鋼管外表面涂覆玻璃鋼防腐層是目前國(guó)內(nèi)油田管道建設(shè)中經(jīng)常采用的防腐方法。玻璃鋼是以樹(shù)脂為主要成型材料、以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料。根據(jù)所使用的樹(shù)脂品種不同可分為聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼等等。大慶油田生產(chǎn)的玻璃鋼防腐管主要以中堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗為增強(qiáng)材料，不飽和聚酯樹(shù)脂為基質(zhì)，將玻璃纖維在由樹(shù)脂與色漿、固化劑、引發(fā)劑組成的液態(tài)混合原料中浸透后，通過(guò)纏繞機(jī)械交叉纏繞在除銹合格的鋼管表面上，經(jīng)固化而成的一種絕緣防腐管。其主要生產(chǎn)工藝流程如圖1。
           

玻璃鋼防腐層的質(zhì)量直接影響管道使用壽命，因此控制玻璃鋼產(chǎn)品質(zhì)量是管道防腐施工中非常重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐，對(duì)生產(chǎn)線上排列纏繞紗、樹(shù)脂混合液、參數(shù)設(shè)置、成型控制等環(huán)節(jié)上的工藝方法進(jìn)行了改進(jìn)，較好的控制了玻璃鋼防腐層的質(zhì)量。

1　排列纏繞紗方法改進(jìn)

排列纏繞紗是指將紗架上的中堿玻璃纖維無(wú)捻粗紗按次序穿過(guò)纏繞小車(chē)上的兩個(gè)多孔板，依次固定在限位器里。其目的是使得紗線均勻致密的纏繞在鋼管表面，從而保證防腐層的連續(xù)性。如果紗線排列雜亂，纏繞過(guò)程中紗線容易糾纏在一起形成死結(jié)影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行，使得生產(chǎn)效率低下。另外如果通過(guò)限位器內(nèi)的紗線發(fā)生磨損斷裂，或者多條紗線排擠到一個(gè)限位器凹槽內(nèi)，則會(huì)使纏繞防腐層出現(xiàn)連續(xù)的漏點(diǎn)，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于該環(huán)節(jié)，保證防腐層的一種方法是在紗架頂部增加一個(gè)帶活動(dòng)軸承的多孔板，因?yàn)樵瓉?lái)的兩個(gè)多孔板都安裝在纏繞小車(chē)上，紗線直接從紗架上落下穿入多孔板，由于纏繞小車(chē)的行走距離在十米以上，大部分紗線都會(huì)在地面上拖來(lái)拖去，容易粘上塵土和雜物，增加多孔板后，雖然多排一遍紗，但紗線離開(kāi)了地面，保證了紗線的清潔和防腐層的質(zhì)量；另外一種方法是優(yōu)選限位器，原來(lái)的限位器是通過(guò)在一根細(xì)鐵管上插一排鋼釘進(jìn)行限位，生硬的鋼釘容易把紗線磨斷導(dǎo)致缺線漏纏，因此可將其改為尼龍材料的限位軸，將紗線排放在限位軸中間的凹槽里，降低紗線的磨擦，從而解決了斷線、拉毛等問(wèn)題。

2　樹(shù)脂混合液的配方優(yōu)選

樹(shù)脂混合液的配制是指將不飽和聚酯樹(shù)脂與固化劑、引發(fā)劑、色漿按一定的質(zhì)量比混合并攪拌均勻，為玻璃纖維的纏繞提供浸漬液。其比例是1:0.02～0.04:0.02～0.04:0.03。且固化劑、引發(fā)劑的用量應(yīng)隨溫度的變化而有所不同，在氣溫超過(guò)25℃時(shí)，質(zhì)量比例可調(diào)至1:0.015:0.015:0.03。

　　對(duì)固化劑及引發(fā)劑的添加比例和添加時(shí)刻進(jìn)行控制是保證玻璃鋼質(zhì)量的關(guān)鍵，固化劑能激活引發(fā)劑并使其分解，引發(fā)劑是玻璃鋼材料反應(yīng)成型的活性物質(zhì)，其分解產(chǎn)生的游離基促使樹(shù)脂中的聚酯分子活化，從而發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)。引發(fā)劑本身并不參與成型，但它是反應(yīng)劇烈程度的特征物質(zhì)，直接影響玻璃鋼材料的成型速度。因此固化劑和引發(fā)劑的添加量會(huì)直接影響玻璃鋼材料的固化時(shí)間和成型質(zhì)量。固化劑和引發(fā)劑的添加量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂固化時(shí)間長(zhǎng)甚至不固化，影響玻璃鋼的成型質(zhì)量，使防腐管外觀流掛嚴(yán)重，同時(shí)降低生產(chǎn)效率；固化劑添加的量過(guò)大則會(huì)在玻璃鋼纏繞過(guò)程中提前固化，由于走紗槽內(nèi)大量的樹(shù)脂混合液固化，從而無(wú)法為纏繞紗提供浸漬液，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，此時(shí)必須將固化物清除，重新排列纏繞紗，耗費(fèi)工時(shí)并且浪費(fèi)原材料。此外，固化劑的用量過(guò)大還會(huì)導(dǎo)致成品脆性加大，容易產(chǎn)生表面裂紋等缺陷。

　　在生產(chǎn)中，按照管徑的大小和鋼管的長(zhǎng)度，先計(jì)算出纏繞一根玻璃鋼防腐管所需要樹(shù)脂混合液的質(zhì)量，然后按照其3～4倍進(jìn)行配制。配制時(shí)先將不飽和聚脂樹(shù)酯與引發(fā)劑、色漿按1:0.02:0.03的質(zhì)量比放入攪拌罐內(nèi)進(jìn)行持續(xù)不斷的攪拌，使其充分混合。在纏繞前將攪拌罐內(nèi)的混合液取適量放入拌料桶內(nèi)，再向桶內(nèi)加入相對(duì)應(yīng)的2 的固化劑，攪拌均勻后倒入走紗槽內(nèi)，進(jìn)行纏繞。

3　厚度控制方法改進(jìn)

大慶油田玻璃鋼生產(chǎn)線機(jī)械化程度較高，所有的主要工藝參數(shù)均可通過(guò)鍵盤(pán)輸入電腦進(jìn)行操作。纏繞方式分為手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)輸入芯模直徑、芯模長(zhǎng)度、紗片寬度、內(nèi)外部環(huán)向?qū)訑?shù)和中間交叉層數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)纏繞工藝。芯模直徑指所纏鋼管外徑、芯模長(zhǎng)度指所纏鋼管的總長(zhǎng)度、紗片寬度指實(shí)際纏繞在鋼管上時(shí)紗線的有效寬度、內(nèi)外部環(huán)向?qū)訑?shù)指紗線的內(nèi)側(cè)和外側(cè)采用環(huán)向纏繞方式的層數(shù)、中間交叉層數(shù)是指采用交叉纏繞方式的層數(shù)。

　　參數(shù)設(shè)定的主要控制要點(diǎn)是纏繞方式和纏繞層數(shù)的選擇。由于玻璃鋼防腐管是以鋼管為基礎(chǔ)，所以其剪切強(qiáng)度可忽略，故只采用環(huán)向纏繞方式即可。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定玻璃鋼防腐管防腐層厚度為：普通級(jí)≥2.2mm，加強(qiáng)級(jí)≥2.4mm。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，單層玻璃纖維粗紗浸過(guò)樹(shù)脂纏繞在鋼管上固化后的厚度為0.55mm，纏繞紗架上共40股紗線，排好后的實(shí)際寬度為250mm。在生產(chǎn)加強(qiáng)級(jí)玻璃鋼防腐管時(shí)，理論上的做法是將紗片寬度設(shè)為250mm，內(nèi)部環(huán)向?qū)訑?shù)設(shè)為2層，外部環(huán)向?qū)訑?shù)設(shè)為2層，即纏繞小車(chē)往復(fù)2次，共4個(gè)行程。優(yōu)點(diǎn)是紗線排列致密，成型好。缺點(diǎn)是耗費(fèi)原材料，工時(shí)過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。因此對(duì)纏繞方式進(jìn)行改進(jìn)，將紗片寬度設(shè)為120mm，即搭接寬度在50％以上，內(nèi)外環(huán)向?qū)泳O(shè)為1層，即纏繞小車(chē)往復(fù)1次，共2個(gè)行程。這樣纏繞固化后的玻璃鋼防腐層厚度可達(dá)到2.4mm以上，在滿足防腐層性能要求的同時(shí)，不會(huì)浪費(fèi)原材料并且節(jié)省了工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。

4　纏繞紗方法改進(jìn)

在玻璃鋼防腐管生產(chǎn)中，纏繞方式是將浸漬混合液后的玻璃纖維粗紗側(cè)向纏繞在鋼管上，在鋼管表面形成一層防腐層。

　　在生產(chǎn)過(guò)程中為保證防腐層的厚度，通常讓玻璃纖維多帶樹(shù)脂膠纏繞在鋼管上，纏繞過(guò)程中樹(shù)脂因未固化而大量流淌，造成原材料的浪費(fèi)，因此設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行刮膠，但該方法耗時(shí)耗力。經(jīng)過(guò)研究和試驗(yàn)驗(yàn)證，在走紗槽上增設(shè)4道刮膠棒，使浸膠后的紗線經(jīng)過(guò)刮膠棒的幾次刮涂，讓多余的混合液重新回流到走紗槽內(nèi)，可以很好的保證防腐層質(zhì)量的同時(shí)減少了人工并節(jié)省了原材料。

5　成型方法改進(jìn)

       在纏繞防腐層完畢后，必須進(jìn)行防腐層成型控制。在開(kāi)始生產(chǎn)玻璃鋼防腐管階段，由于場(chǎng)地限制，防腐層纏繞完畢后，沒(méi)有進(jìn)行后續(xù)的旋轉(zhuǎn)固化，而是直接放置在待檢處自然固化，這使得固化后的防腐管外觀成型不好，在管表面會(huì)有一道因混合液流淌固化而形成的流掛。為了能夠使產(chǎn)品具有較好的外觀，在纏好玻璃纖維粗紗的防腐層表面加纏一層塑料膜，其作用類(lèi)似于瀝青防腐管外層的聚氯乙烯工業(yè)膜。塑料薄膜的厚度要適中，塑料膜厚度過(guò)薄(如90μm)使薄膜易拉伸，固化后的成品管底部會(huì)形成少量的凸棱，塑料膜厚度過(guò)厚則會(huì)造成原料浪費(fèi)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐選定厚度為135μm的塑料膜，并在纏繞時(shí)拉緊薄膜使其與玻璃纖維層緊貼在一起，該方法可有效防止混合液的流淌，保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。

6　結(jié)束語(yǔ)

排列纏繞紗方法改進(jìn)可以有效的避免防腐層出現(xiàn)連續(xù)漏點(diǎn)，樹(shù)脂混合液配方優(yōu)化可以很好的控制防腐涂層的完整性，厚度控制方法改進(jìn)以及纏繞紗方法的改進(jìn)在保證質(zhì)量的前提下可以極大的提高工作效率，成型方法的改進(jìn)可以保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線工藝方法的一系列改進(jìn)使產(chǎn)品質(zhì)量有了很大提高。