摘要:本文从耐磨钢管的研制过程、复合材料的选择、耐磨钢管检测和质量控制等多个方面对研制的复合耐磨钢管进行了详细的阐述。该产品具有耐磨损、耐腐蚀、节能降耗等特点,各项性能指标优良,满足疏浚、管道工程施工的要求,是用于替代传统排泥钢管的理想产品。
关键词:复合材料 耐磨钢管 降耗增效
随着疏浚市场的发展,疏浚由内河向深海发展,输送土质由淤泥类向中粗沙转变;管线排距由原来的3公里以下向5公里以上发展,工作压力随着排距的增加大幅增加,排泥钢管的磨损加快;另外钢结构的腐蚀问题非常严重。所以传统钢管已经不能满足市场的要求。
1、复合耐磨钢管的简述
研发的耐磨钢管由钢管和耐磨层两部分组成。在普通钢管的内壁复合一层聚脲弹性体复合材料耐磨层,充分发挥聚脲弹性体的耐磨损,耐腐蚀的优点。其耐磨性能是钢管的8-10倍,市场潜力巨大。
2、耐磨材料的选择
根据复合耐磨钢管的性能要求,耐磨材料既要具有良好的耐磨性能,又要有良好的抗腐蚀和耐介质性能。我们通过市场调查,对市场上的各类材料进行综合比较,最终选择了聚脲弹性体复合材料（SPUA材料）作为该产品的耐磨材料。
3、耐磨钢管生产工艺设计
耐磨钢管的成型工艺主要分成三部分:(1)螺旋钢管成型;(2)钢管喷砂除锈;(3)耐磨材料的喷涂。
5、质量控制方法
5.1 螺旋钢管焊接成型质量控制要点
5.1.1 钢管表面质量
钢管表面不得有裂缝、结疤、折叠以及其他深度超过标称壁厚下偏差的缺陷。
5.1.2 分层和夹杂
钢管上不允许有扩展到管端面或坡口面上且横向尺寸超过6.4mm的分层或夹杂。
5.1.3 错边
对标称壁厚小于或等于12.5mm的钢管,错边（带钢两边的径向错位）不得超过0.35T且最大不得超过0.3mm。对标称壁厚大于12.5mm的钢管,错边不得超过0.25T。
5.2 底材表面处理
(1)去除钢管表面存在的油污,增强聚脲涂层的附着。
(2)钢管表面应无可见油污、氧化皮、铁锈、和涂层等附着物,任何残留的痕迹仅是点状或条纹状的轻微色斑。
(3)表面除锈后应将附着于表面上的尘土、磨料等污物清除干净。
5.3 钢管预热
(1)钢管表面温度低于零点以上3℃、空气相对湿度>85%时不应进行表面处理作业,应对钢管进行预热,预热温度为40—60度。同时材料温度不能低于21℃,否则要对原料进行预热或保温。
(2)对钢管进行预热可以除去钢管表面附着的水汽,提高材料在底材表面的附着性能及固化性能,得到优质的涂层。加热过程不可污染喷砂表面。
5.4 复合材料喷涂
(1)由于R组份含有颜料和助剂,因此喷涂前应将R组份进行充分搅拌20－30分钟。R组份搅拌到颜色均匀一致,无浮色、无发花、无死沉淀为止。
(2)钢管内壁喷涂采用自动喷涂,喷枪匀速纵向移动,管道匀速转动的方法进行喷涂。根据喷枪输出量及管道涂装表面积计算喷枪的移动速度,正式喷涂前必须进行试喷以确定工艺参数。
(3)自动喷涂结束后不能停止管道旋转,保持原转速匀速旋转1－2分钟。
(4)每道喷涂间隔不能超过3小时,超过3小时必须对涂层进行打磨,并刷专用层间附着力促进底胶,再进行喷涂。
5.5 下管后保温
下管后保证钢管在25℃下放置48小时,或60℃下放置8小时以上,以达到较好的后期固化。不得将喷涂后的钢管直接置于5℃以下环境中自然固化。
5.6 重涂及修补
涂层表面不得有鼓泡、脱层、流挂等缺陷,对于有喷涂缺陷处进行修补。
6、原材料、半成品、成品检验
复合耐磨钢管质量检验分为材料检验、初检、内部检验、综合检验等。除了对复合耐磨钢管制作过程中进行质量控制之外,还需要对螺旋钢管进行水压试验及超声波检验;另外要对耐磨材料的粘连强度、硬度、耐磨性耐冲击性能等技术性能进行实验。确保复合耐磨钢管产品的质量满足工艺要求。
7、取得的主要技术成果和经验
在复合耐磨钢管的研制过程中,我们掌握了复合耐磨钢管的设计方法,总结了生产加工工艺,掌握了聚脲弹性体喷涂工艺。研究了单位面积的微泡数量以及物理性能与喷涂温度和压力等工艺参数的关系,并掌握了相关试验、检测方法。另外还自行设计、制作了钢管的喷砂除锈以及聚脲喷涂作业流水线,同时该产品2010年4月获得了国家实用新型专利,初步实现了生产加工的自动化。