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聚氨酯直埋保温管性能和施工工艺  

2011-02-13 08:37:34|  分类: 交流平台 |  标签: |举报 |字号 订阅

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聚氨酯直埋保温管性能和施工工艺
一、高密度低压聚乙烯(HDPE)外护层聚氨酯直埋保温管概述HDPE外护层聚氨酯直埋保温管概述节能直埋保温管道由钢管、防腐层、保温层、防腐抗压保护层组成,如果是超高温管道,则在保温层和防腐层中间再加一降温层。这些管道具有热损失少抗压性能强、防水防腐性能好等优点。使用寿命一般在40-50年左右。   它与传统的地沟敷设管道相比,具有保温性能好、施工安装简便占地面积少、工程造价低、施工周期短等优点,特别是在节能方面,以目前情况而言,是任何保温管道难以比拟的,据天津市节能技术服务中心测试报告指出:在直埋深度约为一米的管道里,每100米降温为0.1℃,每100米长的热损失率为2.07%,一般情况下一公里保温管道中,每年可节约省标准煤10.4吨。

二、聚氨酯保温材料优点
硬质聚氨酯泡沬塑料是一种性能良好的保温材料,泡孔呈闭孔结构,闭孔中的气体(氟里昂F11)导热系数(0.007W/m.K)极小,因此,聚氨酯材料的隔热性能低于几乎所的的其他保温材料,它与其他保温材料相比,达到同样的保温,绝热层厚度可以减小30-80%。
三、相同条件下,常用保温材料的导热系数和达到同样保温效果时所需绝热材料厚度比较:
保温材料名称 导热系数(W/m.K) 保温层厚度(mm)
硬质聚氨酯泡沬 0.020 50
聚苯乙烯泡沬 0.035 87
矿岩棉 0.040 100
轻质软木 0.050 125
纤维板 0.056 140
膨胀硅酸盐 0.050 125
软木 0.150 375
混凝土块 0.300 750
普通砖 0.600 1500
四、聚氨酯保温管性能指标
HDPE外护管 聚氨酯泡沫保温层
项目 参 照标 准 标准要求 项目 参 照标 准 标准要求
密度Kg/m3 CJ/T114-2000 ≥940 密度Kg/m3 CJ/T114-2000 ≥60
拉伸强度Kpa CJ/T114-2000 ≥19 闭孔率% CJ/T114-2000 ≥88
断裂拉伸率% CJ/T114-2000 ≥350 径向抗压强度Kpa CJ/T114-2000 ≥300
纵向回缩率% CJ/T114-2000 ≤3 导热系数W/(m·k) CJ/T114-2000 ≤0.027
耐环境应力开裂h CJ/T114-2000 F50200 吸水率% CJ/T114-2000 ≤10
长期机械性能h CJ/T114-2000 ≥1500 耐热性/体积变化率% CJ/T114-2000 ≤2.4
熔体流动速率差g/10min CJ/T114-2000 ≤0.5
HDPE外护层聚氨酯保温成品管 发泡前后外径增大率% CJ/T114-2000 ≤2.0
轴向剪切强度Kpa EN253  1994 ≥120
五、聚氨酯保温管规格
公称直径DNmm 钢管外径×壁厚mm 外套管 外径×壁厚 mm 保温层厚度 mm
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
50 57×3.5 112×2.5 122×2.5 132×2.5 142×2.5 152×2.5 162×2.5 25 30 35 40 45 50
65 76×3.5 131×2.5 141×2.5 151×2.5 161×2.5 174×2.5 181×2.5 25 30 35 40 45 50
80 89×4 144×2.5 154×2.5 164×2.5 174×2.5 184×2.5 194×2.5 25 30 35 40 45 50
100 108×4 164×3.0 174×3.0 184×3.0 194×3.0 204×3.0 214×3.0 25 30 35 40 45 50
125 133×4 189×3.0 199×3.0 209×3.0 219×3.0 229×3.0 239×3.0 25 30 35 40 45 50
150 159×4.5 216×3.5 226×3.5 236×3.5 246×3.5 256×3.5 266×3.5 25 30 35 40 45 50
200 219×6 276×3.5 286×3.5 296×3.5 306×3.5 316×3.5 325×3.5 25 30 35 40 45 50
250 273×6 331×4.0 341×4.0 351×4.0 361×4.0 371×4.0 381×4.0 25 30 35 40 45 50
300 325×7 383×4.0 393×4.0 403×4.0 413×4.0 423×4.0 433×4.0 25 30 35 40 45 50
350 377×8 437×5 447×5 457×5 467×5 477×5 487×5 25 30 35 40 45 50
400 426×8 488×6 498×6 508×6 518×6 528×6 538×6 25 30 35 40 45 50
450 478×8 540×6 550×6 560×6 570×6 580×6 590×6 25 30 35 40 45 50
500 529×8 593×7 603×7 613×7 623×7 633×7 643×7 25 30 35 40 45 50
600 630×10 696×8 706×8 716×8 726×8 736×8 746×8 25 30 35 40 45 50
700 720×10 786×8 796×8 806×8 816×8 826×8 836×8 25 30 35 40 45 50
800 820×10 890×10 900×10 910×10 920×10 930×10 940×10 25 30 35 40 45 50
900 920×10 990×10 1000×10 1010×10 1020×10 1030×10 1040×10 25 30 35 40 45 50
1000 1020×10 1090×10 1100×10 1110×10 1120×10 1130×10 1140×10 25 30 35 40 45 50
六、弯头和变径管规格表
(1)弯头规格表
公称直径DN mm 长 度 L 长 度 L 备注
弯曲半径Rmm 90°L mm 60°L mm 45°L mm 弯曲半径Rmm 30°L mm 15°L mm
50 190 390 330 300 190 350 350 煨制弯头
70 210 410 340 300 210 350 350
80 240 440 360 330 240 380 380
100 343 550 550 470 343 520 520
125 420 700 700 700 — 750 750 焊制弯头
150 505 770 770 770 — 820 820
200 505 950 950 950 — 1000 1000
250 505 1200 1200 950 — 1000 1000
300 505 1200 1200 950 — 1000 1000
400 600 1300 1300 950 — 1000 1000
450 675 1300 1300 1000 — 1000 1000
500 750 1300 1300 1000 — 1000 1000
600 900 1500 1500 1200 — 1100 1100
700 1050 1500 1500 1200 — 1100 1100
800 1200 1500 1500 1200 — 1100 1100
900 1350 1500 1500 1200 — 1100 1100
1000 1500 1500 1500 1200 — 1100 1100
(2)变径管
序号 DN1- DN2 L ㎜ 序号 DN1- DN2 L ㎜ 序号 DN1- DN2 L ㎜
1 50-40 1000 7 200-150 1200 13 500-450 1300
2 70-50 1000 8 250-200 1200 14 600-500 1500
3 80-70 1000 9 300-250 1200 15 700-600 1500
4 100-80 1000 10 400-300 1200 16 800-700 1500
5 125-100 1200 11 450-400 1300 17 900-800 1500
6 150-125 1200 12 500-450 1300 18 1000-900 1500
七、跨越三通规格表
八、固定支架规格表 公称直径DN 干管长度L1mm 支管长度L2mm
干管 支管 跨越 平面
50-300100-300 50-80100-200 9001100 750900 750750
管径 A t L
25 200 20 1000
40 200 20 1000
50 240 20 1000
65 260 20 1000
80 280 25 1000
100 320 25 1200
125 350 25 1200
150 400 30 1200
200 450 30 1500
250 520 30 1500
300 600 35 1500
400-600 650-850 40 1800
九、HDPE外护管规格、管材壁厚偏差
(1)详见CJ/T114-2000标准、
(2)管材壁厚偏差计算公式:
    外径<400㎜   上下偏差之和=0.1×公称壁、厚+0.2
     外径>400㎜   上下偏差之和=0.15×公称壁厚+0.2
十、聚氨酯直埋保温管生产工艺
保温管的生产通常有两种方法即一步法和两步法:
(一)、“一步法”须在工厂生产,生产设备及生产工艺比较复杂
所需设备如下:
1. 90/25、120/25、150/25单螺杆挤出机各一台。
2. 上管机、下管机三套。
3. 低压发泡机三台。
4. 3.全自动液压纠偏机三台。
5. 抛丸除锈机一台。
6. 1500平方米车间一座(含5吨航吊两部)。
7. 300Kw变压器一台。
8. 相关辅助设备。
生产工艺:(略)
(二)、“两步法”工艺设备简单,工厂车间生产和现场生产均可,应用较为广泛。
所需设备:
1. 抛丸除锈机一台
2. 上管机、下管机一套
3. 高压发泡机一台
4. 1000平方米车间一座(含5吨航吊两部)
5. 穿管机两台
6. 不同规格封堵卡头(内涨或外卡)各两套
7. 50Kw变压器一台
生产工艺:(略)
1. 抛丸除锈:
抛丸除锈机、除尘器、上管机、下管机、输管机应在车间外布置。
将待抛丸除锈的钢管顺序送至上管机→开启上管机→输管机→抛丸除锈机→除尘器钢→管的运行速度调整→抛丸量调整→抛丸效果达到钢管表面糙化并呈现出原金属光泽→下管机。
2. 穿管及支架捆扎:
       A.按芯管和保温层选定的HDPE外护管(产品符合设计要求或CJ/T114-2000标准)→穿管机V型槽。
B.抛丸处理后的钢管(下管机)→输管机→穿管机托辊输送段→分段捆扎支架(1.5米/段)→将捆扎好支架芯管穿入V型槽上的HDPE外护管内直至芯管两端裸露部分均为15㎝或20㎝。
C.将符合芯管直径和保温层厚度的卡头(内涨或外卡)封堵在管道两端并将其锁紧(拉紧)。
注:支架的结构、高度、材质、捆扎方式、抗压强度应根据芯管直径和设计要求选取。    
3.  聚氨酯浇注:
调整高压发泡机的混合比为1:1.05→测定设备流量→设定浇注时间(投料量/流量)。在穿管完毕管道两端封堵后的HDPE外护管中间正上位置开浇注孔→将高压发泡机混合头的浇注嘴插入浇注孔→浇注→料空塞封堵浇注孔→熟化→拆卸卡头→检验→修正投料量→成品。
注:投料量(kg)=制品密度(kg/m3)×保温体积m3×系数
系数=1.1~1.5(系数的选取根据管径、保温层厚度、环境温度、原料流动性综合考虑)
十一、聚氨酯原料使用常识及注意事项
硬泡组合聚醚系列产品(俗称白料)包括:普通型、耐高温型、高阻燃型和无氟型四大系列、闭孔率高、绝热性能良好、抗压强度高、低温尺寸稳定性优良等特点。广泛应用于管道保温等工程。
耐高温硬泡组合聚醚系列产品具有以下特点:①耐温性能优越,长期耐温达160℃;②阻燃性能良好;③发烟量低;④高温尺寸稳定性好。特别适合于高层建筑和高压蒸汽管道的保温工程施工。
高阻燃硬泡组合聚醚系列产品阻燃性能:氧指数一般能达到28-30%,特殊情况下经特殊处理氧指数可大于30%,能满足部分要求特殊阻燃需要。
聚氨酯泡沬属于反应成型高分子材料,它突出特点是由两种液体在常温下发生发泡反应形成泡沬保温材料,特别适合现场模具成型。但是,由于聚合反应发生在施工现场,故泡沬质量不仅受原料质量的影响,而且在很大程度上受施工环境温度、黑白料比例、保温层厚度、施工设备和施工人员的技术水平等因素的影响。为了得到高性能的泡沬制品和理想的发方率必须严格控制施工环境温度,发泡反应的最适宜温度为20-25℃,请您尽量在此温度范围内施工。严格控制黑白料比例,黑料比白料普通料为1比1,高温料一般为1.5-2比1。
耐温性能  普通料形成和制品耐温120℃,高温料形成的制品耐温160℃,高于160℃的保温工程,应采用复合保温层。
阻燃性能  阻燃的含义是离火自熄,并非不燃。目前,阻燃聚氨酯泡沬氧指数最高只能达到30%,要求氧指数高于30%的保温工程,请您选用其他保温材料或采用复合保温层。
    质量稳定性   组合聚醚保质期为3个月,若在三个月内因气温变化使发泡速度太慢或太快,而无法施工时应增加相应的助剂重新调整。
十二、聚氨酯保温施工中常见问题及解决办法
起发速度慢  此现象一般出现在秋冬季节或早晨施工,因为气温突然降低或气温低所致。将环境温度、黑料温度升高即可解决。一般将黑料温度升至30-60℃,环境温度升至20-30℃即可。
起发速度快  此现象一般出现在春夏季节或中午施工,因为气温突然升高事气温太所致。可将黑料用冷水泠却或夜间放在室外自然冷却,避免太阳直晒。
泡沫强度较小且泡沬较软  此现象由黑白料比例失调引起,适当增大黑料比例即可(1:1—1.05)注意不在使黑料比例太大,否则,会使泡沬变脆,亦影响泡沬性能。
浇注施工中起发慢、结皮厚、发方率低  此现象是因外护管(HDPE)或管道温度太低、传热太快引起。可将外护管或管道外加热至15-25℃,加快起发,减少结皮,提高发放率。
投料量的计算 投料量通常可用以下公式估算:投料量(公斤)=制品密度(公斤/立方米)×模具体积(立方米)。在浇注施工中实际投料量要比计算投料量多10-20%,然后再根据充满程度适当调整。
泡沬收缩  导致收缩的原因十分复杂。主要有以下三个方面:①密度太低;②白料比例大;③固化时间太长、熟化温度太低。视不同情况采取以下办法解决:⑴浇注机密度(自由泡)小于24kg/m3,喷涂料密度(自由泡)小于22kg/m3容易导致收缩,因此不能为追求发方率而盲目降低泡沬密度;⑵使白料、黑料比为1: 1-1.05;
阻燃性能不理想  影响阻燃性能的因素很多,除配料时阻燃剂性能影响飓,泡沬密度、施工方法、试验样品大小等对阻燃性能均有影响。一般就来,泡沬密度小,单位体积阻燃剂含量低,阻燃性能就差。喷涂施工工艺,由于高压空气参于发泡,破坏了泡孔结构,阻燃性能也会变差。试样块的尺寸大小明显影响离火自熄时间,一般而言,试样块越小,离火自熄时间越长,这并不意味着阻燃性能变差。正因为如此,阻燃
性能的检测试验有如下要求:⑴样品为自由发泡泡沬体;⑵样品块密度在35-40kg/m3,⑶样品尺寸为20×20×250长方块。符合以上三个条件的检测样块离火30秒内自熄视为符合GB8333-87国家标准。施工现场通常采用简单方法试验,即:大块自由泡,点燃平面,若在3秒内能自熄,可认为符合GB8333-87标准。任意切片或用手掰开点燃的测试方法是不科学的,点燃制品判断阻燃性能也不妥当。
抗压强度小  聚氨酯泡沬抗压强度和泡沬密度有关。密度越大,
发方率低  影响发方率的因素很多,主要有:①发泡剂用量(由泡沬密度衡量);②施工温度;③施工过程中损耗情况等。发泡剂用量影响自由发泡密度,在浇铸施工中尽量减少浪费,并且尽量创造15-25℃的温度环境。

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