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管道绝缘技术
作者:康隆(Cannon)公司    来源:PT现代塑料
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供气设备, 管材, 管件, 法兰, 管道...
作为管道的绝缘保护层,硬质聚氨酯泡沫的应用已有30多年的历史。基于出色的性能和使用的便利性,聚氨酯泡沫已逐渐取代了其他的绝缘材料而得到了更加广泛的应用。目前其应用最多的领域是:集中供暖系统、输油和输气管道,以及发电站、化工厂和炼油厂的热循环系统等。

聚氨酯泡沫具有优越的绝缘性能,能够防止热损失,或者避免在寒冷的环境中出现冷凝现象,由此,能够帮助使用者节省能源消耗,从而改善流体输送的成本效率。如果再将其较高的机械强度、出色的粘结性、柔韧性以及良好的流动性等考虑进来,人们就会理解为什么这种可靠性和使用效率高且寿命长的材料能够如此快地赢得承包商和终端使用者的青睐。

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从低至-190℃的极冷的低温环境,到150℃的高温环境,聚氨酯泡沫能够适用于非常宽泛的应用温度范围。根据应用的不同,从直径10mm的小型波导管到直径2000mm的大型供暖管,绝缘管道具有多种多样的尺寸规格,因此,绝缘层的厚度也随之而发生变化。针对极其严苛的应用环境,绝缘层的厚度甚至可达到200~250mm。

为了确保为各种具有不同直径尺寸和长度的各种类型的管道提供最有效的绝缘保护,各种不同的加工技术应运而生,并被用于不连续的和连续的生产工艺中。

连续的制造技术

在适合于大型管道大批量生产的连续式加工方法中,聚氨酯泡沫可通过浇注或喷涂的方法而被施加于内管上,接着通过挤出或缠绕的方式,在基本稳定的发泡层外部形成一个外保护管。最近,康隆(Cannon)已交付了一套包含有浇注和喷涂技术在内的完整的生产线。

奥地利一家小型管道(管的内径只有10~12cm)制造商安装了一套连续浇注生产系统,该生产系统中的高压多组分发泡机适用于不同的材料组分,可生产出具有不同密度和特性的泡沫绝缘管道。

在生产中,泡沫层被施加于运动管道上,其上则包裹一层柔韧的保护膜。其加工过程是:在钢管下面将保护膜铺展开,当泡沫材料开始发泡膨胀时,立刻用其将泡沫层包裹住。利用一个侧面接取系统,可从两侧夹持住处于生产中的制品(管道、发泡层和保护膜),使膨胀泡沫施加的压力得到保存。在夹持了足够的一段时间后,使得发泡层的机械性能得以稳定,并以精确的环形均匀地分布于内管和外部衬膜之间。

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在整个生产过程中采用了闭环控制技术,从而确保了该客户能够获得稳定的发泡质量,即使其生产场所的环境温度发生较大的变化也同样如此。当需要改变加工参数时,多组分计量的实用性使得快速调整“不同催化”成为可能。同时,一个很直观的人机界面(MMI)能够帮助操作者为各种各样的管道设定不同的加工程序,以及做出后续的生产统计控制。

就大型管道的生产而言,在过去的一年里,康隆(Cannon)已经为位于阿拉伯酋长国、印度和奥地利的几家领先的管道加工商提供了几台大型喷涂设备,这些设备被用于生产输油和输气发泡绝缘管。

其所提供的设备包括高压发泡机,它每分钟能够提供高达40kg的硬质泡沫。此外,还包括最新开发的专用L形喷头、喷头支架以及所有的用于自动化发泡生产的辅助设备。此外还包括ReCo Air系统,它是一个气动闭环控制装置,用于对混合头的喷嘴进行实时定位。

每隔几毫秒,由计算机控制的流量监控系统就会对泵的运行情况进行监测记录,并对任何背离设定值的情况做出反应,以对安装在混合腔室上的相关喷嘴重新做出调整。这可确保喷涂前的混合操作能够在稳定的压力下完成,从而确保了一个精确的、可重复性高的发泡过程。

通常,将过喷降到最低程度即表明该喷涂施工是非常成功的,这意味着材料浪费的减少。此外,当喷涂纹路成型时,杜绝空气将有助于获得一个厚度分布非常均匀的泡沫层。康隆(Cannon)在其位于意大利的研发实验室中所做的发泡试验,让所有在场的客户见证了其发泡设备在提供优质的发泡质量以及减少过喷问题方面所具备的优势,这是现有的其他发泡设备无可比拟的。

基于这些优点,使得连续的发泡技术为实现稳定的、同时能够节省材料的生产提供了可能:填充密度得以优化,泡沫过喷不再存在。

在稳定的泡沫层上方应用一个外套管,也可极大地减少外层塑料膜的厚度,从而进一步降低成本。

非连续的制造技术

非连续式生产是向钢制内管和高密度聚乙烯外套管之间的型腔中喷射泡沫材料。为了适应该生产工艺的要求,标准的钢管长度通常是6m、12m和16 m。通过手工或机械辅助的方式,可将钢内管嵌入到外套管内部。通常,可采用环形的中空塑料隔离物将它们隔开以保持均匀的间距。

当这些准备工作做好后,采用密封盖将管道的两端堵住,然后将管道放到一个倾斜的支架上。通过位于管道一端的浇注孔,混合头即可完成泡沫的注射操作。随后,泡沫流体遍及整个型腔,使之填充均匀。为了确保在膨胀的泡沫中不含有孔隙,可采用多种技术来排除型腔中的空气。通常,发泡过量问题是比较普遍的,特别是在即将被填满的端面逐渐变小,以及管道的长度对液态流体产生阻流的情况下更易发生。

最近,康隆(Cannon)已向法国和俄罗斯的客户提供了几套生产线,用于小直径和大直径管道的生产。

康隆(Cannon)能够为其客户提供的技术和服务包括:用于高质量发泡的一流的混合技术;处理整个项目的能力——从大的原材料储料罐到混合头,这其中包括了所有的安全设施以及相关的生产规划和控制规程等。此外,康隆(Cannon)还具有以客户的语言进行交流的能力,并为客户提供量身订制的解决方案,本地化的服务以及备件供应。

用于聚氨酯加工的新型高压混合头

作为康隆(Cannon)在创新技术解决方案上持续不断的研发和试验结果,JL系列已不仅仅是在现有产品上的一个简单的改进,相反,它带来了真正革新的技术理念。该混合头最大的特点是取消了喷嘴。

在JL混合头中,混合操作是由两个同轴混合室共同完成的:第一腔室用于对化学组分进行计量,第二腔室则对混合物进行混合。在混合料流通过腔室被传送的过程中,需要经历几次经特殊设计的变径约束过程,以获得足够的动能,从而确保出色而均匀的组分混合。

在混合室的末端,一个L形的结构使得料流转向流入一个更大的送料室中。通过这样的方式,可减缓混合物的湍流,从而为即将到来的浇注过程提供稳定的层流。

此外,根据不同生产的需要,还可以设置V形共用混合室的尺寸以及相应的柱头的尺寸,这样就保证了在所有腔室中的混合,提高了化学原料组分的速度。

该新的JL高压混合头提供了很多优势。其混合效率基本上与施加的压力无关。通过对各种不同的材料配方所进行的大量试验表明,该混合头能够满足混合质量要求,并且其工作压力范围在71~81kg/cm2之间。

同时,还可以在不改变混合头设置的情况下,对一个更宽泛的流速进行控制。特别地,最大流量是最小流量的5倍。

另外,对混合头喷射条件的设定程序已被事先处理好,因此操作更加快速且友好。不同流量的预先设定既可通过手动也可自动完成。一个很长的排料槽(获有专利)能够被放入浇注孔中,可确保高流速下获得更平稳的层流。

基于上述优点,使得JL混合头非常适合于绝缘三明治板和管材的生产。它能够优化处理含有粘性材料或高发泡性发泡剂的材料配方。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/10/2009)
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