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(zhì)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(yán)重影響制成品防腐層表觀質(zhì)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(zhì)，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(zhì)受熱體積膨脹，但限于擠出機及成型膜口空間位阻效應(yīng)，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(yīng)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(yīng)力在未及完全離開膜口即已完全釋放，故其鼓包形狀為半球形或半橢圓形。由于該類低分子物質(zhì)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(yán)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(zhì)量缺陷的形成均和應(yīng)力的形成、應(yīng)力的作用方向有關(guān)，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完全從界面間排除，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(zhì)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力導(dǎo)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(dāng)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(yīng)力可導(dǎo)致局部缺陷處界面間粘接強度降低，嚴(yán)重時將導(dǎo)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(jié)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(yán)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(zhuǎn)不暢，發(fā)生停轉(zhuǎn)或抖動導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)防腐層厚度的螺旋防腐膠帶，雖不會影響鋼質(zhì)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最小厚度，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(dāng)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(diào)整精度不高，擠出膜過厚或過??；?？陂g隙未按照比例進行調(diào)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(shè)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(biāo)也會引起膜的厚度超標(biāo)；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(shè)備設(shè)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?；蜾撋埃⑶夷承┥a(chǎn)線的擠出設(shè)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(yù)熱向外傳導(dǎo)，進一步軟化外防腐層，當(dāng)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(yīng)，被壓縮在材料中，當(dāng)經(jīng)過?？卺尫艜r，受熱的水分子產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力破壞防腐層，形成一個個均勻的小孔，當(dāng)經(jīng)過水的急劇冷卻，孔受到應(yīng)力內(nèi)縮，形成縮孔，此缺陷嚴(yán)重影響防腐的質(zhì)量，所以一定要嚴(yán)格加以控制。
9.鋼管端坡口污染
鋼質(zhì)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(jié)合力非常大，遺留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(yù)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(zhuǎn)速度與刷輪轉(zhuǎn)速比例不協(xié)調(diào)。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(yù)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(dāng)無限位或限位設(shè)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(xué)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(yīng)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(jié)，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。