阅读说明：本技术 一种高刚度pe管道制造方法 (Manufacturing method of high-rigidity PE pipeline ) 是由 李挺 张伟娇 洪义华 谷新剑 洪伟武 陈平 宋荣浩 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高刚度PE管道制造方法,包括如下步骤：1)原材料通过挤出机进行塑化挤出,形成管胚；2)管胚通过定径套进入真空定径箱；3)管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却；4)管胚出真空定径箱,形成管材；5)管材进入热处理装置,通过热处理装置对管材外表层加热；6)管材进入保温装置,通过保温装置缓慢冷却至60℃以下；7)管材进入喷淋箱,经过喷淋箱冷却；8)牵引切割。本发明的有益效果是：通过分步结晶的方法,其首先提高PE管道内壁层结晶度,再对管道外表层进行重结晶,消除残余应力,最终显著提高PE管道刚度。(The invention discloses a method for manufacturing a high-rigidity PE pipeline, which comprises the following steps: 1) plasticizing and extruding the raw materials through an extruder to form a pipe blank; 2) the pipe blank enters a vacuum sizing box through a sizing sleeve; 3) cooling the pipe blank in a vacuum sizing box by spraying cooling water; 4) taking the tube blank out of a vacuum sizing box to form a tube; 5) the pipe enters a heat treatment device, and the outer surface layer of the pipe is heated by the heat treatment device; 6) the pipe enters a heat preservation device, and is slowly cooled to below 60 ℃ through the heat preservation device; 7) the pipe enters a spraying box and is cooled by the spraying box; 8) and (5) traction cutting. The invention has the beneficial effects that: through a fractional crystallization method, the crystallinity of the inner wall layer of the PE pipeline is firstly improved, and then the outer surface layer of the pipeline is recrystallized, so that the residual stress is eliminated, and finally the rigidity of the PE pipeline is obviously improved.)

一种高刚度PE管道制造方法

技术领域

本发明涉及PE管材制造技术领域，具体涉及一种高刚度PE管道制造方法。

背景技术

PE管道用于排水时，一般壁厚较薄，其标准尺寸表一般如SDR21、SDR26、SDR33，其在用作虹吸排水、真空排水时，管道要承受真空负压，当管道环刚度不足时，会出现管道吸扁现象。目前，国内外PE管道挤出均采用冷却水进行定型生产，对PE材料结晶度控制能力较弱、产品结晶度不高，并在产品快速冷却定型过程中形成较大的残余应力，而PE材料属于高结晶度塑料，其结晶度大小对产品刚性影响显著。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构设计合理的一种高刚度PE管道制造方法。

本发明的技术方案如下：

一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）原材料通过挤出机进行塑化挤出，形成管胚；

2）管胚通过定径套进入真空定径箱；

3）管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却；

4）管胚出真空定径箱，形成管材；

5）管材进入热处理装置，通过热处理装置对管材外表层加热；

6）管材进入保温装置，通过保温装置缓慢冷却至60℃以下；

7）管材进入喷淋箱，经过喷淋箱冷却；

8）牵引切割。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述步骤3）中真空定径箱内水温保持在40℃-60℃，管胚在出真空定径箱时其表面温度控制在80℃-100℃。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述步骤5）中热处理装置温度调节范围为120℃-150℃，管材出热处理装置时的外表层温度控制在120℃-150℃。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述步骤5）热处理装置为中空结构，包括热处理烘道，所述热处理烘道沿其内腔圆周方向均匀设有一组加热管，所述热处理烘道沿其内腔圆周方向设有带有孔的铁片，且铁片位于加热管与热处理烘道之间，从而在铁片与热处理烘道之间形成热风循环通道，所述热风循环通道上方设有热风出口，且其下方设有热风进口。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述热处理烘道两端分别设有第一垫片，用于热处理烘道连接处的密封。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述热处理烘道长度为50-150cm，所述加热管为红外加热管。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述热处理烘道的一侧设有温度传感器，所述温度传感器为红外温度传感器，所述温度传感器上连接设置温控器。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述加热管两端分别设有加热管基座，所述加热管通过加热管基座固定于热处理烘道。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述步骤6）中保温装置包括一组保温单元，其中每个保温单元均采用密封箱体，所述保温单元的两端分别设有垫片，且相邻两个保温单元之间通过第二垫片进行密封。

所述的一种高刚度PE管道制造方法，其特征在于，所述保温单元的上方设有散热孔，所述散热孔上设有翻盖。

本发明的有益效果是：通过分步结晶的方法，其首先提高PE管道内壁层结晶度，再对管道外表层进行重结晶，消除残余应力，最终显著提高PE管道刚度。

附图说明

图1为本发明的热处理装置结构示意图；

图2为本发明的保温装置结构示意图；

图3为本发明热处理装置主视结构示意图；

图4为本发明热处理装置侧视结构示意图。

图中：1-热处理装置；101-热风循环通道；102-第一垫片；103-加热管；104-温度传感器；105-温控器；106-热风进口；107-热风出口；108-铁片；109-热处理烘道；2-保温装置；201-保温单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图及实施例，对本发明作进一步描述。

本发明的工艺流程为：1.原材料塑化挤出→2.管胚通过定径套进入真空定径箱→3.管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却→4.出真空定径箱→5.进入热处理装置对管材外表层加热→6.进入保温装置缓慢冷却→7.经过喷淋箱冷却→8.牵引切割。

本发明工艺区别与传统工艺的主要为：对工序3的冷却进行温度控制、并增加工序5外表层加热和工序6保温装置缓慢冷却。

工序3要求调节真空定径箱水温，根据管道壁厚及生产速度，要求真空定径箱内水温保持在40℃-60℃，使PE管道在出真空定径箱时其表面温度控制在80℃-100℃。通过工序3的温度控制，一方面能使产品尺寸定型，另一方面有益于减少管道外表层冷却对内壁层的影响，并缩短工序5对管道外表层的加热时间，同时提高管道内壁的结晶度，传统管道外表层在经过工序2、3时会被冷却水快速冷却，结晶度低，存在残余应力。

如图1、3、4所示，工序5通过热处理装置来加热管道外表层，其热处理装置具有一定长度的可控温通道，通道适宜长度为50cm-150cm，最佳温度调节范围包括120℃-150℃。热处理装置设有温度探测器和温度控制仪，用于探测管道在出热处理装置瞬间外表层温度，并控制其加热后温度处于设定范围。管道出热处理装置时的外表层最佳温度控制在120℃-150℃。

热处理装置包括热处理烘道109，热处理装置的热处理烘道109内腔的长度为50-150cm，热处理烘道109两端分别设有第一垫片102，本实施例的第一垫片102可以拆卸，便于维修和更换，本发明设置的第一垫片102主要用于减少加热机构1两侧的空气流通，防止热量散失。

热处理烘道109沿其内腔圆周方向均匀设有一组加热管103，加热管103的两端分别设有加热管基座，加热管103通过加热管基座固定于热处理烘道109，本实施例中的加热管103为红外加热管。

热处理烘道109沿其内腔圆周方向设有带有孔的铁片108，且铁片108位于加热管103与加热机构本体109之间，铁片108与加热机构本体109之间形成热风循环通道101，热风循环通道101上方设有热风出口107，且其下方设有热风进口106，热风循环通道101的热风进口106与热风机连接，本发明通过设置的热风机，使PE管道受热均匀。

热处理烘道109一侧设有温度传感器104，主要用于测量PE管道出加热机构1瞬间的表面温度，温度传感器104与温控器105连接，温度传感器104实时反馈PE管道的表面温度，并及时反馈给温控器105，温控器105迅速调节温度；所述温度传感器104为红外温度传感器。

通过工序5对管道外表层加热，其外表层温度可达到120℃-150℃，使其发生重结晶，消除残余应力，该方法对外表层的加热时间仅需要持续10s-30s。而传统管道冷却后再经过热处理一般需要1h-3h。

如图2所示，工序6通过保温装置对管道保温，使其缓慢冷却，保温装置一般由多节保温单元组成，管道在其内部通过缓慢自然冷却至60℃以下。

保温装置包括一组保温单元201，保温单元201的个数至少为3个，保温单元的长度为6m，每个保温单元201为密封的不锈钢水箱或管道，保温单元201两端分别设有第二垫片，且相邻两个保温单元201之间通过第二垫片进行密封，本实施例中保温单元201上方设有散热孔，散热孔上设有翻盖，通过打开或闭合翻盖用来调节保温单元201内的温度，本发明设置的第二垫片主要是为了减少箱体内部空气流通，提高保温效果。

通过工序6保温装置，管道被加热的外表层及内壁层均进行缓慢冷却，提高结晶度，减少残余应力。

实施例1：

1）原材料通过挤出机进行塑化挤出，形成管胚；

2）管胚通过定径套进入真空定径箱；

3）管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却，真空定径箱内水温保持在40℃，使管胚在出真空定径箱时其表面温度控制在80℃；

4）管胚出真空定径箱，形成管材；

5）管材进入热处理装置，通过热处理装置对管材外表层加热；热处理装置温度调节范围为120℃，管材出热处理装置时的外表层温度控制在120℃。

6）管材进入保温装置，通过保温装置缓慢冷却至60℃以下（常温）；

7）管材进入喷淋箱，经过喷淋箱冷却；

8）牵引切割。

实施例2：

1）原材料通过挤出机进行塑化挤出，形成管胚；

2）管胚通过定径套进入真空定径箱；

3）管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却，真空定径箱内水温保持在60℃，使管胚在出真空定径箱时其表面温度控制在100℃；

4）管胚出真空定径箱，形成管材；

5）管材进入热处理装置，通过热处理装置对管材外表层加热；热处理装置温度调节范围为150℃，管材出热处理装置时的外表层温度控制在150℃。

6）管材进入保温装置，通过保温装置缓慢冷却至60℃以下（常温）；

7）管材进入喷淋箱，经过喷淋箱冷却；

8）牵引切割。

实施例3：

1）原材料通过挤出机进行塑化挤出，形成管胚；

2）管胚通过定径套进入真空定径箱；

3）管胚在真空定径箱中经过冷却水喷淋冷却，真空定径箱内水温保持在45℃，使管胚在出真空定径箱时其表面温度控制在85℃；

4）管胚出真空定径箱，形成管材；

5）管材进入热处理装置，通过热处理装置对管材外表层加热；热处理装置温度调节范围为130℃，管材出热处理装置时的外表层温度控制在130℃。

6）管材进入保温装置，通过保温装置缓慢冷却至60℃以下（常温）；

7）管材进入喷淋箱，经过喷淋箱冷却；

8）牵引切割。

通过增加上述3道工序控制，PE管道内壁层的原料可一直保持在较高温度下充分自然结晶，避免快速冷却引起的结晶缺陷和结晶度下降。该方式与传统工艺比较，管道内壁层结晶度提升。采用DSC（差示扫描量热仪）对dn110×en4.2 SDR26的PE100管道内壁层结晶度测量并计算，该方法下内壁层PE100结晶度为75%，常规工艺下内壁层PE100结晶度为60%，该方法在常规工艺上结晶度提升幅度为25%。

管道外表层通过加热和缓慢冷却后，其结晶度相对传统工艺明显提升。以dn110×en4.2SDR26的PE100管道为例，通过DSC测量并计算，该方法下外表层PE100结晶度为78%，常规工艺下外表层PE100结晶度为53%，该方法在常规工艺上结晶度提升幅度为47%。

通过本技术制备的PE100管道环刚度明显提升，以dn110×en4.2 SDR26产品为例，其环刚度为8.1KN/m2，传统工艺制备的管道环刚度典型值为6.7KN/m2，该方法在常规工艺上环刚度提升幅度为21%。

本技术通过提高PE管道结晶度，消除残余应力，同样可达到降低管道的纵向收缩率，减少环境温度变化对管道长度变化影响，提高管道尺寸稳定性，其原理和提高管道的环刚度是一致的。纵向收缩率和尺寸变化的对比数据如下：

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