硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是一種絕熱防腐高分子合成材料，用作防腐保溫保冷層，它導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、強度高、吸水性小、絕熱、絕緣、隔音效果好、化學(xué)穩(wěn)定性能好，作為一種絕熱材料，廣泛應(yīng)用于石油、化工、運輸、建筑、日常生活等領(lǐng)域，如輸油和輔熱水管道、油庫、貯罐、冷庫、空調(diào)、冰箱、集中供熱供汽管道等設(shè)施的保溫保冷。有數(shù)據(jù)顯示，用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫的管道比傳統(tǒng)的管道可減少熱損失35％，節(jié)約了大量能源，減少了維修費用。另外，它還具有優(yōu)良的防水防腐性脂，可直接埋入地下或水中，使用壽命可達(dá)20～30年以上，使用溫度-190～120℃。

保溫管是絕熱管道的簡稱，保溫管用于液體、氣體及其他介質(zhì)的輸送，在石油、化工、航天、軍事、集中供熱熱、*空調(diào)、市政等管道的絕熱保溫工程。

保溫管的分類

鋼套鋼復(fù)合保溫管

鋼套鋼復(fù)合保溫管保溫結(jié)構(gòu)依據(jù)滑動方式不同可分為兩大類：

1、內(nèi)滑動式：保溫結(jié)構(gòu)由工作鋼管、硅酸鋁、減阻層、微孔硅酸鈣、隔熱層、不銹鋼緊固鋼帶、鋁箔反射層、聚氨酯保溫層、外套鋼管、外防腐層組成。內(nèi)滑動型保溫鋼管是由輸送介質(zhì)的鋼管+復(fù)合硅酸鹽或微孔硅酸鈣+硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料+外套鋼管+玻璃鋼殼防腐保護(hù)層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。各種管件節(jié)點保溫處理技術(shù)成熟，質(zhì)量可靠。

2、外滑動式：保溫結(jié)構(gòu)由工作鋼管、玻璃棉保溫隔熱層、鋁箔反射層、不銹鋼緊固鋼帶、滑動導(dǎo)向支架、空氣保溫層、外護(hù)鋼管、外防腐層組成。

聚氨酯保溫管

聚氨酯保溫管從里到外分三層結(jié)構(gòu)：

  保溫管

*層：工作鋼管層

根據(jù)設(shè)計和客戶的要求一般選用無縫鋼管、螺旋鋼管和直縫鋼管。鋼管表面經(jīng)過*的拋丸除銹工藝處理后，鋼管除銹等級可達(dá)GB8923-1988標(biāo)準(zhǔn)中的Sa2級，表面粗糙度可達(dá)GB6060.5-88標(biāo)準(zhǔn)中R=12.5微米。

第二層：聚氨酯保溫層：

用高壓發(fā)泡機在鋼管與外護(hù)層之間形成的空腔中一次性注入硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料原液而成，即俗稱的“管中管發(fā)泡”。

第三層：高密度聚乙烯保護(hù)層：

預(yù)制成一定壁厚的黑色或黃色聚乙烯塑料管材。其作用一是保護(hù)聚氨酯保溫層免遭機械硬物破壞，二是防腐、防水。[1]

保溫管性能及相關(guān)指標(biāo)

保溫管的結(jié)構(gòu)

高溫預(yù)制直埋保溫管主要由四部分組成。

（1）工作鋼管：根據(jù)輸送介質(zhì)的技術(shù)要求分別采用有縫鋼管、無縫鋼管、雙面埋弧螺旋焊接鋼管。

（2）保溫層：采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

（3）保護(hù)殼：采用高密度聚乙烯或玻璃鋼。

（4）滲漏報警線：制造高溫預(yù)制直埋保溫管時，在靠近鋼管的保溫層中，埋設(shè)有報警線，一旦管道某處發(fā)生滲漏，通過警報線的傳導(dǎo)，便可在檢測儀表上報警并顯示出漏水的準(zhǔn)確位置和滲漏程度的大小，以便通知檢修人員迅速處理漏水的管段，保證熱網(wǎng)安全運行。

保溫管的特點

高溫預(yù)制直埋保溫管-優(yōu)勢特點

1 具有很強的耐腐蝕和防水能力，綜合造價低

據(jù)有關(guān)部門測算，雙管制供熱管道，一般情況下可以降低工程造價的25%（采用玻璃鋼做保護(hù)層）和10%（采用高密度聚乙烯做保護(hù)層）左右。

2 熱損耗低，節(jié)約能源。 熱損耗僅為傳統(tǒng)管材的25%

直埋保溫管 導(dǎo)熱系數(shù) 0.022kcal/m.h.℃ 憎水率 0.03kg/cm³

3 使用壽命長

正確的安裝和使用可使管網(wǎng)壽命達(dá)到30-50年，而且維護(hù)費用極低。

4 占地少 施工快 有利于環(huán)境保護(hù)

能減少土方開挖量50%以上 減少土建砌筑和混凝土量90%

保溫管技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)性能

單位

技術(shù)

　　（3）交聯(lián)劑N-403乙二胺聚醚。化學(xué)名爾四（聚乙—羥丙基）乙二胺。其質(zhì)量指標(biāo)如下。

外觀淡黃色至棕色透明黏稠液體水分/％≤0.2

羥值（KOH）/mg·g-1770±35  

　　此交聯(lián)劑可代替部分有機胺催化劑，又可代替其他羥基聚醚。它有增進(jìn)分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)，改進(jìn)泡沫固化速度，減少泡沫塑料脆性的作用。

　　（4）阻火劑TCER。是β-三氯乙基磷酸酯，其質(zhì)量指標(biāo)如下；

外觀無色至黃色透明液體酸值（KOH）/mg·g-1≤1.0

相對密度（15～20）1.410～1.430水分/％≤0.3

　　此阻火劑溶于醇、酮，酯、芳烴、氯仿以及*，不溶于脂肪族烴。由于分子中含磷、氯，阻燃作用較顯著。主要作為添加型阻燃劑，除增加塑料具有自熄性外，還有增塑性、耐水、耐候、耐寒性。施工時還可降低黏度，便于施工。

　　（5）多異氰酸酯PAPIR-NCO。其質(zhì)量指標(biāo)如下。

酸值/％<0.3-NCO含量/％>29

水解氯含量/％<0.5黏度（25）/mPa·s<1000

　　多異氰酸酯PAPIR—NCO可延緩塑料反應(yīng)膠凝時間和發(fā)泡時間，有利于一步法泡沫模制。對提高塑料的耐熱性、強皮、耐濕性有很大好處。

　　（6）硅油。是一種表面活性劑，也是一種發(fā)泡穩(wěn)定劑。它是一種有機硅大分子化合物，在組分中仗幾種物質(zhì)均勻互混，作為親水的聚酯和疏水的異氰酸酯、氟碳化合物的乳化劑；其次是穩(wěn)定發(fā)泡，在發(fā)泡過程中降低泡沫表面張力，控制泡孔大小，防止膠凝時微孔合并，起到控制微孔大小的作用。

　　（7）催化劑。三乙醇胺是一種控制聚氨酯分子交聯(lián)速度和氣體生成速度的化合物。

　　生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料通常選用錫鹽與叔胺類例如二月桂酸二丁基錫，它們的作用是促進(jìn)塑料迅速膠凝或泡沫固化。

　　（8）發(fā)泡劑。分為水或物理發(fā)泡劑、氟碳化臺物發(fā)泡劑。作為聚合物膨脹發(fā)泡，充入泡沫微孔以降低導(dǎo)熱系數(shù)。常用的氟碳化合物為F-11、F-113。

3．硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方

　　（1）膠液配方表5—3～表5-7介紹了幾個單位用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方。

表5-3 重慶長風(fēng)化工廠膠液配方

組分原料名稱質(zhì)量比施工溫度

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

二月桂酸二丁基錫

204硅油48～50

15～17

18～20

13～15

1～2.6

0.2～0.5

1.5～2施工溫度

31～41℃

表面溫度

45℃左右

B聚苯基甲基多導(dǎo)氰酸酯PAPI106.5～117.1 

表5-4 大慶油田科研設(shè)計院膠液配方

組分原料名稱質(zhì)量比生產(chǎn)廠家

A甘油聚醚

硅油

二月桂酸二丁基錫

三乙烯二胺

多縮丙二醇

F-11100

3.45

0.09

0.75

1.45

30南京塑料廠

通過電暈處理,使高密度聚乙烯內(nèi)表面的表面張力達(dá)到50dyn/cm,有效電暈面積大于75%。

*的高壓聚氨酯泡沫發(fā)泡機：

通過的HENNECK高壓發(fā)泡機,化學(xué)原料可以高壓混合,形成高品質(zhì)的聚氨酯保溫層,保證聚氨酯泡沫與鋼管之間,以及與高密度聚乙烯之間的粘接強度,從而形成三位一體的管道保溫結(jié)構(gòu)。

CAESAR II 管道設(shè)計 

從美國引進(jìn)了原版CAESAR II 管道設(shè)計軟件,該軟件以有限元為基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于集中供熱,供冷,石油天然氣,LNG以及化工等領(lǐng)域,可以準(zhǔn)確模擬各種工況下的管道應(yīng)力,應(yīng)變變化狀態(tài)。大城縣榮邦防腐保溫材料有限公司設(shè)計工程師可以應(yīng)用該軟件為用戶進(jìn)行管道系統(tǒng)的應(yīng)力驗算,幫助用戶優(yōu)化管道系統(tǒng),解決管網(wǎng)設(shè)計中的實際問題,協(xié)助客戶建設(shè)安全,高效,節(jié)能,經(jīng)濟(jì)的絕熱管網(wǎng)系統(tǒng)。

30～80

30～80

表5-9 預(yù)制管殼規(guī)格/mm

內(nèi)徑壁厚長度備注

45

108

159

219

273

325

426

730

840

1000

2200

790050～80

50

50

50

50

50

30～50

35

80

80

100

30500

500

500

500

500

500

1000

1000

700

700

700

870由兩塊拼接成圓筒

　　（2）直接噴涂法。是硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料現(xiàn)場施工、修補技術(shù)的主要方法，這種方法不受工作面外形尺寸、幾何形狀的限制，不用模具，制品厚度可根據(jù)實際需要任意調(diào)節(jié)，可連續(xù)成型；效率高。

　　①噴涂機械硬質(zhì)泡抹塑料直接噴涂的噴涂機由幾部分組成：A、B組分物料貯箱，A、B組分泵，電加熱系統(tǒng)，濾氣減壓系統(tǒng)和噴槍。

　　JG-3型噴涂機工作程序如圖5—1所示。

　　JG-3型噴涂發(fā)泡機由1臺三相交流電動機帶動，經(jīng)變速機變速箱帶動2臺HV3／68型環(huán)形活塞式計量泵作順時針同步運轉(zhuǎn)，計量泵A、B按定比各自輸送組分液料、經(jīng)耐壓管輸送到噴槍，在壓縮空氣的作用下，A、B兩組分液體在噴搶混合室內(nèi)相互混合，然后以高速霧狀噴涂至工作面，待發(fā)泡、固化，形成一定密度和一定厚度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料涂層。

　　JG-3型噴涂機之變速箱配有兩種轉(zhuǎn)速，可任選一種。不同轉(zhuǎn)速獲得噴涂量也不同，JG—3型噴涂機轉(zhuǎn)速與噴涂量關(guān)系見表5—10。

表5-10 JG-3型噴涂機轉(zhuǎn)速與噴涂量

轉(zhuǎn)速/r·min-1475715

噴涂量/L·min-11～282～48

　　②噴涂操作 按配方配料A組分和B組分，分別倒入A、B物料貯槽。噴涂用空氣壓力0．3～0．4MPa。被噴涂物面溫度40～50℃，加速涂層的熟化，提高黏結(jié)力。噴槍對準(zhǔn)物面，稍帶有一點角度，離物面300～500mm距離，噴槍移動速度0．5～O．8 m／min。

　　③噴涂層技術(shù)控制

　　a．乳化時間 乳化時間太短，槍口要堵塞；時間太長物料要流失或滴落。

　　b．初凝時間 物料初凝可用手測試，以不粘手計時。一般控制在10～12 s間，時間長了要影響施工進(jìn)度；時間短了待第二次

噴上時，其表面已有固化層，將產(chǎn)生間隔層，以致影響到導(dǎo)熱系數(shù)。

　　c．霧化風(fēng)壓 膠液在噴槍內(nèi)混合系通過壓縮空氣在混合器內(nèi)攪拌霧化，一般控制風(fēng)壓0．4～0．6MPa。

　　直接噴涂的缺點是表面不光滑，并呈麻面狀。當(dāng)噴涂管道時，物料損失約10％。

　　（3）一次灌注成型法。灌注發(fā)泡是聚氨酯泡抹塑料在模腔內(nèi)成型的主要方法。一次性灌注物料流

　　JG-1型灌注發(fā)泡機參數(shù)如下。灌注攪拌頭，電動4000 r／min。定量輸送泵，HV系列環(huán)形活塞泵。原液灌，A、B各100L。溶劑中洗、強風(fēng)吹掃，按程序自動操作。原液補充，電動泵輸送。原液攪拌混合，電動錨式攪拌器。注入定時器，1～40 s。注劑罐，20L。原液溫度調(diào)節(jié)，電加熱、水泵循環(huán)、恒溫自空。外表尺寸，2m×1．3 m±2．3m。全機總重，1 t。