解密連續(xù)纏繞管道工藝：如何實(shí)現(xiàn) 360° 無(wú)薄弱層？

在管道制造領(lǐng)域，連續(xù)纏繞工藝正以其卓越的性能和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為行業(yè)的焦點(diǎn)。這種工藝能夠?qū)崿F(xiàn)管道 360° 無(wú)薄弱層，大大提升了管道的質(zhì)量與使用壽命。接下來(lái)，我們將深入探索連續(xù)纏繞管道工藝的奧秘。

連續(xù)纏繞工藝的基本原理

連續(xù)纏繞工藝是在循環(huán)鋼帶組成的連續(xù)輸出模具上，把熱固性樹(shù)脂、連續(xù)纖維、短切纖維和石英砂按逐層疊加以 “3D 打印” 的方式連續(xù)鋪層，形成致密一體管壁的管材生產(chǎn)方法。它與傳統(tǒng)工藝不同，采用連續(xù)法生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。整個(gè)流程從供料、纏繞、固化到切割、檢測(cè)，都實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化控制，一條生產(chǎn)線通常僅需 5 - 8 人就能完成全程操作。在纏繞過(guò)程中，連續(xù)纖維和短切纖維相互配合，熱固性樹(shù)脂作為基體，將各種材料牢固地粘結(jié)在一起，為形成無(wú)薄弱層的管道奠定了基礎(chǔ)。

連續(xù)纏繞工藝的優(yōu)勢(shì)

連續(xù)纏繞工藝生產(chǎn)的管道具有出色的力學(xué)性能。連續(xù)纖維在管道結(jié)構(gòu)中提供了強(qiáng)大的軸向和環(huán)向強(qiáng)度，短切纖維則進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的整體韌性，使管道能夠承受較大的壓力和外力沖擊。在大管徑管道制造方面，連續(xù)纏繞工藝優(yōu)勢(shì)明顯。實(shí)際應(yīng)用中，直徑超過(guò) dn2000 的管道大量應(yīng)用在引水、給水、海水淡化等領(lǐng)域，尤其是在上海、江蘇、福建等地區(qū)的有壓污水、輸水管道領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，取得了良好效果。由于其連續(xù)生產(chǎn)的特性，該工藝能有效減少生產(chǎn)過(guò)程中的廢料產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率。

實(shí)現(xiàn) 360° 無(wú)薄弱層的關(guān)鍵因素

材料選擇與配比

合適的材料是實(shí)現(xiàn)無(wú)薄弱層的首要條件。在樹(shù)脂選擇上，不同的應(yīng)用場(chǎng)景需要不同類型的樹(shù)脂。例如，在地下排污管以及海底鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的玻璃鋼管的樹(shù)脂，必須采用乙烯基酯樹(shù)脂或類似性能的樹(shù)脂。因?yàn)檫@類樹(shù)脂具有更好的耐腐蝕性，能夠確保管道在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于纖維材料，連續(xù)纖維和短切纖維的質(zhì)量和比例也至關(guān)重要。優(yōu)質(zhì)的纖維能夠提供更強(qiáng)的強(qiáng)度支撐，合理的比例搭配可以使管道在各個(gè)方向上的性能更加均衡，避免出現(xiàn)局部薄弱區(qū)域。

纏繞角度與層數(shù)設(shè)計(jì)

纏繞角度和層數(shù)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)無(wú)薄弱層的核心。通過(guò)精確計(jì)算和模擬，確定連續(xù)纖維和短切纖維在不同層的纏繞角度，使管道在承受各種應(yīng)力時(shí)，各層纖維能夠協(xié)同工作，均勻分擔(dān)負(fù)荷。在一些對(duì)壓力要求較高的管道中，需要增加纏繞層數(shù)，并合理分配各層纖維的纏繞角度，以增強(qiáng)管道的抗壓能力，確保在 360° 范圍內(nèi)都不存在薄弱點(diǎn)。

固化過(guò)程控制

固化過(guò)程對(duì)管道質(zhì)量影響重大。在連續(xù)纏繞工藝中，樹(shù)脂需要在特定的時(shí)間和溫度條件下完成固化，以保證各層材料之間的粘結(jié)牢固。這就要求對(duì)固化過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制，包括樹(shù)脂的凝膠時(shí)間、放熱峰溫度等參數(shù)。管徑越小，連續(xù)纏繞速度越快，對(duì)樹(shù)脂凝膠時(shí)間的要求越短，需保證樹(shù)脂在纏繞、復(fù)合之前不發(fā)生凝膠，到達(dá)夾砂工序之前完成凝膠，否則會(huì)因內(nèi)外層固化時(shí)間差產(chǎn)生應(yīng)力，造成開(kāi)裂、白斑等缺陷，從而形成薄弱層。

與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比

傳統(tǒng)的定長(zhǎng)纏繞工藝在管道制造中存在一些局限性。定長(zhǎng)纏繞是在長(zhǎng)度一定的管模上進(jìn)行螺旋纏繞和 / 或環(huán)向纏繞，玻璃纖維浸透樹(shù)脂后按設(shè)計(jì)的線型有規(guī)律地鋪覆在芯模表面。這種工藝容易在管道兩端產(chǎn)生螺紋過(guò)渡區(qū)，成為管道破壞的薄弱區(qū)域，往往需要切除管道兩端較長(zhǎng)的薄弱區(qū)，造成大量的材料浪費(fèi)和工業(yè)垃圾，增加加工成本。而連續(xù)纏繞工藝避免了這種情況，通過(guò)連續(xù)的鋪層和固化，形成的管道整體結(jié)構(gòu)更加均勻，不存在因工藝導(dǎo)致的明顯薄弱點(diǎn)。

連續(xù)纏繞管道工藝通過(guò)科學(xué)合理的材料選擇、精準(zhǔn)的纏繞設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格的固化控制，成功實(shí)現(xiàn)了 360° 無(wú)薄弱層，為管道制造帶來(lái)了更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和更廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)論是在供水、排水還是化工、能源等領(lǐng)域，這種工藝制造的管道都將憑借其優(yōu)異的性能，發(fā)揮重要作用，推動(dòng)行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步。