球鐵管蒸養(yǎng)時倉內(nèi)堆放高度對環(huán)境溫度的影響

蔡道林

摘 ? 要：在既定養(yǎng)生工藝下，研究球鐵管高溫蒸汽養(yǎng)生時倉內(nèi)堆放高度對環(huán)境溫度的影響。發(fā)現(xiàn)高度越低，蒸養(yǎng)保溫階段的環(huán)境溫度越低，管垛底層位置的環(huán)境溫度與目標溫度差可達10 ℃;保溫階段管垛底層所處的環(huán)境溫度與設(shè)定工藝值相差最大，是最容易出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題的位置。因此，球鐵管倉內(nèi)蒸汽養(yǎng)生時需要考慮相應(yīng)措施，避免出現(xiàn)底層管道內(nèi)襯質(zhì)量風險。

關(guān)鍵詞：球鐵管;蒸養(yǎng);堆放高度;環(huán)境溫度

蒸汽養(yǎng)生是通過高溫蒸汽給環(huán)境提供一定的養(yǎng)護溫度與濕度，目的是加快水泥水化，快速形成強度，以便進行下一道工序，實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)化生產(chǎn)，這也是混凝土行業(yè)的發(fā)展趨勢[1-3]。球鐵管由于內(nèi)部有一層水泥砂漿層，在工業(yè)生產(chǎn)中也使用蒸汽養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護分為4個階段：自然養(yǎng)生階段、升溫階段、恒溫養(yǎng)生階段和降溫階段。良好的蒸汽養(yǎng)護有助于提高水泥砂漿內(nèi)襯質(zhì)量，確保其良好的水利輸送效果和使用壽命[4-5]。

目前，球鐵管水泥內(nèi)襯蒸養(yǎng)設(shè)備有3種，主要區(qū)別在于管道運輸方式：（1）養(yǎng)生倉，叉車用于管道養(yǎng)生前后的倒運，養(yǎng)生時管道靜置;（2）養(yǎng)生池，行車用于管道養(yǎng)生前后的倒運，養(yǎng)生時管道靜置;（3）養(yǎng)生爐，步進梁和鏈條用于管道養(yǎng)生前后的倒運，養(yǎng)生時管道在爐內(nèi)緩緩平移前進。養(yǎng)生倉和養(yǎng)生池蒸汽養(yǎng)護的主要問題是溫度分布不均，導致同一養(yǎng)生工藝不能滿足所有位置管道水泥砂漿內(nèi)襯蒸汽養(yǎng)生的環(huán)境溫度要求，進而表現(xiàn)出各種各樣的內(nèi)襯質(zhì)量問題，如裂紋、起殼等[6]。

本研究通過球墨鑄鐵管特定蒸汽養(yǎng)護工藝下檢測保溫階段養(yǎng)生倉內(nèi)不同高度位置的環(huán)境溫度，了解倉內(nèi)溫度分布情況，為優(yōu)化養(yǎng)生倉內(nèi)管道堆放和蒸汽養(yǎng)生工藝溫度設(shè)定提供一定的試驗數(shù)據(jù)。

1 ? ?試驗管道與設(shè)備

結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)計劃，試驗管道口徑為DN150。在保溫與密封效果良好的養(yǎng)生倉內(nèi)試驗，養(yǎng)生倉為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長9 m、寬7.65 m、高5.7 m;倉門為隔熱塑質(zhì)可控升降門;養(yǎng)生倉自帶溫度探頭（貼墻距離地面2 m位置處）和可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)既定溫度與時間的蒸汽養(yǎng)生。環(huán)境溫度檢測使用維薩拉HMT337苛刻環(huán)境溫濕度檢測儀，數(shù)據(jù)采集頻次設(shè)定：1/10 s;溫度檢測精度：（±0.4 ）℃。

2 ? ?試驗方法

2.1 ?蒸汽養(yǎng)生工藝

蒸養(yǎng)工藝設(shè)定如下：自然養(yǎng)生1.5 h;升溫3.5 h至68 ℃;在68 ℃下恒溫養(yǎng)生5 h;停止供汽降溫1 h，總的養(yǎng)生時間為11 h。

2.2 ?養(yǎng)生倉內(nèi)環(huán)境溫度檢測方法

為保證蒸養(yǎng)過程中管道內(nèi)部的濕度，管道承插口兩端一般會用編織袋密封。因為同一高度管道兩端環(huán)境的對稱性，所以DN150管道滿倉后（5垛，每垛12層，每層12支，共720支管道），將維薩拉HMT337檢測探頭置于第2、4垛，在不同高度（層數(shù)）管道的插口上檢測環(huán)境溫度，具體測試點如表1和圖1所示。

3 ? ?結(jié)果與討論

由圖2—3可知，蒸汽養(yǎng)生時倉內(nèi)各點環(huán)境溫度的變化趨勢和標準溫度曲線一致，均包含室溫自然養(yǎng)生階段、升溫階段、恒溫階段和降溫階段。關(guān)閉倉門開始養(yǎng)生后，因為水泥水化放熱以及養(yǎng)生倉自身的密封設(shè)計，所以自然養(yǎng)生階段的倉內(nèi)環(huán)境溫度是緩慢上升的。

同一垛、同一列不同高度位置環(huán)境溫度存在差異，由圖2和圖3可知：自然養(yǎng)生階段高度越低，環(huán)境溫度越低。逐步升溫后，這樣的溫度差異依舊存在，且越來越大;在自然養(yǎng)生階段，第6層（高度為1 660 mm）環(huán)境溫度比第一層（高度為270 mm）高5 ℃。升溫至保溫養(yǎng)生階段后，兩者的溫度差異進一步擴大，第6層（高度為1 660 mm）環(huán)境溫度比第1層（高度為270 mm）高10 ℃。第3層（高度為850 mm）雖然在自然養(yǎng)生階段的環(huán)境溫度和第1層接近，但開始升溫后，它的環(huán)境溫度迅速升高。到達保溫階段后，它的環(huán)境溫度可以和第6層一樣達到標準設(shè)定的68 ℃。原因主要是熱蒸汽密度小，總是向上運動，進而導致倉內(nèi)上部空間的環(huán)境溫度更高。但只要達到一定高度，其最終的升溫、保溫效果均可以達到工藝設(shè)定要求。

4 ? ?結(jié)語

（1）球鐵管蒸養(yǎng)時倉內(nèi)環(huán)境溫度分布不均，堆垛位置越低，保溫養(yǎng)生時環(huán)境溫度越低。當工藝保溫養(yǎng)生溫度設(shè)定為68 ℃時，管垛底層，即離地面270 mm位置，保溫養(yǎng)生段環(huán)境溫度與目標溫度相差達10 ℃。

（2）第3層和第6層保溫階段環(huán)境溫度均達到68 ℃，可以推測養(yǎng)生倉內(nèi)存在一個臨界高度，大于這一高度，保溫養(yǎng)生時環(huán)境溫度均可以達到工藝設(shè)定值。

（3）管垛底層最靠近地面，其所處環(huán)境溫度最低，與工藝設(shè)定相差最大，球墨鑄鐵管道倉內(nèi)蒸汽養(yǎng)生時需要考慮措施如墊高等，避免底層管道內(nèi)襯質(zhì)量風險。

[參考文獻]

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[6]孫 濤，王海玲.提高離心球墨鐵管水泥內(nèi)襯質(zhì)量的方法[J].鑄造技術(shù)，2006，27（9）：981-983.