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有数据显示,用硬质聚氨酯泡沫塑料保温的管道比传统的管道可减少热损失35%,节约了大量能源,减少了维修费用。另外,它还具有优良的防水防腐性脂,可直接埋入地下或水中,使用寿命可达20~30年以上,使用温度-190~120℃。
聚氨酯泡沫塑料有聚酯与聚醚型之分。通常聚酯在强度、耐温性能等方面较聚醚型为好,但因聚酯原料成本高,所以在应用上受到限制。
1.硬质聚氨酯泡沫塑料的主要性能
硬质聚氨酯泡沫塑料1000℃火焰温度下燃烧5 s后离火,在1~2s内自熄。耐浓度小于10%的无机酸,不耐高浓度的无机酸;耐中等浓度的碱液;耐汽油、机油,耐酮、耐酯,不耐醇。
各种绝热材料性能对比见表5—1。
表5-1 各种绝热材料性能
项目聚氨酯硬质泡沫塑料聚苯乙烯泡沫玻璃聚氯乙然泡沫软木
密度/kg·m-35050160~19060~70240~250
导热系数/W·(m·K)-10.023~0.0260.0430.055~0.0600.0430.058
耐热度/℃+130+75+400+80+100
耐寒度/℃-110-80-270-35
吸水率体积/%0.20.4<0.20.3
压缩强度/MPa≥0.20.18>0.50.18
自熄性自熄易燃不燃易燃燃烧
2. 硬质聚氨酯泡沫塑料原料的性质、规格与选择
硬质聚氨酯泡沫塑料是以多元羟基化合物和异氰酸酯为主要原料。在催化剂、发泡剂的作用下,经加成聚合发泡而成。主要反应力异氰酸酯与多元羟基化合物中的羟基反应生成聚氨酯。催化剂主要有叔胺和有机锡等。发袍反应为异氰酸酯与水反应,产生二氧化碳气体和脲。反应产物脲及叔胺等物对此反应有催化作用。反应所产生的二氧化碳气体被用来发泡。但水发泡的zui大缺点是耗费昂贵的异氰酸酯。也常用低沸点氟氯烷化合物(即F-113等),利用聚合过程中的反应热汽化,使物料在逐步固化前形成泡沫,发泡剂用量可根据所需泡沫体密度来决定。
(1)聚酯。硬质泡沫聚氨酯所用的聚酯,其羟值通常控制在300~500之间。456聚酯指标如下。
(2)Ⅲ型阻火聚醚:是三羟基含磷含氯阻火聚醚。由于分子结构中引入了磷、氯,产品具有阻火性。Ⅲ型阻火授醚质量指标见表5—2。
Ⅲ型阻火授醚质量指标
指标名称一级品二级品
外观黄色透明稠状液体黄色透明稠状液体
羟值(KOH)/mg·g-1500±20485±35
酸值(KOH)/mg·g-1≤5≤5
含磷量/%≥3.9≥3.5
水分/%≤0.2≤0.4
(3)交联剂N-403乙二胺聚醚。化学名尔四(聚乙—羟丙基)乙二胺。其质量指标如下。
外观淡黄色至棕色透明黏稠液体水分/%≤0.2
羟值(KOH)/mg·g-1770±35
此交联剂可代替部分有机胺催化剂,又可代替其他羟基聚醚。它有增进分子结构交联,改进泡沫固化速度,减少泡沫塑料脆性的作用。
(4)阻火剂TCER。是β-三氯乙基磷酸酯,其质量指标如下;
外观无色至黄色透明液体酸值(KOH)/mg·g-1≤1.0
相对密度(15~20)1.410~1.430水分/%≤0.3
此阻火剂溶于醇、酮,酯、芳烃、氯仿以及*,不溶于脂肪族烃。由于分子中含磷、氯,阻燃作用较显著。主要作为添加型阻燃剂,除增加塑料具有自熄性外,还有增塑性、耐水、耐候、耐寒性。施工时还可降低黏度,便于施工。
(5)多异氰酸酯PAPIR-NCO。其质量指标如下。
酸值/%<0.3-NCO含量/%>29
水解氯含量/%<0.5黏度(25)/mPa·s<1000
多异氰酸酯PAPIR—NCO可延缓塑料反应胶凝时间和发泡时间,有利于一步法泡沫模制。对提高塑料的耐热性、强皮、耐湿性有很大好处。
(6)硅油。是一种表面活性剂,也是一种发泡稳定剂。它是一种有机硅大分子化合物,在组分中仗几种物质均匀互混,作为亲水的聚酯和疏水的异氰酸酯、氟碳化合物的乳化剂;其次是稳定发泡,在发泡过程中降低泡沫表面张力,控制泡孔大小,防止胶凝时微孔合并,起到控制微孔大小的作用。
(7)催化剂。三乙醇胺是一种控制聚氨酯分子交联速度和气体生成速度的化合物。
生产硬质泡沫塑料通常选用锡盐与叔胺类例如二月桂酸二丁基锡,它们的作用是促进塑料迅速胶凝或泡沫固化。
(8)发泡剂。分为水或物理发泡剂、氟碳化台物发泡剂。作为聚合物膨胀发泡,充入泡沫微孔以降低导热系数。常用的氟碳化合物为F-11、F-113。
3.硬质聚氨酯泡沫塑料配方
(1)胶液配方表5—3~表5-7介绍了几个单位用的硬质聚氨酯泡沫塑料配方。
表5-3 重庆长风化工厂胶液配方
组分原料名称质量比施工温度
AⅢ型聚醚
乙二胺聚醚
三氯三氟乙烷P-113
β-三氯乙基磷酸酯TCEP
三乙醇胺
二月桂酸二丁基锡
204硅油48~50
15~17
18~20
13~15
1~2.6
0.2~0.5
1.5~2施工温度
31~41℃
表面温度
45℃左右
B聚苯基甲基多导氰酸酯PAPI106.5~117.1
表5-4 大庆油田科研设计院胶液配方
组分原料名称质量比生产厂家
A甘油聚醚
硅油
二月桂酸二丁基锡
三乙烯二胺
多缩丙二醇
F-11100
3.45
0.09
0.75
1.45
30南京塑料厂
进口
北京化工三厂
上海第五制药厂
上海高桥化工厂
上海电化厂
BPAPI142常州有机化工厂
表5-5 大连旅顺塑料保温厂胶液配方
组分原料不同温度下质量配合比
喷涂法浇注法
15~23℃13℃以上15℃以下23℃以上15℃以下
A聚醚
胺醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
H2O
硅油
有机锡
三乙醇胺20
7~8
4~6
11~13
0.2~0.3
0.8~0.9
0.1~0.3
1.6~1.820
6~8
4~6
10~12
0.1~0.3
0.7~0.9
0.1~0.2
1.2~1.420
8~10
4~6
12~13
0.2~0.4
0.8~1.0
0.2~0.4
2.0~2.220
3~5
4~6
9~11
-
0.8~1.0
0.16~0.2
1~1.520
4~6
4~6
8~10
0.1~0.2
0.8~1.0
0.16~0.2
1~1.5
BPAPI指数1.05~1.1
表5-6 东北输油管理局胶液配方
组分原料不同施工方法及温度条件下的质量比
喷涂法浇注法
11℃16℃21℃24℃25℃15℃
AⅢ型阻火聚醚
乙二胺聚醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
H2O
有机锡
三乙醇胺
硅油
20
10
6
13
0.4
0.4
2.2
120
7
6
14
0.2
0.3
1.8
0.820
8
4
12
0.4
0.2
1.4
0.920
8
5
10
0.3
0.2
1.2
120
5
6
11
0
0.16
1
0.820
6
6
10
0.2
0.16
1
0.8
BPAPI555454525252
表5-7 河南苗占防腐公司一队胶液配方
组分原料质量比
AⅢ型阻火聚醚
乙二胺聚醚
β-三氯乙基磷酸酯
F-113
三乙醇胺
硅油
有机锡100
16
8
32
2
1.6
0.017
BPAPI160~165
(2)配料方法及过程
①先校配比进行小试发泡,无误后可大批量配种。
②配料按A组和B组分别进行,充分搅拌,待用。
4. 施工方法
目前硬质聚氨酯泡沫塑料在防腐蚀和绝热工程上应用的施工方法有3种:预制泡沫塑料法、直接喷涂法、一次罐注成型法。
(1)预制泡沫塑料法。以胎模成型为块材或半圆形泡沫塑料。块材或半圆形泡沫塑料的缝隙可用直接喷涂法封闭,形成防腐蚀保温保冷绝热层。预制板材和预制管壳规格见表5—8、表5—9。 3.1 工艺流程:
3.1.1 预制瓦块:
散瓦 → 断镀锌钢丝 → 和灰 → 抹填充料 → 合瓦 → 钢丝绑扎 →
填缝 → 抹保护壳
3.1.2 管壳制品:
散管壳 → 合管壳 → 缠裹保护壳
3.1.3 缠裹保温:
裁料 → 缠裹保温材料 → 包扎保护层
3.1.4 设备及箱罐钢丝网石棉灰保温
焊钩钉 → 刷油 → 绑扎钢丝网 → 抹石棉灰 → 抹保护层
3.2 各种预制瓦块运至施工地点,在沿管线散瓦时必须确保瓦块的规格尺寸
与管道的管径相配套。
3.3 安装保温瓦块时,应将瓦块内侧抹5~10mm的石棉灰泥,作为填充料。瓦
块的纵缝搭接应错开,横缝应朝上下。
3.4 预制瓦块根据直径大小选用18号~20号镀锌钢丝进行绑扎,固定,绑扎
接头不宜过长,并将接头插入瓦块内。
3.5 预制瓦块绑扎完后,应用石棉灰泥浆缝隙处填充,勾缝抹平。
3.6 外抹石棉水泥保护壳(其配比石棉灰∶水泥=3∶7)按设计规定厚度抹平
压光,设计无规定时,其厚度为10~15mm。
3.7 立管保温时,其层高小于或等于5m,每层应设一个支撑托盘,层高大于5
m,每层应不少于2个,支撑托盘应焊在管壁上,其位置应在立管卡子上部200mm处,
托盘直径不大于保温层的厚度。
3.8 管道附件的保温除寒冷地区室外架空管道及室内防结露保温的法兰、阀
门等附件按设计要求保温外,一般法兰、阀门、套管伸缩器等不应保温,并在其两
侧应留70~80mm的间隙,在保温端部抹60°~70°的斜坡。 设备容器上的人孔、
手孔及可拆卸部件的保
温层端部应做成45°斜坡。
3.9 保温管道的支架处应留膨胀伸缩缝,并用石棉绳或玻璃棉填塞。
3.10 用预制瓦块做管道保温层,在直线管段上每隔5~
7m应留一条间隙为5mm的膨胀缝,在弯管处管径小于或等于300mm应留一条间隙为20
~30mm膨胀缝,膨胀缝用石棉绳或玻璃棉填塞,
3.11 用管壳制品作保温层, 其操作方法一般由两人配合,一人将管壳缝剖
开对包在管上,两手用力挤住,另外一人缠裹保护壳,缠裹时用力要均匀,压茬要
平整,粗细要*。
若采用不封边的玻璃丝布作保护壳时,要将毛边摺叠,不得外露。
3.12 块状保温材料采用缠裹式保温(如聚乙烯泡沫塑料),按照管径留出搭
茬余量,将料裁好,为确保其平整美观,一般应将搭茬留在管子内侧,其它要求同
第3.11。
3.13 管道保温用铁皮做保护层,其纵缝搭口应朝下,铁皮的搭接长度,环形
为30mm。弯管处铁皮保护层的结构如图1-52所示。 3.14 设备及箱罐保温一
般表面比较大,目前采用较多的有砌筑泡沫混凝土块,或珍珠岩块,外抹麻刀、白
灰、水泥保护壳。 采用铅丝网石棉灰保温作法,是在设备的表面外部焊一些
钩钉固定保温层,钩钉的间距一般为200~250mm,钩钉直径一般为6~10mm,钩钉
高度与保温层厚度相同,将裁好的钢丝网用钢丝与钩钉固定,再往上抹石棉灰泥,
*次抹得不宜太厚,防止粘接不住下垂脱落,待*遍有一定强度后,再继续分
层抹,直至达到设计要求的厚度。 图1-52 1?.5mm铁皮保护层;2棻N虏
悖?棸朐餐纷怨ヂ荻?×16
待保温层完成,并有一定的强度,再抹保护壳,要求抹光压平。
4 质量标准
4.1 保证项目:
保温材料的强度、容重、导热系数、规格、及保温作法应符合设计要求及施工
规范的规定。
检验方法:检查保温材料出厂合格证及说明书。
4.2 基本项目:
保温层表面平整,做法正确,搭茬合理,封口严密,无空鼓及松动。
检验方法:观察检查。
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