Теплоизоляция труб.

Теплоизоляция труб предназначена для уменьшения потерь тепла в трубопроводах и тепловых сетях, а так же для поддержания заданной температуры теплоносителя. Теплоизоляцию труб используют в качестве защиты от образования высоких температур на поверхности труб, теплопроводов, оборудования. Уменьшение транспортных потерь тепла является главнейшим средством экономии топлива. Учитывая сравнительно небольшие затраты на теплоизоляцию труб (5...8% от капитало­вложений в строительство тепловых сетей), очень важным в во­просах сохранения транспортируемого тепла по трубам является их покрытие высококачественными и эффективными теплоизоляционными 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:

В соответствии с требованиями 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 используемый для теплоизоляции труб не должны разлагаться с выделением вредных веществ, а также веществ, способствующих коррозии поверхности труб и оборудования (кислоты, щелочи, агрессивные газы, сернистые соединения .) По этой причине для изготовления тепловой изоляции не до­пускается применение котельных шлаков, содержащих в своем составе сернистые соединения.
Также 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 поверхности труб и оборудования. Воздухопроницаемость теплоизоляционного материала также необходимо учитывать при проектировании и изготовлении теп­ло изоляционной 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 труб, особенно при бесканальных прокладках, что вызывает электрокоррозию труб. Теплоизоляционные материалы должны быть достаточно биостойкими, те не подвергаться гниению, действию грызунов и изменениям структуры и свойств во времени.

Индустриальность в износостойкость теплоизоляционных конструкций является одним из главных характеристик теплоизоляционных материалов. Покрытие труб тепловой изоляции желательно 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.

Материалы для теплоизоляции труб.

Минеральная вата.

Основным теплоизоляционным материалом для теплоизоляции труб 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, 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 труб на месте монтажа стыков, 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.

Стеклянная вата представляет собой тонковолокнистый мате­риал, получаемый из расплавленной стеклянной шихты путем непрерывного вытягивания стекловолокна, а также центробежно фильерно-дутьевым способом. Из стеклянной ваты методом формования и склеивания синтетическими смолами изготавливают плиты и маты жесткие, полужесткие и мягкие. Изготавливаются также маты, плиты без связующего, прошивные стеклян­ной или синтетической нитью. Величина коэффициента теплопроводности изделий из стек­ло ваты 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 стекловолокнистый (нетканый рулонный материал на синтетическом связующем)и полотно холсто-прошивное 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. Известково-кремнистые материалы – тонкоизмельченная 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. 

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.

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 пенопластам, допускаемым к применению для изоляции труб, следует отнести фенолформальдегидные пенопласты ФРП-1 и резопен, изготавливаемые из резольной смолы ФРВ-1А. Из этого материала изготавливаются цилиндры, полуцилиндры, сегменты, изолиро­ванные фасонные части марок ФРП-1 и резопен. Теплопроводность составляет 0,043...0,046 при 20°С.

Также перспективно применение пенополиуретановых матери­алов, получаемых в результате смешения различных полиэфиров, изоцианатов и вспенивающих добавок. Нанесение ППУ 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 ВНИПИ энергопром пенополиуретановая гидро- теплоизоляция ППУ 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. Наиболее распространенным являются масляно-битумные по­крытия по грунту, а также покрытия изолом или бризолом по изольной мастике. 

Весьма эффективным является стекло-эмалевое 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 эмалью при помощи передвиж­ных установок. Недорогим антикоррозийным средством являет­ся покрытие краской на эпоксидной смоле. Находят применение другие эпоксидные эмали. Для теплопроводов, на­ходящихся в жестких температурно-влажностиых условиях, весь­ма эффективна металлизация поверхности алюминием газотермическим способом. Алюминиевое покрытие наносится па по­верхность трубы при помощи газопламенных или электродуговых 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. Полносборные теплоизоляционные конструкции. Изоляция данных конструкций имеет наиболее индустриальный вид. Изготавливаются на заводе с антикоррозионной 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.

Подвесные теплоизоляционные конструкции - основной спо­соб теплоизоляции труб 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. 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. 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. Крепление покровного слоя из листового металла производят самонарезающими 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 окрашивают красками стойкими к атмосферным явлениям.