Сведения по теплоизоляции трубопроводов и конструкциям, применяемым для тепловой изоляции. Применение для утепления труб в ППУ.
ЦЕНТР СНАБЖЕНИЯ
строительными материалами и инженерным оборудованием
8 800 200 9778
Сведения по теплоизоляции трубопроводов и конструкциям, применяемым для тепловой изоляции. Применение для утепления труб в ППУ.
В соответствии с [3] для основного слоя теплоизоляционных конструкций для всех видов прокладок кроме бесканальной, следует применять материалы со средней плотностью не более 400 кг/м3, и теплопроводностью не более 0,07 Вт/(м*°С) при температуре материала 25°С. При бесканальной прокладке - соответственно не более 600 кг/м3 и 0,13 Вт/(мв°С)
Другим важным свойством теплоизоляционных материалов является их устойчивость к действию температур до 200°С, при этом они не теряют своих физических свойств и структуры. Материалы не должны разлагаться с выделением вредных веществ, а также веществ, способствующих коррозии поверхности труб и оборудования (кислоты, щелочи, агрессивные газы, сернистые соединения и тп.)Так же важным свойством является водопоглощение и гидрофобность ( водоотталкивание) Увлажнение тепловой изоляции резко повышает ее коэффициент теплопроводности вследствие вытеснения воздуха водой. Кроме того, растворенные в воде кислород и углекислота способствуют коррозии наружной поверхность труб и оборудования.
Воздухопроницаемость теплоизоляционною материала так же необходимо учитывать при проектировании и изготовлении теплоизоляционных конструкции, которая должна обладать соответствующей герметичностью, не допуская проникновения влажного воздуха. Теплоизоляционные материалы так же должны обладать повышенным электросопротивлением, не допускающим попадания блуждающих токов к поверхности трубопроводов, особенно при бесканальных прокладках, что вызывает электрокоррозию труб
Теплоизоляционные материалы должны быть достаточно биостойким , те не подвергаться гниению, действию грызунов и изменениям структуры и свойств во времени
Индустриальность в теплоизоляционных конструкций является одним из главных характеристик теплоизоляционных материалов Покрытие трубопроводов тепловой изоляцией но возможности должно осуществляться на заводах механизированным способом. Это существенно уменьшает трудозатраты, сроки монтажа и повышает качество теплоизоляционной конструкции. Изоляция стыковых соединений, оборудования, ответвлений и запорной арматуры должна производиться ранее заготовленными частями с механизированной сборкой на месте монтажа.
Теплотехнические свойства теплоизоляционных материалов ухудшаются при увеличении их плотности, поэтому минераловатные изделия не следует подвергать чрезмерному уплотнению Детали крепления тепловой изоляции (бандажи, сетка, проволока, стяжки) должны применять из агрессивно стойких материалов или с соответствующим покрытием, противостоящим коррозии.
И, наконец, теплоизоляционные материалы и конструкции должны иметь невысокую стоимость, применение их должно быть экономически оправданным.
Основным теплоизоляционным материалом в настоящее время для тепловой изоляции трубопроводов и оборудования теплосетей является минеральная вата и изделия из нее. Минеральная вата представляет собой тонковолокнистый материал, получаемый из расплава горных пород, металлургических шлаков или их смеси. В частности, широкое применение находит базальтовая вата и изделия из нее.
Из минеральной ваты изготавливают путем уплотнения и добавки синтетических или органических связующих или прошивки синтетическими нитями различные маты, плиты, полуцилиндры, сегменты и шнуры.
Маты минераловатные прошивные изготавливаются безобкладочные и в обкладке из асбестовой ткани, стеклоткани, стекловолокнистого холста, гофрированного или кровельного картона; упаковочной или мешочной бумаги.
В зависимости от плотности различают жесткие, полужесткие и мягкие изделия. Из жестких материалов изготавливают цилиндры с разрезом по образующей, полуцилиндры для изоляции труб малых диаметров (до 250 мм) и сегменты - для труб диаметром более 250 мм. Для изоляции труб больших диаметров применяют маты вертикально слоистые, наклеенные на покровный материал, а также маты прошивные из минеральной ваты на металлической сетке.
Для теплоизоляции на месте монтажа стыков трубопроводов, а так же компенсаторов, запорной арматуры изготавливается шнур теплоизоляционный из минеральной ваты, который представляет собой сетчатую трубку, как правило, из стеклоткани, плотно наполненную минеральной ватой. Теплопроводность изделий из минеральной ваты зависит от марки (по плотности) и колеблется в пределах 0,044...0,049 Вт/(м*°С) при температуре 25°С н 0,067. ..0,072 Вт/(м*°С) при температуре 125°С [4, с. 10. .30]
Стеклянная вата представляет собой тонковолокнистый материал, получаемый из расплавленной стеклянной шихты путем непрерывного вытягивания стекловолокна, а так же центробежно-фильерно-дутьевым способом Из стеклянной вагы методом формования и склеивания синтетическими смолами изготавливают плиты и маты жесткие, полужесткие и мягкие. Изготавливаются также маты н плиты без связующего, прошивные стеклянной или синтетической нитью [4, с 36...45]
Величина коэффициента теплопроводности изделий из стекловаты так же зависит от плотности и колеблется в пределах 0,041...0,074 Вт/(м-°С)
Находят широкое применение в качестве оберточного и покровного материала холст стекловолокнистый (нетканый рулонный материал на синтетическом связующем) и полотно холстопрошивное из отходов стекловолокна, представляющее собой многослойный холст, прошитый стеклонитями
Вулканитовые изделия получают смешиванием диатомита, негашеной извести и асбеста, формованием и с обработкой в автоклавах. Изготавливают плиты, полуцилиндры и сегменты для изоляции трубопроводов Ду 50 ..400 Теплопроводность изделий от 0,077 Вт/(м*°С) при 25°С до 0,1 Вт/(м-°С)при 125°С[4,табл 1.74] Известково-крсмнистыс материалы -тонкоизмсльчеиная смесь негашеной извести, кремнеземистого материала (диаюмит, трепел, кварцевый песок) и асбеста Выпускают изделия также в виде плит, сегментов и полуцилиндров для изоляции трубопроводов Ду 200.. .400. Теплопроводность материала от 0,058 Вг/(м-°С) при 25°С до 0,077 Вт/(м*°С) при 125°С [4, табл 1 78]
Перлит - пористый материал, получаемый при термической обработке вулканического стекла с включениями полевых шпатов, кварца, плагиоклазов Сырьем для получения вспученного перлита служат и другие силикатные породы вулканического происхождения (обсидиан, пемза, туфы и пр ) В виде щебня и песка перлит используется как заполнитель для приготовления теплоизоляционных бетонов и других теплоизоляционных изделий, как например, битумоперлит.
Смешивая перлитный песок с цементом и асбестом путем формования получают перлитоцементные изделия в виде полуцилиндров, плит и сегментов. Коэффициент теплопроводности от 0,058 Вт/(м*°С) при 25°С до 128 Вт/(м*°С) при 300°С [4, табл. 1.84].
Все более широкое применение в качестве основного теплоизоляционного слоя находят пенопласты. Пенопласты представляют собой пористый газонаполненный полимерный материал. Технология их изготовления основана на вспенивании полимеров газами, образующимися в результате химических реакций между отдельными смешивающимися компонентами. К пенопла- стам, допускаемым к применению для изоляции теплопроводов, следует отнести фенолформальдегидные пенопласты ФРП-1 и резопен, изготавливаемые из резольной смолы ФРВ-1А или резо- цела и вспенивающего компонента ВАГ-3. Из этого материала изготавливаются цилиндры, полуцилиндры, сегменты, изолированные фасонные части марок ФРП-1 и резопен [4, табл. 1.112]. Теплопроводность составляет 0,043...0,046 при 20°С.
Также перспективно применение пенополиуретановых материалов, получаемых в результате смешения различных полиэфиров, изоцианатов и вспенивающих добавок [4, табл. 1.114].
Нанесение пенопластовой изоляции производится на заводах путем заливки в формы или набрызга на поверхность труб. Изоляция стыков, фасонных частей, арматуры и др. возможна на месте монтажа трубопровода путем заливки в опалубки или в скорлупы жидкой вспененной массы с последующим быстрым твердением пеноизоляции.
Например, разработанная ВНИПИэнергопром пенополиуретано- вая теплогидроизоляция ППУ 308 Н имеет коэффициент теплопроводности, равный 0,032 Вт/(м*°С) при плотности 40.. .90 кг/м3, наносится на трубы механизированным способом, при этом не требуется антикоррозийное покрытие. Наружный слой плотностью 150...400 кг/м3 с пределом прочности на сжатие 50 кг/см2 используется в качестве покровного слоя
Теплоизоляционные конструкции включают в себя защитное покрытие поверхности труб от коррозии, основной слой изоляции (несколько слоев) и защитное покрытие (покровный слой), предохраняющий основной слой теплоизоляции от механических повреждений, воздействия атмосферных осадков и агрессивных сред. К защитному покрытию относятся также средства и детали крепления покровного слоя и изоляции в целом
Выбор защитного покрытия поверхности труб от коррозии производится в зависимости от способа прокладки, от вида агрессивных воздействий на поверхность и от конструкции тепловой изоляции (прил. 5).
Наиболее распространенным являются масляно-битумные покрытия по грунту, а также покрытия изолом или бризолом по изоль- ной мастике.
Весьма эффективным является стеклоэмалсвое покрытие, состоящее из смеси кварцевого песка, полевого шпата, глинозема, буры и соды. Для повышения сцепления с металлом в состав вводят оксиды никеля, хрома, меди и другие добавки Водный густой состав наносится на поверхность трубы, высушивается и оплавляется на поверхности трубы в кольцевом электромагнитном индукторе при температуре около 800°С. Стыковые соединения труб могут покрываться эмалыо при помощи передвижных установок. Недорогим антикоррозийным средством является покрытие краской ЭФАЖС на эпоксидной смоле Находят применение другие эпоксидные эмали Для теплопроводов, находящихся в жестких температурно-влажностиых условиях, весьма эффективна металлизация поверхности алюминием газо1ср- мическим способом Алюминиевое покрытие наносится па поверхность трубы при помощи газопламенных или электродуго- вых аппаратов газовой или воздушной струей Установка по металлизации алюминием может входить в поточно-механизированную линию по теплоизоляции труб
Перед нанесением антикоррозионного покрытия поверхность труб зачищается от коррозии и окалины механическими щетками или пескоструйными аппаратами и при необходимости обезжиривается органическими растворителями
Полносборные теплоизоляционные конструкции-наиболее индустриальный вид изоляции - изготавливаются на заводе с противокоррозионной обработкой труб и с креплением покровного слоя поверх основного слоя изоляции Изоляция стыков, фасонных частей, арматуры, компенсаторов и др. производится после монтажа всех элементов участка теплосети из заготовленных на заводе штучных теплоизоляционных изделий.
Сборные комплектные теплоизоляционные конструкции представляют собой полный комплектный набор теплоизоляционных изделий, элементов покрытия и крепежных деталей по размерам и диаметрам.
В приложении 4 приведены конструкции теплоизоляционные полносборные и комплектные для тепловых сетей.
Подвесные теплоизоляционные конструкции - основной способ теплоизоляции теплопроводов надземной и подземной канальной прокладок. Выполняется из изделий минеральной ваты, стекловаты, вулканитовых изделий, известково-кремниевых и других материалов. В приложениях 1 и 2 приведены допускаемые материалы для основного слоя изоляции в зависимости от способа прокладки тепловой сети.
В настоящее время изготовление подвесных теплоизоляционных конструкций, как правило, осуществляется сборкой штучных заготовок с закреплением покровным слоем и деталями крепления. Сборка изоляционных конструкций на объекте монтажа из готовых элементов (сегментов, полос, матов, скорлуп и полуцилиндров) связана с большой затратой ручного труда.
При монтаже теплоизоляции из мягких материалов (плит, матов) при нанесении покровного слоя неизбежно уплотнение материала теплоизоляционного слоя. Это должно учитываться при расчете необходимого количества материала коэффициентом уплотнения (прил. 8).
Для изоляции запорной арматуры находят применение съемные конструкции набивной изоляции в виде тюфяков, заполненных минеральной или стеклянной ватой, перлитом и другим теплоизоляционным материалом. Оболочка тюфяков изготавливается из стеклоткани.
Покровный слой при надземной прокладке на открытом воздухе, как правило, выполняет функции защитного покрытия от проникновения атмосферной влаги. Используется фольгоизол, фоль- горубероид, армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стеклопластик, сталь листовая углеродистая и листовая оцинкованная, листы, ленты и фольга из алюминиевых сплавов (прил. 6 и 7).
При прокладке в непроходных каналах используют более дешевые армопластмассовые материалы, стеклотекстолит, стеклопластик, стеклорубсроид, рубероид. В тоннелях допускается также применять фольгоизол, фольгорубсроид и алюминиевую фольгу дублированную.
При выборе материала для защитного покрытия в зависимости от способа прокладки теплопроводов следует руководствоваться нормами [3, прил 3].
Крепление покровного слоя из листового металла производят самонарезающими винтами, планками или бандажами из упаковочной ленты или лентами из алюминиевого сплава, оболочки из стеклопластика, фольги и других материалов, крепят бандажами из алюминиевой или упаковочной ленты, оцинкованной стальной ленты и проволоки. Покрытие из кровельной стали окрашивакн атмосферостойкими красками.
На рис. 1 приведен пример теплоизоляции трубопровода минераловатными матами.
Оберточные конструкции выполняют из прошивных матов или из мягких плит на синтетической связке, которые сшивают поперечными и продольными швами. Покровный слой крепится также, как и в подвесной изоляции
Оберточные конструкции в виде теплоизоляционных жгутов из минеральной или стеклянной ваты после наложения их на поверхность также покрывают защитным слоем. Изолируют стыки, фасонные части, арматуру.
Мастичная изоляция применяется также для теплоизоляции на месте монтажа арматуры и оборудования. Применяют порошкообразные материалы: асбест, асбозурт, совелит. Замешенная на воде масса накладывается на предварительно нагретую изолируемую поверхность вручную. Применяется мастичная изоляция редко, как правило, при ремонтных работах.
Применение бесканальных прокладок привлекаем более простой конструкцией и меньшей стоимостью по сравнению с прокладкой в каналах, однако, в этом случае требуется более тщательная гидроизоляция поверхности теплопровода вплоть до помещения изолированной трубы в герметичную оболочку Следует различать конструкции бесканальных прокладок, засыпные, монолитные (литые) и прокладки в предварительно изолированных трубах с герметичными защитными оболочками [5]
Засыпные конструкции характеризуются тем, что смонтированные трубопроводы с антикоррозийным покрытием, уложенные в траншею, засыпаются теплоизоляционной массой В качестве засыпок используют керамзитовый гравий, перлит, асфальтоизол Последний характеризуется тем, что при разогреве трубы теплоносителем вокруг поверхности трубы создается тройной слой: оплавившийся материал, который обволакивает поверхность трубы, являясь антикоррозионным слоем, далее идет пористая спекшаяся масса, являющаяся теплоизоляционным слоем, и пссюырависобразнын периферийный слой засыпки, не изменяющий своих свойств (рис 2) При эксплуатации увлажняется, в основном, наружный слой, и к поверхности трубы влага не проникает. Перемещение трубопровода вследствие температурного удлинения происходит в вязком расплавленном слое Теплопроводность асфальтоизола колеблется от 0,085 Вт/(м*°С) в сухом состоянии до 0,2 Вт/(м*°С) в увлажненном [5]
Для приготовления засыпки в виде асфальтоизола могут применяться отходы от переработки нефти
Засыпная теплоизоляция из керамзита и перлита рекомендус!- ся при сухих и маловлажных грунтах с низким уровнем грунтовых вод Для защиты от поверхностных вод обсыпку рекомендуется покрывать полиэтиленовой пленкой, изолом, рубероидом н другими рулонными материалами
Находит применение засыпка гидрофобизировапным мелом Перед обработкой в шаровой мельнице мел смешивается с гидро- фобизатором.
Засыпка мела производится в инвентарную опалубку, в которую предварительно укладывается полиэтиленовая пленка После обсыпки трубопровода и уплотнения пленкой внахлест укрывают изолированный трубопровод. Коэффициент теплопроводности гидрофобизированного мела в среднем 0,086 Вт/(м*°С).
Монолитные теплоизоляционные конструкции получили самое широкое распространение.
Примером такой конструкции является армопенобетонная оболочка, разработанная и широко применяемая в Ленинграде с 1948 г. Изготовление ее и покрытие труб производится индустриальным способом на специализированных заводах. Армирование, заливка пенобетоном в формы и автоклавная обработка производится на поточной линии. В бетон добавляют пенообразователь (столярный клей, канифоль и кальцинированная сода). Гидрозащитное покрытие выполняется в виде трех слоев бризола на битум- но-резиновой мастике. Защитный слой - асбсстоцементная штукатурка по проволочной сетке В других случаях защитный слой выполняется из двух-трех слоев стеклоткани по битумно-резино- вой мастике (рис. 3).
Тепловое удлинение труб в изоляции из армопенобегона происходит вместе с изоляцией.
Стыки труб изолируют по месту монтажа скорлупами или сегментами из пенобетона, фенольного норопласта или газобетона.
Теплопроводность пенобетона составляет 0,093.. .0,116 Вт/(м*°С).
Высокая индустриальность изготовления изоляции в монолит нон оболочке из армопенобетона явилась результатом широкого внедрения этою метода строительства бескапальиых теплопроводов
Другим, широко распространенным способом индустриального строительства тепловых сетей являются бесканальныс прокладки в битумоперлитной оболочке. Изготовление бигумоперлптной смеси, нанесение на поверхность трубы, уплотнение и покрытие рулонным материалом осуществляется на поточной линии
Вследствие малого сцепления бтумоперлига с поверхностью трубы тепловые удлинения происходят внутри изоляции
При этом способе изоляции необходимо осуществляв усиленное антикоррозийное покрытие груб с учетом возможности проникновения влаги к поверхности труб через изоляцию Невысокая стоимость изоляционной конструкции и индустриальность ее изготовления явились следствием широкого применения битумоперлитной теплоизоляции
Теплопроводность материала зависит также от плотности и колеблется в пределах 0,08...0,15 Вт/(м*°С)
Разработано и применяется большое количество материалов для монолитной теплоизоляции при бескапальиых прокладках пенобетон, пснополимербстон, перлитобетоп, керамзитобетон, асфаль- токерамзитобетон, газосиликат, пеностекло и др
Пенопласты Применение пенопластов как утеплитель в изоляции трубопроводов тепловых сетей сдерживалось вследствие их низкой температуроустойчивости и высоким водопоглощением. Разработаны и применяются композиционные полимерные органические материалы с различными добавками, значительно улучшающие их теплотехнические качества.
Например, ЛенЗНИИЭП предложил фенольный поропласт ФЛ на основе фенолформальдегидной смолы, керосинового контакта Петрова, мочевины, поверхностно-активного вещества ОП-7 алюминиевого порошка и ортофосфорной кислоты [5, с. 100]. Однако из-за высокого водопоглощения требуется хорошая гидроизоляция поверхности труб. Разработанная технология механизированного покрытия труб изоляционным и гидроизоляционным слоем позволяет достичь высокой степени индустриализации строительства тепловых сетей. Благодаря высокой адгезии поро- пласта с поверхностью трубы тепловые удлинения происходят совместно с изоляцией.
ВНИПИэнергопромом налажено производство теплопроводов в изоляции из пенополимербетона (ППБИ) методом формования и напыления ППБИ представляет собой новый вид теплогидроизо- ляции на основе химических органических продуктов и минеральных наполнителей. Предназначается для изоляции бесканально проложенных теплопроводов с температурой теплоносителя до 150°С.
Конструкция изоляции монолитная трехслойная: антикоррозионный слой, плотностью 800.. .1000 кг/м3, толщиной 3.. .8 мм, средний теплоизоляционный плотностью 200.. .300 кг/м3, X = 0,07 Вт/(м*°С) (толщина определяется расчетом) и наружный гидрозащитный слой высокой прочности. Все три слоя образуются одновременно при формовании за один цикл.
Высокая индустриальность изготовления конструкции позволяет вести монтаж трубопроводов "с колес".
