解密連續(xù)纏繞管道工藝：如何實現(xiàn) 360° 無薄弱層？

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特的優(yōu)勢，逐漸成為行業(yè)的焦點。這種工藝能夠?qū)崿F(xiàn)管道 360° 無薄弱層，大大提升了管道的質(zhì)量與使用壽命。接下來，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。整個流程從供料、纏繞、固化到切割、檢測，都實現(xiàn)了高度自動化控制，一條生產(chǎn)線通常僅需 5 - 8 人就能完成全程操作。在纏繞過程中，連續(xù)纖維和短切纖維相互配合，熱固性樹脂作為基體，將各種材料牢固地粘結(jié)在一起，為形成無薄弱層的管道奠定了基礎(chǔ)。

連續(xù)纏繞工藝的優(yōu)勢

連續(xù)纏繞工藝生產(chǎn)的管道具有出色的力學性能。連續(xù)纖維在管道結(jié)構(gòu)中提供了強大的軸向和環(huán)向強度，短切纖維則進一步增強了材料的整體韌性，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)勢明顯。實際應(yīng)用中，直徑超過 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)過程中的廢料產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率。

實現(xiàn) 360° 無薄弱層的關(guān)鍵因素

材料選擇與配比

合適的材料是實現(xiàn)無薄弱層的首要條件。在樹脂選擇上，不同的應(yīng)用場景需要不同類型的樹脂。例如，在地下排污管以及海底鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的玻璃鋼管的樹脂，必須采用乙烯基酯樹脂或類似性能的樹脂。因為這類樹脂具有更好的耐腐蝕性，能夠確保管道在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。對于纖維材料，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的強度支撐，合理的比例搭配可以使管道在各個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

纏繞角度和層數(shù)的精準設(shè)計是實現(xiàn)無薄弱層的核心。通過精確計算和模擬，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，各層纖維能夠協(xié)同工作，均勻分擔負荷。在一些對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，以增強管道的抗壓能力，確保在 360° 范圍內(nèi)都不存在薄弱點。

固化過程控制

固化過程對管道質(zhì)量影響重大。在連續(xù)纏繞工藝中，樹脂需要在特定的時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。這就要求對固化過程進行嚴格控制，包括樹脂的凝膠時間、放熱峰溫度等參數(shù)。管徑越小，連續(xù)纏繞速度越快，對樹脂凝膠時間的要求越短，需保證樹脂在纏繞、復合之前不發(fā)生凝膠，到達夾砂工序之前完成凝膠，否則會因內(nèi)外層固化時間差產(chǎn)生應(yīng)力，造成開裂、白斑等缺陷，從而形成薄弱層。

與傳統(tǒng)工藝的對比

傳統(tǒng)的定長纏繞工藝在管道制造中存在一些局限性。定長纏繞是在長度一定的管模上進行螺旋纏繞和 / 或環(huán)向纏繞，玻璃纖維浸透樹脂后按設(shè)計的線型有規(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的薄弱區(qū)，造成大量的材料浪費和工業(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，不存在因工藝導致的明顯薄弱點。

連續(xù)纏繞管道工藝通過科學合理的材料選擇、精準的纏繞設(shè)計以及嚴格的固化控制，成功實現(xiàn)了 360° 無薄弱層，為管道制造帶來了更高的質(zhì)量標準和更廣闊的應(yīng)用前景。無論是在供水、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，推動行業(yè)的不斷發(fā)展與進步。