青岛直埋式预制保温管施工单位

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  硬质聚氨酯泡沫塑料是一种绝热防腐高分子合成材料，用作防腐保温保冷层，它导热系数低、密度小、强度高、吸水性小、绝热、绝缘、隔音效果好、化学稳定性能好，作为一种绝热材料，广泛应用于石油、化工、运输、建筑、日常生活等领域，如输油和辅热水管道、油库、贮罐、冷库、空调、冰箱、集中供热供汽管道等设施的保温保冷。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

　　高密度聚乙烯保护层的作用是保护聚氨酯保温层免遭机械硬物破坏，防腐防水。

主要技术参数

　　参照CJ/T114-2000高密度聚乙烯外护层聚氨酯泡沫塑料预制保温管要求，各项主要指标如下：

　　1、聚氨酯保温层技术指标：

　　项目 单位 指标 实验标准

　　密度 Kg/m3        ≥60        GB/T 6343

　　抗压强度 Mpa        ≥0.3        GB/T 8813

　　导热系数 W/m·k        ≤0.033        GB/T 10297

　　吸水率 %        ≤10        GB/T 114

　　闭孔率 %        ≥88        GB/T 10799

　　耐热性 ℃ 120或150        EN 253

　　轴向剪切强度 Kpa        ≥120        CJ/T 114

　　2、预制直埋保温管主要技术指标：

　　项目 单位 指标 实验标准

　　保温厚度 mm        设计要求 CJ/T 114

　　轴向偏心距 mm        ≤3.0 / 4.5 / 6.0 / 8.0       

　　轴向剪切强度 Mpa        ≥0.12（23±2℃）

　　抗冲击性 不应有可见裂纹

　　报警线阻抗 M Ω 20~∞

特点：

　　1、使用了导热系数低、隔热性能好的硬质聚氨酯作为隔热材料，具有优异的隔热性

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。

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

　　（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。

　　（2）直接喷涂法。是硬质聚氨酯泡沫塑料现场施工、修补技术的主要方法，这种方法不受工作面外形尺寸、几何形状的限制，不用模具，制品厚度可根据实际需要任意调节，可连续成型；效率高。

　　①喷涂机械硬质泡抹塑料直接喷涂的喷涂机由几部分组成：A、B组分物料贮箱，A、B组分泵，电加热系统，滤气减压系统和喷枪。

　　JG-3型喷涂发泡机由1台三相交流电动机带动，经变速机变速箱带动2台HV3／68型环形活塞式计量泵作顺时针同步运转，计量泵A、B按定比各自输送组分液料、经耐压管输送到喷枪，在压缩空气的作用下，A、B两组分液体在喷抢混合室内相互混合，然后以高速雾状喷涂至工作面，待发泡、固化，形成一定密度和一定厚度的硬质聚氨酯泡沫塑料涂层。

　　JG-3型喷涂机之变速箱配有两种转速，可任选一种。不同转速获得喷涂量也不同，JG—3型喷涂机转速与喷涂量关系见表5—10。

表5-10 JG-3型喷涂机转速与喷涂量

转速/r·min-1475715

喷涂量/L·min-11～282～48

　　②喷涂操作 按配方配料A组分和B组分，分别倒入A、B物料贮槽。喷涂用空气压力0．3～0．4MPa。被喷涂物面温度40～50℃，加速涂层的熟化，提高黏结力。喷枪对准物面，稍带有一点角度，离物面300～500mm距离，喷枪移动速度0．5～O．8 m／min。

　　③喷涂层技术控制

　　a．乳化时间 乳化时间太短，枪口要堵塞；时间太长物料要流失或滴落。

　　b．初凝时间 物料初凝可用手测试，以不粘手计时。一般控制在10～12 s间，时间长了要影响施工进度；时间短了待第二次

喷上时，其表面已有固化层，将产生间隔层，以致影响到导热系数。

　　c．雾化风压 胶液在喷枪内混合系通过压缩空气在混合器内搅拌雾化，一般控制风压0．4～0．6MPa。

　　直接喷涂的缺点是表面不光滑，并呈麻面状。当喷涂管道时，物料损失约10％。

　　（3）一次灌注成型法。灌注发泡是聚氨酯泡抹塑料在模腔内成型的主要方法。一次性灌注物料流动性好，发泡时充满模腔各个部位，省工、省料、制品光滑，质量好。

　　灌注发泡是用灌注发泡机进行的常用JG-1型灌注发泡机系低压循环型。JG—1型灌注发泡机规格与能力见表5—11。

表5-11 JG-1型灌注发泡机规格与能力

时间规格

JG-1-10JG-1-20JG-1-30JG-1-40JG-1-60

1s

25s

60s60～170ml

1.65～4.15L

4～10L130～330ml

3.35～8.35L

8～20L0.2～0.5L

5～12.5L

12～30L0.3～0.7L

6.65～16.7L

16～40L0.4～1L

10～25L

24～60L

　　JG-1型灌注发泡机参数如下。灌注搅拌头，电动4000 r／min。定量输送泵，HV系列环形活塞泵。原液灌，A、B各100L。溶剂中洗、强风吹扫，按程序自动操作。原液补充，电动泵输送。原液搅拌混合，电动锚式搅拌器。注入定时器，1～40 s。注剂罐，20L。原液温度调节，电加热、水泵循环、恒温自空。外表尺寸，2m×1．3 m±2．3m。全机总重，1 t。

　　JG-1型灌注发泡机工作程序示意如图5-2所示。一次灌注成型法模具如图5-3所示。

　　摸具设计实例。例如输油管系螺旋卷管，其外径φ529 mm，焊缝高出壁2．5 mm，需绝热层厚50 mm，则模具直径D=529+50×2+2.5×2=634 mm；长度=1000 mm；模具壁厚，1～2 mm碳钢；加强筋，30×4角铁；阻头高度50mm。