聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞線由輸送介質(zhì)的鋼管（工作管）、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料（保溫層）、高密度聚乙烯外套管（外護(hù)層）構(gòu)成，因其具有熱損耗低、防腐及絕緣性能好、施工快捷安全等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于液體與氣體的輸送管網(wǎng)、集中供市政建設(shè)工程等領(lǐng)域，是保障城市安全運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”，是公認(rèn)的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞線生產(chǎn)線包括鋼管除銹及清掃作業(yè)區(qū)域、聚氨酯噴涂作業(yè)區(qū)域、聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域、和鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域；在鋼管除銹及清掃作業(yè)區(qū)域中設(shè)置鋼管外壁拋丸清理線和鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備；在聚氨酯噴涂作業(yè)區(qū)域中設(shè)置聚氨酯噴涂線；在聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域設(shè)置聚乙烯纏繞線；在鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域設(shè)置鋼管端頭切割設(shè)備；在清掃作業(yè)區(qū)域、聚氨酯噴涂作業(yè)區(qū)域、聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域和鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域之間設(shè)置工件輸送軌道，并在工件輸送軌道上配置兩臺以上用于運送工件的液壓升降小車。

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管的生產(chǎn)線布置和工藝流程，通過對預(yù)制直埋保溫管產(chǎn)品主要性能指標(biāo)和預(yù)期產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的分析，明確了其廣闊的發(fā)展前景和將要取得的社會效益和經(jīng)濟效益。

預(yù)制直埋保溫管由輸送介質(zhì)的鋼管(工作管)、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料(保溫層)、高密度聚乙烯外套管(外護(hù)層)構(gòu)成，因其具有熱損耗低、防腐及絕緣性能好、施工快捷安全等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于液體與氣體的輸送管網(wǎng)、市政建設(shè)工程等領(lǐng)域，是保障城市安全運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”，是公認(rèn)的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。目前，生產(chǎn)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的“管中管”工藝生產(chǎn)大口徑預(yù)制直埋保溫管，雖然傳統(tǒng)的“管中管”生產(chǎn)工藝中各工序獨立性強，便于操作和分工協(xié)作，但因其關(guān)鍵基礎(chǔ)工藝存在難以克服的薄弱環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量及制造成本方面存在著一定的缺陷，在此背景下，開發(fā)高端保溫管道生產(chǎn)工藝技術(shù)，破解制約預(yù)制直埋保溫管制造關(guān)鍵基礎(chǔ)工藝的薄弱環(huán)節(jié)，推動我國預(yù)制直埋保溫管制造業(yè)由低端向中高端邁進(jìn)，成為我國保溫管道制造業(yè)刻不容緩的科技攻關(guān)課題。

1 傳統(tǒng)的預(yù)制直埋保溫管“管中管”工藝

傳統(tǒng)的“管中管”生產(chǎn)工藝主要包括鋼管表面預(yù)處理、聚乙烯外護(hù)管生產(chǎn)和保溫層生產(chǎn)三大步驟，其中保溫層生產(chǎn)步驟是首先將鋼管穿入高密度聚乙烯外護(hù)管中形成套管結(jié)構(gòu)，并在鋼管與高密度聚乙烯外護(hù)管之間的環(huán)形空間均勻布置支架，兩端采用法蘭密封;然后將套管吊裝在發(fā)泡平臺上，利用發(fā)泡機向套管中注射聚氨酯發(fā)泡材料;在聚氨酯材料發(fā)泡成型固化后拆除兩端密封結(jié)構(gòu)，完成保溫層的生產(chǎn)過程。

傳統(tǒng)的“管中管”生產(chǎn)工藝存在的缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是由于產(chǎn)品的規(guī)格(如管材口徑、保溫層和外套管厚度等)相對固定，只能適應(yīng)市場的常規(guī)需求，當(dāng)用戶提出特定的非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品要求時，會加大產(chǎn)品制造成本和工程投資，延長生產(chǎn)和施工周期;二是采用“管中管”生產(chǎn)工藝，聚乙烯外套管在聚氨酯注料成型過程中，聚氨酯發(fā)泡會產(chǎn)生一定的膨脹力，為了管材的安全，需要高密度聚乙烯外護(hù)管管壁的設(shè)計厚度，由此造成工藝過程的制作成本偏高;三是聚氨酯注料無論是水平形式還是傾斜形式，形成的保溫層密度分布都不均勻，為管材各部位密度指標(biāo)不低于標(biāo)準(zhǔn)要求，需要多注入40-50%的聚氨酯原料，同樣存在工藝過程的制作成本偏高問題。

2 聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管技術(shù)

聚乙烯纏繞預(yù)制直埋保溫管技術(shù)，通過對“鋼管在線預(yù)處理系統(tǒng)”、及“聚乙烯纏繞技術(shù)”的深入研究，制定了由鋼管外壁拋丸清理除銹、鋼管內(nèi)壁吹掃、聚乙烯纏繞、管端切割和成品管轉(zhuǎn)運等關(guān)鍵工序組成的工藝生產(chǎn)路線，并建成與該工藝生產(chǎn)路線相匹配的生產(chǎn)線，以此克服了傳統(tǒng)“管中管”生產(chǎn)工藝存在的技術(shù)障礙，不僅了保溫層密度的均勻性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且降低了產(chǎn)品制造成本。

2.1 生產(chǎn)線

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產(chǎn)線包括鋼管除銹及清掃作業(yè)區(qū)域(Ⅰ)、作業(yè)區(qū)域(Ⅱ)、聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域(Ⅲ)和鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域(Ⅳ);在鋼管除銹及清掃作業(yè)區(qū)域(Ⅰ)中設(shè)置鋼管外壁拋丸清理線和鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備;在作業(yè)區(qū)域(Ⅱ)中設(shè)置聚氨酯噴涂線;在聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域(Ⅲ)設(shè)置聚乙烯纏繞線;在鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域(Ⅳ)設(shè)置鋼管端頭切割設(shè)備;在清掃作業(yè)區(qū)域(Ⅰ)、作業(yè)區(qū)域(Ⅱ)、聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域(Ⅲ)和鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域(Ⅳ)之間設(shè)置工件輸送軌道，并在工件輸送軌道上配置兩臺以上用于運送工件的液壓升降小車。

2.1.1 鋼管外壁拋丸清理線

鋼管外壁拋丸清理線上設(shè)有鋼管螺旋輸送線和拋丸機;其中鋼管螺旋輸送線采用橡膠輥道螺旋輸送方式;拋丸機布置在鋼管螺旋輸送線中部，由拋丸室、拋丸器、分離器、提升機、彈丸控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)組成。

2.1.2 鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備

鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備包括鋼管旋轉(zhuǎn)支撐裝置、吹風(fēng)裝置和密封集塵裝置;吹風(fēng)裝置設(shè)有吹掃小車、風(fēng)機、送風(fēng)管、送風(fēng)管支撐小車、送風(fēng)管支撐輪和吹風(fēng)裝置移動軌道，其中吹掃小車和送風(fēng)管支撐小車布置在吹風(fēng)裝置移動軌道上，吹掃小車由電機驅(qū)動運轉(zhuǎn)，送風(fēng)管支撐小車行走為從動方式，通過鋼鏈與吹掃小車連接，風(fēng)機安裝在吹掃小車上，風(fēng)機出口與送風(fēng)管進(jìn)口端密封連接，在送風(fēng)管的出口端裝配與鋼管工件內(nèi)壁配合的送風(fēng)管支撐輪;密封集塵裝置由行走車體、密封倉體、密封集塵裝置移動軌道、脈沖反吹式除塵器和集塵料斗組成;密封倉體、脈沖反吹式除塵器和集塵料斗均安裝在行走車體上，在密封倉體前端設(shè)有與工件端口配合的密封膠板，在密封倉體后端連接脈沖反吸式除塵器，脈沖反吸式除塵器的排塵口與集塵料斗連接。

聚氨酯噴涂線中設(shè)置鋼管螺旋輸送線、鋼管預(yù)加熱設(shè)備和聚氨酯設(shè)備;鋼管預(yù)加熱設(shè)備采用中頻電加熱裝置，其中頻電源采用全數(shù)字化控制系統(tǒng)，核心控制板實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，所有設(shè)備之間可以互換，便于維修、調(diào)試;

2.1.4 聚乙烯纏繞線

聚乙烯纏繞線中設(shè)置鋼管螺旋輸送線、聚乙烯纏繞設(shè)備和冷卻設(shè)備;鋼管螺旋輸送線的末端設(shè)有用于實現(xiàn)工件下料的液壓搖臂;聚乙烯纏繞設(shè)備包括PE擠出機、自動上料系統(tǒng)、Φ180液壓柱式換網(wǎng)系統(tǒng)、模具及模具吊架、融體過液流道部分和涂覆架導(dǎo)向壓輥系統(tǒng);其中PE擠出機選用單螺桿擠出機;自動上料系統(tǒng)由料斗式烘干機、真空上料機組成，各單機之間均采用軟管聯(lián)接而成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng);模具選用衣架式板材專用模具，吸收、消化國外先進(jìn)技術(shù)，采用*模具鋼制作，型腔表面鍍鉻;涂覆架導(dǎo)向壓輥系統(tǒng)與下置式纏繞方式相匹配，聚乙烯片材由一套托輥進(jìn)行擠壓，膠輥采用硅橡膠制作，硬度為10±2度，托輥及壓輥內(nèi)部通水冷卻，全部動力采用氣動方式;冷卻設(shè)備用于對涂敷完成后鋼管的表面冷卻，由水噴淋房、沉淀池、水冷卻塔、冷卻水池及水泵組成，水冷卻塔及水泵主要用于水噴淋房供水，冷卻水通過水泵加壓輸送水噴淋房對鋼管進(jìn)行冷卻降溫，然后回水返回沉淀池內(nèi)，再經(jīng)循環(huán)水泵提升冷卻塔進(jìn)行降溫，再返回冷卻水池循環(huán)使用。

2.1.5 鋼管端頭切割設(shè)備

鋼管端頭切割設(shè)備用于鋼管防腐后管端聚乙烯的切割，由帶密封倉行走小車、升降切割系統(tǒng)、集塵裝置組成;帶密封倉行走小車的密封倉將切割系統(tǒng)整體密封，以維護(hù)環(huán)境的清潔和降低切割噪音，小車行走減速機采用斜齒輪硬齒面減速機，帶有制動功能;升降切割系統(tǒng)采用單頭切割機切割管端防腐層，切割鋸采用圓形有齒鋼鋸，升降采用氣缸進(jìn)行驅(qū)動;集塵裝置采用布袋除塵器。

2.1.6 液壓升降小車

液壓升降小車設(shè)有行走系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)和控制系統(tǒng);液壓升降小車行走系統(tǒng)采用電機及斜齒輪硬齒面減速機驅(qū)動，行走速度為變頻調(diào)速;小車采用滑觸線進(jìn)行供電，通過遙控接收器控制小車的行走、停止、液壓缸的舉升、液壓缸的降落;每臺小車配有一臺液壓站，放置在小車上，與小車一起行走。

2.2 工藝流程

聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產(chǎn)的工藝路線為：液壓升降小車上管→→→鋼管外壁拋丸清理除銹→→→液壓升降小下管→→→鋼管內(nèi)壁吹掃→→→液壓升降小車上管→→→中頻加熱→→→液壓搖臂下管→→→液壓升降小車上管→→→聚乙烯纏繞→→→水噴淋冷卻→→→液壓升降小車下管→→→管端切割→→→成品管轉(zhuǎn)運。

2.2.1 鋼管外壁拋丸除銹

利用液壓升降小車將鋼管工件運送鋼管拋丸清理線的螺旋傳動鋼管輸送線上，鋼管自轉(zhuǎn)前進(jìn)進(jìn)入拋丸室，當(dāng)傳感器采集到鋼管到位信號后，控制系統(tǒng)指令彈丸閘門開啟，拋撒的彈丸撞擊鋼管外壁，將附著在鋼管外壁上的銹蝕物及雜質(zhì)，同時，粉塵處理系統(tǒng)工作將彈丸與粉塵分離并，在鋼管工件移出拋丸室后，彈丸閘門關(guān)閉，鋼管工件進(jìn)入輸出輥道，鋼管工件經(jīng)一次拋丸處理，外表面達(dá)到除銹的要求。

2.2.2 鋼管內(nèi)壁吹掃

利用液壓升降小車將工件由鋼管拋丸清理線的螺旋傳動鋼管輸送線運送鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備的鋼管旋轉(zhuǎn)支撐裝置上，密封集塵裝置中行走車體沿密封集塵裝置移動軌道向工件靠攏，使工件一端進(jìn)入密封倉體，啟動鋼管旋轉(zhuǎn)支撐裝置，鋼管繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，吹掃小車在吹風(fēng)裝置移動軌道上運行，帶動送風(fēng)管進(jìn)入工件后，風(fēng)機啟動，通過送風(fēng)管的出風(fēng)口對鋼管內(nèi)壁進(jìn)行吹掃，同時密封集塵裝置中脈沖反吹式除塵器工作，將鋼管內(nèi)壁上殘留的銹蝕粉塵吸入集塵料斗中，完成鋼管內(nèi)壁吹掃作業(yè)。

2.2.3 聚氨酯噴涂

利用液壓升降小車將工件由鋼管內(nèi)壁清掃設(shè)備的鋼管旋轉(zhuǎn)支撐裝置運送作業(yè)區(qū)域(Ⅱ)，由聚氨酯噴涂線的螺旋傳動鋼管輸送線驅(qū)動工件前行，經(jīng)中頻電加熱裝置對工件進(jìn)行加熱，將鋼管外表面加熱到40～60℃，除去鋼管表面潮氣等附著物，使鋼管外表面溫度保持高于露點溫度少3℃以上，達(dá)到聚氨酯原料發(fā)泡的溫度(30～35℃)，然后由噴涂設(shè)備的噴槍將聚氨酯原料以傘形、霧狀和混合均勻的形態(tài)，均勻噴涂在螺旋前進(jìn)的鋼管上，聚氨酯原料在一定時間內(nèi)發(fā)起，達(dá)到一定抗壓強度和厚度，完成噴涂作業(yè)。

2.2.4 聚乙烯纏繞

利用液壓搖臂將工件由聚氨酯噴涂線的螺旋傳動鋼管輸送線上移送液壓升降小車上，再由液壓升降小車將工件運送聚乙烯纏繞作業(yè)區(qū)域(Ⅲ)，由聚乙烯纏繞線的螺旋傳動鋼管輸送線驅(qū)動工件前行，同時PE擠出機工作，擠出一定厚度的熔融的聚乙烯片材，并按照設(shè)定的技術(shù)參數(shù)疊加纏繞在聚氨酯層表面，經(jīng)水噴淋冷卻設(shè)備冷卻后，聚乙烯外護(hù)層緊緊包裹在聚氨酯發(fā)泡的鋼管上，完成聚乙烯外護(hù)層的制作。

2.2.5 鋼管端頭處理

利用液壓升降小車將工件由聚乙烯纏繞線的螺旋傳動鋼管輸送線運送鋼管端頭處理作業(yè)區(qū)域(Ⅳ)，由鋼管端頭切割設(shè)備按照設(shè)定尺寸將工件兩端端頭切除，然后通過液壓升降小車將工件運送產(chǎn)品存放區(qū)域，完成聚氨酯噴涂聚乙烯纏繞保溫管生產(chǎn)過程。