«СнабСтройИнвест»   Центр снабжения
строительными материалами и инженерным
оборудованием
тепло-, гидро-, звукоизоляция, металлопрокат, электротехника
Осуществляются поставки во все регионы России
Корзина —
8 800 200 97 78
Бесплатный звонок по России
Екатеринбург: (343) 204-97-78
Курган: (3522) 650-323
Тюмень: (3452) 566-116

SnabStroyInvest 425-819-209

Статьи

Теплоизоляция трубопроводов теплосетей

07.03.12

Требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам, и их свойства





Теплоизоляционные материалы и конструкции предназначены для уменьшения потерь тепла трубопроводами и оборудованием тепловых сетей, поддержания заданной температуры теплоноси­теля, а также недопущения высокой температуры на поверхности теплопроводов и оборудования.

Уменьшение транспортных потерь тепла является главнейшим средством экономии топлива Учитывая сравнительно небольшие затраты на теплоизоляцию трубопроводов (5...8% от капитало­вложений в строительство тепловых сетей), очень важным в во­просах сохранения транспортируемого тепла по трубопроводам является их покрытие высококачественными и эффективными теп- лоизоляциоиными материалами.

Теплоизоляционные материалы и конструкции непосредствен­но контактируют с окружающей средой, характеризующейся ко­лебаниями температуры, влажности, а при подземных проклад­ках - агрессивными действиями грунтовых вод по отношению к поверхности труб

Теплоизоляционные конструкции изготавливают из специальных материалов, главное свойство которых - малая теплопроводность Различают три группы материалов в зависимости от теплопровод­ности: низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(мв°С) при средней температуре материала в конструкции 25°С и не более 0,08 Вт/(м*°С) при 125°С; средней теплопроводности 0,06.. 0,115 Вт/(м-°С) при 25°С и 0,08.. .0,14 Вт/(мв°С) при 125°С; повышенной т сплопровод- ности 0,115...ОД75 Вт/(м-°С) при 25°С и 0,14 .0,21 Вт/(м-°С) при 125°С [1, с 45].

В соответствии с [3] для основного слоя теплоизоляционных кон­струкций для всех видов прокладок кроме бескаиалыюй, 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 бесканальнойй 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.)

По этой причине для изготовления тепловой изоляции не до­пускается применение котельных шлаков, содержащих в своем составе сернистые соединения.

Также важным свойством является водопоглощение и гидро- фобность (водоотталкиванис) Увлажнение тепловой изоляции резко повышает ее коэффициент теплопроводности вследствие вытеснения воздуха водой. Кроме того, растворенные в воде кис­лород и углекислота способствуют коррозии наружной поверх­ности труб и оборудования.

Воздухопроницаемость теплоизоляционною материала также необходимо учитывать при проектировании и изготовлении теп­лоизоляционной конструкции, которая должна обладать соответ­ствующей герметичностью, не допуская проникновения влажно­го воздуха

Теплоизоляционные материалы также 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 био- стойкимн, те не подвергаться гниению, действию грызунов и изменениям структуры и свойств во времени

Индустриальность в изютовлсшш 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.


ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ ПРИ НАДЗЕМНОЙ И ПОДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКАХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ В КАНАЛАХ

Теплоизоляционные материалы

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 (битум) связующих или прошивки синтетическими нитями различные маты, плиты, по­луцилиндры, сегменты и шнуры.

Маты минераловатные прошивные изготавливают без обкла­док и с обкладками из асбестовой ткани, стеклоткани, стеклово- локнистого 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 вертикальнослоистые, наклеенные на покровный материал, а также маты прошивные из минеральной ваты на металлической сетке.

Для теплоизоляции на месте монтажа стыков трубопроводов, а также 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 также центробеж- но-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 также зависит от плотности и колеблется в пределах 0,041...0,074 Вт/(м-°С)

Находят широкое применение в качестве оберточного и покров­ного материала холст стскловолокнистый (нетканый рулонный материал на синтетическом связующем) и полотно холстопрошив- иое из отходов стекловолокна, представляющее собой mhoi ослой- ный 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

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 теплосети.

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 самонарсзающими винтами, планками или бандажами из упако­вочной ленты или лентами из алюминисвою 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 мннераловатными плитами.

Теплоивая изоляция трубопроводов

 

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.


ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ БЕСКАНАЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК

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.


Порошковая изоляция труб


Теплопроводность пенобетона составляет 0,093.. .0,116 Вт/(м*°С).


Прокладка трубопроводов в изоляции из монолитного армопенобетона

 

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 для тепловой изоляции трубопроводов теплосетей 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 теплосетей. Благодаря высокой адгезии поро- пласта с поверхностью трубы тепловые удлинения происходят со­вместно с изоляцией.

ВНИПИэнергопромом налажено производство теплопроводов в изоляции из пенополимербстона (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".


Материалы для изоляции труб



Разделы / Статьи
Работает на: Amiro CMS