加之塑料導熱能力極差，表皮塑料層迅速冷卻硬化，但實際并未形成粘接強度。如果冷卻時間或冷卻水量不足，則鋼管并未冷透，在鋼管中留有大量余熱（如鋼管溫度大于標準規(guī)定的60℃時）在防腐層成型定徑后釋放，二次加熱殘余空氣及防腐層，空氣體積膨脹形成的膨脹應力導致經(jīng)二次加熱本體強度降低的防腐層形成鼓包。在自然環(huán)境冷卻條件下，防腐層首先冷卻硬化定型，當空氣冷卻時，防腐層鼓包因已硬化定型并不隨空氣冷卻收縮而收縮，形成表面鼓包。原因二，即使在防腐層與鋼管界面間未夾裹殘余空氣，如鋼管在冷卻后余熱過高，在二次加熱防腐層后，亦會引發(fā)塑料本體膨脹，而二次自然環(huán)境冷卻時，由于塑料是自外向內(nèi)冷卻，故冷卻收縮是自內(nèi)向外收縮，如基體表面處理存在有局部不合格缺陷，冷卻收縮產(chǎn)生的應力可導致局部缺陷處界面間粘接強度降低，嚴重時將導致缺陷處界面脫粘，形成鼓包。
3.外表面皺褶
三層PE 防腐層成型過程中，不管采用包覆法或纏繞法，中間粘結劑和聚乙烯膜與鋼管表面總存在一個空氣層，包覆到鋼管表面前，必須趕出這個空氣層，否則會在鋼管表面和防腐層之間形成空氣膜，該氣膜在壓輥碾壓作用下，因塑料膜的封閉作用無法排除，在封閉區(qū)域內(nèi)沿碾壓方向呈波紋狀來回流動，在水冷作用下，形成皺褶，嚴重時可造成防腐層破裂。纏繞法中，碾壓用膠輥因自身或碾壓過程中存在的種種缺陷，也會搓碾防腐層造成表面皺褶：（1）膠輥硬度（邵爾氏）過高，壓輥膠面與防腐層接觸后無形變；（2）壓輥與防腐層接觸壓力過大，接觸面發(fā)生形變后，對防腐層繼續(xù)施加碾壓力；（3）壓輥膠層的厚度過薄，發(fā)生形變后，輥芯與防腐層直接接觸；（4）壓輥旋轉不暢，發(fā)生停轉或抖動導致對防腐層搓碾形成皺褶。
4.搭接缺陷
搭接缺陷一般出現(xiàn)在纏繞法中，防腐層表面出現(xiàn)定距離、均勻、定寬高出標準防腐層厚度的螺旋防腐膠帶，雖不會影響鋼質管道的防腐蝕性能，但影響外觀的光滑度，并且為達到防腐所需的zui小厚度，勢必會引起材料的浪費。這是因為底膠層纏繞幅寬與傳動速度、滾輪角度等參數(shù)不匹配，造成過搭接，當進行聚乙烯纏繞時，就會在防腐層表面形成均勻、定寬的凸出搭接段。
5.防腐層薄厚不勻
薄厚不均會影響防腐的效果，過厚則容易造成防腐原料的浪費。防腐層厚度變化引起的原因較多：擠膜模具的?？陂g隙調整精度不高，擠出膜過厚或過薄；?？陂g隙未按照比例進行調整，因為擠出整幅膜在同樣間隙下，膜中間薄而兩邊厚；擠出設備某些加熱段加熱管（板）損壞，測溫儀表精度不高等，造成擠出膜加熱不勻；原料性能未達標也會引起膜的厚度超標；擠出膜的厚度、速度與鋼管傳輸速度不匹配引起覆膜厚度不勻；設備設計精度、安裝精度低，鋼管傳輸過程中，鋼管甩動過大，造成拉膜。以上原因都會造成防腐層薄厚不勻或過厚。
6.防腐層外表面均勻拉痕
防腐層表面的均勻劃痕，多出現(xiàn)在非新建生產(chǎn)線上，主要原因是：聚乙烯和底膠原料中混入石?；蜾撋?，并且某些生產(chǎn)線的擠出設備未安裝“磁力分離器”、液壓換網(wǎng)器或換網(wǎng)器的鋼絲網(wǎng)破損，造成石?；蜾撋捌茐臄D膜?？?，?？谏铣霈F(xiàn)拉痕，在擠膜過程中，?？谄茡p處會出現(xiàn)過厚或過薄的痕道，當包覆在鋼管的表面，形成了均勻的劃痕。劃痕處的防腐層厚度有可能低于防腐標準規(guī)定的厚度，容易引起防腐層失效。
7.表面壓痕
三層PE 纏繞法生產(chǎn)工藝，擠出膜是一個拉伸纏繞過程，鋼管螺旋傳動，采用多組滾輪組成，多采用充氣輪胎或包膠滾輪組成，而充氣輪胎采用工程機械或其它車類輪胎，當防腐完成的鋼管進入水冷段，如果冷卻水量過小，雖然防腐層表面已經(jīng)冷卻硬化，但鋼管內(nèi)的預熱向外傳導，進一步軟化外防腐層，當接觸外表不光滑滾輪時，通過碾壓造成表面壓痕，對于較輕表面壓痕，一般不會影響到防腐的性能，但對于壓痕過大，則認為為不合格防腐管。
8.縮孔缺陷
縮孔缺陷由聚乙烯原料受潮所引起。聚乙烯原材料在濕度大的環(huán)境中顆粒表面由于靜電吸附作用吸附水分，在擠出過程中，水分子受熱但由于空間位阻效應，被壓縮在材料中，當經(jīng)過?？卺尫艜r，受熱的水分子產(chǎn)生的膨脹應力破壞防腐層，形成一個個均勻的小孔，當經(jīng)過水的急劇冷卻，孔受到應力內(nèi)縮，形成縮孔，此缺陷嚴重影響防腐的質量，所以一定要嚴格加以控制。
9.鋼管端坡口污染
鋼質管道為方便現(xiàn)場對口焊接，都留有一定坡度的坡口，而管端坡口在三層PE 生產(chǎn)過程中，會粘附環(huán)氧粉末或三層PE 破損層，由于環(huán)氧粉末與鋼管的結合力非常大，層用普通方式難以去除，造成工作難度和工作量的增大。此類缺陷由于防腐過程中兩管對口處未纏繞預留防腐層坡口的牛皮紙，造成環(huán)氧粉末直接粘附在鋼管管端坡口上，造成污染。
10.防腐層坡口缺陷
三層PE成品管為達到補口的要求，管端10～15cm的防腐層必須去除，并且防腐層端頭必須形成小于等于30°坡度，稱之為防腐層坡口。坡口成形采用鋼絲刷輪磨刷或車刀類工具切削成型。常見坡口缺陷為：一是局部端頭容易形成刷口破損、不均勻，端口與鋼管口的距離出現(xiàn)大的弧度過渡，主要因為：（1）鋼絲刷輪與防腐層接觸力過大；（2）鋼管彎度太大；（3）鋼管自旋轉速度與刷輪轉速比例不協(xié)調。二是過渡磨刷，破壞完整防腐層。坡口是成型工具在端頭起打磨作用，為形成定長預留段，需要安裝鋼管限位裝置，防止鋼管左右竄動，采用鋼絲刷輪，在防腐層作用時形成的摩擦力容易帶動鋼管移動，當無限位或限位設計缺陷時，刷輪前伸就會破壞防腐層。采用車刀方式進行坡口成型，在焊縫處容易形成90 度的斷口，為補口造成隱患，并且也極易破壞焊縫。
11.表面破損
引起的防腐層龜裂主要指化學藥品、吸潮等，另外再生料的過多使用也會引起龜裂。下線成品防腐管在檢測、上下運輸過程中，會出現(xiàn)防腐層破損，主要因為堆放平臺的邊緣尖銳，或吊裝索具過于尖硬等。
上面的列舉，雖然未能詳盡描述全部的三層PE防腐層的表觀缺陷，但通過分析我們應該明白每一種缺陷都由一種特定的原因所引起，只有在生產(chǎn)中不斷摸索總結，才能把這些缺陷消除掉，才能確保長輸管道長期穩(wěn)定的運行。
