一种无缝热熔套保温补口工艺的制作方法

本技术涉及管道施工，更具体地说，它涉及一种无缝热熔套保温补口工艺。

背景技术：

1、预制直埋保温管又称“管中管”，是由高密度聚乙烯外护管、保温层和钢管组成。保温层材料为密度60kg/m3至80kg/m3的硬质聚氨酯泡沫，充分添满钢管与高密度聚乙烯外护管之间的间隙，并具有一定的粘接强度，使钢管、高密度聚乙烯外护管及保温层三者之间形成一个牢固的整体。预制直埋保温管具有良好的机械性能和绝热性能，广泛用于液体、气体的输送管网，化工管道保温工程石油、化工、集中供热热网、中央空调通风管道、市政工程等。

2、预制直埋管的保温层是在工厂内由专用的自动化作业线预制完成的，工艺控制相对容易，其保温层和外护管的质量比较可靠，而每根管道两端的外护管长度小于钢管长度，钢管两端预留100-200mm，留待现场焊接后再进行补口处理。目前预制直埋管的补口方法普遍是采用热收缩套式接头，该方式是依靠热收缩材料的底胶融化后与外护管表面粘接，热融施工过程热收缩套易形成气穴、空气泡，翘边现象严重，使得补口粘接强度低，密封性差。

技术实现思路

1、为了提高热熔套与外护管之间的粘接强度，提高预制直埋保温管补口处的密封性，本技术提供一种无缝热熔套保温补口工艺。

2、第一方面，本技术提供一种无缝热熔套保温补口工艺，采用如下的技术方案：

3、一种无缝热熔套保温补口工艺，包括以下步骤：

4、热熔套定位标记：测量焊口宽度和热熔套宽度，计算并均分热熔套搭接长度，并在外护管上画定位线；将热熔套滑移至已标记的定位线，并在热熔套和外护管上画环向限位线；

5、预处理：打磨接口钢管表面，在外护管端部至热熔套环向限位线方向450mm范围内，清洁外护管；打磨热熔套环向限位线内的外护管表面，然后喷洒酒精，清洁擦除干净，将热熔套滑移至一端露出外护管200mm，打磨热熔套内表面，喷洒酒精，清洁，然后滑移出另一端露出200mm，打磨热熔套内表面，喷洒酒精，清洁，将热熔套滑移至起始位置；

6、热熔网敷设定位：热熔网外侧边缘距离热熔套限位线10-15mm环向敷设，热熔网环向长度比外护管周长长20cm，将热熔网固定后，使热熔网端部包裹熔接电源线并固定，电源线接头伸出环向定位线50mm；

7、热电偶固定：将一根热电偶探针穿过热熔网，插入热熔网中间位置，且两侧热电偶布置于同一位置，移动热熔套至两侧环向限位线，调整至纵向定位线对齐；

8、热熔套烘烤收缩：加热使热熔套收缩，直至环向收缩贴紧，用紧绳器将热熔套收紧，在热熔套上方开设一个排气孔，采用同样的方法烘烤收缩热熔套另一侧；

9、智能熔接：将热熔网上熔接电源线与热熔焊机输出线连接，通电热熔，每隔5min对紧绳器紧固一次，熔接完毕后，拔出热电偶；

10、气密性实验：将熔接部位自然冷却至40℃后，向热熔套和钢管之间的空腔内充入压缩空气，压力达到0.02mpa，保压3min，在热熔焊接密封处涂肥皂水，不得有气泡产生；

11、注料发泡：在热熔套上开设2个孔，一个注料孔，一个排气孔，排气孔位置高于注料孔，沿注料孔向空腔内注入聚氨酯发泡材料，待聚氨酯发泡材料从两孔内溢出完全凝固后进行敲击检查，判断聚氨酯发泡材料是否填充饱满，检验合格后将两个孔口部位清理干净，将两个孔密封；

12、所述热熔套打磨后经过以下预处理：

13、以重量份计，将5-10份乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、1-6份乙烯丙烯酸丁酯共聚物、0.8-3.6份tpe弹性体、2-4份混杂纤维、0.5-1.0份润滑剂、0.01-0.5份抗氧剂混合，制得共混物，将共混物热熔后涂覆在热熔套内表面的两端，冷却固化。

14、通过采用上述技术方案，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（eaa），具有比乙烯-丙烯酸共聚物（eaa） 更好的韧性、柔软性、耐弯折性和高温热稳定性，而且没有腐蚀性降解产物，与pe材料具有很好的粘合力，而且加工性与低密度聚乙烯相似，而且乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（eba）在-40℃下仍具有良好的耐冲击性，而且较为柔软，能作为增韧剂使用，与eaa和pe的相容性好，tpe弹性体具有高弹性、高强度和高回弹性，能增加热熔套内部粘结时的拉伸强度和抗撕裂性能，混杂纤维能在热熔套和外护管之间，能充当“牵引线”，对热熔套内壁和外护管表面进行拉扯，增加二者之间的密封性和抗拉伸性能，当聚氨酯发泡材料发泡时，热熔套和外护管之间紧密连接，不易产生缝隙，从而增强密封性能。

15、可选的，所述混杂纤维的制法如下：将玻璃纤维经针刺制成厚度为3-5mm的玻璃纤维毡；

16、以所述玻璃纤维毡为接收基布，将聚酯切片干燥后，热熔纺丝，在0.1-0.15mpa下压制10-15s，在玻璃纤维毡上形成纤维层，玻璃纤维毡与纤维层的厚度为1:0.2-0.5，然后浸渍在硅烷偶联剂溶液中20-30min，取出、水洗、干燥、裁切成长度为40-50mm，直径为20-30μm的纤维。

17、通过采用上述技术方案，玻璃纤维经针刺后制得的玻璃纤维毡具有紧密的纤维排列和结构，能减少保温管内热量在材料内部的传导，降低热传导的速率，减少热量的传递，改善共混物的抗氧化能力，而且玻璃纤维毡的耐热温度高，抗拉伸性强，在其表面沉积聚酯切片热熔纺丝制成的纤维，经压制后，纤维和玻璃纤维毡复合，经浸渍后，玻璃纤维毡和纤维层与eaa、eba的相容性得到改善，裁切后，制得纤维状的混杂纤维，在混杂纤维与eaa等原料共混、热熔涂覆至热熔套内表面，聚酯切片纺丝形成的纤维，属于热塑性纤维，而且热熔温度低，因此当热熔套经电加热与外护管粘接时，聚酯切片形成的纤维被热熔，使得混杂纤维的一侧热熔，使得另一侧的玻璃纤维的粘度增大，因此能有效与热熔套和外护管相互粘结，提高密封性和剥离强度。

18、可选的，所述共混物在热熔套内表面的涂覆宽度≥150mm。

19、通过采用上述技术方案，共混物的涂覆宽度大，能充分将热熔套与外护管内壁进行粘接，改善热熔套与外护管之间的密封强度。

20、可选的，所述热熔套打磨后，对内表面进行电晕处理，使热熔套内表面的电晕值达到50-60dyn/cm2。

21、通过采用上述技术方案，电晕处理使得热熔套内表面产生凹凸不平的粗糙面，增加其表面张力，改善热熔套与共混物之间的作用力，并提高热熔套与外护管之间的粘接力，提高密封作用。

22、可选的，所述通电热熔时的熔接电流为19-21a，熔接温度为190-210℃，熔接时间为10-15min。

23、通过采用上述技术方案，在聚乙烯塑化温度内缓慢加热，且熔接温度不超过聚乙烯的降解温度，持续熔接一段时间后，融合面达到一定深度，自然冷却后，焊缝结合面融为一体，具有较强的力学拉伸性能，无任何气孔、碳化现象，密封性能优异。

24、可选的，所述热熔套两端与外护管搭接长度为100-150mm。

25、通过采用上述技术方案，热熔套与外护管的搭接长度大，能与外护管形成保护腔，对钢管进行保护，冲入聚氨酯发泡材料时，能保护聚氨酯发泡材料。

26、可选的，所述接口钢管经清洁后，以0.2-0.3mpa的压力喷涂防腐涂料，室温固化后缠绕uhmwpe微孔膜，uhmwpe微孔膜缠绕时搭接长度不小于100mm。

27、通过采用上述技术方案，防腐涂料在一定压力下，喷涂在钢管表面，以一定粘度、呈水滴状的涂料分子，在高速运动气体的带动下，冲击钢管表面并快速聚集、铺展成膜，与钢管外表面紧密结合，然后包覆uhmwpe微孔膜，降低水分对钢管表面的渗透，提高防水防腐性。

28、可选的，所述防腐涂料包括以下重量份的原料：

29、40-45份水性环氧丙烯酸乳液、0.5-1份疏水改性氧化石墨烯、4-4.5份水性环氧固化剂、20-25份纳米二氧化钛、0.25-0.3份分散剂、0.1-0.15份消泡剂、40-45份去离子水、0.5-1份增稠剂。

30、当防腐涂层存在缺陷时，为腐蚀性介质快速传输到金属基体提供了通道，腐蚀产物不断产生堆积进而将裸露的钢管覆盖，缺陷附近出现了电位反向转变，同时与临近的涂层下钢管之间存在显著的伏打电位差，电位差成为涂层下钢管基体进一步发生电化学腐蚀的驱动力，从而导致涂层下钢管不间断的电化学腐蚀，通过采用上述技术方案，水性环氧丙烯酸乳液兼具水性丙烯酸树脂和环氧树脂的性能，具有防腐、耐磨、耐水、耐温效果，又具有很好的附着性、耐化学性、低vod含量等优点，分散剂能使纳米二氧化钛等十分均匀的分散在防腐涂料体系中，消泡剂能在防腐涂料固化成膜过程中消除气泡，使固化成膜的防腐涂料表面致密，外观无缺陷；纳米二氧化钛粒子中钛原子之间是通过桥氧相连的，这种结构本身具有一定的疏水性，能增强防腐涂料的防水效果，氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，其片层阻隔作用延长了腐蚀介质向钢管基体扩散的途径，从而保护钢管免受腐蚀，而疏水改性氧化石墨烯赋予氧化石墨烯疏水特性，填充到防腐涂层的微观孔隙中，作为防腐涂层中的强化相，可以提高涂层的硬度和致密性，而且还能改善防腐涂层与钢管基体的结合强度，从而改善防腐涂层的附着力、抗冲击强度、防腐效果。

31、优选的，所述疏水改性氧化石墨烯的制法如下：

32、以重量份计，将1.5-2份pvp加入到乙醇溶液中，搅拌溶解，制得浓度为15-20wt%的溶液，加入0.15-0.2份聚苯胺接枝氧化石墨烯，混合后，静电纺丝，形成纳米纤维；

33、将所述纳米纤维与10-15份去离子水、30-35份丙酮混合，加入1.5-2份异佛尔酮二异氰酸酯，在30-35℃下搅拌4-6h后，加入0.2-0.4份碱性硅溶胶，混合2-4h后，离心、洗涤、干燥。

34、通过采用上述技术方案，聚乙烯吡咯烷酮是一种绿色高分子产品，经纺丝后形成的纤维具有优异的力学性能，聚苯胺介质氧化石墨烯通过原位合成法制得，氧化石墨烯的片层结构可以有效阻隔腐蚀介质的入侵，聚苯胺的高分子结构及其特殊的钝化作用可以有效的延缓腐蚀的发生，在中性盐雾中腐蚀480h，对水性环氧树脂涂料，腐蚀情况有明显好转，这是因为大面积的氧化石墨烯片层的屏障效应有效的阻隔了腐蚀介质，加上其导电性能能有效的快速传导电子，防止电化学腐蚀的进一步进行，聚苯胺良好的导电性和钝化作用进一步有效的延缓了腐蚀的进行，从而使得制成的纳米纤维具有抗腐蚀效果；然后以异佛尔酮二异氰酸酯作为异氰酸酯单体，其与水接触时发生化学反应，生成胺和二氧化碳气体，在过量的异佛尔酮异氰酸酯存在下，所生成的胺会继续与异氰酸酯中的-nco基团进行反应，生成脲基团，最终在纳米纤维上缩聚成聚脲高分子化合物；然后加入碱性硅溶胶，异佛尔酮二异氰酸酯与水反应形成聚脲高分子化合物的过程中，能够作为胶粘剂，完全反应的聚脲材料具有大量的氨基，显示正电性，而碱性硅溶胶中二氧化硅表面的氧原子电负性极大，负电荷相对集中，会与水分子中的氢原子结合，使表面带有负电荷，因此纳米二氧化硅通过粘附作用，或聚脲表面与二氧化硅纳米粒子之间的静电吸附作用，能够覆盖在纳米纤维表面的聚脲化合物上，使聚脲分子结构更加紧密，交联点大幅度提升，使得吸水率下降，从而改善纳米纤维表面的疏水性，使其均匀分散于防腐涂料体系内；而且疏水改性氧化石墨烯中聚脲分子中的氨氧基能与防腐涂料中二氧化钛表面的疏水基团发生缩合反应，增加聚脲分子的化学交联点，填充了聚脲分子中的微观孔隙，从而提高防腐涂层的致密度，进一步提高防腐效果和防水性。

35、可选的，所述碱性硅溶胶包括质量比为1:0.1-0.3的纳米二氧化硅和载苯并三氮唑的中空介孔二氧化硅。

36、通过采用上述技术方案，载苯并三氮唑的中空介孔二氧化硅负载在聚脲高分子材料在纳米纤维表面形成的包覆层上，中空介孔二氧化硅属于无定型结构，内部孔隙便于苯并三氮唑的缓释，从而进一步提高疏水改性氧化石墨烯的防腐蚀作用，提高钢管表面的抗腐蚀能力。

37、可选的，所述uhmwpe微孔膜经过以下预处理：

38、将六偏磷酸钠加入到去离子水中，形成浓度为3-5wt%的溶液，加入埃洛石，在-（0.09～0.1）mpa下抽真空20-30min，离心、洗涤、干燥，制得改性埃洛石，六偏磷酸钠和埃洛石的质量比为0.03-0.05:0.2-0.3；

39、将聚乙烯亚胺分散至无水乙醇中，制得浓度为20-30wt%的溶液，将uhmwpe微孔膜加入其中，抽真空10-20min，取出uhmwpe微孔膜，干燥，制得预处理膜，聚乙烯亚胺和uhmwpe微孔膜的质量比为0.2-0.3:1；

40、将所述改性埃洛石分散至去离子水中，制得浓度为20-30wt%的溶液，加入所述预处理膜，抽真空20-30min，洗涤、干燥。

41、通过采用上述技术方案，六偏磷酸钠具有较好的防腐作用，通过真空吸附作用，将其负载于埃洛石内部，而埃洛石外壁呈负电性，内部呈正电性，六偏磷酸钠的磷酸根通过静电吸附作用与埃洛石内部相互接触，而黏附在埃洛石外表面的磷酸根能增加埃洛石外壁的负电性，聚乙烯亚胺含有正电荷，在uhmwpe微孔膜上抽真空负载聚乙烯亚胺，然后聚乙烯亚胺通过静电吸附作用，与富含负电性的改性埃洛石复合，从而在uhmwpe微孔膜的负载含有六偏磷酸钠的埃洛石，赋予uhmwpe微孔膜长效防腐性能，进一步提高钢管的防腐能力。

42、综上所述，本技术具有以下有益效果：

43、1、本技术中补口工艺为，将钢管和外护管表面清洁后，热熔套经预处理，加热收缩，包覆在外护管上，进行气密检查后，填充聚氨酯发泡材料，由于热熔套内壁涂覆含有eaa、eba和混杂纤维等材料的共混物，eaa和eba在热熔套内表面黏附，等热熔后，与pe材质的外护管粘结紧密，不易产生热熔套材质与pe外护管材质不同，相容性差而导致粘结强度差的情况，而且混杂纤维在热熔套和外护管之间，进一步提高热熔套和外护管热熔复合后的抗拉伸能力，提高密封效果；

44、2、本技术中优选采用玻璃纤维和聚酯切片制备混杂纤维，将聚酯切片经热熔纺丝后沉积在玻璃纤维形成的玻璃纤维毡上，压制后在玻璃纤维毡上形成纤维层，当热熔套被热熔与外护管粘结时，纤维层热熔，能进一步增强玻璃纤维与外护管和热熔套的粘接强度，提高密封性能；

45、3、本技术中优选在钢管外表面涂覆含有水性环氧丙烯酸乳液、纳米二氧化钛和疏水改性氧化石墨烯等原料的防腐涂料，疏水改性氧化石墨烯和纳米二氧化钛能填充防腐涂层，使防腐涂层致密度、硬度和抗冲击性较强，表面防水效果好，不易渗透腐蚀介质，并且在防腐涂料外包覆uhmwpe微孔膜，进一步降低水分渗透，改善防腐效果；

46、4、本技术中优选采用pvp、聚苯胺接枝氧化石墨烯、异佛尔酮二异氰酸酯、碱性硅溶胶等组分制备疏水改性氧化石墨烯，将聚苯胺接枝氧化石墨烯与pvp共混后纺丝，然后利用异佛尔酮二异氰酸酯在纳米纤维上形成聚脲包覆层，并在包覆层上形成纳米二氧化硅颗粒，增加其疏水性的同时，改善其致密性，进一步改善疏水改性氧化石墨烯对防腐涂料的性能改善。

47、5、本技术中使用聚乙烯亚胺对uhmwpe微孔膜进行处理，然后将六偏磷酸钠负载于埃洛石上，埃洛石外壁带有负电荷，能与聚乙烯亚胺中正电荷通过静电吸附作用复合，从而在uhmwpe微孔膜上负载具有防腐效果的六偏磷酸钠，进一步改善微孔膜的防腐能力。