第九章 硬 質聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層

第一節 概述

熱介質在管道中輸送時,如不采用保溫措施,將有很大一部分熱量白

白損失掉。而采用保溫后則可減少90％左右的熱損失。其經濟效益是相

當顯著的。泡沫塑料短期耐溫可大于130℃,但當長期處于100℃以上時,

泡沫塑料容易老化, 使保溫效果下降。但在小于100℃溫度下使用時,化

學性能穩定, 容重輕,吸水率小,導熱系數小,但其強度較低,運輸及施工

過程中容易損壞。

第二節 防腐保溫層結構

聚氨酯泡沫塑料防腐保溫層一般由塑料保溫層和保護層組成, 保護

層有以下幾個作用:

1.增加強度,使泡沫塑料不易損壞;

2.提高了保溫效果及壽命;

3.提高了防水、防潮氣的能力;

4.使外觀平整,美觀。

保護層可采用聚乙烯塑料, 也可采用其他適宜的材料。當采用聚乙

烯塑料作保護層時,其厚度不應小于1.2mm;當采用石油瀝青作保護層時,

除考慮熱瀝青對泡沫塑料層的影響外,其結構應符合如下要求:

瀝青保護層結構

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┃ 保護層結構 每層瀝青厚度,mm 保護層總厚,mm           ┃

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┃瀝青-玻璃布-瀝青 ┃

┃-玻璃布-瀝青-聚氯 ≈1.5 ＞4 ┃

┃乙烯工業膜 ┃

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第三節 材料性能的要求

1.泡沫塑料性能指標

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┃ 項 目 │ 指 標 ┃

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┃ 容 重 Kg/`m+3!` │ 40～70 ┃

┃ 抗壓強度 MPa │ ≥0.2 ┃

┃ 吸 水 率 g/c`m+3!` │ ＜0.03 ┃

┃ 導熱系數 W/m·℃ │＜0.0035┃

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┃耐│尺寸變化率 ％ │ ＜1.5 ┃

┃熱│重量變化率 ％ │ ＜1 ┃

┃性│強度增長率 ％ │ ＞10 ┃

┃ │導熱系數變化率％│ ＞10 ┃

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泡沫塑料與鋼管的粘接力一般是很好的,經測試,其強度大于0.2MPa,

扒開檢查發現,鋼管表面全粘接有泡沫塑料,粘接程度達100％。因此,在

正常情況下,水是不可能達到鋼管表面的。但在生產過程中,如果鋼管表

面除銹不徹底, 或操作溫度,配比不合適,就容易造成泡沫塑料層與鋼管

表面脫離,形成空腔或泡沫塑料自身開裂形成裂紋。這樣,水就可以從缺

陷處或鋼管端面沿泡沫塑料層與管壁之間的裂縫向內滲透,使鋼管腐蝕。

因此,保溫層端面必須采取防水措施,但其具體作法還有待于研究。

2.聚乙烯塑料保護層

聚乙烯塑料性能指標

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┃ 項 目 │ 指 標 ┃

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┃ 密 度 g/cm2 │0.935～0.950┃

┃ 抗拉強度 MPa │ ＞20 ┃

┃ 斷裂伸長率 ％ │ ＞600 ┃

┃ 脆化溫度 ℃ │ ＜-65 ┃

┃ 維卡軟化點 ℃ │ ＞120 ┃

┃耐環境應力開裂時間 h│ ＞100 ┃

┃ 耐擊穿電壓 MV/m │ ＞30 ┃

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聚乙烯保護層 (俗夾克)是以高密度聚乙烯為原料摻上各種助劑而

成的一種防腐材料。該材料強度高,抗腐蝕性強,國外已大量用于埋地管

道防腐及管道保溫層的外保護層。

3.瀝青保護層

保護層的性能應符合 《埋地鋼質管道石油瀝青防腐層技術標準》

SYJ 8-84中有關規定。

第四節 施工工藝

一.管中管成型法

1. 鋼管外表面預處理,清潔度應達到《涂裝前鋼材表面處理規范》

(SYJ 4007-86)中的Sa 2或St3級的要求。

2. 在鋼管上安裝定位環,環間距為2～2.5m,兩端的定位環距聚乙烯

保護管端頭距離不大于0.1m。根據管徑不同,每道定位環由3～10個支承

塊組成, 并均而在圓周上。然后,將鋼管置入聚乙烯保護管內,并傾斜一

適宜的角度。

3. 嚴格按照配方將A、B兩組分原料混合物均勻,立即一次性注入聚

乙烯保護管和鋼管的環形空間中。 操作溫度以20℃±2℃為宜。封堵環

形空間端面, 泡沫塑料固化后,將管緩慢放平,在常溫下充分熟化后才能

堆放。

4.特殊管段的制作

(1)聚乙烯保護管彎頭可按尺寸直接擠出成型。在鋼管彎頭上應加

密定位環,且距保護管端頭不得大于0.1m。

(2)三通等異形管件的聚乙烯保護管可采用焊接方法制作。

二.一步成形法

采用該方法,可在擠出聚乙烯外保護層的同時,澆鑄聚氨脂保溫材料,

在形成外保護層的同時,也同時制成保溫層。

1.將經預處理的鋼管送入作業線,預熱涂底膠。

2.鋼管經過聚乙烯擠出模,同時注入聚氨脂保溫材料。

3.在聚乙烯成膜的同時,聚氨酯也發泡,在鋼管與聚乙烯膜的環形空

間中,形成保溫層。

4.水冷,然后,從管段接頭處剖開,預留出焊接所要求的光管長度。

5.質量檢查,堆放。

第五節 質量檢查

1.帶有防腐保溫層的鋼管兩端應預留一段光管,長度為150±10mm。

對于焊接時要求預熱的高強鋼管,光管長度宜為200±10mm。端面應平整,

不垂直度不大于1.5D/100(D為保護管外徑)。

2.保溫層端面應涂刷防水密封膠,涂刷應均勻,嚴密且無漏點。

3.聚乙烯保護層不得有裂紋和壓傷。表面凸凹度不得超過5mm。

4.鋼管和保護管兩端面的同心度偏差應符合下表要求:

─────────────────────

保護管外徑,mm 端面同心度允許偏差,mm

─────────────────────

＜160 1.5

160～400 2.2

＞400 3

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5.泡沫塑料應均勻填滿環形空間,無明顯的泡孔條紋。

6.泡沫塑料中,只允許有極少數符合下述情況的空洞:

深度不超過10mm,面積不大于2500mm`+2!`;

深度大于10mm,但不大于保溫層厚度的2/3,其面積不大于

500mm`+2!`。

每平方米不得有5個以上的面積大于或等于500mm`+2!`的空洞,

空洞深度達到保溫層厚度的2/3者為不合格。

第六節 搬運與存放

1.防腐管應存放在地面平整,無碎石,硬物處;

2.地面有足夠的承載力,保證堆放后不發生塌陷和傾倒;

3.場地周圍不允許有積水;

4.管托應高出地面159mm,堆放高度不得高于2m。露在存放時應用蓬

布蓋住。遠離熱源,露天存放不應超過3個月。

5.運輸時采取保護措施,以免損傷防腐保溫層。

第七節 防腐保溫層的補口、補傷

一.防腐保溫層的補口

1.焊接前,應地防腐保溫層端面采取必要的保護措施;

2.清除補口處鋼管表面的油污并除銹, 清潔度達到SYJ 4007-86中

St3級要求;

3.用預制塊粘合法補口:

①鋼管表面除銹合格后,必須在8小時內涂刷聚氨酯膠。

②在聚氨酯預制塊的粘接面涂上一層聚氨酯膠, 將預制塊粘接在補

口處的鋼管上。粘接前,預制塊上應無泥土、油污、脫膜劑等。

4.整體澆注法補口:

①將一層聚氯乙烯塑料膜鋪放在澆注模具內, 并將模具固定在補口

處。

②將聚氨酯泡沫塑料的A、 B兩組分原料混合并立即注入模具內,熟

化后拆除模具,并修整表面。

5.外保護層補口

①在補口處保溫層上均勻地涂一層底膠, 套上熱收縮套(帶)。兩邊

搭接長度不小于100mm。用加熱器先從中部環向加熱,并逐漸向兩端移動

加熱,使收縮套均勻收縮,防止出現皺折,氣泡,邊沿起翹和烤焦等缺陷。

收縮套兩端有底膠溢出時,停止加熱。

②在保溫層及兩側各100～120mm范圍內涂刷一層底膠,膠層要均勻,

無氣泡,無流淌,空白,從一端向另一端纏繞膠帶,搭接膠帶寬度的50％。

與聚乙烯保護層搭接長度不小于100mm。纏繞時拉力適宜,嚴禁出現皺折,

鼓泡,搭邊起翹等現象。纏完一遍后,涂上底膠,再從另端纏一遍。

二.補口質量檢查

1.熱收縮套的補口表面不應有氣泡,皺折和邊沿起翹,表面凸凹度不

超過5mm。

2.聚乙烯膠帶口表面應平整,搭邊均勻,無皺折,翹起等。

3.剖開抽查率為3％,泡沫塑料應均勻地充滿空間。

三.補傷

1. 切除損傷處泡沫塑料,將完好的泡沫塑料塊切成與切除處幾何形

狀相同的預制塊,對露鐵處進行除銹,直到露出金屬光澤。

2. 在露鐵表面,修補處泡沫塑料表面和預制塊的粘接面上涂一層聚

氨酯膠,將預制塊嵌入并粘接在損傷處。

3.蓋上大于切除面積的聚乙烯補片,并用加熱器加熱,使補片與聚乙

烯保護層熔合在一起。

4. 當外保護層為瀝青層時,應按SYJ 8-84《埋地鋼制管道瀝青防腐

層技術標準》要求進行補口和補傷。