Тепловая изоляция является важнейшим конструктивным элементом всех звеньев систем ЦТ - теплогенерирующих, транспортных звеньев, установок теплового потребления. Снижая тепловые потери и предотвращая выстывание теплоносителей, она формирует технико-экономическую эффективность, надежность и долговечность установок в целом, возможность индустриализации и является основным средством экономии топливных ресурсов. В бесканальных прокладках теплопроводов тепловая изоляция выполняет также функции несущей конструкции.
Для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов, воздуховодов применяют полносборные или комплектные конструкции заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности.
Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносителя и способа прокладки. Конструктивно она выполняется из следующих элементов: теплоизоляционного слоя; армирующих и крепежных деталей; пароизоляционного слоя; покровного слоя.
В качестве теплоизоляционного слоя СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов » рекомендуют к применению более 30 основных видов материалов, изделий, заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих: тепловой поток через изолированные поверхности оборудования и трубопроводов согласно заданному технологическому режиму или нормированной плотности теплового потока; исключение выделения в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных и взрывоопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации; исключение выделения в процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.
К числу таких эффективных традиционно используемых в тепловых сетях материалов относятся армопенобетон автоклавного твердения, битумоперлит, асфальтокерамзитобетон, газосиликат, фенольные пенопласты, теплоизоляционные маты и плиты из минеральной ваты, вулканитовые и некоторые другие материалы (рис. 1). Основные усредненные данные теплоизоляционных материалов и изделий представлены в табл. 1.
Рисунок 1.
Таблица 1. Основные данные теплоизоляционных материалов и изделий
|
Материалы или изделия |
Максимальная температура теплоносителя, °С |
Теплопроводность, Вт/(м°С), при 20°С и влажности, % |
Плотность, кг/м 3 |
|
|
Минеральная вата |
||||
|
Изоляция: |
||||
|
из минеральной ваты |
||||
|
из непрерывного стекловолокна |
170* |
|||
|
из штапельного стекловолокна |
||||
|
совелитовые |
400* |
|||
|
вулканитовые |
400* |
|||
|
известково-кремнеземистые |
225* |
|||
|
Монолитные: |
||||
|
армопенобетон |
||||
|
битумоперлит |
||||
|
асфальтокерамзитобетон |
||||
|
пенобетон |
||||
|
фторопласт |
||||
|
Самоспекающийся асфальтоизол |
||||
|
Плиты торфяные |
220* |
|||
* Максимальное значение.
В качестве материалов для покровного слоя тепловой изоляции при новом строительстве применяют конструкции заводского изготовления:
1) из металла (листы и ленты из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболочки гофрированные, металлопласты и др.);
2) на основе синтетических полимеров (стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик рулонный, армопластмассовые материалы и др.);
3) на основе природных полимеров (рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кровельный и др.);
4) минеральные (стеклоцемент, штукатурка асбоцементная и др.);
5) дублированные фольгой (фольга алюминиевая дублированная, фольгоизол и др.).
В качестве противокоррозионных и гидроизоляционных покрытий используются покрытия барьерного и протекторного типов - полимерные, металлизационные, силикатные и органосиликатные, а также защитные покрытия на битумном вяжущем.
Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять материалы со средней плотностью не более 600 кг/м 3 и теплопроводностью не более 0,13 Вт/(м·°С). Конструкция тепловой изоляции при этом должна обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке, представлены в табл. 2.
Таблица 2. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке
|
Материал |
Условный проход трубопровода, мм |
Средняя плотность ρ, кг/м 3 |
Теплопроводность сухого материала λ, Вт/(м·°С), при 20°С |
Максимальная температура вещества, °С |
|
Армопенобетон |
||||
|
Битумоперлит |
130* |
|||
|
Битумокерамзит |
130* |
|||
|
Битумовермикулит |
130* |
|||
|
Пенополимербетон |
||||
|
Пенополиуретан |
||||
|
Фенольный поропласт ФП монолитный |
* Допускается применение до температуры 150 "С при качественном методе отпуска теплоты.
На рис. 2, 3 представлено несколько вариантов традиционных индустриальных конструкций теплопроводов.
Рисунок 2. 1 - труба; 2 - антикоррозийное покрытие; 3 - мат из минеральной ваты; 4 - стальная сетка; 5 - асбестоцементная штукатурка
Рисунок 3. 1 - труба; 2 - антикоррозионное покрытие; 3 - битумоперлит; 4 - гидрозащитное покрытие из стеклоткани по лаку
Пенобетонная изоляция представляет собой легкий изоляционный материал, получаемый путем приготовления пеномассы и последующего отвержения ее в кассетном автоклаве при давлении пара 8-10 кгс/см 2 в течение 11-14 ч.
Учитывая значительную хрупкость пенобетонной изоляции, ее армируют спиральным каркасом, располагаемым в наружной трети толщины изоляции.
После автоклава сушку пенобетона производят горячими газами при t = 200 °С в течение суток.
Такая конструкция получила широкое применение в прокладке распределительных и дворовых сетей.
Начиная с 1970-х годов в Подмосковье (Дмитровские и Владимирские теплосети) стали применять пенополиуретановую (ППУ) изоляцию трубопроводов теплосети, изготавливаемую первоначально примитивным способом, вручную, в ремонтно-заготовительных мастерских.
Предварительно очищенную от окалины стальную трубу укладывали в корытообразный желоб (разрезанная вдоль труба большего диаметра) и закрывали таким же желобом сверху, затем в образовавшийся кольцевой зазор заливали под уклоном жидкий полимерный состав, состоящий из смеси смолы «полиизоционата» (компонент «А») и отвердителя — «пол-иола» (компонент «Б»). Этот состав в течение нескольких минут, реагируя, вспенивался, заполняя весь объем, затем застывал и превращался в пористую губчатую массу с открытыми порами. В зависимости от выбранных пропорций компонентов удавалось получать изоляцию различной плотности — от мягкой структуры - поролона, до камнеподобной твердой губчатой массы, прочно схватывающихся с металлической поверхностью трубы. После завершения экзотермической реакции смеси компонентов и остывания конструкции желоба снимались, и изолированная таким образом труба шла в монтаж.
Описанная ручная технология легла в основу заводской с той разницей, что вместо самодельных коробов на заводах стали применять оболочки трубчатого типа из специально обработанного - экструдированного (для лучшего сцепления с пористой массой ППУ) полиэтилена или тонкостенных металлических труб. Улучшился также процесс предварительной механической очистки (до металлического блеска) наружной поверхности основной трубы и установлен входной и выходной заводской контроль качества продукции.
Основной трудностью в изготовлении такой изоляции до настоящего времени является острый дефицит исходных компонентов, так как отечественная химическая промышленность не в состоянии обеспечить потребности народного хозяйства (промышленности, транспорта, энергетики, ВПК) и их приходится закупать по дорогим ценам за рубежом. Это отражается и на цене пенополиуретановой изоляции.
Несмотря на это, в стране начали развиваться современные заводские технологии, учитывающие как отечественный, так и зарубежный опыт изоляции труб и оборудования с применением ППУ.
Современная производственная база (ЗАО «МосФлоулайн»), предоставленная российской стороной, была запроектирована и укомплектована ведущими западноевропейскими фирмами с учетом действующих на рынке технологий. Технологическое оборудование позволяет выпускать 2400 м изолированной трубы и 60 шт. изолированных фасонных изделий в сутки. Продукция выпускается двух видов: в полиэтиленовой оболочке для подземной прокладки и в оцинкованной металлической оболочке для надземной прокладки тепловых сетей.
Для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в качестве рабочей трубы применяют оцинкованные трубы d y = 32-219 мм. Сборка оцинкованных фасонных изделий в заводских условиях выполняется цинконеразрушающим методом - пайкой.
Для тепловых сетей поставляется продукция диаметром 32-1220 мм со всеми фасонными изделиями. ЗАО «МосФлоулайн» - пока единственное отечественное предприятие, обеспечивающее полный спектр сервисных услуг от проектирования до сдачи в эксплуатацию и выдачи 5-летней гарантии на заводские элементы, работу по изоляции стыков и работоспособность системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) трубопроводов. Это пример освоения и внедрения новых технологий XXI в.
На рис. 4 и 5 показаны готовые изделия теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн», которые представляют собой жесткую конструкцию типа «труба в трубе», состоящую из стальной (рабочей) трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ) и внешней защитной оболочки из полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали.
ПРИМЕЧАНИЕ. У пенополиуретановой изоляции есть существенный недостаток, о котором нужно всегда помнить - этот органический материал горюч и в процессе горения его выделяются сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), которые при пожарах являются основной причиной гибели людей. Поэтому в подземных конструкциях тепловых сетей с ППУ изоляцией через каждые 300 м в тепловой изоляции устраивают негорючие вставки из минеральной изоляции .
Рисунок 4. Конструкция ППУ - изоляции трубопровода по технологии ЗАО «МосФлоулайн»
Рисунок 5. Теплоизолированные ППУ трубы для бесканальной (в полиэтиленовой оболочке) и надземной прокладки тепловых сетей (в металлической оболочке)
Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но, что не менее важно, его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе – полимербетон и бион.
Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах и опорах для следующих целей:
уменьшения потерь тепла при его транспортировании, что снижает установленную мощность источника тепла и расход топлива;
уменьшения падения температуры теплоносителя, подаваемого к потребителям, что снижает требуемый расход теплоносителя и повышает качество теплоснабжения;
понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания (камерах, каналах), что устраняет-опасность ожогов и облегчает обслуживание теплопроводов.
Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:
1) низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;
2) малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;
3) малая коррозионная активность;
4) высокое электрическое сопротивление;
5) щелочная реакция среды (рН > 8,5);
6) достаточная механическая прочность!
Не допускается использовать материалы, подверженные горению и гниению, а также содержащие вещества, способные выделять кислоты, крепкие щелочи, вредные газы и серу.
Наиболее тяжелые условия для работы теплопроводов возникают при подземной канальной и особенно бесканальной прокладке вследствие увлажнения тепловой изоляции грунтовыми и поверхностными водами и наличия в грунте блуждающих токов. В связи с этим к важнейшим требованиям к теплоизоляционным материалам относятся малое водопоглощение, высокое электросопротивление, а при бесканальной прокладке высокая механическая прочность.
В качестве тепловой изоляции в тепловых сетях в настоящее время применяют в основном изделия из неорганических материалов (минеральной и стеклянной ваты), известково-кремнеземистые, совелитовые, вулканитовые, а также составы, изготовляемые "из асбеста, бетона, асфальта, битума, цемента, песка или других компонентов для бесканальной прокладки: битумоперлит, асфальтоизол, армопенобетон, асфальтокерамзитобетон и др.
В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штучную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную и литую), мастичную и засыпную.
Оберточные и штучные изделия применяют для всех элементов тепловых сетей и могут быть как съемными - Для оборудования, требующего обслуживания (сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения), так и несъемными. Крепят их при помощи бандажей, проволоки, винтов и т. п., выполненных из оцинкованных, кадмиро-ванных или коррозионно-стойких материалов, и покровного слоя. Заливочную и засыпную изоляцию применяют обычно для элементов тепловых сетей, не требующих обслуживания. Мастичную изоляцию допускается использовать для запорной и дренажной арматуры и сальниковых компенсаторов при условии выполнения съемных конструкций для патрубков сальниковых компенсаторов и сальников уплотнений арматуры.
Теплоизоляционные конструкции стальных трубопроводов при надземной и подземной канальной прокладке, а также при бесканальной прокладке в монолитной оболочке состоят обычно из трех основных слоев: противокоррозионного, теплоизоляционного и покровного. Противокоррозионный слой накладывается на наружную; поверхность стальной трубы и выполняется из обмазочных и оберточных материалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной мастике, эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стекло-эмали и др.). Поверх него укладывается основной теплоизоляционный слой из оберточных, штучных или монолитных изделий. За ним идет покровный слой, защищающий теплоизоляционный слой от воздействия влаги и воздуха и от механических повреждений. Выполняется он при подземной прокладке из двух-трех слоев изола или бризола на изольной мастике, асбестоцементной штукатурки по металлической сетке, лакостеклоткани с различными пропитками, фольгоизола, а при надземной прокладке - из листов оцинкованной стали, алюминия, сплавов алюминия, стеклоцемента, стеклорубероида, стеклопластика и т. п.
Канальные теплопроводы. В каналах с воздушным зазором изоляционный слой может выполняться в виде подвесной или монолитной конструкции. На рис. 8.25. показан пример выполнения подвесной изоляционной конструкции. Она состоит из трех основных элементов:
а) антикоррозийного защитного слоя 2 в виде наложенных в заводских условиях на стальной трубопровод 1 нескольких слоев эмали или изола, имеющих достаточную механическую прочность и обладающих высоким электросопротивлением и необходимой температуростойкостью;
б) теплоизоляционного слоя 3, выполненного из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например минеральной ваты или пеностекла, в виде мягких матов или твердых блоков, укладываемых поверх защитного антикоррозионного слоя;
в) защитного механического покрытия 4 в виде металлической сетки, выполняющей роль несущей конструкции для теплоизоляционного слоя.
Для увеличения долговечности теплопровода несущая конструкция подвесной изоляции (вязальная проволока или металлическая сетка) покрывается сверху оболочкой из некорродирующих материалов или асбоцементной штукатуркой.
Рис. 8.25. Теплопровод в непроходном канале с воздушным зазором
1 – трубопровод; 2 – антикоррозионное покрытие; 3 – теплоизоляционный слой; 4 – защитное механическое покрытие
Бесканальные теплопроводы . Они находят оправданное применение в том случае, когда по надежности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах и даже превосходят их, являясь более экономичными по сравнению с последними по начальной стоимости и трудозатратам на сооружение и эксплуатацию.
Требования к изоляционным конструкциям бесканальных теплопроводов такие же, как и к изоляционной конструкции теплопроводов в каналах, а именно высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло–, влаго–, воздухо– и электросопротивление.
Бесканальные теплопроводы в монолитных оболочках . Применение бесканальных теплопроводов в монолитных оболочках – один из основных путей индустриализации строительства тепловых сетей. В этих теплопроводах на стальной трубопровод наложена в заводских условиях оболочка, совмещающая тепло– и гидроизоляционные конструкции. Звенья таких элементов теплопровода длиной до 12 м доставляются с завода на место строительства, где выполняется их укладка в подготовленную траншею, стыковая сварка отдельных звеньев между собой и накладка изоляционных слоев на стыковое соединение. Принципиально теплопроводы с монолитной изоляцией могут применяться не только бесканально, но и в каналах.
Современным требованиям к надежности и долговечности достаточно полно удовлетворяют теплопроводы с монолитной теплоизоляцией из ячеистого полимерного материала типа пенополиуретана с замкнутыми порами и интегральной структурой, выполненной методом формования на стальной трубе в полиэтиленовой оболочке (типа «труба в трубе»).
При этом предварительно теплоизолированные трубопроводы выполняются с оболочкой из полиэтилена высокого давления. Пространство между оболочкой и трубой заполняется жестким пенополиуретаном. В пенополиуретане заложены медные проводники для контроля наличия влаги в теплоизоляции трубопровода.
Благодаря хорошей адгезии периферийных слоев изоляции к поверхности контакта, т.е. к наружной поверхности стальной трубы и внутренней поверхности полиэтиленовой оболочки, существенно повышается долговременная прочность изоляционной конструкции, так как при тепловой деформации стальной трубопровод перемещается в грунте совместно с изоляционной конструкцией и не возникает торцевых зазоров между трубой и изоляцией, через которые влага может проникнуть к поверхности стальной трубы.
Средняя теплопроводность пенополиуретановой теплоизоляции составляет в зависимости от плотности материала 0,03 – 0,05 Вт/(м ∙ К), что примерно втрое ниже теплопроводности большинства широко применяемых теплоизоляционных материалов для тепловых сетей (минеральная вата, армопенобетон, битумоперлит и др.).
Благодаря высокому тепло– и электросопротивлению и низким воздухопроницаем мости и влагопоглощению наружной полиэтиленовой оболочки, создающей дополнительную гидроизоляционную защиту, теплогидроизоляционная конструкция защищает теплопровод не только от тепловых потерь, но, что не менее важно, и от наружной коррозии. Поэтому при применении этой конструкции изоляции отпадает необходимость в специальной антикоррозийной защите поверхности стального трубопровода.
Использование трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией позволяет снизить потери тепловой энергии в 3-5 раз по сравнению с существующими видами тепловой изоляции (битумперлит, битумкерамзит, пенобетон и др.) и получить годовую экономию около 700,0 Гкал/год в расчете на 1 км.
Строительство тепловых сетей с пенополдиуретановой теплоизоляцией осуществляется в несколько раз быстрее по сравнению с канальными и стоимость в 1,3-2 раза ниже, а срок службы составляет 30 лет при долговечности обычно применяемых конструкций 5-12 лет.
Битумоперлит, битумокерамзит и другие аналогичные изоляционные материалы на битумном вяжущем обладают существенными технологическими преимуществами, позволяющими сравнительно просто индустриализировать изготовление монолитных оболочек на трубопроводах. Но наряду с этим указанная технология изготовления оболочек нуждается в улучшении для обеспечения равномерной плотности и гомогенности битумоперлитной массы как по периметру трубы, так и по ее длине.
Кроме того, битумоперлитная изоляция, как и многие другие материалы на битумном вяжущем, при длительном прогреве при температуре 150°С теряет водостойкость из–за потери легких фракций, что приводит к снижению антикоррозионной стойкости этих теплопроводов. Для повышения антикоррозионной стойкости битумоперлита в процессе изготовления горячей формовочной массы вводят полимерные добавки в портландцемент, что повышает температуростойкость, влагостойкость, прочность и долговечность конструкции.
Бесканальные теплопроводы в засыпных порошках . Эти теплопроводы находят применение главным образом при трубопроводах малого диаметра – до 300 мм.
Преимущество бесканальных теплопроводов в засыпных порошках по сравнению с теплопроводами с монолитными оболочками заключается в простоте изготовления изоляционного слоя. Для сооружения таких теплопроводов не требуется наличия в районе строительства тепловых сетей завода, на который должны предварительно поступать стальные трубы для наложения монолитной изоляционной оболочки. Изоляционный засыпной порошок в соответствующей упаковке, например в полиэтиленовых мешках, легко транспортируется на большие расстояния железнодорожным или автотранспортом.
В качестве таких порошков применяют самоспекающийся пенобетон, перлитобетон, асфальт или асфальтобетон.
Как известно, в двухтрубных тепловых сетях температурные режимы, а следовательно, и температурные деформации подающего и обратного трубопроводов неодинаковы. В этих условиях адгезия слоя теплоизоляции к наружной поверхности стальных трубопроводов недопустима. Для защиты наружной поверхности стальных трубопроводов от адгезии с изоляционным массивом они покрываются снаружи слоем антикоррозионного мастичного материала, например асфальтовой мастикой, до заливки жидким пеноцементным раствором.
Литые конструкции теплоизоляции бесканальных трубопроводов. Из литых конструкций бесканальных теплопроводов некоторое применение получили теплопроводы в пенобетонном массиве в качестве материала для сооружения таких теплопроводов может быть использован перлитобетон. Смонтированные в траншеи стальные трубопроводы заливаются жидкой композицией, приготовленной непосредственно на трассе или доставленной в контейнере с производственной базы. После схватывания бетобетонный или перлитобетонный массив засыпается грунтом.
1. В чем заключаются основные требования к конструкциям современных теплопроводов? Назовите сортамент трубопроводов тепловой сети и типы применяемой арматуры.
2. Сравните подземные теплопроводы в проходных каналах, непроходных и бесканальных. Назовите преимущества и недостатки каждого типа прокладки и основные области их целесообразного применения.
3. Назовите конструкции современных компенсаторов температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей. Как производится расчет и подбор П - образных компенсаторов?
4. Охарактеризуйте конструкции опор трубопроводов тепловых сетей. Приведите расчетную формулу для определения результирующего усилия, действующего на неподвижную опору теплопровода.
5. Каковы основные особенности и требования к теплоизоляционным конструкциям теплопроводов?
В основе каждого технологического процесса лежит экономическая эффективность, на которую влияет совокупность множества факторов. Одним из таких моментов, важным для многих отраслей промышленности (химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой, услуг ЖКХ и многих других), является тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. В промышленных масштабах она применяется на горизонтальных и вертикальных аппаратах, резервуарах для хранения различных жидкостей, в различных обменниках и насосах. Выделяются особо высокими требованиями к тепловой изоляции процессы использования криогенного и низкотемпературного оборудования. Энергетическая отрасль использует изоляционные элементы при эксплуатации всех видов котлов и турбин, баков-аккумуляторов и различных В зависимости от участка применения к ним предъявляются те или иные требования, которые включены в СНиП. Тепловая обеспечивает сохранение неизменности заданных параметров, при которых происходят а также их безопасность, снижает потери.
Общие сведения
Тепловая изоляция - один из наиболее распространенных видов защиты, нашедший свое применение практически во всех отраслях промышленности. Благодаря ей обеспечивается безаварийная работа большинства объектов, представляющих угрозу здоровью человека или окружающей среде. Существуют определенные требования по выбору материала и монтажу. Они собраны в СНиП. Изоляция трубопроводов должна соответствовать нормам, поскольку от этого зависит нормальное функционирование многих систем. Практически все требования, перечисленные в документации, являются обязательными к исполнению. В большинстве случаев тепловая изоляция теплопроводов является ключевым фактором для бесперебойной работы и функционирования объектов энергетики, жилищно-коммунального хозяйства и промышленности. Дополнительным качеством, которым обладает тепловая изоляция трубопроводов, является обеспечение требований, применяемых в области энергосбережения. Грамотная, выполненная по всем стандартам изоляция трубопроводов позволяет сократить потери тепла в процессе его передачи от поставщика к конечному потребителю (например, при предоставлении услуг горячего водоснабжения в системе жилищно-коммунального хозяйства), что в свою очередь снижает общие энергетические затраты.
Требования к сооружениям
Монтаж и процесс эксплуатации теплоизоляционных сооружений напрямую зависят от их предназначения и места установки. Существует ряд факторов, оказывающих влияние на К ним относят температурные, влажностные, механические и прочие воздействия. На сегодняшний день приняты и утверждены определенные требования, в соответствии с которыми производится расчет изоляции трубопроводов и последующий монтаж. Они считаются основными, учет их является базовым при строительстве сооружений. К ним, в частности, относят:
Безопасность применительно к окружающей среде;
Пожароопасность, надежность и долговечность материалов, из которых изготавливается сооружение;
Теплотехнические показатели.
К параметрам, характеризующим эксплуатационные свойства материалов теплоизоляции, относят некоторые физические величины. Это теплопроводность, сжимаемость, упругость, плотность, вибростойкость. Немаловажное значение имеют и горючесть, стойкость к воздействию агрессивных факторов, толщина изоляции трубопроводов и ряд других параметров.
Теплопроводность материала
Коэффициент теплопроводности сырья, из которого изготавливается изоляция, определяет эффективность всего сооружения. Исходя из его значения, рассчитывается необходимая толщина будущего материала. Это в свою очередь влияет на величину нагрузки, которая будет оказываться со стороны теплоизолятора на объект. При вычислении значения коэффициента учитывают всю совокупность факторов, оказывающих на него непосредственное влияние. Итоговое значение влияет на выбор материала, способ его укладки, необходимую толщину для достижения максимального эффекта. Также учитывается температуростойкость, степень деформации при заданной нагрузке, допустимая нагрузка, которую добавит материал на изолируемую конструкцию, и многое другое.
Срок службы
Эксплуатационный период теплоизоляционных сооружений различен и зависит от множества оказывающих непосредственно на него влияние факторов. К ним, в частности, следует относить месторасположение объекта и погодные условия, наличие/отсутствие механического влияния на теплоизоляционное сооружение. Эти факторы, имеющие ключевое значение, влияют на долговечность конструкции. Увеличить срок эксплуатации помогает нанесение дополнительного специального покрытия, которое существенно снижает уровень воздействия со стороны окружающей среды.
Требования пожарной безопасности
Нормы пожарной безопасности определены для каждой из отраслей промышленности. Например, для газовой, нефтехимической, химической отраслей в составе теплоизоляционных сооружений допускается применение трудногорящих или негорючих материалов. При этом на выбор влияют не только указанные показатели выбранного вещества, но и поведение теплоизоляционного сооружения при общем пожаре. Увеличение пожароустойчивости достигается за счет нанесения дополнительного покрытия, устойчивого к действию высоких температур.
Санитарно-гигиенические требования к сооружениям
При проектировании объектов, в рамках которых должны протекать специфические технологические процессы с повышенными требованиями к стерильности и чистоте (например, для фармацевтической промышленности), ведущее значение имеют определенные нормы. Важно для таких помещений использовать материалы, которые не оказывают влияния на Аналогична ситуация и для ЖКХ. Изоляция трубопроводов осуществляется в строгом соответствии с установленными нормами, при этом должна быть обеспечена надежность и безопасность использования.
Отечественные производители защитных материалов
Рынок теплоизоляционных материалов разнообразен и способен удовлетворить потребности любого покупателя. Здесь представлена проду
кция как импортных, так и отечественных производителей. Российские компании занимаются выпуском следующих видов теплоизоляционных материалов:
Маты, представляющие собой прошитую с двух сторон стеклоткань, в обкладках из минераловаты или крафт-бумаги;
Минераловатные изделия на основе гофрированной структуры (с ее помощью осуществляется промышленная изоляция трубопроводов);
На синтетической основе;
Продукция, в основе которой лежат стеклянные штапельные синтетические волокна.
Наиболее крупными производителями теплоизоляционных материалов являются: ОАО "Термостепс", Назаровский ЗТИ, "Минеральная вата" (ЗАО), ОАО "УРСА-Евразия".
Иностранные производители материалов
На рынке теплоизоляционных материалов представлена и продукция иностранных компаний. Среди ни выделяются: "Partek", "Rockwool" (Дания), "Paroc" (Финляндия), "Izomat" (Словакия), "Сан-Гобэн Изовер" (Финляндия). Все они специализируются на различных видах и сочетаниях волокнистых теплоизоляционных материалов. Самыми распространенными являются маты, цилиндры и плиты, которые могут быть без покрытия или с покрытием с одной стороны (например, в качестве него может использоваться алюминиевая фольга).
Каучуковые и пенопластовые материалы
Наибольшее распространение из пенопластовых теплоизоляционных материалов получил пенополиуретан заливочный. Применяется он в двух видах: в виде плиточных изделий и напыления, используется в основном для защиты при низкотемпературном производстве. Разработчиком его является НИИ синтетических смол (во Владимире), и его дочернее предприятие - ЗАО «Изолан». Изоляция трубопроводов производится и материалами на синтетической основе. В этом случае защите подвергается оборудование, работающее в условиях отрицательных и положительных температур окружающей среды. Основными поставщиками таких материалов являются фирмы "L’ISOLANTE K-FLEX" и "Армаселл". Выглядит такая теплоизоляция как трубки (цилиндры) или плитно-листовые изделия.
С целью уменьшения теплопотерь и предохранения надземных трубопроводов от замерзания проектом предусмотрена прокладка трубопроводов в теплоизоляции с электрообогревом. Объемы изоляции смотри п. 6.6.2, таблицу 19.
Проектирование тепловой изоляции выполнено согласно СП 61.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 41-03-2003) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». В проекте используются изоляционные материалы, характеризующиеся как негорючие по СНиП 21-01-97*.
Изоляция трубопроводов осуществляется после их испытания и устранения всех обнаруженных при этом дефектов.
Конструкцию, материал, толщину тепловой изоляции и покровного слоя приведена ниже (Таблица 21).
Конструкция тепловой изоляции надземных трубопроводов
| Диаметр | Теплоизоляционный материал | Покровный | Крепление покровного | Окраска поверхности трубопровода перед нанесением теплоизоляционного слоя |
| 22,32,57,108 | Цилиндры теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом вязующем марки 150 ГОСТ 23208-2003 | ГОСТ 14918-80* | Бандаж из ленты холоднокатанной из низкоуглеродистой стали ОМ-0,5х20 Пряжки бандажные ТУ 36.16.22-64-92 | |
| Эмаль КО-811 по | ||||
| толщина – 60 мм | толщина — 0,5 мм | ГОСТ 23122-78* | ||
| (три слоя) | ||||
| 159,219,273 | Маты теплоизоляци- | Сталь оцинкованная марки ОЦБ-ПН-НО ГОСТ 19904-90/ОН-КР-2 ГОСТ 14918-80* | ||
| онные прошивные | ||||
| из минеральной ваты | ||||
| марки 125 | ||||
| ГОСТ 21880-2011 | ||||
| толщина – 80 мм | толщина – 0,5 мм | |||
Тепловая изоляция подземных трубопроводов выполнена полуцилиндрами теплоизоляционными из экструзионного пенополистирола. Гидроизоляция выполнена защитной оберткой Полилен-ОБ» по ТУ 2245-004-01297859-99. Конструкцию тепловой изоляции приведена ниже (Таблица 22).
Конструкция тепловой изоляции подземных трубопроводов
| Диаметр трубы, мм | Теплоизоляционный материал | Антикоррозионная изоляция перед нанесением теплоизоляционного слоя | Покровный слой |
| Полуцилиндры «Пеноплэкс 45» | Праймер НК-50 | Защитная обертка «Полилен-ОБ» ТУ 2245-004-01297859-66 |
|
| ТУ 5767-001-01297858-02 (или аналог) | ТУ 5775-001-0129-7859*-95 | ||
| 89, 108 | толщина – 50 мм | Пленка «Полилен 40-ЛИ-63» | |
| Сегменты «Пеноплэкс 45» ТУ 5767-001-01297858-02 (или аналог) | ТУ 2245-003-01297859-99 | ||
| Защитная обертка | |||
| толщина – 50 мм | «Полилен-ОБ» | ||
| ТУ 2245-004-01297859-66 |
Арматура, фланцевые соединения, детали трубопроводов теплоизолированы теми же материалами, что и трубопроводы. Для арматуры, фланцевых соединений, а также в местах измерения и проверки состояния трубопроводов предусмотрены съемные теплоизоляционные конструкции.
Антикоррозионная изоляция трубопроводов
Проектом предусматривается внешняя антикоррозионная защита стальных технологических трубопроводов.
Нетеплоизолируемые трубопроводы надземной прокладки (Т11, Т21 – трубопровод диэтиленгликоля) покрыть эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76* в два слоя по грунтовке ГФ-0119 ГОСТ 23343-78* в один слой.
Трубопроводы, прокладываемые в тепловой изоляции с электрообогревом покрыть эмалью КО-811 по ГОСТ 23122-78* (три слоя).
Для защиты подземных трубопроводов от коррозии наружную поверхность труб покрыть антикоррозионной изоляцией в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51164-98 и РД 39‑132‑94, толщина изоляции не менее 2 мм.
Для защиты трубопроводов и соединительных деталей от почвенной коррозии при подземной прокладке принято защитное пленочное покрытие усиленного типа, а также применяются средства ЭХЗ.
При переходе от надземной прокладки к подземной установлены изолирующие фланцевые соединения, обеспечивающие электрическую изоляцию катодно-защищенного объекта от катодно-незащищенного и позволяют значительно уменьшить опасность коррозии, вызванной воздействием блуждающих токов.
Проектом предусмотрена следующая конструкция пленочного изоляционного покрытия:
- праймер «НК-50» по ТУ 5775-001-01297859-95;
- пленка «Полилен 40-ЛИ-63» по ТУ 2245-003-01297859-99 в два слоя;
- защитная обертка «Полилен-0Б» по ТУ 2245-004-0127859-99 в один слой.
При переходе трубопроводов от подземной прокладки к надземной, предусмотрено перекрытие защитных покрытий внахлест не менее 0,5 м в обе стороны.
Нанесение изоляции должно производиться на предварительно подготовленную поверхность. Подготовку деталей и трубопроводов перед нанесением антикоррозионных покрытий производить по схеме №2 таблицы 3 или по таблице Б.1 (приложение Б) ГОСТ 9.402-2004. При отсутствии жировых загрязнений и маркировочных красок, обезжиривание перед механической обработкой не производится. Механическая очистка поверхности от окислов производится в соответствии с таблицей 9 ГОСТ 9.402-2004 до 2 степени.
Мониторинг скорости коррозии необходимо проводить совместно с эксплуатационным мониторингом трубопроводов и оборудования неразрушающими методами (ревизия трубопроводов, техническое освидетельствование оборудования).