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本标准规定了采用聚氨酯喷涂工艺和聚乙烯缠绕工艺生产的硬质聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕预制直埋
保温管(简称喷涂缠绕保温管)的术语和定义、产品结构、
一般规定、要求、试验方法、检验规则、标志、运
输和贮存。
本标准适用于输送介质温度(长期运行温度)不高于120℃,偶然峰值温度不高于140
℃的硬质聚
氨酯喷涂聚乙烯缠绕预制直埋保温管的制造与检验。
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件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 3091 低压流体输送用焊接钢管
GB/T 6671 热塑性塑料管材 纵向回缩率的测定
GB/T 8163 输送流体用无缝钢管
GB/T 8923.1—2011 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定
第1部分:未涂覆过
的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级
GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管
GB/T 18475—2001 热塑性塑料压力管材和管件用材料分级和命名
总体使用(设计)系数
GB/T 29046—2012 城镇供热预制直埋保温管道技术指标检测方法
GB/T 29047 高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件
CJJ/T 254—2016 城镇供热直埋热水管道泄漏监测系统技术规程
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
聚氨酯喷涂 polyurethane spraying
采用聚氨酯喷涂设备将混合均匀的聚氨酯原料连续喷涂到钢管外表面,形成聚氨酯保温层的工艺
方法。
3.2
聚乙烯缠绕 polyethylene winding
采用挤出设备将熔融的聚乙烯片材连续缠绕到聚氨酯保温层外表面,形成连续密实的聚乙烯外护
层的工艺方法。
3.3
外护层 out casing
由聚乙烯制造,用以保护保温层和工作钢管免受水、潮气侵蚀和机械损伤的材料层。
GB/T 34611—2017
4.1
喷涂缠绕保温管应为工作钢管、硬质聚氨酯泡沫塑料保温层(以下简称保温层)和高密度聚乙烯外
护层(以下简称外护层)紧密结合的一体式结构。
style="width:9.36652in;height:3.49338in" />
说明:
2——报警线;
3——保温层;
4——外护层。
图 1 产品结构示意图
5.2
外护层材料应使用高密度聚乙烯树脂,用于外护层挤出的高密度聚乙烯树脂应按
GB/T 18475—
2001的规定进行定级,并应采用不低于PE80 级的原料。
5.3
外护层可使用不大于5%(质量分数)洁净、未降解的回用料,且回用料应是同一制造商在产品生产
过程中产生的。回用料在使用时应分散均匀。
5.4
高密度聚乙烯树脂中应仅添加外护层生产及使用所需要的抗氧剂、紫外线稳定剂、炭黑等添加剂。
所添加的炭黑应符合下列规定:
a) 密度:1500 kg/m³~2000 kg/m³;
b) 甲苯萃取量:≤0.1%(质量分数);
c) 平均颗粒尺寸:0.010 μm~0.025μm。
5.5 保温层材料应采用硬质聚氨酯泡沫塑料。
6.1.1.1 当使用无缝钢管时,应符合GB/T8163 的规定。
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6.1.1.2 当使用焊接钢管时,应符合 GB/T 9711、GB/T
3091 的规定。
工作钢管的材质、公称直径、外径和壁厚应符合设计要求。
工作钢管外观及除锈应符合下列规定:
a) 工作钢管表面除锈前锈蚀等级不应低于GB/T 8923.1—2011 中的C 级。
b)
发泡前工作钢管表面应进行去除铁锈、轧钢鳞片、油脂、灰土、漆、水分或其他粘染物等预处理。
工作钢管外表面除锈等级应符合GB/T 8923.1—2011中的 Sa2% 的规定。
6.2.1.1 密度
高密度聚乙烯树脂的密度不应小于935 kg/m³。
6.2.1.2 熔体质量流动速率
高密度聚乙烯树脂的熔体质量流动速率(MFR) 应为0.2 g/10 min~1.4 g/10
min(试验条件5 kg,
190℃)。
6.2.1.3 热稳定性
高密度聚乙烯树脂在210℃下的氧化诱导时间不应小于20 min。
6.2.1.4 长期力学性能
高密度聚乙烯树脂的长期力学性能应符合表1的规定,以试样发生脆断失效的时间作为测试时间
的判断依据,当1个试样在165 h 的测试模式下的脆断失效时间小于165 h
时,应使用1000 h 的参数
重新测试。
表 1 高密度聚乙烯树脂的长期力学性能
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6.2.2.1 外观
外护层应为黑色,外表面目测不应有气泡、裂纹、杂质、颜色不均等缺陷。
6.2.2.2 密度
外护层密度不应低于940 kg/m³, 且不应高于960 kg/m³。
GB/T 34611—2017
6.2.2.3 炭黑含量
外护层炭黑含量应为2.5%±0.5%(质量分数),炭黑应均匀分布于母材中,外护层不应有色差
条纹。
6.2.2.4 炭黑弥散度
炭黑结块、气泡、空洞或杂质尺寸不应大于100 μm。
6.2.2.5 拉伸屈服强度与断裂伸长率
外护层任意位置的拉伸屈服强度不应小于19 MPa,
断裂伸长率不应小于450%,取样数量应符合
表2的规定。
表 2 外护层拉伸屈服强度与断裂伸长率取样数量
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6.2.2.6 耐环境应力开裂
外护层环境应力开裂的失效时间不应小于300 h。
6.2.2.7 长期力学性能
外护层的长期力学性能应符合表3的规定。
表 3 外护层长期力学性能
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6.2.2.8 环向热回缩率
外护层任意位置环向热回缩率不应大于3%,试验后外护层表面不应出现裂纹、空洞、气泡等缺陷。
6.2.2.9 外径与壁厚
6.2.2.9.1 外护层外径和最小壁厚应符合表4的规定。
表 4 外护层外径和最小壁厚 单位为毫米
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表4(续)
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单位为毫米
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6.2.2.9.2 外护层外径公差应符合下列规定:
平均外径 Dm 与外径 D。 之差(Dm-D。) 应为正值,表示为± ,x
应按式(1)确定。外径计算结果
圆整到0.1 mm, 小数点后第二位大于零时进一位。
0\<x≤0.03×D 。 …………………… … (1)
注: 平均外径 D
是指外护层任意横断面的外圆周长除以π(圆周率)并向大圆整到0.1 mm
得到的值,单位为毫米
(mm)。
6.2.2.9.3 外护层任一点的壁厚e; 不应小于最小壁厚emin。
聚氨酯泡沫塑料应洁净、颜色均匀,且不应有收缩、烧心开裂现象。泡孔应均匀细密,泡孔平均尺寸
不应大于0.5 mm。
保温层任意位置的聚氨酯泡沫塑料密度不应小于60 kg/m³。
保温层任意位置聚氨酯泡沫塑料径向压缩强度或径向相对变形为10%的压缩应力不应小于
保温层任意位置聚氨酯泡沫塑料的吸水率不应大于8%。
保温层任意位置聚氨酯泡沫塑料的闭孔率不应小于90%
GB/T 34611—2017
未进行老化的聚氨酯泡沫塑料在50℃状态下的导热系数λ不应大于0.033[W/(m
·K)]。
保温层厚度最小值不应小于设计厚度,并应使运行时外护层表面温度不大于50℃。
喷涂缠绕保温管表面平整度不应超过设计保温层厚度的15%。
喷涂缠绕保温管管端外护层应与保温层平齐,且与工作钢管的轴线垂直,角度公差不应大于2.5°。
工作钢管两端应预留出150 mm~250mm
无保温层的焊接预留段,两端预留段长度之差不应大于
喷涂缠绕保温管的保温层受挤压变形时,其径向变形量不应大于其设计保温层厚度的15%。外护
层划痕深度不应大于外护层最小壁厚的10%,且不应大于1.0 mm。
喷涂缠绕保温管任意位置外护层轴线与工作钢管轴线间的最大轴线偏心距应符合表5的规定。
表 5 外护层轴线与工作钢管轴线间的最大轴线偏心距 单位为毫米
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外护层任意位置同一截面的环向收缩率不应大于2%。
6.4.7.1
喷涂缠绕保温管的预期寿命与长期耐温性应符合下列规定:
a)
在正常使用条件下,喷涂缠绕保温管在120℃连续运行温度下的预期寿命应大于或等于30年;
喷涂缠绕保温管在115℃连续运行温度下的预期寿命应至少为50年,在低于115
℃连续运行温
度下的预期寿命应大于50年。实际连续工作条件与预期寿命应按GB/T 29047
的规定执行;在
不同工作温度下,聚氨酯泡沫塑料最短预期寿命的计算应按GB/T 29047
的规定执行。
GB/T 34611—2017
b)
连续运行温度介于120℃与140℃之间时,喷涂缠绕保温管的预期寿命及耐温性应符合
GB/T 29047 的规定。
6.4.7.2 喷涂缠绕保温管的剪切强度应符合下列规定:
a) 老化试验前和老化试验后保温管的剪切强度均应符合表6的规定;
表 6 老化试验前和老化试验后保温管的剪切强度
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b) 老化试验条件应符合表7的规定;
表 7 老化试验条件
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c)
老化试验前的剪切强度应按表6选择23℃及140℃条件下的轴向剪切强度,或选择23℃条
件下的切向剪切强度;
d) 老化试验后的剪切强度测试应按GB/T 29047 的规定执行。
在-20℃±1℃条件下,用3.0 kg 落锤,其半球形冲击面直径为25 mm, 从 2 m
高处落下对外护层
进行冲击,外护层不应有可见的裂纹。
100h 下的蠕变量△S100 不应大于2.5 mm,30 年的蠕变量不应大于20 mm。
6.4.10 报警线
喷涂缠绕保温管中的报警线应连续不断开,且不应与工作钢管短接。报警线与工作钢管的距离不
应小于10 mm。 报警线与报警线、报警线与工作钢管之间的电阻值不应小于500
MQ。 报警线材料及
安装应符合CJJ/T 254—2016 的规定。
7.1 外护层环向热回缩率检验应按附录A 的规定执行。
7.2 外护层环向收缩率检验应按附录B 的规定执行。
7.3 其他检测方法应按照GB/T 29046—2012
的规定执行,检测要求应符合表8的规定。
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表 8 检测条款对照表
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产品检验分为出厂检验和型式检验,检验项目应按表9的规定执行。
表 9 检验项目表
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表 9 ( 续 )
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8.2.1
产品应经制造厂质量检验部门检验,合格后方可出厂,出厂时应附检验合格报告。
8.2.2 出厂检验分为全部检验和抽样检验。
8.2.3 要求全部检验的项目应对所有的产品逐件进行检验。
a)
抽样检验应按每台喷涂设备生产的保温管每季度抽样1次,每次抽样1根,每季度累计生产量
达到60 km 时,应增加1次检验。检验应均布于全年的生产过程中;
b)
外护层外径与壁厚检验应按喷涂缠绕保温管生产量的5%抽取,环向收缩率检验应按喷涂缠
绕保温管生产量的1%抽取;
c) 外护层拉伸屈服强度与断裂伸长率检验应按每100根抽取1根进行;
d) 保温层密度、压缩强度和吸水率检验应按每100根抽取1根进行。
8.3.1 凡有下列情况之一,应进行型式检验:
a) 新产品的试制、定型鉴定或老产品转厂生产时;
b) 正常生产时,每2年或累计产量达600 km 时 ;
c)
正式生产后,当主要生产设备、工艺及材料的牌号及配方等有较大改变,可能影响产品性能时;
d) 产品停产1年后,恢复生产时;
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。
8.3.2 型式检验抽样应符合下列规定:
a) 对于8.3.1a)、b)、c)、d)规定的4种情况的型式检验取样范围仅代表
a)、b)、c)、d)4 种状况下
所生产的规格,每一选定规格仅代表向下0.5倍直径,向上2倍直径的范围;
b)
对于8.3.1e)规定的状况的型式检验取样范围应代表生产厂区的所有规格,每一选定规格仅代
表向下0.5倍直径,向上2倍直径的范围;
c) 每种选定的规格抽取1件。
8.3.3
型式检验任何1项指标不合格时,应在同批产品中加倍抽样,复验其不合格项目,若仍不合格,
则该批产品为不合格。
GB/T 34611—2017
9.1.1
喷涂缠绕保温管的标志不应损伤外护层性能,标志应能经受住运输、贮存和使用环境的影响。
9.1.2 喷涂缠绕保温管至少应标志以下内容:
a) 产品名称;
b) 产品规格;
c) 产品标准编号;
d) 生产日期或批号;
e) 企业名称和地址;
f) 厂商标志。
9.2.1
喷涂缠绕保温管应采用吊带或其他不伤及保温管的方法吊装,不应用钢丝绳直接吊装。
9.2.2 在装卸过程中不应碰撞、抛摔或在地面直接拖拉滚动。
9.2.3 长途运输过程中,喷涂缠绕保温管应固定牢靠,不应损伤外护层及保温层。
9.3.1 喷涂缠绕保温管堆放场地应符合下列规定:
a) 地面应平整,且应无碎石等坚硬杂物;
b)
地面应有足够的承载能力,并应采取防止发生地面塌陷和保温管倾倒的措施;
c) 堆放场地应设排水沟,场地内不应积水;
d) 堆放场地应设置管托,保温管不应受雨水浸泡;
e) 贮存时应采取防止保温管滑落的措施。
9.3.2 保温管两端应有管端防护端帽。
9.3.3
喷涂缠绕保温管不应受烈日照射、雨淋和浸泡,露天存放时应用蓬布遮盖。堆放处应远离热源
和火源。当环境温度低于-20℃时,不宜露天存放。
GB/T 34611—2017
(规范性附录)
外护层环向热回缩率检验方法
A.1 检验聚乙烯外护层环向热回缩率时,应从在室温下放置至少16 h
的保温管外护层上截取。
A.2 试样采集应符合下列规定:
a) 在喷涂缠绕保温管两端,距聚乙烯外护层端面不低于100 mm
处,沿环向切取宽度100 mm 圆 环,并截取200 mm±20mm
长的切片试样,外护层取样数量应符合表 A.1 的规定,试样应沿
环向均匀切取。
表 A.1 外护层取样数量
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b) 切取前,用彩笔沿整个圆周划两条平行线,平行偏差不大于2 mm,
两条平行线应垂直于管道 轴线。
c)
去除聚乙烯外护层内壁的聚氨酯泡沫塑料,使用划线器,在聚乙烯外护层试样外表面上划两条
相距100 mm 的标线,并使其一标线距任一端至少10 mm。
A.3 环向热回缩率检验应按GB/T 6671 的规定执行。
style="width:3.09333in" />GB/T 34611—2017
(规范性附录)
外护层环向收缩率检验方法
B. 1 检验聚乙烯外护层环向收缩率时,应从在室温下至少放置16 h
的保温管外护层上截取。
B.2 在距聚乙烯外护层端面不低于100 mm 处沿环向切取宽度不大于100 mm 圆环。
B.3 切取前,用彩笔沿整个圆周划两条平行线,平行偏差不大于2 mm,
两条平行线应垂直于管道轴
线。沿圆环划一条平行于管道轴向的划线。
B.4 在圆环切取前,用精度1 mm
的钢卷尺对圆环两侧划线的周长进行测量并做好标记。
B.5 采用切割工具对圆环的环向划线和轴向划线进行切割,切割应平整。
B.6 圆环切开放置20 min 后,用精度1 mm
的钢卷尺分别测量环向两侧划线的长度。按式(B. 1) 分别
计算圆环两侧外护层的环向收缩率,检验结果取两侧的平均值。
style="width:2.55997in;height:0.63998in" />
式中:
a — 环向收缩率,%;
Lo— 切开前的周长,单位为毫米(mm);
L₁— 切开后的长度与锯口宽度之和,单位为毫米(mm)。
……………
………… (B.1)
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