聚氨酯预制直埋保温管,其优点显著突出,然而,在施工期间,经常频繁出现开裂状况,这种情况给工程质量以及安全带来了不容忽视的不小隐患 。
材料结构特性引发的开裂
保温弯头所在之处,乃是开裂问题频繁出现的部位,其冷煨制造工艺身为关键要素。于高压状况下弯曲成型以后,聚乙烯外护管内部,便会积聚繁杂的应力,这些应力无论在轴向方面,还是径向上,均会受到约束,如此一来,致使弯头区域相较于直管段,脆弱程度要多得多。尤其是在现场安装之际,角度大的弯头,受力情形则更为糟糕。
管段连接后,温度出现变化时,会产生热胀冷缩现象。金属工作管较长,会给保温弯头施加极大拉力,致使弯头沿直线方向被拉伸变形。这种持续的变形力会直接传导至外层的聚乙烯护管,当应力超出其承受极限,开裂就不可避免会发生,特别是在零度以下的严寒环境中,此种情况更为常见。
三种材料物理性能的差异
聚氨酯保温管是由钢管、聚氨酯泡沫、聚乙烯外护管这三层构成的,这三种材料的热膨胀系数存在着巨大差异。钢管的线膨胀系数是最小的,聚乙烯护管的线膨胀系数是最大的,前者大概是后者的二十五分之一到二十八分之一。聚氨酯泡沫的膨胀系数处于钢管和聚乙烯护管两者之间。当环境温度出现较大波动时,各层的收缩或者膨胀程度是完全不一样的。
这种差异会在材料结合部产生极大的内应力。比如说在冬季,温度快速下降会致使外层聚乙烯猛烈收缩,然而,内部的钢管收缩程度很小。聚氨酯泡沫层夹在其中,没办法有效协调这种形变差异。一旦积累的应力超过材料的疲劳强度或者粘结强度,它就会从薄弱的地方释放,进而形成可见的裂纹或者脱层。
环境温度变化的持续影响
所处环境的呈现周期性转变的温度状况,是致使材料出现疲劳以及应力不断累积的属于长期范畴的因素。于昼夜之间温差较大的区域之内,就好像中国北方地区那样,管道每一天都会历经数量众多的出现或者呈现膨胀又收缩的循环过程。每一回这种循环过程都具备有可能产生微小程度的塑性形变或者造成损伤的可能性,随着时间一天天过去,并且累积叠加之后,材料所具备的性能会慢慢地发生劣化 。
受到季节更替所带来的影响变得更为显著,从夏季时呈现的高温状态转变至冬季时出现的低温情形,管道所历经的 총 온차 有可能超过 60 摄氏度,这样一种大幅度的温度变化致使三层材料之间的形变差异抵达高峰值,极其容易在春秋两季交替的时候集中爆发开裂方面的问题,特别是在那种已经使用了 3 至 5 年时间后的管道之上。
生产工艺与质量控制
工艺控制于工厂预制过程里,直接对最终产品的抗开裂性能产生影响,比如聚氨酯发泡的均匀性相当关键,若泡沫密度不均衡, 在冷却固化以后,不同区域的收缩力便不一样,这会埋下内部应力集中的隐患,另外,钢管表面处理不彻底,存在油污或者锈蚀,会对聚氨酯与钢管的粘结强度造成严重影响 。
挤出成型工艺存在于聚乙烯外护管方面,这也需要进行精准控制,若冷却速率过快,那么便会造成护管于内侧产生残余应力这件事,使得在后续的运输以及安装历程里面,更容易遭受损害,部分厂商为了降低成本,采用回收料或者劣质原料这个行为,会直接致使外护管的抗冲击型以及耐环境应力开裂的这种能力,大幅度落降开来。
运输储存与现场安装操作
管道所面临的第一道考验,是从工厂至工地的长途运输。若存在不规范装卸,像是野蛮吊装或者摆放层数过度,便会致使管体尤其是弯头部位承受过大机械应力,进而产生肉眼难以察觉的微裂纹。施工现场的存放条件同样关键,要是长期暴晒或者堆放不妥当,就会引发材料局部老化。
开裂的直接诱因之一乃是安装过程里的操作不当,比如,管道下沟之际,未采用柔和的吊带,却运用钢丝绳,这极易划伤外护管,回填之时,未依照规范使用细沙,而是混入坚硬石块,于夯实进程中或许会硌伤管道,管道连接时存在的对正偏差,同样会让管段承受额外的装配应力。
设计选型与系统匹配问题
造成问题的根本性缘由是工程设计阶段出现的选型错误,比如,在处于温差极大状况的地区,却依旧选用了适用于温和气候条件的标准型管道,如此一来,其结构设计极有可能没办法去补偿巨大的热位移,管道的敷设方式,涵盖有没有补偿器、固定墩的设置间距是否合理这些方面,都对系统的应力水平有着直接的影响。
另一个常见的状况是,系统存在不匹配的情况。管材被混合使用着,来自不同场地生产、不同批次制造或者不同性能水平等级的管材被掺和到一起,鉴于材料性能中存在着细微的差异,在受热的时候,其展现出的行为不一样儿,在受力之时,它们的举动也是不一样儿的所以容易在连接之处形成应力集中的点。除此之外,管径以及保温层厚度的设计要是没有充分考虑到实际输送介质的温度,这同样会致使预期的性能和现实中的性能之间形成偏差的。
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