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紧衬聚四氟乙烯钢管和管件的研制，聚四氟乙烯衬里产品中,应用最多的是聚四氟乙烯管。
近几年来国内生产厂家采用多种加工方法生产聚四氟乙烯衬里管道,但由于这类产品还有许多关键技术问题没有解决好,致使该产品在使用过程中由于温差的变化、高温、负压等条件下,导致衬聚四氟乙烯的管道变形、内塌、翻边断裂和抽瘪等现象,因而限制了这一产品的推广应用。本文介绍了一种已经解决了这些技术难题的新型聚四氟乙烯内衬管道产品。
紧衬聚四氟乙烯钢管的制作：衬聚四氟乙烯钢管的制作方法分松衬和紧衬法。松衬是把聚四氟乙烯管不用任何器械直接插入管后两端翻边而成;紧衬是把外径大于钢管内径的聚四氟乙烯管,通过拉伸设备拉进钢管,翻边而成,衬里层与基体间基本无空隙。紧衬的直管可以在负压下使用,而松衬管由于结构上的原因,不能用于负压工况。
生产紧衬聚四氟乙烯直管的原理拉伸法是生产紧衬聚四氟乙烯直管的主要原理,把外径大于钢管内径的聚四氟乙烯管,通过拉伸设备拉进钢管,室内放置24ｈ以上,以消除机械应力。消除应力的复合管,根据法兰水线长度切口、修平,再通过翻边设备加热翻边。工艺过程钢件制作→前处理→拉伸→放置→翻边→检测→刷油→成品。制作过程几个问题的探讨聚四氟乙烯管的壁厚与抗渗透的关系聚四氟乙烯是高分子材料,具有“要吸收少量与它接触的气体和液体”的特性。温度升高,材料体积膨胀,分子之间空隙增大,这种渗透吸收就加剧。只有适当增加厚度才能减少渗透,因此,要求衬里需要一定的厚度以弥补这一缺陷。为保证衬里的使用效果, 要求内衬管的厚度不小于2ｍｍ。另外,聚四氟乙烯产品的抗渗透性还与生产所用的树脂、加工工艺、产品的结晶度、表面光洁度等有关。聚四氟乙烯的密度越大,渗透性越小。国具目前认为聚四氟乙烯衬里密度宜选用应不小于2.16×103ｋｇ/ｍ3。内衬聚四氟乙烯管的选择根据上述,生产这种产品的关键在于聚四氟乙烯内衬管的制造。
聚四氟乙烯是一种热塑性树脂,但在熔融时粘度极大,达1010～1011Pa·s,在高温下施加很大的压力也难使它流动,故不能用一般热塑性塑料的成型技术加工制作。其成型方法目前国内主要有缠绕法、聚四氟乙烯板焊接法和推、挤出法,国外还有等压法等。为提高产品的质量、降低投资成本,内衬管的选择可直接购买挤压管。该管应符合ZBG33001《聚四氟乙烯管》的标准,其定型长度为4200ｍｍ,可以制作最长的直管为4000ｍｍ。
聚四氟乙烯管配件的制作衬聚四氟乙烯管配件(含弯头、三通、四通、变径等)的制作,过去国内都是用二步法,即先用缠绕法做好内衬件,再把钢件剖开,装入内衬件,通过点焊或螺栓联结而成。该法生产的产品,不但外观不美,而且钢塑结合力不好,产品在高温、负压及温差波动时,极易吸瘪。为克服此问题,现用等压法一次整体成型。原 理等压法(又称液压法或橡皮袋法)是制作聚四氟乙烯产品的一种特殊方法,类似于冶金工业中的粉末烧结法。它又分内压法和外压法。它以管配件为模具,通过将聚四氟乙烯树脂粉末均匀而疏松地填放在橡皮袋与模具壁之间,然后施加水压,使橡皮袋向模具扩张,将聚四氟乙烯树脂粉末压实而成预制件,连基体一起进烧结炉,烧结后淬火而成。工艺过程钢件制作→前处理→加聚四氟乙烯树脂→密封打压(20MPa)→保压→卸压→预制品→烧结→淬火→检测→修边→刷油→成品。制作过程几个问题的探讨聚四氟乙烯管配件的烧结聚四氟乙烯产品烧结最敏感的问题是温度,如不严加控制,会导致产品开裂而报废,烧结炉应有转盘或热空气循环,炉温升降都要缓慢进行。为提高产品的机械强度(抗拉强度和伸长率),出炉可淬火,淬火时整个产品必须完全浸入水中,以防冷却不均,导致产品出现裂纹,整个烧结过程约需12ｈ。但淬火产品的结晶度小,对产品的渗透性有影响。成型压力与产品性能的关系(1) 成型压力与产品收缩率的关系如图2所示，等压压缩成型产品的径向和轴向均收缩,其收缩率随压力的增大而降低。
由于烧结淬火后产品存在收缩率,使得内衬件与基体有一定的间隙,但只要保证内衬件的厚度(不低于美国瑞特隆公司的标准),实践证明,产品的质量完全可以得到保证。2)成型压力与产品密度的关系 从图3可看出产品的密度随着成型压力的增大而增大,当压力达15ＭＰａ时,密度可达2.15×103ｋｇ/ｍ3。通过产品的密度,可用下列经验公式,求出产品孔隙率[4]ε=(1-ρ/ε0)×100%式中 ε———孔隙率,%ρ———产品(烧结体)密度,ｋｇ/ｍ3ρ0———相对标准密度,ｋｇ/ｍ3(2.10-2.30)×103ｋｇ/ｍ3,取2.17×103ｋｇ/ｍ3,则ε=(1-4.61×10-4ρ)×100%可见,产品的密度越大,产品的孔隙率越小。综上所述,成型压力对产品的性能有较大的影响。成型压力越大,产品的性能越好。但成型压力越大,密封问题难于解决,根据实际应用和性能测试(见表2和表3),成型压力在20ＭＰａ左右即可满足生产要求。性能测试和应用举例性能测试力学性能根据GB1040《塑料拉伸试验方法》对模压和等压产品进行机械性能测试,测试结果见表2。和模压压缩成型相同,等压压缩成型产品的机械性能也受压力大小的影响。等压压缩成型时,受压均匀,20ＭＰａ压力下成型的产品,性能已接近30ＭＰａ的模压压缩成型产品。产品的密度与产品的孔隙率和强度有关,随着成型压力的增大,产品的密度增大,孔隙率减少,强度增加。当成型压力继续增大时,这些特性变化趋向恒定。
耐温和抗负压性能测试根据文献[5]对产品进行耐负压和耐温性能测试,测试结果见表应用举例(1)在扬中市威宇氟塑制品有限公司,生产氯蜡 70和“六六六”的管道上,介质为盐酸、氯气、四氯化碳、次氯酸、苯等,温度-20～100℃左右,规格为ＤＮ50～ＤＮ150,已使用三年,至今情况良好;(2)在扬中市威宇氟塑制品有限公司,输送淡盐水和离子膜电解槽出口管道上,介质为氯气、盐酸、食盐、次氯酸等,温度为95℃左右,规格为ＤＮ50～ＤＮ250,已使用三年,至今情况良好。
结 论
(1)紧衬法制作的管件产品具有抗负压、耐温差、耐高温、耐强腐蚀性介质能力强的特性;
(2)紧衬法成型设备简单,投产快,并且模具结构简单,操作方便;
(3)制作管配件时,成型压力对产品的性能有较大的影响,烧结时,应控制好温度。
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扬中威宇氟塑简述紧衬聚四氟乙烯管和管件的研制生产厂家扬中市威宇氟塑制品有限公司于2017/12/28 11:43:51整理发布。
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