PE-RT地暖管高速生产的冷却定型方式 江特科技股份有限公司 何本才 薛志峰 余建虹 谭冬春 谭嘉铭 摘要：通过分析PE-RT原材料特性和常见冷却方式，对比冷却效果，浸泡式真空箱配新型定径套的冷却方式更适合PE-RT地暖管的高速生产。 关键词：PE-RT管材；高速生产；浸泡式真空定型冷却方式 1 PE-RT原材料特性及应用领域 耐热聚乙烯(PE-RT)问世于上世纪90年代，是乙烯辛烯共聚的中密度聚乙烯。近几年又有了新的发展，研发出乙烯己烯共聚的高密度II型耐热聚乙烯(PE-RT II型)，材料具有PE100级特性，又具有更卓越的性能：具有优良的长期静液压强度；可熔接性，可采用所有的熔接方法；材料抗冲击强度性极好；柔韧性好；长期蠕变性能好；具有比传统高密度聚乙烯更良好的耐高温和耐低温性能，最高设计温度为80℃，最低温度-40℃；适用于各种高温流体的输送。例如集中供热、建筑内冷热水、温泉水、石油输送以及化学流体输送等苛刻的领域，适用于工业用及民用建筑冷热水管路系统、饮用水系统、热力预埋管、地面辐射采暖系统以及高温地源热泵系统等，尤其在北方应用于城镇供热系统二次管网PE-RT II型预制直埋保温管。PE-RT管应用广泛，在管道企业的生产中遇到了不少的问题，其中高速生产的冷却方式就是本文讨论的主题。 2 PE-RT管高速生产的必要性 地暖管行业的市场也出现低利润与竞争激烈的现状，各企业不断推出新品和改善产品外观及质量以增强自身竞争能力，同时通过自动化高效高速生产来提高生产效率、降低生产成本，增强企业的生存能力。因此，PE-RT地暖管的高速生产成为各企业的必选途径。 3 PE-RT管材生产中常见的问题及原因分析 在PE-RT地暖管的生产环节中产品的生产效率、质量合格率、材料利用率成为生产技术管理的关键监控点。其中地暖管的外观和尺寸质量问题成为高速高效生产的控制难点，常见问题和原因如下： 3.1 外径尺寸波动 表现形式是管外径在不同的管段的平均外径测量值相差较大，部分管段外径尺寸偏小、不合格。这种外径偏小的情况对于热熔承插焊接的地暖管是很忌讳的，容易出现熔接不牢，后期泄露，造成较大损失。根本原因之一是真空箱内真空度波动不稳定，直接原因是水环内的冷却水流量偏小导致管胚冷却不够和过渡拉伸，从而导致定径套入口泄漏真空，出现断断续续的外径大小不一致。另一个直接原因是真空箱的水位过高淹没真空泵吸气口，真空泵吸水太多，不能正常工作，真空度下降，因此出现持续管的外径偏小。 3.2 纵向壁厚波动，内壁波纹 表现形式是管内壁呈现明显波纹、手感凹凸不平。根本原因是熔胚不稳定。直接原因有真空箱冷却方式不合适、挤出机供料不稳定、牵引速度不稳定、定径套内孔不同心等。在实际生产中因冷却方式、冷却效果所产生的问题经常不容易发现或不受到重视。 3.3 外表面凹凸不平 表现形式是管外壁手感凹凸不平，目测凹陷点分布不均。根本原因是熔胚遭受冷却水的喷射，留下了痕迹。直接原因有在真空箱内冷却水喷射熔胚、喷淋水未细化、水环内气泡侵蚀熔胚等。喷淋冷却方式更容易造成管外表面凹凸不平。 
4 PE-RT管材生产通常采用的冷却方式及效果 上述问题中因冷却效果不均匀、方式不合适成为主要集中原因。为了分析冷却方式及其效果，先介绍管材成型的两种真空箱和三种定径套。 4.1 浸泡式真空箱 真空箱内没有喷淋头，管材浸泡于水面以下。优点是熔胚冷却均匀性好、稳定性好；缺点是只适应于dn20-dn32小口径管。 4.2 喷淋式真空箱 真空箱内有均匀布置的喷淋头，管材置于托轮之上。优点是适应于各种大小口径的管材，缺点是喷流头易堵塞造成冷却不均、对高速生产中未定型的熔胚外表面产生喷射痕迹。 4.3 定径套的类型 参见表1。 4.4 通过实际生产对比6种冷却方式及效果 参见表2。 
5 PE-RT地暖管高速生产的最佳冷却方式分析
PE-RT地暖管的高速高质量的稳定生产成为管道企业的追求目标，随着第一代和第二代挤出机逐渐退役，更先进的生产装备成为满足生产企业需求的首选。先进装备的重要特征就是高效高产稳定性好，特别对于小口径管材的高速高效稳定生产更加能够体现设备制造水平和生产工艺水平。设备的关键部件除了保证塑化质量、稳定供料的挤出机和保证稳定牵引的牵引机外，最为关键的部件就是真空定型箱和定径套。这两个装置都是管胚的冷却定型装置，对管材的外观和尺寸影响最直接。 定径套的尺寸和真空箱的真空度影响管材外径、不圆度，也影响管材外观质量和壁厚均匀性。因此，定径套的冷却效果好和摩擦阻力小成为定径套的重要设计要求。加强冷却效果主要是通过加大定径套的内外冷却水流量。而降低摩擦阻力一般采取减少接触面，如采用碟片，减少定径套与管胚的接触长度。另外减少摩擦阻力的方式是定径套加密封水环结构，使定径套内表面与管胚之间形成一层均匀水膜，水膜起到润滑减小摩擦阻力的作用。 上述三种定径套中水帘铜套式定径套一般用于喷淋式真空定径系统，管胚与铜套接触面积大、摩擦阻力大，适合低速生产，用于快速生产壁厚波动较大，所生产管材表面易划伤。水环式铜套碟片复合定径套一般用于浸泡式真空定径系统，定径套设在真空箱前面的密封水环玻璃筒内，单独恒温预冷，流量压力稳定，冷却效果好，管胚与定径套内孔之间形成水膜润滑，摩擦阻力小，适合高速生产，管材表面光亮、尺寸稳定。据了解目前PE-RT国内某设备厂家采用该种定径套搭配浸泡式真空箱，其正常稳定生产速度已达40m/min。水环式碟片定径套结构一般用于喷淋式真空箱，定径套设在真空箱前面的密封水环玻璃筒内，该种定径套摩擦力小，但由于喷淋系统的喷射原因，因而外观质量一般，一般适合中等速度，20-25m/min，管材表面经常出现凹凸不平的情况。 6 结论 三种定径套及两种真空箱冷却方式中浸泡式真空箱与水环式铜套碟片复合定径套的搭配最适合PE-RT地暖管的高速生产。
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