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钢塑复合压力管接纳热熔焊接的兼容性剖析

作者: 宣布时间 :2021-09-17 00:39:19点击:386

信息摘要:

钢塑复合压力管一样往常 接纳机械毗邻 ,因为 钢塑复合压力管内外接纳聚乙烯质料 ,它也具有 聚乙烯管的局限 功用 ,有的安设 公司也接纳内外热熔焊接作为毗邻 方式。

1 前言

钢塑复合压力管(PSP管)是一种新型的金属与塑料复合管材,它接纳钢带辊压成型为钢管并举行 钨极氩弧对接焊,接纳内外均有塑料层,中央 为增强 焊接钢管的复合结构 ,打败 了钢管存在的易锈蚀、有污染 、粗笨、运用 寿命短和塑料管存在的强度低、线胀量大易变形的缺陷,具有钢管和塑料管的配合低贱 ,如隔氧性好、有较高的刚性和较高的强度,埋地管容易探测等。近年来,钢塑复合压力管以其优秀 的功用 及价钱下风 ,在城镇树立 管网系统 中取得 较好运用 。

钢塑复合压力管一样往常 接纳机械毗邻 ,因为 钢塑复合压力管内外接纳聚乙烯质料 ,它也具有 聚乙烯管的局限 功用 ,有的安设 公司也接纳内外热熔焊接作为毗邻 方式。但实际 批注 ,因为 热熔焊接受 道如今 尚没有像钢管那样完善牢靠 的检测手腕 ,是以 一旦管道接口质量不过 关,则有能够 成为最易损坏和泄漏 的中央 ,管道系统 的强度取决于它单薄 的环节,是以 钢塑复合压力热熔焊接受 接口质量在管道施工中尤其 主要 。本文针对接纳热熔焊接要领的钢塑复合压力管材,对其焊接兼容性做进一步剖析 研讨 ,从基础 上保险 优秀 的焊接质量。

 

2 热熔焊接的实际 基础

热熔焊接是焊接部件外貌与热板接触热熔后,酿成粘滞的流体,将熔融的外貌压在一同 ,聚合物分子在热及压力的作用下运动,相互 交叉 盘绕 ,发作 范德华作用力 ,冷却后构成 结实的焊接面,分子之间没有发作 化学毗邻 键,焊接强度取决于焊接面之间的相互 交叉 盘绕 水平 。如图1所示。

 

 

 

2.1 粘合实际

该实际 强调相互 焊接的两种聚合物之间具有零或近乎零的外貌接触能量的主要 性。两种完全相反 的聚合物相焊接是更好的情形 ,如相反 牌号的聚乙烯之间的焊接。一些杂质和添加剂或分别 牌号的树脂,则能够 会浸染 焊接质量,依据 此实际 ,选择相反 质料的管材与管件举行 焊接是更佳的选择。

2.2 分子分散 纠葛 实际

两种相容的高分子质料,加热到一定温度,使大分子取得 能量和空间。因为 分子的热运动,并在取得 的外力作用下,强迫 的相互 活动 举行 迁移 、分散 ,相互 纠葛 ,随着温度的下降最先 结晶,取得 一定的结晶度则抵达 理想的焊接目的。是以 两种质料的相容性越好,则分散 越空虚 ,毗邻 性越好。

2.3 活动 历程实际

该实际 强调了焊接压力的主要 性,指出焊接强度随焊接压力的降低 而提高 ,直到焊接强度抵达 曲线的颠簸 段,险些不再受压力的浸染 。凭证 该实际 ,可以诠释 为何 管道热熔毗邻 宜接纳相反 或相近质料的管材和管件。对功用 相似 的分别 牌号、材质的管材和管材与管件之间的毗邻 ,应经由 实验 ,判别 毗邻 质量能取得 保险 后,方可举行 。

 

3 分别 聚乙烯质料的焊接兼容性实际 剖析

浸染 两种聚乙烯质料焊接兼容性的主要 成分 是聚合物的分子量漫衍和分子结构 的分别 ,作为一种表现 方式 就是熔体活动 速率的分别 。熔体质量活动 速率(MFR)是表征质料在熔融形状 时的粘度巨细的物理量,是分子平均 尺寸和活动 性的量度。界说是在190℃和5kg荷载下,按质量盘算的聚乙烯活动 速率,它是制定 焊接工艺的主要 依据 。经过 焊接温度及焊接压力,从熔体活动 速率的层面,可以对焊接兼容性举行 剖析 。

3.1 焊接温度

凭证 分子分散 纠葛 实际 ,两种聚乙烯质料热熔焊接时需求 具有 一定的焊接温度。焊接温度是质料的熔融粘流转化温度。此时,聚乙烯发作 熔融活动 。大分子相互 分散 和纠葛 ,继而结晶毗邻 ,是以 钢塑复合压力管热熔焊接温度对焊接兼容性有主要 浸染 。而熔体活动 速率是焊接工艺中焊接温度设定的主要 参考成分 。

凭证 PPI(美国塑料管协会plastics pipe institute)体例的TN-13/2001《general guidelines for butt,saddle,and socket fusion of unlike polyethylene pipes and fittings》,老司机APP黄版下载安装可以知道 ,分别 熔体活动 速率的质料,设定的焊接温度分别 。熔体活动 速率在1-4级时,焊接温度一样往常 接纳171℃-232℃;熔体活动 速率为5级及4级中的一局限 质料,焊接温度可以接纳232℃-260℃

熔体活动 速率依据 ASTMD 3350的分级情形 如表1。

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备注:A:190℃,2.16kg;B:190℃,21.6kg


此外,关于 分别 质料各项质料耐温目的 也不尽相反 ,例如维卡硬化 点、熔融温度、热变形温度等。是以 当两种熔体活动 速率分别 的质料焊接时,因为 焊接温度要求分别 ,则要么一方加热温度相对 过低,加热不空虚 而招致 质料硬化 不及 ,分子分散 和缠结遭到 浸染 ,焊接兼容性差;要么一方加热温渡过高,卷边尺寸增大,聚合物发作 热氧化破损 ,会招致 质料 发作 降解使得讨论 强度降低。

3.2 焊接压力

依据 活动 历程实际 ,焊接时熔合部位的熔体应树立 一定的压力,而这要求熔体有一定的粘度,防止 熔体从熔合部位过渡挤出,构成 冷焊。而一定温度下的熔体粘度可以经过 熔体活动 速率来反映。

关于 分别 熔体活动 速率的质料,在一致 压力下,关于 熔体活动 速率高的质料,则压力相对 过低,焊接毗邻 量过少,熔合面的局限 熔膜不行 挤出,很难构成 尺寸合理的翻边,倒运 于加热历程中焊接面与热板接触时发作 的污染 及受空气中氧气、灰尘浸染 的熔膜层的倾轧 ,招致 焊接质量不过 关;压力相对 过大,则会使熔料挤出,形成 塑料熔体流向焊端的边沿 构成 焊瘤刺,使熔化层的深度镌汰 ,无法构成 合理的熔膜厚度,而且会使熔合区域质料的结晶度提高 ,使焊缝部位抗攻击性下降;在熔膜层过多被挤出的同时,在翻边的根部加剧构成 与管壁垂直的分子定向,发作 应力集中的力学单薄 点,容易发作 破损 ,这也被理想 经常 发作 的破损 类型所证明 ,浸染 焊接质量。

要构成 优秀 的焊接,条件 必需 是适当的卷边高度及其对称性,据此,优秀 的焊接实际 准绳 就可以 表述为焊区内适当的粘度及其漫衍的对称性,可是 分别 熔体活动 速率的质料其焊区温度和粘度漫衍分别 (见图2),需求 经过 改动 两者的温度漫衍即加热历史,力争 使两者的粘度适当并漫衍分歧 ,从而取得 优秀 的焊接质量。

 

 

TN-13/2001以为 ,在相反 的热驱动下,分别 熔体活动 速率的两种质料焊接,要先加热熔融指数高的质料,才会同时抵达 近乎分歧 的熔融深度。为了抵达 分别 MFR质料优秀 的焊接目的,往往对两种被焊质料的加工工艺要求是分别 的。熔体活动 速率较高的质料可设定较高的温度,而熔体活动 速率较低的质料可以经过 延伸 保温时间 来取得 适宜 的熔膜厚度,但职掌 起来竞赛 难题 ,难于保险 焊接质量,故不予以倡议 。

但当两种质料的熔体活动 速率分歧 在一定规模内时,实验 证明 可以抵达 优秀 的焊接效果。国际尺度ISO/TR11647中指出。熔体活动 速率O.3g/10min-1.3g/l0min(190c,5kg)区间的管材与管件之间举行 焊接会取得 令人知足 的效果。

德国焊接学会规程DVS2207以为 :MFR(190℃,5KG)=(O.3-1.7)g/lOmin的聚乙烯都是可焊的。

尺度GBl5555.1-2003中的要求是原质料熔体质量活动 速率应在0.2-1.4g/10min,之间,且更大误差 不应凌驾混配料标称值的20%。

老司机APP黄版下载安装建议在理想 职掌 中,依据 规范 在O.3g/10min-1.3g/10min(190℃,5kg)规模内,且MFR分别 值不小于0.5g/10min(190℃,5kg),而且通常希望相互 焊接的钢塑复合压力管与管件的MFR位于一致 分组内:

·0.3g/10min-0.4g/10min(190℃,5kg)

·0.4g/10min-0.65g/l0min(190℃,5kg)

·0.65g/l0min-1.15g/10min(190℃,5kg)

·1.15g/10mi-1.7g/10min(190℃,5kg)

如今 新兴铸管有限公司经常 运用 的消费 钢塑复合压力管及热熔管件的聚乙烯质料 为6100M、6380M 和7600M,上述PE80质料 的熔体活动 速率大于0.5g/lOmin(190℃,5kg),PE100熔体活动 率约0.3g/10min-0.45g/10min(190℃,5kg)。故实际 上PE80与PEl00不在一致 分组内,两者焊接存在兼容效果 。

3.3 分别 种类 钢塑复合压力管与管件焊接实验 剖析

a.管材与管件:齐鲁石化公司的HDPE DGDB2480,熔融指数(190℃,5kg)0.56g/10min;

b.管材与管件:燕山石化公司的HDPE 6100M,熔融指数(190℃,5kg)0.31g/10min;

c.管材:燕山石化公司的HDPE 6100M,管件:齐鲁石化公司的HDPE DGDB2480。

实验 效果 批注 ,在DVS条件所引荐 的210℃±10℃的焊接温度规模内,一致 质料的管材与管件均取得 了大于实质 质料的短时焊接强度。实质 质料的强度较高,焊接讨论 的强度亦竞赛 高,此外,DGDB2480与6100M互焊功用 也较好,在实验 误差的规模内,互焊的焊接强度与焊接双方 实质 质料强度较低的一方基内情 当。互焊讨论 的焊接强度相当于6100M的实质 质料强度而小于DGDB2480实质 质料的强度。焊接强度大于实质 质料的缘故原由 是焊缝区域里的质料聚态结构 发作 了转变 ,焊缝区的熔融吸收热量显着 高于实质 质料的熔融吸收热量,特殊 是在焊缝对称截面的附件,质料熔融吸收热量曲线泛起更大值,硬度和强度也更高。

这与焊缝周围 熔融质料因焊接压力而招致 的二维活动 相关 ,二维活动 使得质料原本 的 晶核基础 上诱导而发作 更多晶核,从而使这个区域内的晶核增高,而在焊缝对称截面上又构成 一个较低值,这是因为 撤出加热板时(切换周期),质料加热外貌突然 成为开放面,与空气的热交流和热交流,使这两个外貌的温度可下降约莫15℃-20℃,从而降低了这个截面上的结晶度。


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