模具上置式3PE防腐生產(chǎn)的一種快捷換道方法

易建軍，肖 岱

（資陽石油鋼管有限公司，四川 資陽641300）

模具上置式3PE防腐生產(chǎn)的一種快捷換道方法

易建軍，肖 岱

（資陽石油鋼管有限公司，四川 資陽641300）

簡(jiǎn)要介紹了3PE防腐生產(chǎn)的涂覆方式，重點(diǎn)對(duì)3PE涂覆工藝模具上置式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，指出了該方式在頻繁換道中費(fèi)工、費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)，針對(duì)該情況設(shè)計(jì)了一種使用不同工裝搭配的快捷換道方法，在鋼管直徑＜350mm的情況下實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)型換道。實(shí)際使用結(jié)果表明，該方法雖然會(huì)稍增加主材的消耗，但是快捷換道方法對(duì)于多規(guī)格、小批量、工期短的防腐生產(chǎn)效果顯著，提高了換道效率、增加了有效作業(yè)時(shí)間、減少了能耗。

鋼管；3PE防腐；快捷換道；模具上置式

三層結(jié)構(gòu)聚乙烯（3PE）防腐涂層以其良好的抗腐蝕性、抗水氣滲透性以及力學(xué)性能等在石油天然氣管道輸送行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。目前，在鋼管3PE防腐生產(chǎn)中，涂敷方式主要有纏繞式和包覆式兩大類。包覆式是經(jīng)過靜電噴涂環(huán)氧粉末的鋼管直接從模具中心穿過，膠粘劑和聚乙烯通過模具同時(shí)均勻地包覆在鋼管表面上。由于包覆模具尺寸的限制，該方式只適合Φ630mm以下的鋼管。纏繞式又可分為模具上置式和模具側(cè)置式兩類。模具上置式也稱上纏繞式，是模具、聚乙烯和膠粘劑的壓輥在鋼管的上方，涂敷系統(tǒng)的兩臺(tái)擠出機(jī)均分別放置在升降平臺(tái)上，并可以同時(shí)前后移動(dòng)調(diào)整與鋼管的距離；模具側(cè)置式也稱為下纏繞式，該方法的模具在鋼管的側(cè)下方，聚乙烯和膠粘劑的壓輥在鋼管正下方，膠粘劑和聚乙烯擠出機(jī)中心與涂敷傳動(dòng)線垂直，并可隨時(shí)前后移動(dòng)，以保證片材順利纏繞到鋼管上。

1 3PE涂覆工藝模具上置式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

資陽石油鋼管有限公司的3PE外防腐生產(chǎn)線于2008年建成投產(chǎn)，涂敷方式為模具上置式，即上纏繞式，如圖1所示。

圖1 3PE涂覆系統(tǒng)模具上置式結(jié)構(gòu)

從圖1可以看出，涂敷系統(tǒng)的兩臺(tái)擠出機(jī)分別位于涂敷傳動(dòng)線兩側(cè)，固定安裝在地面，擠出機(jī)中心與涂敷傳動(dòng)線中心平行，聚乙烯和膠粘劑的模具、壓輥位于鋼管上方，兩個(gè)模具通過可拆裝、加熱流道分別與兩臺(tái)擠出機(jī)聯(lián)接。兩個(gè)模具通過模具架固定在鋼管上方，更換生產(chǎn)鋼管規(guī)格時(shí)，通過升降模具架來調(diào)整模具的高度，從而調(diào)整模具與鋼管之間的距離。生產(chǎn)時(shí)，模具與鋼管之間的距離不能調(diào)整。流道通過倒鏈（手動(dòng)葫蘆）懸掛在鋼制桁架上，并保持一定的高度。

聚乙烯和膠粘劑的壓輥位于鋼管正上方，生產(chǎn)時(shí)聚乙烯膜片從模具擠出，經(jīng)過牽引輥，再進(jìn)入壓輥與鋼管之間，纏繞到鋼管表面。膠粘劑膜片從模具擠出后，直接進(jìn)入壓輥與鋼管之間，與聚乙烯膜片同時(shí)纏繞到鋼管表面。聚乙烯與膠粘劑共用一個(gè)壓輥，由安裝在模具架上的氣缸實(shí)現(xiàn)升降，通過調(diào)整氣壓來調(diào)節(jié)壓輥壓力的大小。

2 模具上置式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

3PE防腐生產(chǎn)中，模具上置式結(jié)構(gòu)操作空間大，尤其在搭膠時(shí)，較模具側(cè)置式安全。該結(jié)構(gòu)壓輥位于鋼管上方，壓輥壓力可通過氣壓較準(zhǔn)確控制，便于控制鋼管焊道處的涂層厚度。但是，由其自身結(jié)構(gòu)型式所定，模具上置式結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中也具有許多局限性，尤其是在換道過程中。當(dāng)鋼管更換規(guī)格后，為調(diào)整模具與鋼管之間的距離，需升降模具架，而兩個(gè)模具通過流道分別與兩個(gè)擠出機(jī)剛性連接，流道又由多個(gè)倒鏈懸掛在鋼制桁架上，升降模具架就需要工人在流道上（最高處約3.3 m）調(diào)整倒鏈和松開流道連接法蘭。流道內(nèi)有聚乙烯和膠粘劑，若不生產(chǎn)，換道時(shí)須提前預(yù)熱流道。根據(jù)以往的換道經(jīng)驗(yàn)，僅升降模具，就需3～4人同時(shí)協(xié)同操作，用時(shí)約2～3 h（不包括預(yù)熱時(shí)間）。在該過程中，工人站在流道上調(diào)整倒鏈、松緊法蘭螺栓，存在跌落和燙傷的風(fēng)險(xiǎn)。

資陽石油鋼管有限公司3PE外防腐生產(chǎn)線自2014年建成以來，生產(chǎn)的鋼管具有批量小、規(guī)格多、交貨期短的特點(diǎn)，需要對(duì)生產(chǎn)線頻繁換道，因此，模具上置式結(jié)構(gòu)在調(diào)型換道方面費(fèi)工、費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn)就顯得特別突出。

3 模具上置式結(jié)構(gòu)的快捷換道方法

針對(duì)模具上置式結(jié)構(gòu)在調(diào)型換道方面的不足之處，結(jié)合小批量、多規(guī)格防腐生產(chǎn)的需要，總結(jié)了一套快捷的換道方法。

3.1 模具及壓輥的調(diào)整方法

通過配置不同的壓輥氣缸、氣缸耳環(huán)和壓輥，當(dāng)鋼管直徑在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，模具升到適應(yīng)較大直徑鋼管的位置后不再調(diào)整，通過不同工裝搭配使用來保證壓輥壓到鋼管上，滿足生產(chǎn)的需要。具體工裝配置及搭配方式見表1和表2。

表1 工裝配置參數(shù)

表2 工裝搭配方式

通過上述工裝搭配，在不升降模具僅調(diào)整壓輥位置的情況下，便能滿足直徑小于350mm的鋼管防腐生產(chǎn)，更換工裝配置僅用1～2人，在30 min就能完成模具及壓輥的換道工作。

另外，水冷房?jī)?nèi)的涂敷傳動(dòng)線，由于長(zhǎng)期淋水，零件易銹蝕或損壞，換道調(diào)整也耗時(shí)較長(zhǎng)，其余換道工作內(nèi)容，只要合理安排人員，均可在較短時(shí)間內(nèi)完成。

3.2 涂覆傳動(dòng)線的調(diào)整方法

涂敷傳動(dòng)線的換道調(diào)整主要是輪間距和輪傾角的調(diào)整，其中尤以水冷房?jī)?nèi)傳動(dòng)線輪間距的調(diào)整耗時(shí)較長(zhǎng)。針對(duì)這一問題，主要采取了以下措施：

（1）水冷房?jī)?nèi)涂敷傳動(dòng)線用于輪間距調(diào)整的絲杠采用不銹鋼材料，并安裝防水罩；

（2）做好水冷房?jī)?nèi)涂敷傳動(dòng)線各傳動(dòng)副的維護(hù)保養(yǎng)，尤其是用于輪間距調(diào)整的絲杠、螺母的定期維護(hù)保養(yǎng)，每次換道均要仔細(xì)檢查，確保其完好和潤(rùn)滑到位；

（3）結(jié)合每月的防腐生產(chǎn)計(jì)劃和管徑的變化范圍，將輪間距調(diào)整到適當(dāng)位置，盡量減少后續(xù)換道中輪間距調(diào)整的頻次，或者只是微調(diào)，或不調(diào)輪間距；

（4）將模具調(diào)整節(jié)省出來的人員調(diào)配到涂敷傳動(dòng)線。

通過上述措施大大縮短了涂敷傳動(dòng)線的調(diào)整時(shí)間，綜合壓輥和涂敷傳動(dòng)線的換道方法，資陽石油鋼管有限公司防腐分廠將直徑小于350mm鋼管的換道時(shí)間，由原來的3～4 h縮短到0.5～1.5 h。另外，在不升降模具架的情況下，也省去了聚乙烯和膠粘劑流道的預(yù)熱和保溫，減少了能源消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，防腐分廠于2015年1月—10月采用該換道方法，共調(diào)型換道68次，最多時(shí)一天（12 h單班生產(chǎn)）調(diào)型換道3次。

4 快捷換道方法存在的問題

4.1 鋼管直徑變化影響壓輥壓力

當(dāng)鋼管直徑變小時(shí)，壓輥不在鋼管正上方，在氣壓不變的情況下，壓輥給鋼管的壓力會(huì)有所減小。壓輥在鋼管上方的位置如圖2所示。

圖2 壓輥在鋼管上方位置示意圖

鋼管直徑變小時(shí)，換道不降模具，使用不同工裝搭配，讓壓輥支架擺動(dòng)，使壓輥壓在鋼管表面上，但此時(shí)壓輥不在鋼管正上方，氣缸產(chǎn)生的推力使其方向與壓輥和鋼管的中心連線形成了夾角，如圖2（b）所示。鋼管直徑越小，壓輥偏心越大，夾角越大。經(jīng)過實(shí)際測(cè)量和測(cè)算，鋼管直徑在350mm范圍內(nèi)變化時(shí)，偏心距L＜20mm，夾角＜6.3°，在壓縮氣體壓力不變的情況下壓力損失＜10%。

為保證聚乙烯和膠粘劑纏繞時(shí)能夠得到足夠的壓力，當(dāng)鋼管直徑變小，壓輥發(fā)生偏離時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)高壓縮氣體壓力，以確保氣缸的推力。

4.2 主材消耗的增加

使用快捷換道方法調(diào)型換道時(shí)，模具固定不動(dòng)，鋼管直徑越小，模具到鋼管的距離越大，聚乙烯和膠粘劑纏繞到鋼管表面的膜片寬度就會(huì)越小，從而導(dǎo)致螺距變小，纏繞層數(shù)增加，致使聚乙烯和膠粘劑的消耗增加。表3所示是使用該換道方法前后，同一種規(guī)格、相同防腐等級(jí)的3PE涂層聚乙烯單位面積的消耗量。

表3 Φ426mm×8mm鋼管涂敷時(shí)單位面積聚乙烯用量

在3PE涂層中，膠粘劑厚度比聚乙烯厚度小得多，膠粘劑消耗的增加量非常小，暫未統(tǒng)計(jì)。從表3中可看出，聚乙烯消耗量略有增加，但增加量很小，對(duì)于批量小、多規(guī)格、工期短的防腐生產(chǎn)，原料成本增加很少。

5 結(jié) 語

資陽石油鋼管有限公司防腐分廠采用該快捷換道方法，在鋼管直徑＜350mm情況下實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)型換道，雖然主材消耗略有增加，但提高了換道效率、增加了有效作業(yè)時(shí)間、減少了能耗，特別是在小批量、多規(guī)格生產(chǎn)中效果顯著。對(duì)于批量較大的防腐生產(chǎn)任務(wù)，為減少主材消耗，仍采用常規(guī)換道方法。

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A Fast Lane Changing Method for Mould inhead Type 3PE Anticorrosion Production

YI Jianjun,XIAO Dai
（Ziyang Pipe Factory of BSG Group,Ziyang 641300,Sichuan,China）

In this article,it briefly introduced the coating ways of 3PE anticorrosion production,analyzed the structure characteristics of mould inhead type 3PE coating technology,and pointed out the disadvantages of this technology such as labour consuming and time consuming in frequently changing lane.Aimed at this situation,a fast lane changing method was designed using different tooling collocation method,which realized quickly changing lane under condition of steel pipe diameter＜350mm.The actual application results indicated that although the consumption of main material will be slightly increased by using this method,but the anticorrosion production effect of multiple specifications,small batch,and short time is remarkable,it improves the efficiency of lane changing,increases the effective operating time,and reduces the energy consumption.

steel pipe;3PE anticorrosion;fast changing lane;mould inhead type

TE905 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.03.011

易建軍（1971―），男，高級(jí)工程師，主要從事螺旋焊管制造和防腐工藝、設(shè)備技術(shù)研究及管理工作。

2015-12-04

李 超