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）

簡要介紹了3PE防腐生產的涂覆方式，重點對3PE涂覆工藝模具上置式結構特點進行了分析，指出了該方式在頻繁換道中費工、費時的缺點，針對該情況設計了一種使用不同工裝搭配的快捷換道方法，在鋼管直徑＜350mm的情況下實現(xiàn)了快速調型換道。實際使用結果表明，該方法雖然會稍增加主材的消耗，但是快捷換道方法對于多規(guī)格、小批量、工期短的防腐生產效果顯著，提高了換道效率、增加了有效作業(yè)時間、減少了能耗。

鋼管；3PE防腐；快捷換道；模具上置式

三層結構聚乙烯（3PE）防腐涂層以其良好的抗腐蝕性、抗水氣滲透性以及力學性能等在石油天然氣管道輸送行業(yè)得到了廣泛應用。目前，在鋼管3PE防腐生產中，涂敷方式主要有纏繞式和包覆式兩大類。包覆式是經過靜電噴涂環(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)的兩臺擠出機均分別放置在升降平臺上，并可以同時前后移動調整與鋼管的距離；模具側置式也稱為下纏繞式，該方法的模具在鋼管的側下方，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中心與涂敷傳動線垂直，并可隨時前后移動，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構簡介

資陽石油鋼管有限公司的3PE外防腐生產線于2008年建成投產，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)模具上置式結構

從圖1可以看出，涂敷系統(tǒng)的兩臺擠出機分別位于涂敷傳動線兩側，固定安裝在地面，擠出機中心與涂敷傳動線中心平行，聚乙烯和膠粘劑的模具、壓輥位于鋼管上方，兩個模具通過可拆裝、加熱流道分別與兩臺擠出機聯(lián)接。兩個模具通過模具架固定在鋼管上方，更換生產鋼管規(guī)格時，通過升降模具架來調整模具的高度，從而調整模具與鋼管之間的距離。生產時，模具與鋼管之間的距離不能調整。流道通過倒鏈（手動葫蘆）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，生產時聚乙烯膜片從模具擠出，經過牽引輥，再進入壓輥與鋼管之間，纏繞到鋼管表面。膠粘劑膜片從模具擠出后，直接進入壓輥與鋼管之間，與聚乙烯膜片同時纏繞到鋼管表面。聚乙烯與膠粘劑共用一個壓輥，由安裝在模具架上的氣缸實現(xiàn)升降，通過調整氣壓來調節(jié)壓輥壓力的大小。

2 模具上置式結構的特點

3PE防腐生產中，模具上置式結構操作空間大，尤其在搭膠時，較模具側置式安全。該結構壓輥位于鋼管上方，壓輥壓力可通過氣壓較準確控制，便于控制鋼管焊道處的涂層厚度。但是，由其自身結構型式所定，模具上置式結構在生產中也具有許多局限性，尤其是在換道過程中。當鋼管更換規(guī)格后，為調整模具與鋼管之間的距離，需升降模具架，而兩個模具通過流道分別與兩個擠出機剛性連接，流道又由多個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）調整倒鏈和松開流道連接法蘭。流道內有聚乙烯和膠粘劑，若不生產，換道時須提前預熱流道。根據(jù)以往的換道經驗，僅升降模具，就需3～4人同時協(xié)同操作，用時約2～3 h（不包括預熱時間）。在該過程中，工人站在流道上調整倒鏈、松緊法蘭螺栓，存在跌落和燙傷的風險。

資陽石油鋼管有限公司3PE外防腐生產線自2014年建成以來，生產的鋼管具有批量小、規(guī)格多、交貨期短的特點，需要對生產線頻繁換道，因此，模具上置式結構在調型換道方面費工、費時的缺點就顯得特別突出。

3 模具上置式結構的快捷換道方法

針對模具上置式結構在調型換道方面的不足之處，結合小批量、多規(guī)格防腐生產的需要，總結了一套快捷的換道方法。

3.1 模具及壓輥的調整方法

通過配置不同的壓輥氣缸、氣缸耳環(huán)和壓輥，當鋼管直徑在一定范圍內變化時，模具升到適應較大直徑鋼管的位置后不再調整，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，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，水冷房內的涂敷傳動線，由于長期淋水，零件易銹蝕或損壞，換道調整也耗時較長，其余換道工作內容，只要合理安排人員，均可在較短時間內完成。

3.2 涂覆傳動線的調整方法

涂敷傳動線的換道調整主要是輪間距和輪傾角的調整，其中尤以水冷房內傳動線輪間距的調整耗時較長。針對這一問題，主要采取了以下措施：

（1）水冷房內涂敷傳動線用于輪間距調整的絲杠采用不銹鋼材料，并安裝防水罩；

（2）做好水冷房內涂敷傳動線各傳動副的維護保養(yǎng)，尤其是用于輪間距調整的絲杠、螺母的定期維護保養(yǎng)，每次換道均要仔細檢查，確保其完好和潤滑到位；

（3）結合每月的防腐生產計劃和管徑的變化范圍，將輪間距調整到適當位置，盡量減少后續(xù)換道中輪間距調整的頻次，或者只是微調，或不調輪間距；

（4）將模具調整節(jié)省出來的人員調配到涂敷傳動線。

通過上述措施大大縮短了涂敷傳動線的調整時間，綜合壓輥和涂敷傳動線的換道方法，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熱和保溫，減少了能源消耗。據(jù)統(tǒng)計，防腐分廠于2015年1月—10月采用該換道方法，共調型換道68次，最多時一天（12 h單班生產）調型換道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

當鋼管直徑變小時，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，換道不降模具，使用不同工裝搭配，讓壓輥支架擺動，使壓輥壓在鋼管表面上，但此時壓輥不在鋼管正上方，氣缸產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。經過實際測量和測算，鋼管直徑在350mm范圍內變化時，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能夠得到足夠的壓力，當鋼管直徑變小，壓輥發(fā)生偏離時，應適當調高壓縮氣體壓力，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型換道時，模具固定不動，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越小，從而導致螺距變小，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、相同防腐等級的3PE涂層聚乙烯單位面積的消耗量。

表3 Φ426mm×8mm鋼管涂敷時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。從表3中可看出，聚乙烯消耗量略有增加，但增加量很小，對于批量小、多規(guī)格、工期短的防腐生產，原料成本增加很少。

5 結 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情況下實現(xiàn)了快速調型換道，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)時間、減少了能耗，特別是在小批量、多規(guī)格生產中效果顯著。對于批量較大的防腐生產任務，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 文獻標志碼：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.03.011

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

2015-12-04

李 超