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TPU型涂塑钢管套筒衔接方法

钢管在安装连接时的接头形式多种多样,有法兰接头,丝口接头,卡箍接头,活套接头及套筒接头等。海上采油平台和船舶用钢管基本上采用法兰连接形式,但对于通舱件穿过隔舱板的管道必须采用套筒连接形式。套筒连接时,接口处只有通过焊接才能将整根管道发挥功能。为了提高管道的耐海水腐蚀性能,通常在管内施加保护层,如衬胶,镀锌或涂塑处理。

钢管涂塑工艺问世,涂塑钢管首先在船上开创了应用先例,船上压载水舱,消防系统,海水冷却系统,排污系统等普通应用了涂塑钢管,实船使用十多年来,取得了理想的效果。然而套筒管的涂塑应用还是一个空白。

实际上,海洋平台与船舶上有许多管件在安装时必须穿过众多的构件,尤其是管道穿过隔舱板时,必须采用套筒方式连接,即一端管道开扩口,另一端管道插入扩口内,外接缝处施加电焊焊接,从而形成一体。这种连接方式简捷、实用,占空间体积最少。然而,最大缺陷是在外接缝焊接的同时,破坏了内壁涂层。本文介绍在外壁焊接时涂塑层不受损伤的钢管套筒连接的新工艺,这种接头型式可与涂塑钢管在海洋建筑物上配套使用。

套筒在制作时,外圈先焊接于母管的一端,焊缝打磨平滑过渡,经喷砂除锈达Sa2 12级时,在扩口内喷涂防腐型环氧粉未涂料、插入件外层同样喷涂上述涂料,经固化后,运到船上安装时现场焊接。套筒涂塑时,对内壁涂层厚度必须严格控制在规定的公差范围内,尤其扩口内壁涂层,若厚了,则插入件插不进;若薄了,起不到防腐的密封效果。插入件插入扩口后,接头内外壁还必须加以涂层,接缝处再焊接。而此涂层必须常温固化型液体涂料,其性能又可以达到防腐要求。该涂层的配比为:环氧树脂100;固化剂15;增塑剂15;环氧粉未少许。以上几种组分调匀,待涂处加以清除清洁后,涂上液体涂料,保证均匀、致密,等自干后再焊接。

焊接时管壁的影响区域及后果上述的套筒涂塑工艺保证了套筒的功能。问题的关键是焊接产生的热量影响如何。试验表明:内壁涂层钢管沿径向火焰切割时,轴向影响范围总长为100mm(图1)。

所谓影响后果是指涂层受高温后碳化、焦化及至完全失去原有的物理、化学特性,最终失去防腐性。内壁涂层管道若管外壁焊接时,由于焊接高温(通常达1600℃ )产生的热量聚集传递到内壁涂层,从而使涂层受损。涂层承受的温度不大于200℃ 。试验表明,从1600℃降低到200℃的降温梯度为:当热量沿管壁径向传递距离在13mm以上时、涂层基本上不受损伤,即当管壁最小厚度为13mm时,管外壁焊接,内壁涂层可以保持原态(图2)。当然,当壁厚δ>13mm,则效果更好。实际上管壁采用13mm的管子是不经济,不合理,也是不可能的,只有在管端处扩口,采用套筒形式连接是行之有效。为阻止热量扩散,必须设计套筒的特殊结构,即管端扩口处再扩口,即TPU型新颖套筒接头(图3)。

从图3看出,当A+ B>13mm时,套筒接头在焊接时,才能保证内涂层不受损伤。此套筒接头的特点是:
①结构简单,经久耐用;
②安装方便,仅一头插入即可;
③节省接头附件,经济实用;
④防腐效果好;
⑤便于推广应用。

 TPU型套筒接头,先后在江南造船厂,中华造船厂,沪东造船厂,上海船厂等几家造船企业应用,普受用户,尤其是船东的欢迎,其改变了套筒不能涂塑的历史,通舱件管道象其他管道一样可以方便地应用涂塑加工,涂塑套筒的使用寿命亦可以达到其他涂塑管道期限。换言之,涂塑套筒的应用,填补了通舱件钢管不能应用涂塑的历史。随着造船技术飞速发展,新工艺、新技术层出不穷,钢管涂塑工艺的配套工艺、配套技术也会愈来愈完善,这时造船行业将会产生深远的影响。