硬質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，它導熱系數低、密度小、強度高、吸水性小、絕熱、絕緣、隔音效果好、化學穩定性能好，作為一種絕熱材料，廣泛應用于石油、化工、運輸、建筑、日常生活等領域，如輸油和輔熱水管道、油庫、貯罐、冷庫、空調、冰箱、集中供熱供汽管道等設施的保溫保冷。有數據顯示，用硬質聚氨酯泡沫塑料保溫的管道比傳統的管道可減少熱損失35％，節約了大量能源，減少了維修費用。另外，它還具有優良的防水防腐性脂，可直接埋入地下或水中，使用壽命可達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、氣體及其他介質的輸送，在石油、化工、航天、軍事、集中供熱熱、*空調、市政等管道的絕熱保溫工程。

保溫管的分類

鋼套鋼復合保溫管

鋼套鋼復合保溫管保溫結構依據滑動方式不同可分為兩大類：

1、內滑動式：保溫結構由工作鋼管、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。內滑動型保溫鋼管是由輸送介質的鋼管+復合硅酸鹽或微孔硅酸鈣+硬質聚氨酯泡沫塑料+外套鋼管+玻璃鋼殼防腐保護層結構構成。各種管件節點保溫處理技術成熟，質量可靠。

2、外滑動式：保溫結構由工作鋼管、玻璃棉保溫隔熱層、鋁箔反射層、不銹鋼緊固鋼帶、滑動導向支架、空氣保溫層、外護鋼管、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構：

  保溫管

*層：工作鋼管層

根據設計和客戶的要求一般選用無縫鋼管、螺旋鋼管和直縫鋼管。鋼管表面經過*的拋丸除銹工藝處理后，鋼管除銹等級可達GB8923-1988標準中的Sa2級，表面粗糙度可達GB6060.5-88標準中R=12.5微米。

第二層：聚氨酯保溫層：

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

第三層：高密度聚乙烯保護層：

預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]

保溫管性能及相關指標

保溫管的結構

高溫預制直埋保溫管主要由四部分組成。

（1）工作鋼管：根據輸送介質的技術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：采用硬質聚氨酯泡沫塑料。

（3）保護殼：采用高密度聚乙烯或玻璃鋼。

（4）滲漏報警線：制造高溫預制直埋保溫管時，在靠近鋼管的保溫層中，埋設有報警線，一旦管道某處發生滲漏，通過警報線的傳導，便可在檢測儀表上報警并顯示出漏水的準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，保證熱網安全運行。

保溫管的特點

高溫預制直埋保溫管-優勢特點

1 具有很強的耐腐蝕和防水能力，綜合造價低

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

2 熱損耗低，節約能源。 熱損耗僅為傳統管材的25%

直埋保溫管 導熱系數 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壽命達到30-50年，而且維護費用極低。

4 占地少 施工快 有利于環境保護

能減少土方開挖量50%以上 減少土建砌筑和混凝土量90%

保溫管技術指標

技術性能

單位

技術

　　（3）交聯劑N-403乙二胺聚醚。化學名爾四（聚乙—羥丙基）乙二胺。其質量指標如下。

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。它有增進分子結構交聯，改進泡沫固化速度，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，其質量指標如下；

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。其質量指標如下。

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可延緩塑料反應膠凝時間和發泡時間，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，也是一種發泡穩定劑。它是一種有機硅大分子化合物，在組分中仗幾種物質均勻互混，作為親水的聚酯和疏水的異氰酸酯、氟碳化合物的乳化劑；其次是穩定發泡，在發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速度和氣體生成速度的化合物。

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

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

3．硬質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聚氨酯泡沫塑料配方。

表5-3 重慶長風化工廠膠液配方

組分原料名稱質量比施工溫度

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聚苯基甲基多導氰酸酯PAPI106.5～117.1 

表5-4 大慶油田科研設計院膠液配方

組分原料名稱質量比生產廠家

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,使高密度聚乙烯內表面的表面張力達到50dyn/cm,有效電暈面積大于75%。

*的高壓聚氨酯泡沫發泡機：

通過的HENNECK高壓發泡機,化學原料可以高壓混合,形成高品質的聚氨酯保溫層,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構。

CAESAR II 管道設計 

從美國引進了原版CAESAR II 管道設計軟件,該軟件以有限元為基礎,廣泛應用于集中供熱,供冷,石油天然氣,LNG以及化工等領域,可以準確模擬各種工況下的管道應力,應變變化狀態。大城縣榮邦防腐保溫材料有限公司設計工程師可以應用該軟件為用戶進行管道系統的應力驗算,幫助用戶優化管道系統,解決管網設計中的實際問題,協助客戶建設安全,高效,節能,經濟的絕熱管網系統。

30～80

30～80

表5-9 預制管殼規格/mm

內徑壁厚長度備注

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。是硬質聚氨酯泡沫塑料現場施工、修補技術的主要方法，這種方法不受工作面外形尺寸、幾何形狀的限制，不用模具，制品厚度可根據實際需要任意調節，可連續成型；效率高。

　　①噴涂機械硬質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，濾氣減壓系統和噴槍。

　　JG-3型噴涂機工作程序如圖5—1所示。

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

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

表5-10 JG-3型噴涂機轉速與噴涂量

轉速/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，提高黏結力。噴槍對準物面，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度；時間短了待第二次

噴上時，其表面已有固化層，將產生間隔層，以致影響到導熱系數。

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

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

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

　　JG-1型灌注發泡機參數如下。灌注攪拌頭，電動4000 r／min。定量輸送泵，HV系列環形活塞泵。原液灌，A、B各100L。溶劑中洗、強風吹掃，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。原液溫度調節，電加熱、水泵循環、恒溫自空。外表尺寸，2m×1．3 m±2．3m。全機總重，1 t。