Attrezzatura di produzione di tubi in HDPE a alta pressione sepolta per la posa di gas naturale in città

L' equipaggio per la produzione di tubazioni in HDPE a pressione alta per gas sotterraneo è una branca specializzata della estrusione di tubazioni in poliolefina, in cui ogni tolleranza dimensionale, termica e documentale è strettamente controllata perché la tubazione finita trasporterà un mezzo combustibile sotterraneo per una vita progettuale di cinquant'anni senza opportunità realistica di ispezione o sostituzione. I programmi di posa di linee di gas naturale urbano prevedono ora di default il polietilene per tutto il livello di distribuzione a pressione bassa e media, e il macchinario che produce quella tubazione deve garantire uniformità della spessore della parete, omogeneità del fusione, compatibilità delle saldature e tracciabilità permanente allo stesso tempo. Questo manual illustra l'intera immagine tecnica: i standard che definiscono cosa sia una tubazione di gas, la finestra di polimero che la linea deve rispettare, ogni macchina nella linea, dalla stazione di dosaggio al rullo, le bande di parametri del processo per diametro, la matrice di test che rilascia un lotto e la logica pratica della configurazione che trasforma un obiettivo di produzione in una specifica di acquisto.

Faygo, una fabbrica Wanplas, ha speso 22 anni a costruire linee di estrusione di tubi e profili in plastica. La fabbrica FAYGOPLAST di Zhangjiagang occupa 26.650 metri quadrati, si trova a circa due ore dall'aeroporto di Shanghai, può contenere 13 patenti nazionali, tra cui 8 brevetti di invenzione, e produce linee certificate CE e ISO che vengono sottoposte a test di funzionamento continuo per 72 ore prima di essere imballate. Nel gruppo Wanplas, la piattaforma di estrusione dei tubi copre i diametri da 12 mm a 575 mm in PE, PP e PVC, con diametri più grandi progettati come progetti chiavi in mano personalizzati. Le sezioni qui sotto utilizzano questa base di progettazione per spiegare come una linea per tubi a gas sia più difficile da produrre rispetto a una linea per tubi per acqua, e cosa un acquirente dovrebbe esigere prima di firmare.

Perché la tubazione per gas sotterranea è più difficile da produrre rispetto a quella per acqua

Un tubo di gas e un tubo di acqua possono sembrare identici sul pavimento della fabbrica e comunque appartenere a due mondi di ingegneria diversi. La differenza non è l'estrattore; è la conseguenza della falla. Un tubo di acqua che si infiltra causa la perdita del servizio e il lavaggio. Un tubo di gas che si infiltra in una strada urbana crea un'atmosfera esplosiva in spazi confinati come sotterranei, condotti e pozzi. Ogni regolamento quindi assegna al tubo di gas un margine di sicurezza molto più ampio, una qualificazione del materiale più rigorosa, un sistema di identificazione obbligatorio e un tracciamento della documentazione che segue ogni lunghezza di tubo dal lotto di resina alla fossa.

La prima conseguenza pratica è il coefficiente di progettazione. Il tubo per la pressione dell'acqua in molti giurisdizioni è progettato con un coefficiente di servizio complessivo di circa 1,25, mentre il tubo in PE di qualità gas secondo ISO 4437 e EN 1555 è progettato con un coefficiente minimo di 2,0. Per lo stesso polimero e la stessa serie di tubi, ciò riduce a metà la pressione operativa consentita. Un tubo PE100 in SDR 11 che è classificato a 16 bar per l'acqua è classificato a 10 bar per il gas. L'implicazione per la macchina è diretta: il mercato spinge verso pareti più spesse e diametri più grandi con la stessa aspettativa di output, quindi la linea deve avere una reale capacità di fusione e una reale lunghezza di raffreddamento piuttosto che figure nominali ottenute solo su prove con pareti sottili.

La seconda conseguenza è la fisica del fallimento a lungo termine. Il polietilene sotterrato sotto una pressione interna costante fallisce in tre modi distinti. La fallibilità ductile domina a stress elevati e in tempi brevi e è fondamentalmente un problema di resistenza. La crescita lenta delle crepe, comunemente denominata SCG, domina a stress moderati nel corso di decenni e è determinata dalle concentrazioni di stress a graffi, impatto delle rocce, segni di estrazione e giunzioni mal fusioni. La propagazione rapida delle crepe, denominata RCP, è un modo di fallimento di bassa probabilità ma catastrofico, in cui una crepa iniziata da un impatto improvviso corre lungo l'asse del tubo a una velocità di centinaia di metri al secondo, guidata dal gas stesso che si decomprime. Il gas è compressibile, quindi, a differenza dell'acqua, alimenta la crepa anziché arrestarla. La resistenza alla RCP dipende dalla qualità della resina, dal spessore della parete, dalla pressione operativa e dalla temperatura, e è una delle ragioni per cui le reti di gas evitano combinazioni di spessore della parete, diametro elevato e pressione elevata.

La terza conseguenza è che la linea di estrusione deve proteggere il polimero, non solo modellarlo. Ogni evento di degradazione sulla linea consuma stabilizzante, riduce il tempo di induzione all'ossidazione del tubo finito e riduce la vita utile effettiva. Le zone di stagnazione nella testa del dies, un tornio sovraccaricato che genera calore di taglio, un filtro di fusione lasciato troppo a lungo, una zona del cilindro che funziona sopra il punto di riferimento perché un termocoppia è scivolato o il riciclaggio di materiale di storia sconosciuta riducono il rendimento idrodinamico a lungo termine del tubo che sarà ancora testato e certificato conforme il giorno in cui viene prodotto. La produzione di tubi gas è quindi una disciplina di percorsi di fusione ottimizzati, plastificazione delicata, controllo preciso della temperatura e rigorosa separazione dei materiali.

La quarta conseguenza è l'identificazione e la tracciabilità. Il tubo di gas sotterrato deve essere riconoscibile al momento in cui un escavatore meccanico apre un fossato. Ciò significa o un tubo completamente giallo o un tubo nero con strisce longitudinali continue di colore giallo, entrambi prodotti mediante co-esclusione, in modo che il segno sia parte della parete e non un rivestimento che si abrasione via. Oltre al colore, il tubo porta informazioni continue stampate: identità del produttore, diametro nominale, SDR o spessore della parete, designazione del materiale, riferimento standard, data di produzione, turno, numero della macchina e una marca del metro in corso. La linea deve quindi includere un sistema di marcatura sincronizzato con la velocità di trasporto e che non interrompa mai.

Un quinto punto, spesso sottovalutato, è la disciplina dimensionale alle estremità dei tubi. I tubi in gas vengono uniti mediante fusione a contatto o fusione elettrica, e entrambe le procedure sono rigide riguardo all'irregolarità, all'incompatibilità della spessore delle pareti e alla tolleranza del diametro esterno. Una connessione a contatto tra due tubi con spessori delle pareti diversi di più del dieci per cento produce una dentatura all'interfaccia che diventa un sito di iniziativa di SCG. I congiunzioni per fusione elettrica si basano su un adattamento controllato, quindi un'estremità del tubo ovale o un diametro esterno eccessivo impedisce l'inserimento o lascia una zona fredda. Il sistema di raccolta, la guarnizione di calibrazione, il regime di raffreddamento e la stazione di taglio sono quindi altrettanto importanti quanto l'estrusore, perché determinano se il tubo possa effettivamente essere saldato sul campo.

Standard, classificazione dei materiali e progettazione della pressione

I tubi in polietilene per il trasporto di gas sono regolati da un insieme compatto e coerente a livello internazionale di standard, e comprendere questi è il modo più rapido per ottenere una specificazione corretta della macchina. L'ISO 4437 è la serie internazionale per i tubi e i raccordi in polietilene per il trasporto di combustibili gasosi, strutturata in parti che coprono requisiti generali, tubi, raccordi, valvole e adattabilità del sistema. L'EN 1555 è la serie europea con lo stesso architettura e requisiti strettamente allineati. L'ASTM D2513 è la specificazione nordamericana per i tubi, i tubi e i raccordi in polietilene termoplastici a pressione, scritta intorno a un framework diverso ma funzionalmente equivalente di classificazioni della pressione e codici di design dei materiali. Il GB 15558.1 è il standard nazionale cinese per i tubi in polietilene sotterranei per il gas. Una linea costruita per uno di questi regimi può produrre per gli altri, a condizione che il programma dimensionale, il contenuto del marchio e la capacità di test siano impostati in modo adeguato.

Tutti questi documenti si basano sulla stessa logica di classificazione dei materiali. Un resino candidato viene sottoposto a test di pressione idrostatica a lungo termine a diverse temperature, e i risultati sono estrapolati a 50 anni a 20 gradi Celsius utilizzando il metodo ISO 9080. Il limite inferiore di fiducia della resistenza all'angolo a quel punto viene rotondato a un valore standard chiamato resistenza minima richiesta, o MRS. Un resino con un MRS di 8,0 MPa è denominato PE80; un resino con un MRS di 10,0 MPa è denominato PE100. PE100-RC non è una classe di resistenza separata ma un resino PE100 con dimostrata resistenza alla propagazione delle crepe, verificata attraverso test a punta e a carico puntuale, destinato a metodi di installazione in cui il tubo è esposto a carichi puntuali.

La classificazione della pressione di una tubazione finita deriva da tre numeri: la tensione di progettazione del materiale, il rapporto dimensionale standard della tubazione e il coefficiente di progettazione. Il rapporto dimensionale standard, SDR, è il diametro nominale esterno diviso per il diametro nominale della parete. La relazione utilizzata in ISO 4437 e EN 1555 è che la pressione massima di esercizio è uguale al doppio della MRS diviso per il prodotto del coefficiente di progettazione e dalla quantità SDR meno uno. Con il coefficiente del gas fissato a 2,0, tutto il sistema di classificazione si riduce a un'unica tabella che ogni pianificatore della produzione dovrebbe avere appesa sulla parete.

Da questo elenco si possono trarre due osservazioni pratiche. In primo luogo, il SDR 11 in PE100 è il prodotto principale della distribuzione urbana perché si adatta esattamente alla valutazione di 10 bar, e si rivela anche essere una spessore conveniente per la fusione a contatto. In secondo luogo, la colonna relativa alla spessore mostra perché la tubazione a gas di grandi dimensioni è un problema di macchinari. Un tubo dn315 SDR 11 porta una spessore di 28,6 mm, che a velocità di linea tipiche significa una produzione di fusione molto superiore a 500 kg/h e una sezione di raffreddamento abbastanza lunga per eliminare il calore da una parete che conduce male in entrambe le direzioni. Il polietilene ha una conduttività termica di circa 0,4 W/m·K, quindi la lunghezza di raffreddamento si scala in modo proporzionale al quadrato della spessore. Questo unico fattore fisico governa la disposizione di tutta la sezione downstream.

Le norme fissano anche il quadro di tolleranze. Il diametro esterno è controllato da un sistema di classificazione in cui la deviazione consentita aumenta con il diametro, e il tubo di gas viene normalmente prodotto secondo la classificazione più rigorosa, in modo che le guarnizioni di fusione elettrica si colleghino in modo affidabile. La spessore della parete è specificata come minima in qualsiasi punto, con un massimo definito dalla deviazione consentita, e l'ovalità è limitata sia in fabbrica che dopo il rullamento. Una linea capace non si limita semplicemente a rispettare tali limiti; mantiene la spessore media della parete vicina alla minima più un piccolo margine di sicurezza, perché ogni decimo di millimetro di parete inutilmente aggiuntivo corrisponde ai costi del materiale moltiplicati per ogni metro prodotto. Il controllo della spessore della parete in circuito chiuso non è un elemento di lusso su una linea di produzione di tubi di gas, ma il principale ritorno sull'investimento.

Esigenze di materie prime e di composti per il PE di qualità gas

La resina per tubi di gas non è semplicemente polietilene ad alta densità; è un composto pre-rilevato, completamente stabilizzato e pigmentato, la cui proprietà sono certificate per l'applicazione specifica, e la linea di estrusione deve essere progettata per preservare queste proprietà piuttosto che modificarle. A differenza delle operazioni di composizione in cui la macchina è prevista per disperdere additivi, un estrusore di tubi di gas riceve un pellet finito e deve fornirlo alla matrice con il minimo storico termico e meccanico che garantisca comunque una fusione omogenea. Comprendere la finestra di materiali è quindi parte della specificazione della macchina.

Velocità di flusso del fusione e architettura molecolare

Le resine per tubi di PE100 moderne sono bimodali, ciò significa che la distribuzione del peso molecolare ha due popolazioni: una frazione di peso molecolare basso che garantisce la lavorabilità e una frazione di peso molecolare alto che porta il comonomero che garantisce la presenza di molecole di legame e la resistenza alla crescita lenta delle fessure. L'indicatore pratico della lavorabilità è la velocità di flusso del fusione misurata a 190 gradi Celsius, e per le classi di tubi si utilizza la carico di 5 kg perché la carico di 2,16 kg produce valori troppo piccoli per essere risolti. Un intervallo tipico è compreso tra 0,2 e 1,4 g/10 min a 5 kg, con la maggior parte delle classi di PE100 di grandi dimensioni situate tra 0,2 e 0,5 e le classi di piccolo diametro o adesive che si avvicinano all'estremità superiore. Una bassa velocità di flusso del fusione significa una alta viscosità del fusione, che significa una pressione di testa alta, una richiesta di torsione elevata e un riscaldamento da taglio elevato – precisamente per questo motivo gli estrudatori per tubi a gas utilizzano scanalature di barriera a scanalatura profonda e un generoso rapporto L/D piuttosto che design corti e aggressivi.

Il flusso di fusione del tubo finito è in sé un test di rilascio. I standard limitano la variazione tra resino e tubo a un ampio intervallo, generalmente non superiore al 20% della valore del materiale di partenza in entrambe le direzioni. Un aumento indica la scissione della catena da sovrasfuso o da temperatura eccessiva; una diminuzione indica la crostificazione o la ramificazione ossidativa. Ogni risultato punta alla linea, non al resino, e è uno dei diagnostici più economici disponibili per un manager della produzione.

Carbon black, colore e invecchiamento

La tubazione a gas nera contiene tra il 2,0 e il 2,5% di carbon black in peso, introdotto come masterbatch o già presente nella qualità precomposta. A meno di circa il 2%, la protezione dagli ultravioletti durante il deposito a cielo aperto diventa marginale; a più di circa il 2,5%, le proprietà meccaniche e la resistenza a lungo termine iniziano a degradarsi perché gli agglomerati fungono da difetti. La concentrazione sola non è sufficiente: la dispersione viene valutata separatamente su una sezione di microtomo sotto un microscopio e classificata secondo una scala di riferimento, con il numero e il dimensione degli agglomerati limitati. Una dispersione scarsa si manifesta come striature grigie sulla superficie della tubazione e come rottura prematura nei test a taglio.

La tubazione a gas gialla, o le strisce gialle su una tubazione nera, viene prodotta da un masterbatch di colore diluito in un supporto PE corrispondente. La dispersione del pigmento viene valutata allo stesso modo del carbon black. La tubazione completamente gialla si basa esclusivamente sul pacchetto di pigmento per la protezione dall'invecchiamento e generalmente ha un periodo di conservazione all'aperto inferiore rispetto alla tubazione nera, motivo per cui molte reti preferiscono la tubazione nera con strisce gialle coestruse: il corpo nero porta la protezione dagli ultravioletti mentre le strisce portano l'identificazione.

Stabilizzazione, tempo di induzione all'ossidazione e umidità

Il pacchetto di antiossidanti è la polizza di assicurazione a lungo termine della tubazione, e il tempo di induzione all'ossidazione misurato mediante calore differenziale a 200 gradi Celsius è il proxy standard per quanta parte di esso ha sopravvissuto al processo. Un minimo di 20 minuti è richiesto sulla tubazione finita. La resina fresca mostra spesso valori molto superiori, quindi una linea che consuma la maggior parte della marcia è un segnale di qualità che indica all'operatore che il percorso della fusione presenta punti caldi, zone morte o tempo di permanenza eccessivo. Il monitoraggio del tempo di induzione all'ossidazione per macchina e per turno è uno dei segnali di qualità più forti che una fabbrica di tubazioni a gas può costruire.

Il polietilene non assorbe l'acqua come il poliammide o il PET, quindi il secchio non è sempre obbligatorio. I granuli conservati in silos freddi e spostati in un laboratorio caldo condensano l'umidità superficiale, e questa umidità si trasforma in piccole bolle, porosità superficiale e strisce gelatinose che si comportano come tagli. Un secchio a aria calda o un hopper di deumidificazione impostato a una temperatura modesta di 70-80 gradi Celsius per due a quattro ore elimina completamente il problema e costa molto poca energia. Per le tubazioni a gas la raccomandazione è inequivocabile: asciugare il granulo.

Due regole operative completano la disciplina del materiale. In primo luogo, il riciclo viene gestito in modo molto conservativo sulle tubazioni a gas. Il materiale di riciclo interno dal medesimo ciclo di produzione e dalla stessa qualità può essere permesso in proporzioni limitate secondo alcuni standard e proibito esplicitamente dall'operatore della rete; il materiale di origine sconosciuta non è mai accettabile. In secondo luogo, la segregazione della qualità deve essere fisica, non procedurale. Silos separati, linee di trasporto dedicate, hopper dedicati e una routine di pulizia documentata tra le modifiche di qualità impediscono l'unico errore che nessun test downstream cattura in modo affidabile: un lotto di PE80 venduto come PE100.

La Linea Completa, Macchina per Macchina

La linea completa, macchina per macchina

Una linea di produzione di tubi di gas in HDPE sotterranea è una catena sincronizzata in cui ogni macchina ha un compito definito, una banda di specifiche definita e, nell'applicazione del gas, almeno un requisito che non sarebbe soddisfatto su una linea di produzione di prodotti generici. Il seguente tour guidato segue il materiale dal silo fino al pacchetto o alla bobina completi.

La testa della linea è un sistema di alimentazione centrale: caricatori a vuoto che tirano il granulo da silos o sacchi a granuli, un separatore magnetico per catturare il metallo tramp, un hopper di asciugatura dimensionato per due a quattro ore di permanenza alla uscita della linea e dosaggio gravimetrico quando viene aggiunto il masterbatch alla gola. I dosatori a perdita di peso sono preferiti ai dispositivi volumetrici sulle tubazioni a gas perché i percentuali di colore e di carbon black sono valori di specificazione che appaiono sul certificato di prova; un sistema gravimetrico registra ciò che è stato realmente dosato, minuto per minuto, e può essere collegato al registro del lotto. Una misura del throughput gravimetrico superiore all'estrusore consente un controllo dell'uscita in kg/h realmente vero invece che un controllo della velocità del getto, che stabilizza il spessore della parete rispetto alla densità del granulo.

4,2 Esclusore a singola scatola

L'estrusso è il cuore della linea. Per il tubo in poliolefine è sempre una macchina a singola scanalatura con una sezione di alimentazione a scanalatura, perché le scanalature in una bussola di alimentazione a raffreddamento a liquido trasformano la zona di alimentazione da una pompa a resistenza dipendente dalla friczione in una pompa a volume positivo. L'uscita diventa quasi indipendente dalla pressione di testa, che è esattamente ciò di cui ha bisogno una linea per tubi quando il mattoncino e la calibrazione respingono le variazioni del throughput. La specificazione per il tubo a gas aggiunge l'accento sulla qualità della fusione e sulla delicatezza termica.

• Diametro dell'estrusso:selezionato dalla richiesta di uscita, comunemente 45, 65, 75, 90, 120 e 150 mm di diametro.
• Relazione L/D:33:1 a 38:1. I motori più corti non possono fondere il PE100 bimodale in modo delicato; i motori più lunghi aumentano il tempo di permanenza e il consumo di stabilizzante. Il range 33:1 a 38:1 è l'ottimo optimum pratico.
• Geometria del vitiere:tipo a barriera con un canale separato per i solidi e per la fusione, seguito da una testa di miscelazione distributiva. La scanalatura di barriera fonde per conduttività e taglio controllato piuttosto che per compressione bruta, che mantiene la temperatura della fusione a bassa; la testa di miscelazione rimuove le striature termiche e di colore prima che la fusione entri nel mattoncino.
• Bush di alimentazione:a guscio, sostituibile, intensamente refrigerato con un circuito di temperatura separato. Un profilo di taglio a forma di cono o progressivamente più superficiale riduce l'abrasione dei pellet e i picchi di pressione rispetto a tagli rettangolari.
• Riscaldamento e raffreddamento del cilindro:five to eight independent zones with ceramic or cast heaters and forced-air cooling, controlled to within about 1 degree Celsius. On gas pipe, the barrel temperature profile is normally flat to slightly rising, avoiding the aggressive front-end heating used on commodity products.
• Drive:Motore vettoriali AC o a motore a magneti permanenti con trasmissione diretta, dotati di un cambio a scorrimento oleato e di un supporto di spinta progettato per resistere a pressioni di testa complete e continue. La potenza di alimentazione installata varia da circa 37 kW a 45 mm di diametro del filettino a oltre 315 kW e più a 150 mm. [2] Un coesistente da 20 a 30 mm alimenta tre o quattro canali stretti che formano strisce longitudinali continue sulla superficie esterna. La profondità delle strisce è di solito compresa tra 0,3 e 0,8 mm, in modo che la marcatura sopravviva al maneggio e alla leggera incisione. [3] Pelle esterna completamente gialla: [4] Un coesistente da 30 a 45 mm produce una strato esterno continuo di 0,5 a 1,5 mm. Questo fornisce un'identificazione uniforme e è spesso preferito quando è richiesto un tubo a colori completi. [5] Strato esterno protettivo PE100-RC: [6] Un coesistente più pesante produce un strato esterno di 1 a 3 mm di materiale resistente alle fratture, formando una parete a due o tre strati per l'installazione senza tranche, il posizionamento con la plancia e il riempimento senza sabbia. Le strati sono fusionati, non legati, quindi il tubo si salda come un unico materiale. [7] Tabella 4. Comparazione della tecnologia delle teste di formaggio per il tubo a gas PE [8] Testa a leghe (bastoncino) [9] Testa a mandrino spiralato [10] 4,7 Caterpillar haul-off
• Instrumentazione del fusione:transduttori di pressione del fusione prima e dopo il cambiatore di schermo e un termocoppia del fusione all'adattatore. Su una linea di gas non sono facoltativi; sono il sistema di allarme che rileva un filtro bloccato o una fusione degradata prima che si trasformi in tubo.

L'uscita specifica tipica per una macchina di alimentazione a canali è nella regione di 8 a 12 kg/h per millimetro di diametro del getto, quindi un getto di 90 mm a 38:1 produce circa 500 a 650 kg/h e un getto di 150 mm produce 1200 a 1500 kg/h. Queste cifre diminuiscono quando il flusso del fusione della resina è all'estremità inferiore della finestra, che è esattamente il caso per il PE100 di grandi dimensioni, quindi le affermazioni sull'uscita devono sempre essere riportate in relazione a un determinato grado di resina.

4.3 Co-estrusore per la pelle di colore o la strato protettivo

Identificazione dei gas e i moderni design dei strati protettivi sono entrambi prodotti da un piccolo co-estrusore che alimenta un secondo flusso di fusione nella testa della matrice. Tre configurazioni dominano.

• Strisce gialle su tubo nero:Un co-estrusore da 20 a 30 millimetri alimenta tre o quattro canali stretti che formano strisce longitudinali continue sulla superficie esterna. La profondità delle strisce è generalmente compresa tra 0,3 e 0,8 millimetri, quindi il marchio sopravvive al maneggio e al taglio superficiale.
• Full yellow skin:Un co-estrusore da 30 a 45 millimetri produce una strato esterno continuo di 0,5 a 1,5 millimetri. Questo garantisce un'identificazione uniforme e è spesso preferito quando è richiesto il tubo a colori interi.
• PE100-RC protective outer layer:Un co-estrusore più pesante produce un strato esterno di 1 a 3 millimetri di materiale resistente alle fessure, formando una parete a due o tre strati per l'installazione senza tranche, il posizionamento a mano e il riempimento senza sabbia. I strati sono fusionati, non legati, quindi il tubo si può ancora saldare come un unico materiale.

La principale esigenza di ingegneria è che la strato coespresso debba essere collegato allo stesso capo di matrice con viscosità del fusione e temperatura compatibili. Una pelle fredda su un nucleo caldo genera stress interfacciali e il rischio di delaminazione; un flusso di fusione non compatibile produce un movimento delle strisce e un'eccessiva variazione della spessore della strato lungo il perimetro.

4.4 Capo di matrice per tubi

Il capo di matrice converte un flusso di fusione rotondo dall'espansione in un annello. Esistono due architetture e la differenza è più importante per i tubi a gas che in qualsiasi altro settore.

Una testa per tubi per gas dovrebbe quindi essere di tipo mandrino spiralato con un percorso di flusso allungato, senza zona morta, una parte parallela lunga per rilassare l'orientamento e zone di temperatura indipendenti sul corpo, sul mandrino e sul anello di bordo. L'uniformità della temperatura della fusione all'interno dell'annulo deve essere mantenuta entro circa plus o meno 2 gradi Celsius, perché un settore caldo flue più rapidamente, si ammorbidisce localmente e si manifesta come una parete eccentrica che nessun dispositivo downstream può correggere. Le caratteristiche pratiche da specificare includono un anello di bordo di regolazione fine con viti radiali per il centratura, un percorso d'aria interno con controllo della pressione e raffreddamento interno del tubo su grandi diametri, un mandrino e un set di anelli di bordo da cambiare rapidamente per modificare il diametro nella stessa testa, e un isolamento completo del corpo della testa per stabilizzare il campo termico. La pressione della testa su PE100 di grandi diametri a bassa velocità di flusso della fusione solitamente si aggira intorno alla banda di 250 a 400 bar, e la testa, la vitiatura dell'adattatore e il supporto di spinta dell'espansione devono essere tutti classificati per essa con margine.

4.5 Vasca di calibrazione al vuoto

Il serbatoio di calibrazione a vuoto fissa il diametro esterno e congelare la geometria del tubo. Il tubo fondente che esce dal mattoncino viene aspiato attraverso un tubo di calibrazione mentre l'annello tra il tubo e il tubo è tenuto a pressione ridotta, quindi la pressione atmosferica all'interno del tubo spinge la parete contro la superficie fredda del tubo. Tutto ciò che riguarda la qualità del tubo a gas in questa stazione si riduce al controllo della velocità e della simmetria di quel primo contatto.

• Manicotto di calibrazione:acciaio inossidabile o rame, con un modello di slot o perforazione che fornisce aspirazione uniforme senza lasciare segni. Il diametro interno del tubo è maggiore del diametro esterno nominale del tubo di circa 1,5 a 3 percenti in base alla spessore della parete e al materiale. Un set di tubi è necessario per ogni diametro.
• Livello di vuoto:regolabile, tipicamente da 200 a 500 mbar sotto il livello atmosferico come intervallo di lavoro assoluto a seconda del spessore della parete. Le pareti sottili richiedono un vuoto delicato per evitare l'ovalizzazione e la marcatura del manicotto; le pareti spesse richiedono un vuoto più forte per tenere il tubo contro la forza di shrinkage.
• Vuoto a più fasi:un serbatoio di gas professionale divide la camera in due o tre sezioni di vuoto regolate indipendentemente, in modo che il tubo venga estraeso progressivamente anziché essere spinto contro il manicotto. Questa è una delle misure più efficaci contro l'ovalità e la tensione interna.
• Spray versus immersione:il raffreddamento a spruzzo utilizza i bocchetti circolari e è più efficiente dal punto di vista dell'acqua e più facile da manutenzionare; il raffreddamento di immersione sommerge il tubo e offre un coefficiente di trasferimento di calore più alto, che conta sulle pareti pesanti. Le grandi linee di tubi a gas combinano generalmente una prima zona di spruzzo con zone immerse successive.
• Temperatura dell'acqua:il primo serbatoio è più caldo, spesso 16 a 22 gradi Celsius, per evitare un violento shock termico che blocca lo stress congelato e si manifesta successivamente come una reversione longitudinale eccessiva.
• Movimento del serbatoio:il serbatoio si muove longitudinalmente su guide per l'adeguamento dell'approccio al foro e è dotato di ruote di supporto regolabili in modo che un tubo a parete pesante non si sfasci tra le stazioni.

4.6 Tubi di raffreddamento

Dopo la calibrazione, il tubo conserva ancora la maggior parte del calore nel cuore della parete. La sezione di raffreddamento la rimuove in fasi. Il numero di tubi e la loro lunghezza dipendono molto più dalla spessore della parete che dal diametro: come regola di lavoro, la lunghezza di raffreddamento necessaria è proporzionale al quadrato del spessore della parete a una determinata velocità di linea. Un tubo di servizio di piccolo diametro potrebbe richiedere solo 6-9 metri di raffreddamento; un tubo dn400 SDR 11 con una parete di 36 mm potrebbe richiedere 24-36 metri. Un gradiente progressivo della temperatura dell'acqua – ad esempio 18 gradi nel primo tubo, 15 gradi nel mezzo e 12 gradi nell'ultimo – porta la parete a temperatura uniformemente e limita la tensione residua che causa la reversione, l'ovalità e la curvatura dell'estremità. I flussi di circolazione di 20-40 metri cubi all'ora per tubo sono tipici per i diametri medi e grandi, e ogni tubo dovrebbe avere il proprio circuito termostatico piuttosto che condividere un fornitura non controllata.

4.7 Trasporto con la Caterpillar

Il haul-off regola la velocità di linea e, insieme all'uscita dell'estrusore, regola il spessore della parete. Per il tubo di gas deve garantire sia presa che delicatezza: una forza di appoggio sufficiente per tirare una parete pesante attraverso un serbatoio a vuoto senza scivolare, e una pressione locale sufficiente per evitare che il tubo ancora caldo venga piegato o marcato.

• Numero di piste:due o tre piste per i diometri piccoli fino a circa dn160; quattro piste per dn200 a dn450; sei o otto piste per dn500 e oltre. Più piste distribuiscono la forza di appoggio su una superficie più ampia.
• Forza di appoggio:da circa 5 kN su una linea di piccolo diametro a 60 kN e oltre su linee di grande diametro e spessore.
• Intervallo di velocità:un ampio intervallo variabile, tipicamente da 0,2 a 20 m/min per una linea di grande diametro e fino a 30-45 m/min per la produzione di bobine di piccolo diametro.
• Sincronizzazione:tutte le piste sono alimentate da motori servo o vettoriali con sincronizzazione dell'asse elettronica. La stabilità della velocità, superiore al 0,5%, è ciò che trasforma il controllo del spessore della parete da teoria in pratica.
• Appoggio:pneumatico o servo-elettrico con controllo della pressione proporzionale, e quadri di pista autoallineati in modo che la pressione sia uniforme in alto e in basso.
• Materiale dei tappi:tappi in gomma o poliuretano sostituibili, modellati sul raggio del tubo, cambiati con il programma di diametro.

4.8 Misurazione in tempo reale e controllo a circuito chiuso

Questa è la stazione che separa una linea di tubo di gas da una linea di uso generale, e è dove si guadagnano i soldi. Due misurazioni sono importanti.

La misurazione del spessore della parete con ultrasuoni utilizza un array di sensori rotanti o multi-head in una camera a contatto con l'acqua, che legge la parete in otto, dodici o diciassette posizioni circolari. Rappresenta il minimo spessore, il spessore medio, l'eccentricità e le loro tendenze in tempo reale. Poiché il standard specifica un minimo spessore in qualsiasi punto, il funzionamento con una grande eccentricità costringe l'intero tubo a essere fatto più spessore; correggendo l'eccentricità al dies e poi regolando il spessore medio verso il minimo specificato più un margine di sicurezza, si risparmia in genere dal 3 al 8% di materiale su una linea matura. In un anno di produzione continua questo è l'argomento economico dominante per l'instrumento.

La misurazione del diametro esterno con laser utilizza un gommatore a due o tre assi per riportare il diametro e l'ovalità in tempo reale. Chiude il circuito su livello di vuoto e condizioni di calibrazione e fornisce i dati del certificato per la tolleranza del diametro esterno.

Il controllo a circuito chiuso lega i due insieme: il gommatore del spessore regola la velocità di linea o l'uscita dell'estrusore per mantenere il spessore medio sul target, mentre il gommatore del diametro regola il vuoto. La logica di allarme e blocco dovrebbe interrompere il sistema di marcatura e segnare la lunghezza quando qualsiasi lettura esce dalla banda di tolleranza, quindi il tubo fuori specifica non viene mai certificato. Su una linea di gas questi registri sono archiviati per ordine di produzione.

4.9 Marcatura a inchiostro e tracciabilità

Un'imprimante a getto continuo o a trasferimento termico applica la linea di tracciabilità a una distanza fissa dalla presa, sincronizzata con la velocità della linea tramite un encoder in modo che lo spazio tra i caratteri rimanga costante indipendentemente dalle variazioni di velocità. La stringa stampata riporta l'identità del produttore, il diametro nominale e la spessore della parete o SDR, la designazione del materiale come PE100, la norma di riferimento applicabile, la pressione di rating, la data e l'ora di produzione, l'identità della macchina e della squadra, e un contatore di metro in corso. Per il servizio a gas, la marcatura deve rimanere leggibile dopo il trattamento di seppellimento, quindi il contrasto di stampa, l'adesione dell'inchiostro al polietilene e, quando richiesto, l'embossatura o una seconda linea di stampa redundante a 180 gradi dovrebbero essere specificati. Alcuni reti richiedono anche un filo tracciabile integrato o un nastro rilevabile posizionato con il tubo; quando viene utilizzato un strato rilevabile co-espresso, viene prodotto nella stessa testa del mattoncino come il strato di colore.

4.10 Taglio e angolozza

Tagliare un tubo a pressione non è semplicemente abbreviarlo. Per il servizio a gas, la richiesta è una taglio quadrato, senza buchi, senza polvere, perché le polveri all'interno del tubo diventano contaminazione nella rete e una punta non quadrata impedisce una giunzione di fusione a bussola salda.

• Cutter planetario:Una lama rotante orbita il tubo mentre tutta la carrozza della sonda si muove con la linea. Produce un taglio quadrato pulito su pareti pesanti e è standard per dn160 e oltre.
• Taglio senza chip:un coltello circolare viene progressivamente pressato nella parete, separando il tubo senza generare residui. Utilizzato quando è richiesta una pulizia assoluta all'interno del tubo.
• Taglio a fessura:Una testa di angolo integrata o in linea taglia l'angolo di ingresso necessario per l'inserimento del connettore a fusione elettrica e per la preparazione dello spigotto.
• Precision di lunghezza:più o meno 10 mm su una lunghezza di 6 o 12 metri è normale; il conteggio della lunghezza basato su encoder con attivazione automatica della sonda elimina la variabilità dell'operatore.
• Estrazione del polvero:una copertura a vuoto al bordo della lama raccoglie i residui che altrimenti si depositerebbero all'interno del foro del tubo.

4.11 Tavola inclinabile, stoccaggio e rullamento

La produzione a lunghezza regolare termina con una tavola inclinabile che riceve il tubo tagliato, lo fa scorrere in una culla e lo consegna a una stazione di imballaggio. La tavola deve catturare un tubo pesante senza farlo cadere sulla sua stessa estremità, perché il danno causato da un impatto sull'estremità del tubo è un difetto di fusione in attesa di verificarsi.

Il tubo di gas di piccolo diametro da dn20 a dn110 viene normalmente spedito in bobine, e la bobinatrice è una macchina seria da sola. Il diametro della bobina deve rispettare un raggio minimo di curvatura, generalmente non inferiore a 18-25 volte il diametro esterno del tubo per il PE100 a temperatura ambiente, altrimenti il tubo assume una ovalità permanente e una tensione di curvatura bloccata. Una moderna bobinatrice utilizza traverse servo per posizionare il tubo in una spirale uniforme, controlla la tensione di ritorno per garantire che la bobina sia tesa ma non compressa, e include una stazione di strappatura e di avvolgimento automatici. Per la produzione continua una bobinatrice a due stazioni con un trasferimento a volo evita di fermare la linea al cambio di bobina, cosa che conta perché ogni fermata sulla linea di produzione di tubi di gas produce una lunghezza di transizione di tubo fuori tolleranza che deve essere smaltito.

Finestra dei parametri del processo per banda di diametro

La produzione di tubi in gas è organizzata in bande di diametro perché ogni banda implica un escludente diverso, una testa di matrice, una lunghezza di raffreddamento e una classe di scarico. Il seguente tabellino è una finestra pratica di partenza per il tubo in gas PE100 a SDR 11, la serie di gas più comune, e deve essere adattata alla velocità di scorrimento della resina, alle condizioni ambientali e al spessore della parete. I valori sono riferimenti pratici per il piano di progettazione della linea, non un sostituto per un test di prova sulla resina effettiva.

Oltre alla configurazione meccanica, il programma termico merita una disciplina propria. Un profilo tipico di un tamburo PE100 sale gradualmente da circa 170 gradi Celsius nella prima zona a 195-205 gradi nella zona finale del tamburo, con l'adattatore e la testa del dies tenuti a 200-215 gradi. La temperatura della fusione misurata all'adattatore dovrebbe oscillare tra 195 e 215 gradi; qualunque valore superiore a 220 gradi su una linea a basso flusso di fusione PE100 è un avvertimento che il tornio sta facendo troppo lavoro o che la velocità del tornio è troppo alta per la geometria. La velocità del tornio sulle linee di grande diametro è spesso sorprendentemente bassa, 20-45 giri al minuto, perché l'uscita proviene dalla foratura a canna e dal profondo canale piuttosto che dalla rotazione. La relazione che ogni operatore dovrebbe interiorizzare è che l'uscita divisa dalla velocità della linea equivale alla massa per metro, e la massa per metro divisa dalla densità e dalla geometria equivale al spessore della parete. Il spessore della parete è quindi controllato dal rapporto di due quantità regolate indipendentemente. L'aumento della velocità di uscita rende la parete più sottile; l'aumento dell'uscita del tornio la rende più spessa. Tutto il resto — vuoto, temperatura dell'acqua, spaziatura del dies, lunghezza di raffreddamento — influisce sulla geometria, sulla tensione e sulla qualità della superficie ma non determina fondamentalmente il spessore. Mantener chiaro questa jerarchia evita la classica spirale di risoluzione dei problemi in cui un operatore cerca di rendere più sottile la parete aumentando il vuoto e finisce per avere un tubo ovale che rimane sottile.

La relazione che ogni operatore dovrebbe interiorizzare è che il prodotto diviso per la velocità della linea equivale alla massa per metro, e la massa per metro divisa dalla densità e dalla geometria equivale alla spessore della parete. La spessore della parete è quindi controllata dal rapporto di due quantità regolate indipendentemente. L'aumento della velocità di presa consente di sottile la parete; l'aumento dell'uscita dell'estrusso la rende più spessa. Tutto il resto - il vuoto, la temperatura dell'acqua, l'apertura del mattoncino, la lunghezza di raffreddamento - influisce sulla geometria, sullo stress e sulla qualità della superficie ma non determina fondamentalmente la parete. Mantenera questa gerarchia chiara evita la classica spirale di risoluzione dei problemi in cui un operatore cerca di sottile la parete aumentando il vuoto e finisce per avere un tubo ovale che è ancora sottile.

Test di qualità e criteri di rilascio

Una linea di produzione a gas esegue tre livelli di test: monitoraggio continuo in linea, test di rilascio per batch e test di tipo periodici che qualificano la famiglia di prodotti. Il fornitore della linea di estrusso è responsabile per fornire la geometria e la qualità della fusione che rendono i test di rilascio passati con successo; la linea è responsabile per eseguirli e tenere i registri.

Test di pressione idrostatica

Il cuore della qualificazione del tubo di gas è un programma idrostatico a tre punti che esplora i tre regimi di fallimento descritti precedentemente. Il test a 20 gradi e 100 ore a alta tensione circolare controlla la resistenza deldebole. Il test a 80 gradi e 165 ore controlla la regione di transizione. Il test a 80 gradi e 1000 ore è lo schermo di crescita lenta delle crepe, e è quello che esamina una linea troppo calda, una testa del dies con zone morte o materiale contaminato. I campioni vengono condizionati, riempiti d'acqua, pressurizzati al livello di stress corrispondente alla geometria del tubo e tenuti; il fallimento prima del tempo richiesto, o un modo di fallimento fragile in qualsiasi momento, fallisce la batch.

Crescita lenta delle crepe e propagazione rapida delle crepe

Oltre ai test di routine di statica idraulica, il test del tubo con fori applica fori longitudinali lavorati a un campione pressurizzato a 80 gradi Celsius e richiede la sopravvivenza per un periodo definito, generalmente 165 ore, indagando direttamente la resistenza alla crescita lenta delle crepe. I test di creep con fori completi e l'approccio al creep di trazione con fori vengono utilizzati per la qualificazione dei composti. La propagazione rapida delle crepe viene valutata su una base stabile a scala ridotta per determinare una pressione critica e, su test a scala completa, per i prodotti di massima usura. Si tratta di test di tipo piuttosto che di test per ogni lotto, ma le condizioni di estrusione utilizzate per produrre il tubo di tipo devono essere all'interno dello stesso intervallo utilizzato nella produzione, altrimenti la qualificazione non rappresenta il prodotto.

Test fisici e termici

L'allungamento alla rottura su un campione di striscia lavorata deve raggiungere almeno il 350%, che è un controllo semplice e notevolmente sensibile per verificare se il polimero è stato danneggiato. La reversione longitudinale, misurata riscaldando una lunghezza marcata in un forno o in un bagno liquido e rilevando nuovamente, deve rimanere entro il 3%; una reversione eccessiva significa orientamento congelato a causa di un raffreddamento troppo rapido o di una tensione di estrazione troppo alta. Il tempo di induzione dell'ossidazione conferma la sopravvivenza dello stabilizzante. La quantità e la dispersione del carbone nero, la dispersione del pigmento e il flusso di fusione completano il set di integrità del materiale. I test dimensionali coprono il diametro esterno, l'ovalità, il spessore della parete in diversi punti e la lunghezza.

Prestazione congiunta

Perché la rete è solo quanto buona sono le sue giunture, il tubo a gas viene anche testato come una raccolta saldata. Le giunture a fusione a bussola sono sottoposte a test di trazione che richiedono una rottura flessibile all'esterno della saldatura, e a valutazione di piegatura o pelatura. Le raccolta saldate con fusione elettrica subiscono il test di decohesione in cui il connettore viene pelato dal tubo e la frazione frangibile della superficie di rottura è limitata. Se un tubo supera ogni test dimensionale e di materiale ma fallisce il test di saldatura, le cause comuni sono l'ossidazione superficiale da un deposito eccessivo, un diametro esterno ovale o eccessivo, o una differenza di spessore della parete creata da un controllo loosene sulla linea.

Configurazioni della linea di estrusione dei tubi Faygo Gas

Faygo costruisce linee di estrusione dei tubi come sistemi configurati piuttosto che scatole di catalogo: la stessa piattaforma centrale è organizzata con diverse dimensioni di estrattore, teste di matrice, lunghezze di raffreddamento e attrezzature downstream in base al programma di diametro e al servizio. Per i tubi di gas sotterranei la piattaforma è specificata con una testa di mandrino spiralato, un estrattore a striscia o a striscia di colore, calibrazione a vuoto a più stazioni, raffreddamento esteso e controllo dimensionale a circuito chiuso. Tre configurazioni coprono la grande maggioranza dei programmi di posa di linee di gas urbano. Ogni linea è certificata CE e ISO e viene testata per 72 ore di operazione continua presso la fabbrica Faygo prima dell'exportazione.

Configurazione A – linea di estrusione di tubi Faygo PE / PP-R, costruzione di gas a piccola dimensione (dn16 a dn160)

La linea di estrusione di tubi Faygo PE e PP-R copre i diametri da 16 mm a 160 mm e costituisce la base naturale per le linee di servizio, le connessioni per giardini e cortili e i tubi di distribuzione rullabili. Nella costruzione di gas è dotata di un co-escludente a striscia o a striscia completa di colore giallo, di un rullatore a due stazioni per i diametri da dn20 a dn110 e di una stazione di taglio a lunghezza regolare per i diametri da dn110 a dn160. Poiché i tubi di servizio vengono prodotti in grandi quantità e spediti in bobine, l'accento in questa configurazione è posto sulla velocità della linea, sulla rapida commutazione tra i diametri e sulla geometria delle bobine che non renderà ovale il tubo.

Configurazione B — piattaforma di estrusione di tubi PE di grande diametro, costruzione a gas (dn160 a dn575)

La piattaforma di estrusione di tubi Faygo copre i diametri da 12 mm a 575 mm in PE, PP e PVC, e la parte superiore di tale range è quella in cui vengono prodotti i condotti di distribuzione urbana e le linee di alimentazione. La costruzione a gas aggiunge una vasca a vuoto estesa, una sezione di raffreddamento a più fasi, un misuratore di spessore della parete ad ultrasuoni con controllo a circuito chiuso, una linea di trasporto a sei o otto piste e una tagliatrice planetaria con affilatura. I diametri superiori al range standard della piattaforma vengono progettati come progetti chiavi in mano personalizzati piuttosto che presi da un catalogo.

Configurazione C — Linea di estrusione di tubi corrugati a parete singola Faygo PE/PP/PVC per tubi e condotti in alluminio

La posa di gasoleodotti raramente prevede l'uso del tubo di trasporto da solo. I attraversamenti stradali, ferroviari e le entrate nelle costruzioni richiedono solitamente che il tubo di gas vada all'interno di una copertura protettiva, e i cavi e i condotti di controllo necessitano di condotti separati. La linea di estrusione di tubi corrugati a parete singola Faygo copre un raggio di diametro da 6 mm a 200 mm e produce i condotti corrugati flessibili e le coperture utilizzate esattamente per questi scopi, quindi un produttore di tubi di gas può fornire il pacchetto completo per il canale da un unico laboratorio.

Le tre configurazioni condividono la stessa filosofia di controllo. Faygo utilizza un sistema di controllo intelligente in cui ogni parametro può essere impostato liberamente e regolato in tempo reale, con memorizzazione delle ricette per diametro e SDR, in modo che un set di parametri provato venga riconsigliato piuttosto che ricostruito a ogni cambio. Sono utilizzati marchi internazionali per i componenti elettrici. Poiché una linea di tubi in gas sotterranei viene giudicata sulla ripetibilità, la gestione delle ricette combinata con il controllo della parete in circuito chiuso è ciò che trasforma un buon primo articolo in un anno di produzione stabile.

Settori di applicazione per la linea di tubi in PE per gas sotterranei

Comprendere dove va il tubo permette al produttore di pianificare i diametri, le serie e i formati di imballaggio, e ciò a sua volta definisce la linea. La posa di linee di gas naturale sotterranee non è un mercato ma quattro mercati sovrapponibili, ognuno con la sua propria gamma di prodotti.

Rete di distribuzione urbana a bassa e media pressione

Questo è l'applicazione del volume. Le linee di distribuzione che corrono lungo le strade e sotto i marciapiedi sono solitamente dn90 a dn315 in PE100 SDR 11 o SDR 17, operando tra circa 0,1 e 4 bar nelle sezioni a bassa pressione e fino a 10 bar nelle linee di alimentazione a media pressione. Il tubo viene fornito in lunghezze rettangolari di 6, 11,8 o 12 metri per i maggiori diametri, e l'operatore del sistema di distribuzione solitamente specifica un tubo nero con strisce gialle per le linee principali. Un produttore che serve questo mercato ha bisogno della piattaforma di grandi dimensioni, della gestione delle lunghezze rettangolari e della geometria di fusione a punta affidabile.

Linee di servizio e connessioni nei cortili

Le linee di servizio si sviluppano dalla linea principale verso l'edificio e sono dominate da tubi di diametro compreso tra 20 e 63 mm in PE80 o PE100, SDR 11, forniti in bobine di 50, 100 o 200 metri. Il volume è elevato, i margini sono stretti e i cambi di produzione sono frequenti, quindi la velocità della linea, la affidabilità del bobinatore e le rapide modifiche di diametro determinano la redditività. La distribuzione nei cortili e nei giardini all'interno dei complessi residenziali si trova nella stessa fascia di dimensioni. Questo è il territorio della configurazione A, e il ritorno sull'investimento di un bobinatore a due stazioni con trasferimento a volo è più alto qui perché i cambi di bobina sono costanti.

Fili industriali e commerciali di gas

Fabbriche, caldaie, cucine commerciali e impianti combinati di calore e energia: i fili di media pressione tipicamente utilizzati in questi settori vanno da dn63 a dn160. Le normative sono più rigorose in materia di documentazione che in termini di volume, e il cliente spesso desidera brevi serie di produzione con certificazioni specifiche per ogni progetto. Un'azienda che può produrre un lotto qualificato di 500 metri con completa tracciabilità vince questo mercato.

Installazione e ristrutturazione senza scavo

Le strade urbane sono sempre più impossibili da aprire, quindi le reti di gas vengono estese e rinnovate mediante perforazione orizzontale, sbattimento del tubo, posa a mano e inserimento di un nuovo tubo in PE all'interno di una linea metallica vecchia. Tutti questi metodi portano il tubo su terreno abrasivo o attraverso un tubo ospite, imponendo carichi puntuali e graffi. Il PE100-RC, sia come materiale a parete completa che come strato protettivo co-esossato, è la risposta standard, e la linea deve avere il programma di testa di fusione e il controllo dello spessore del strato per produrlo. La riqualificazione tramite inserimento crea anche la richiesta di combinazioni di diametro e SDR non standard, che premia una linea con un programma di testa flessibile.

In tutti i quattro settori, i prodotti finiti che un'azienda specializzata nella produzione di tubi per gas solitamente spedisce sono tubi di distribuzione in bobine e lunghezza, tubi di servizio e di giardino in bobine, tubi di protezione per attraversamenti stradali e ferroviari, tubi di protezione per cavi e canali di controllo, e sempre più tubi a più strati con una schiuma resistente alle fessure per lavori senza scavo. Le soluzioni Faygos per l'industria coprono esattamente questo settore – ingegneria urbana con tubi di gas e acqua di grandi dimensioni, costruzione con tubi in HDPE e PP-R, comunicazione e energia con tubi di protezione in PVC e PE per cavi, e irrigazione agricola con sistemi di gocciolamento e sprinkler in PE – il che significa che un rapporto con un unico fornitore può coprire l'intero portafoglio di prodotti di un produttore, e non una sola linea.

Richiesta al Guida alla selezione della configurazione della linea

Il modo più rapido per convertire un piano di business in una specifica della macchina è partire dai tre numeri che realmente determinano la configurazione: la banda di diametro, il SDR più pesante da produrre in quella banda e il target di produzione in chilogrammi all'ora. Tutto il resto segue. Il seguente tabellino associa i brief di produzione di tubi per gas più comuni a configurazioni di linea Faygo.

Tre principi di selezione meritano di essere espressi chiaramente. In primo luogo, sempre dimensionare l'estrusore in base alla parete più pesante che si intende realizzare a una velocità commercialmente accettabile, non in base alla più leggera. Una linea che esegue un tubo dn315 SDR 21 in modo splendido potrebbe essere inefficiente su dn315 SDR 11. In secondo luogo, la lunghezza di raffreddamento è la cosa più difficile da retrofit; un vano di lavoro che è 10 metri troppo corto limita permanentemente la produzione su pareti pesanti, quindi acquista la lunghezza anche se il primo mix di prodotti non ne ha bisogno. In terzo luogo, acquista il sistema di misurazione con la linea piuttosto che successivamente. Retrofitare un misuratore ultrassonico significa trovare lo spazio, rimpiazzare il percorso dell'acqua e ritunesse il circuito di controllo su una linea in funzione, tutto ciò è più disastrosi che installarlo durante l'installazione.

Metodi di congiunzione in campo che il tubo deve supportare

Un produttore di tubi non è responsabile della congiunzione in campo, ma il tubo deve essere prodotto in modo che la congiunzione possa essere realizzata. Tre metodi dominano le reti di gas sotterranee e ciascuno impone una specifica richiesta al sistema di estrusione.

Due punti pratici connettono questi metodi di ritorno alla produzione. L'ovalità è l'ennemigo silenzioso sia delle giunture di fusione elettrica che meccanica, e viene creata in tre punti sulla linea: un primo stadio di aspirazione troppo aggressivo, un raffreddamento insufficiente prima della rimozione e il rullamento a un raggio troppo piccolo o a una tensione troppo alta. Un tubo di servizio rullato che è stato rullato per mesi a un raggio stretto potrebbe richiedere dei cuscinetti di riarondamento sul campo, il che rallenta l'installazione e irrita il cliente. Produrre bobine a un diametro generoso con una tensione controllata è un vantaggio competitivo che non costa nulla, ma solo attenzione.

Il secondo punto è la condizione della superficie. Entrambi i metodi di fusione richiedono che la pellicola ossidata esterna venga sgrassata prima della saldatura, ma lo sgrassaggio funziona solo se la superficie è in buono stato. Una tubatura con segni di trazione da un guaina di calibrazione usurata, o con una pellicola co-estradotta che non si è fonduta correttamente al nucleo, non si salda in modo affidabile. La manutenzione della guaina e i controlli di legatura dei strati fanno parte del piano di qualità regolare, non del file di risoluzione dei problemi.

Servizi, energia e disposizione dell'azienda

Un'azienda di tubature a gas è un edificio lungo e stretto, di servizio intensivo, e il piano di pianificazione dei servizi è dove i nuovi produttori sottostimano più spesso. La linea stessa è solo una parte della carico installato: chiller, torri di raffreddamento, compressori, pompe a vuoto, trasporto di materiali e gru di azienda si sommano. Il tabellino seguente fornisce dati di pianificazione per le tre principali classi di configurazione.

La logica del layout è altrettanto importante della capacità. La linea deve essere disposta in un'ampia buca rettangolare con l'estrusore all'estremità e la scarica all'altra, senza cambiamenti di direzione. La movimentazione del materiale avviene sopra o dietro l'estrusore, in modo che il traffico dei pellet non attraversi la strada del tubo finito. La stazione idraulica si trova accanto ai serbatoi di raffreddamento con brevi tubazioni per mantenere bassi i perdite di pompaggio. Il deposito del tubo finito richiede una spaziatura sufficiente per gestire i pezzi di 12 metri senza sollevamenti ripetuti, e il deposito delle bobine richiede area di piano piuttosto che altezza. Il deposito della materia prima dovrebbe essere all'interno e a temperatura stabile per evitare il problema di condensazione descritto precedentemente.

Faygo supporta direttamente questa fase di pianificazione. I servizi di consulenza in fabbrica coprono il progetto idrico e elettrico, la disposizione 3D del sito dell'azienda, la configurazione e la formazione dei lavoratori, la costruzione di una nuova fabbrica da zero, la sostituzione di macchine vecchie con il minimo di downtime e l'espansione della capacità quando l'obiettivo è trovare e rimuovere il punto di blocco in una buca esistente piuttosto che costruire una nuova. Per un produttore di tubi in gas che opera per la prima volta, questo livello di consulenza vale più di qualsiasi specificazione di macchina singola, perché la causa più comune di un output deludente in una nuova impianto non è l'estrusore ma una buca troppo corta, un chiller sottopotenziato o una rotta del materiale che costringe la linea a fermarsi.

Impegni di servizio, test e supporto

Una linea per tubi per gas è un asset che dura venti anni e produce un prodotto che dura cinquanta anni, quindi il modello di supporto è altrettanto importante della macchina stessa. Faygo, all'interno del framework della marca Wanplas, opera secondo un insieme definito di impegni.

• Test di funzionamento continuo per 72 ore prima della consegna.Ogni linea viene assemblata e messa in funzione presso la fabbrica Faygo sotto carico continuo, producendo tubi reali dal materiale previsto dai clienti, fino a dimostrare la stabilità dimensionale, la tolleranza dello spessore della parete, la tolleranza del diametro esterno e la qualità della superficie. Il cliente è invitato a partecipare alla fase di accettazione della linea.
• Produzione di prova con accettazione del materiale.La fase di accettazione pre-trasporto stabilisce le ricette dei parametri per il programma di diametro e SDR concordato, in modo che la linea arrivi con impostazioni provate piuttosto che con schermi vuoti.
• Installazione e messa in servizio da ingegneri della fabbrica.Gli ingegneri di Faygo si recano sul sito per supervisionare l'installazione meccanica, verificare le connessioni utili, effettuare il primo avvio, produrre il primo articolo e qualificarne le dimensioni.
• USD 500 di pezzi gratuiti all'anno.La politica di servizio del gruppo Wanplas prevede USD 500 di pezzi gratuiti ogni anno, oltre alla sostituzione gratuita dei pezzi che falliscono entro il periodo di garanzia.
• Pianificazione dei pezzi di scorrimento.Si concordano intervalli di manutenzione realistici alla consegna: le giunzioni di calibrazione generalmente durano da uno a tre anni a seconda dell'abrasività e della disciplina di pulizia, le pastiglie di traino da sei a diciotto mesi, i viti e i cilindri da cinque a dieci anni su PE vergine pulito, i set di lipa e mandrilli da molti anni con una pulizia accurata, e i pacchetti di schermo sono consumabili. Conservare una giunzione di calibrazione di riserva per ogni diametro di alta produzione è la decisione di inventario più efficace che un impianto di tubi per gas possa prendere.
• Formazione degli operatori e della manutenzione.Il training copre le sequenze di avvio e spegnimento, la gestione delle ricette, la risoluzione dei problemi di spessore della parete, la pulizia sicura, la pulizia della testa del matrone senza danneggiare le superfici di flusso e l'interpretazione dei dati di misura in tempo reale.
• Supporto tecnico online 24/7 e diagnosi a distanza.I dati del sistema di controllo possono essere revisionati a distanza, in modo da diagnosticare una variazione dei parametri prima che si trasformi in scarto.
• Politica aperta della fabbrica.I clienti sono benvenuti a visitare la fabbrica di Zhangjiagang, a guardare le linee in costruzione e a vedere configurazioni comparabili in esecuzione prima di impegnarsi in una specifica.
• Scopo completo.La selezione, il design, la produzione, l'installazione, la messa in servizio, la formazione e la manutenzione sono gestiti come una responsabilità continua piuttosto che passati tra i diversi dipartimenti.

La logica commerciale dietro a questi impegni è semplice. In una linea di tubi per gas, il tempo di inattività imprevisto è costoso due volte: una volta per la produzione persa e una volta per il scarto generato a ogni riavvio. Un modello di supporto costruito attorno alla prova pre-espedizione, alle ricette provate, alle parti di scarto pianificate e alla diagnosi a distanza rapida riduce direttamente entrambe le cose.

Domande frequenti

Qual è la vera differenza tra una linea di tubi in PE per l'acqua e una linea di tubi in PE per il gas?

Tecnicamente le due linee condividono la stessa architettura: un extruder a singola scanalatura, una testa di matrice a spirale, calibrazione al vuoto, raffreddamento, trasporto, taglio. La costruzione del gas differisce in quattro punti. Consente una finestra di spessore più stretta perché il coefficiente di progettazione di 2,0 non lascia spazio per deviazioni negative, aggiunge una misurazione della parete a ultrasuoni in circuito chiuso per mantenere la finestra, aggiunge un co-estrudatore per l'identificazione in giallo o una strato protettivo PE100-RC e aggiunge una marcatura di tracciabilità completa con registri di produzione collegati a ogni lunghezza. Una linea di tubi per l'acqua ben costruita può essere aggiornata per l'uso a gas, ma l'aggiornamento non è banale e è sempre più economico specificarlo al momento dell'ordine.

Quale grado di PE utilizzare per i tubi di distribuzione del gas sotterranei?

Il PE100 con una resistenza minima richiesta di 10,0 MPa è la scelta principale per i nuovi reti urbane perché consente un spessore più sottile o una pressione più alta per la stessa geometria rispetto al PE80. Il PE80 con una RMR di 8,0 MPa viene ancora specificato quando una rete esistente è costruita in PE80 e la compatibilità è importante, e per le linee di servizio di piccole dimensioni. Il PE100-RC viene specificato quando il metodo di installazione esporre il tubo a carichi puntuali: perforazione orizzontale, esplosione del tubo, posa orizzontale, posa senza sabbia, o inserimento in un vecchio tubo principale. La configurazione della linea segue la decisione sul grado, perché il tubo a strati in PE100-RC richiede un co-estrudatore più pesante e un controllo della spessore delle strati.

Quale uscita può raggiungere un estrattore di tubi in HDPE a un solo scoppio?

Per una macchina a alimentazione scanalata con un barile a 33:1 a 38:1 che esegue PE100 bimodale, prevedi circa 8 a 12 kg/h per millimetro di diametro del barile. Ciò dà circa 90 a 150 kg/h a 45 mm, 250 a 320 kg/h a 65 mm, 500 a 650 kg/h a 90 mm, 800 a 1100 kg/h a 120 mm e 1200 a 1500 kg/h a 150 mm. L'estremità inferiore di ogni banda si applica quando il flusso della fusione della resina è all'estremità inferiore della finestra del grado del tubo, che è normale per il PE100 di grandi dimensioni. Qualsiasi cifra di output citata senza un grado di resina specificato e una temperatura di fusione specificata deve essere trattata come un numero di marketing piuttosto che uno di ingegneria.

Perché si usa il giallo per identificare i tubi di gas e come viene applicato?

Il giallo indica a un team di escavazione che il tubo sotterraneo trasporta gas, che è la informazione più importante in quel momento in cui viene aperta una trincea. Si applica come una pelle esterna completamente gialla o come tre o quattro strisce longitudinali continue, entrambe prodotte da un piccolo co-esduttore che alimenta la stessa testa di matrice del tubo principale. Poiché il colore è fusionato nella parete piuttosto che dipinto, sopravvive al traino, al riempimento e a decenni di permanenza sotto terra. Il tubo nero con strisce gialle è spesso preferito al tubo completamente giallo perché il corpo nero offre una migliore protezione a lungo termine contro i raggi ultravioletti durante il deposito a cielo aperto.

Quanto di lunghezza di raffreddamento un tubo a parete pesante realmente necessita?

La lunghezza del raffreddamento si scala in modo approssimativo con il quadrato dello spessore della parete a una determinata velocità di linea, perché il calore deve condurre fuori attraverso un polimero di bassa conducibilità. Un tubo dn63 SDR 11 con una parete di 5,8 mm è comodo con 6 a 9 metri. Un tubo dn315 SDR 11 con una parete di 28,6 mm solitamente richiede 24 a 30 metri, e un tubo dn575 con una parete di 52 mm richiede 36 metri o più, suddiviso in serbatoi stagionati con un gradiente di temperatura controllato. Ridurre la sezione di raffreddamento non solo rallenta la linea; produce tubi con alta tensione residua che non superano il test di reversione longitudinale e si allungano in magazzino.

Come viene controllato lo spessore della parete, e quanto materiale risparmia il controllo in circuito chiuso?

L' espessura della parete viene impostata dal rapporto tra la produzione dell'estrusore e la velocità di scarico. Un misuratore ad ultrasuoni legge la parete in otto o sedici punti intorno al perimetro e riporta il minimo della parete, la media della parete e l'eccentricità; il sistema di controllo poi regola la velocità di scarico o la produzione dell'estrusore per mantenere la media sul target. Poiché il standard specifica un minimo in qualsiasi punto, ridurre l'eccentricità consente di abbassare la media della parete verso il minimo più un piccolo margine. Su una linea matura che normalmente recupera dal 3 al 8% della consumazione di resina, che su una linea di produzione di tubi a gas in continuo è di gran lunga il più grande risparmio disponibile.

È possibile produrre una linea che fornisca sia tubi per gas che per acqua?

Sì, e la maggior parte delle fabbriche lo fa. La configurazione del gas è un superset della configurazione dell’acqua, quindi una linea costruita per il servizio del gas produce tubi per l’acqua senza difficoltà. La disciplina richiesta è amministrativa piuttosto che meccanica: silos separati per i materiali e percorsi di trasporto, una procedura di pulizia e prima produzione di articoli documentata a ogni cambio di grado, ricette di marchiature distinte e registri di batch separati. La cosa che non deve mai accadere è un mix-up di grado, perché nessun test dimensionale di routine catturerà il PE80 marchiato come PE100.

Qual è il tempo medio di produzione e cosa comporta la messa in servizio?

Una linea di configurazione standard viene normalmente prodotta, assemblata e testata entro pochi mesi dalla conferma dell’ordine, con il calendario esatto che dipende dal diametro della testa del dies e dal pacchetto di misurazione in linea. La messa in servizio sul sito comprende l’installazione e l’allineamento meccanici, la connessione alle utilities e la verifica, il primo riscaldamento e la pulizia, la produzione del primo articolo, la qualificazione dimensionale rispetto al grado di tolleranza concordato, la trasmissione della ricetta per ciascun diametro e SDR nel programma e la formazione degli operatori. Poiché Faygo esegue test di funzionamento continuo di 72 ore prima della spedizione con il materiale previsto dai clienti, la maggior parte del sviluppo dei parametri è già completato quando la linea arriva, il che comprime notevolmente la messa in servizio sul sito.

Quali sono le cause più comuni di rifiuti su una linea di produzione di tubi per gas?

Nell’ordine di frequenza: le lunghezze di transizione al lancio e dopo ogni fermo, le deviazioni della spessore della parete causate da una alimentazione instabile o da una velocità di trasporto instabile, l’ovalità a causa di un vuoto aggressivo o di un raffreddamento insufficiente, i difetti superficiali a causa di un guaina di calibrazione usurata o di umidità sul pellet, e i difetti di marchiatura quando l’imprimante perde la sincronizzazione. Ogni uno di questi è un problema di configurazione o di disciplina piuttosto che un problema del polimero, motivo per cui la specificazione del sistema di alimentazione, del motore di trasporto, della lunghezza di raffreddamento e del pacchetto di misurazione meritano la stessa attenzione dell’estrusore stesso.

La linea di estrusione influisce sulla durata di servizio di cinquanta anni del tubo?

In modo diretto e sostanziale. Il fornitore di resina garantisce una resistenza minima richiesta per un tubo correttamente processato, ma la linea determina quanto di questo potenziale sopravvive. I punti caldi, le zone di stagnazione, l’esagerazione del taglio, il lungo tempo di permanenza e la contaminazione consumano stabilizzante e introducono difetti, e si manifestano per primo nel test idrostatico a 80 gradi, 1000 ore e nel tempo di induzione all’ossidazione. Un capo di mandrino a spirale ottimizzato, un getto di barriera delicato, il controllo preciso delle zone e la gestione pulita del materiale non sono miglioramenti; sono il meccanismo attraverso il quale la durata di progettazione di cinquanta anni viene effettivamente raggiunta.

Conclusione e passo successivo

L’equipaggiamento per la produzione di tubi per gas in HDPE sotterranei premia la precisione in ogni stazione, perché il prodotto viene giudicato non il giorno in cui viene prodotto ma sulla sua condotta cinquant’anni dopo sotto una strada della città. La catena di progettazione è coerente e ripetibile una volta compresa. Il quadro di standard di ISO 4437, EN 1555, ASTM D2513 e GB 15558.1 fissano le classi di materiale PE80, PE100 e PE100-RC, e il coefficiente di progettazione 2.0 converte la serie SDR in una scala di pressione fissa in cui SDR 11 in PE100 porta 10 bar e SDR 17 porta 6,3 bar. La finestra di materiali – carbone nero tra il 2,0 e il 2,5 percento con dispersione controllata, tempo di induzione all’ossidazione superiore a 20 minuti, flusso di fusione compreso tra 0,2 e 1,4 g/10 min a 5 kg, densità compresa tra 0,940 e 0,960 g/cm3 e umidità tenuta bassa – definisce ciò che la linea deve proteggere piuttosto che modificare.

Da lì, ogni macchina ha un compito. L’estrusore a singola scanalatura a 33:1 a 38:1 con un getto di barriera e un capo di miscelazione fonde delicatamente. L’estrusore a coesistenza applica la maratura gialla o la strato protettivo resistente alle fessure. Il capo di mandrino a spirale produce una parete senza linee di saldatura e uniformità della fusione entro circa 2 gradi Celsius. La calibrazione a vuoto a più stadi e un gradiente di raffreddamento stagionato congelano la geometria senza bloccare lo stress. Un trasporto a più piste mantiene la velocità entro mezzo percento. La misurazione della parete ad ultrasuoni e la misurazione del diametro con laser chiudono il ciclo e si pagano da soli in resina. La maratura sincronizzata garantisce la tracciabilità, e il taglio senza chip o planetario con affilatura garantisce gli estremi che si collegano effettivamente. Il matrasso di test di rilascio, dal test idrostatico a 20 gradi, 100 ore attraverso lo schermo di crescita lenta delle fessure a 80 gradi, 1000 ore fino all’estensione alla rottura superiore al 350 percento e alla reversione inferiore al 3 percento, conferma quindi che tutta la catena ha funzionato.

Faygo, una fabbrica Wanplas con 22 anni di esperienza nella estrusione di tubi e profili, tre fabbriche specializzate, una linea di 26.650 metri quadrati a Zhangjiagang, 13 patenti nazionali, tra cui 8 brevetti di invenzione, e linee certificate CE e ISO, costruisce questi sistemi come soluzioni configurate nella gamma da 12 mm a 575 mm, con diametri più grandi forniti come progetti chiavi in mano personalizzati. La linea di estrusione di tubi in PE e PP-R copre i tubi di servizio e di giardino da dn16 a dn160 con il rullamento; la piattaforma a grandi diametri copre le reti di distribuzione e i condotti di alimentazione con il controllo della parete in circuito chiuso e il raffreddamento esteso in fasi; la linea di tubi corrugati a parete singola aggiunge le coperte e i condotti, quindi tutto il pacchetto per il canale viene prodotto in un unico laboratorio. Ogni linea è stata provata con test di funzionamento continuo di 72 ore prima dell'export, installata e commissionata da ingegneri della fabbrica, supportata da 500 pezzi gratuiti all'anno nel corso della politica di servizio del gruppo Wanplas, e garantita da assistenza tecnica online 24 ore su 24, formazione degli operatori e consulenza sulla disposizione della fabbrica.

Se stai pianificando un programma di fornitura di gas naturale per tubazioni urbane, il passo successivo più utile è inviare i tre numeri che governano tutto: il range di diametro che intendi produrre, la serie SDR che devi coprire e la produzione in chilogrammi all'ora o metri all'ora che devi raggiungere. Con questi, insieme al grado del materiale e al formato di imballaggio preferito, coils o lunghezze rettangolari, Faygo ti restituirà una configurazione completa della linea, che include il diametro dell'estrusore, il programma della testa del dies, la lunghezza di raffreddamento, la classe di trasporto, il pacchetto di misurazione, la potenza installata, la richiesta di acqua di raffreddamento e le dimensioni della buca dell'azienda. È possibile organizzare una produzione di prova su resina propria prima della fase di accettazione, e sei invitato a visitare la fabbrica per vedere linee comparabili in funzione prima di impegnarti. Diciamo cosa devi produrre, e la linea verrà costruita attorno a ciò.