聚氨酯保温管要点.docx
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聚氨酯保温管要点
聚氨酯保温管，就是用硬质聚氨酯泡沫塑料做绝热材料的保温管道，硬质聚氨酯泡沫塑料不用多说了，其根本构造由部介质管道、中间硬质聚氨酯泡沫塑料保温层、外防护层组成的。
2.分类
其分类方式很复杂，一般按照人们的习惯有一下几种方式
2.1.按照敷设方式可以分为：
直埋聚氨酯保温管、架空聚氨酯保温管；
2.2.按照其输送介质的温度可以分为：
常温聚氨酯保温管、高温聚氨酯保温管、深冷聚氨酯保温管；
2.3.按照外护层的不同可以分为：
玻璃钢外护层聚氨酯保温管、高密度聚乙烯外护层聚氨酯保温管、钢外护层聚氨酯保温管及其他外护层保温管；
2.4.按照输送介质的不同有很多种：
如供水用的聚氨酯预制保温管、耐高温聚氨酯保温管，输送蒸汽用的蒸汽直埋聚氨酯复合预制保温管，石油上用的埋地硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温管等等。
还有很多叫法如聚氨酯地埋管，聚氨酯预制管，聚氨酯直埋预制管，聚氨酯夹克管,聚氨酯发泡保温管等等这里就不多介绍了
3.几种常用的聚氨酯保温管
3.1集中供热供回水用的聚氨酯保温管
其构造一般由高密度聚乙烯外护层或玻璃钢外护层、硬质聚氨酯泡沫塑料保温层、部钢管组成的。
按照实际要求还有报警线，支架等其他构造，还可能需要其他保温材料复合层等等
3.1.1高密度聚乙烯外护层聚氨酯硬质泡沫塑料预制保温管
a.参考标准：
1、欧洲EN253；
2、建立部公布CJ/T114-2000；
3、中国石油天然气总公司公布标准SY/T0415-1996；
4、CJT_155-2001预制直埋保温管件等
b.制作流程：
外护层为HDPE高密度聚乙烯外护管分为"两步法〞和"一步法〞制作工艺，聚氨酯硬质泡沫保温层与外部保温用高密度聚乙烯外护层（夹克层）一次成型的制作工艺，我们称这为"一步法〞，先生产出高密度聚乙烯外护层，然后在聚乙烯外护层与钢管之间的空隙再浇注聚氨酯硬质泡沫塑料保温层的制作工艺就是我们常说的"两步法〞
"一步法〞
制作流程：
钢管除锈----钢管防腐----聚氨酯发泡----成形----成品检测----入库
工艺特点：
1、用料广泛，可以由环氧粉末及各种涂料对钢管道防腐。
2、泡沫可采用聚酯高温泡沫及沥青黑泡沫。
3、夹克层与泡沫层粘接、泡沫层与防腐层粘接、防腐层与钢管粘接结实。
"两步法〞
制作流程：
钢管抛丸除锈----聚氨酯发泡----成形----成品检测----入库
工艺特点：
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→抛丸效果到达钢管外表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外护管直至芯管两端裸露局部均为15㎝或20㎝。
C．将符合芯管直径和保温层厚度的卡头（涨或外卡）封堵在管道两端并将其锁紧（拉紧）。
注：
支架的构造、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。
3.1.2玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管
a.参考标准：
CJ/T129-2000
b.玻璃纤维增强塑料外护层介绍：
1、增强材料
（1）玻璃钢表层，树脂层，含量在90%左右，厚度为1.55-2.5mm。
（2）短切玻纤毡或针刺复合毡与外表毡合用：
作为第二层，树脂含量为70%±5%，它是衬层与加强层的过渡层。
紧接衬层，同样起耐腐蚀作用，以防止毛细管现象的发生。
（3）无捻粗砂：
用于玻璃钢管的构造层（强度层），是产品强度的关键，树脂含量达25%-35%，起增强作用，其厚度根据受力情况而定。
要求选用的无捻粗砂易浸透树脂，缠绕过程不起毛，纤维束各股砂之间松紧程度均匀。
2、不饱和树脂
连续缠管用的树脂主要是不饱和聚酯树脂，树脂的牌号取决于产品的使用条件和工艺要求。
连续缠管工艺对树脂的要：
黏度适当、易浸透纤维、凝胶时间长、固化时间短、固化放热低以及固化收缩小。
3、辅助材料
为了提高管材的刚度，通常在增强层中参加石英砂，其添加量最高可达30%。
c.工艺简介
手工玻璃钢外护层聚氨酯保温管的生产工艺：
1.工作管除锈；
2.机械或手工在工作管外用专用模具浇注硬质聚氨酯泡沫塑料；
3.熟化，检测，修整；
4.在外面手工缠绕玻璃丝布，然后手工刷不饱和树脂；
5.检测，熟化，修整，合格后入库。
机械缠绕玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管生产工艺：
1.工作管除锈；
2.机械或手工在工作管外用专用模具浇注硬质聚氨酯泡沫塑料；
3.熟化，检测，修整；
4.机械缠绕玻璃纤维增强塑料外护层（前面有介绍就不多说了）；
5.检测，熟化，修整，合格后入库。
两种外护层的最大区别就是一个缠绕玻璃布，一个缠纱。
一个手工一个机械。
这也是一种进步机械缠绕把制作玻璃钢管的工艺用到了制作聚氨酯保温管道的外护层上面，虽然本钱有所增加，但是其工艺和产品性能比拟容易控制，排除了以往手工产品的性能不稳定工艺落后的状况。
值得我们借鉴。
3.2城镇供热预制直埋蒸汽保温管
参考标准：
CJ/T200—2004"城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件"
CJ/T104---2005"城镇供热直埋蒸汽管道技术规程
3.2.1钢套钢蒸汽直埋预制保温管
钢套钢保温管保温构造依据滑动方式不同分为：
滑动式与外滑动式
（1）滑动式：
保温构造由工作钢管、硅酸铝、减阻层、微孔硅酸钙、隔热层、不锈钢紧固钢带、铝箔反射层、聚氨酯保温层、外套钢管、外防腐层组成。
（2）外滑动式：
保温构造由工作钢管、玻璃棉保温隔热层、铝箔反射层、不锈钢紧固带、滑动导向支架、空气保温层、外护钢管、外防腐层组成。
防腐层：
保护外钢管防止腐蚀物腐蚀钢管，延长钢管使用寿命;
外护钢管:
保护保温层免受地下水侵蚀，支撑工作管并能承受一定的外部荷载;
聚氨酯泡沫层:
保证介质温度，保证外护管外表保持常温;
阻隔、反射层:
保证有机泡沫材料不进入无机硬质耐高温层；反射耐高温层局部热
DN
外径〔mm〕
壁厚〔mm〕
保温层厚度〔mm〕
空气层厚度〔mm〕
外套钢管〔mm〕
散热量W/m
外外表〔℃〕
重量〔kg/m〕
DN50
57
3.5
60
6
219×6
90
47
39.70
DN65
76
3.5
60
7
219×6
112
55
42.03
DN80
89
4
75
11
273×6
108
49
54.19
DN100
108
4
70
6.5
273×6
128
56
56.81
DN125
133
4.5
85
5
325×6
133
54
70.41
DN150
159
5
95
7
377×6
138
52
94.66
DN200
219
6
110
11.5
480×6
152
55
144.71
DN250
273
7
110
10
530×7
177
58
172.53
DN300
325
8
135
9.5
630×7
178
57
220.37
DN350
388
9
150
11.5
720×7
183
55
301.48
DN400
426
10
175
12
820×8
181
54
350.21
DN450
478
11
150
11
820×8
215
59
379.71
DN500
529
12
175
10.5
920×8
212
59
447.09
DN600
630
12
225
12
1120×10
224
55
548.72
DN700
720
12
230
12
1220×10
229
56
589.42
ZMG型钢套钢直埋保温管由工作钢管，隔热式流动支架、主保温层，空气层或真空层，外套钢管和外套钢管防腐层构成。
其构造见以下图，各管件的典型布置见附图。
ZMG型直埋保温管在构造上具有以下特点：
1、采用固定在工作钢管上的流动支架和外套管壁摩擦，保温材料跟随工作钢管一起活动，不会出现保温材料的机械磨损、粉化。
2、外套钢管强度高、密封性能好，可有效地防水、抗渗。
3、外套钢管的外壁采用优质防腐处理，使外套钢管的防腐层寿命在20年以上。
4、工作钢管的保温层选用优质保温材料，保温效果好。
5、工作钢管保温层与外套钢管之间留有10~20mm左右的间隙，既可直到进一步保温的作用。
又是直埋管道极为通畅的排潮通道，使排潮管真正起到及时排潮的作用，同时起到信号管的作用；或将其抽成低真空，可更有效地保温并降低外套管壁腐蚀。
6、工作负管滚动支架采用特种低热材料制成，与钢材的摩擦系数为0.1左右，管道运行时摩擦阻力较小。
7、工作钢管的固定支架，滚动支架与工作钢管的连接采用特别设计，可有效地防止管道热桥的产生。
8、直埋管道的疏水采用全密封式构造，疏水管接于工作钢管的低位点或设计要求的位置，无需另设检杳并。
9、工作钢管的弯头、三通、波纹管补偿器、阀门等均布置在钢套管，整个工作管线处于全密封的环境下运行，平安可靠。
10、采用固定支架技术，可完全邓消外固定混凝土支墩。
节省费用，缩短工期。
11、可采用抽真空技术，根本杜绝外套钢管壁由水分引起的电化学腐蚀，同时更进一步提高管道的保温效果。
二、ZMG直埋保温管主要技术性能参数
ZMG型钢套钢直埋保温管的主要性能参数如下：
2．1工作钢管
管道种类：
无缝钢管或螺旋缝埋弧焊钢管
管道材质：
10号或20号钢
执行标准：
GB/T8163-1999、GB3087-1999或GB/T9711.1-1997
2．2保温层
材料种类：
硅酸铝耐高温超细玻璃棉
常温导热系数：
≤0.045w/m.℃≤0.40w/m.k
容重〔干〕：
100～150kg/m350±2kg/m2
使用温度：
-40℃～800℃-80℃～+450℃
2．3外套钢管
管道种类：
直缝焊接钢管或螺旋焊接钢管
管道材质：
Q235-A〔B〕
执行标准：
GB5235-97或SY/T5037-92
2．4防腐层
材料：
耐高温树脂3PE聚脲
击穿电压≥5000≥30000V≥15000V
长期使用温度≥100℃≥80℃≥130℃
三、直埋保温型号规格：
3．1型号规格的标注
本公司生产的ZWG直埋保温管型号规格的编制方法如下：
例：
ZMG-Z，DN300型直埋保温管
ZMG-钢套型直埋保温管；
Z-直管或管件区分符号。
如：
Z，为直管；W，为弯头；T，为三通；D，为大小头；G，为固定节。
DN300-管道或管件的公称直径及其它必要标示符号，与架空管道通常的表示方法根本一样。
如：
对于直管、固定节，仅标出公称直径，如DN300；对于弯头，需标出公称直径、角度、弯曲半径，强DN300，90，1.5D；对于三通，需标出三通管的主管，支管的公称直径，如DN300/DN200DN300；对于大小头，需标出大管和小管的公称直径，如DN300/DN200。
3.2产品规格
ZMG型钢套钢直埋保温管的规格参数详见下表：
DN
外径〔mm〕
壁厚〔mm〕
保温层厚度〔mm〕
空气层厚度〔mm〕
外套钢管〔mm〕
散热量W/m
外外表〔℃〕
重量〔kg/m〕
DN50
57
3.5
60
6
219×6
90
47
39.70
DN65
76
3.5
60
7
219×6
112
55
42.03
DN80
89
4
75
11
273×6
108
49
54.19
DN100
108
4
70
6.5
273×6
128
56
56.81
DN125
133
4.5
85
5
325×6
133
54
70.41
DN150
159
5
95
7
377×6
138
52
94.66
DN200
219
6
110
11.5
480×6
152
55
144.71
DN250
273
7
110
10
530×7
177
58
172.53
DN300
325
8
135
9.5
630×7
178
57
220.37
DN350
388
9
150
11.5
720×7
183
55
301.48
DN400
426
10
175
12
820×8
181
54
350.21
DN450
478
11
150
11
820×8
215
59
379.71
DN500
529
12
175
10.5
920×8
212
59
447.09
DN600
630
12
225
12
1120×10
224
55
548.72
DN700
720
12
230
12
1220×10
229
56
589.42
直埋保温管进管长度一般为10.4m，12m，12.4m。
弯头，大小头比照架空管常规什每端均加长400mm；三通均为加强三通。
固定节长度一般为期不远1m。
波纹补偿器的预制保温件根据补偿器的具体构造尺寸确定。
表中数据对应的技术条件如下：
保温材料的导热系数为：
λ1=0.45+0.00015〔tpj-70〕w/〔m.℃〕；容重：
120kg/m3；
土壤的导热系数为：
λT=1.5W/〔M·℃〕；空气的导热系数为：
λ2=0.03W/〔M·℃〕；
管顶敷土深度：
0.8m；管中心处土壤温度：
20℃
外套钢管均为螺旋钢管。
四、直埋管道的热膨胀：
管道的热膨胀是热力管道设计计算中首先要考虑的因素。
工作钢管的热膨胀量下式计算：
△L＝αL〔t-to〕
式中：
△L管道热膨胀量M
α 钢材的线膨胀系数m/〔m℃〕
L 管道的长度m
t 管道的工作温度℃
to 管道的安装温度℃
例1：
DN200直埋管道，工作钢管为中219×6，夕套钢管中480×6，硅酸铝离心玻璃棉复合保温层厚度110mm，输送过热蒸汽压力1.6MPa，温度350℃，管道安装温度20℃，求每米管道的热膨胀量。
查表得钢材的线膨胀系数α为11.2×IO-6m／〔m℃〕，代入公式〔1〕，
△l＝11.2×IO-6×I×〔350－20〕
＝0.037m
即每米管道热膨胀量为3.7mm。
五、直埋管道的热损失及外套管外外表温度计算：
直埋管道的热损失按下式计算：
式中：
q：
单位长度散热损失W/m
t：
蒸汽温度℃
t0：
管中心深处土壤的自然温度℃
λ1：
保温层及空气层的综合导热系数W/〔m℃〕
λ2：
土壤的导热系数W/〔m℃〕
D1：
工作钢管径m
D2：
外套管径m
h：
管中心至地面深度m
直埋管道的外外表温度tw按下式计算：
例2：
DN200直埋管道，工作钢管为φ219×6，外套钢管φ480×6，硅酸铝离心玻璃棉复合保温厚度110mm，输送过热蒸汽压力1.6MPa，温度350℃，管道安装温度20℃，管顶敷土深度0.8m，即根据上述条件，将以下数据代入公式，
t：
蒸汽温度350℃
t0：
管中心深处土壤的自然温度20℃
λ1：
保温层及空气层的综合导热系数0.064W/〔m.℃〕
λ1=0.045+0.00015〔350+50〕/2-70=0.064W/m.℃
λ2：
土壤的导热系数1.5W/〔m.℃〕
D1：
工作钢管径0.219m
D2:
：
外套管径0.466m
h：
管中心至地面深度1.04m
计算得单位长度散热损失为152W／m，外套钢管外外表温度为55℃。
当直埋管未敷土，大气温度为20℃时，外套钢管外壁温度仅为31℃，散热损失为202W／m。
可见直埋管道的保温效果是相当好的，当直埋管道敷设于土壤中，由于土壤也具有一定的保温作用，使管道的散热损失更加少，外套管外壁的温度也相应有所提高。
一般认为，当管顶敷土深度大于0.8m，外套钢管外外表温度小于60℃时，直埋管道对周围其他管道或地表植被几乎没有影响。
六、直埋管道的敷设：
在管道布置时，走向力求平直以减少阻力损失并节省材料，所以管道以直管段为主，在管道必须转弯处形成"L〞形或"z〞形自然补偿管段。
直管段局部一般采用外压轴向型补偿器来补偿管道的热膨胀。
6.1型自然补偿管段
在L型管段中短臂的长度必须能满足长臂的热膨胀要求，短臂的最小长度可由线算图查得。
L型自然补偿段线算表见以下图：
由于工作钢管的自由膨胀受到位于工作钢管和外套钢管之间的轴向滑动支架的限制，工作钢管只能在管道轴向自由膨胀，为了充分发挥L型自然补偿管段的补偿作用，在L型自然补偿弯头两侧一定距离采用平面滑动支架，见图：
例3：
DN200直埋管道，工作钢管为φ219×6，外套钢管φ480×6，硅酸铝离心玻璃棉复合保温厚度110mm，输送过热蒸汽压力1.6MPa，温度350℃，管道安装温度20℃，管顶敷土深度0.8m，即管中心距至地面1.04m，采用上图L型自然补偿，请合理布置非限位滑动支架并选取适宜的外套钢管。
本例中，L型管段的长臂长度为30m，每米热膨胀量为3.7mm，总热膨胀量为111mm，查线算图得，短臂的长度至少为10m，支架的布置应保证弯头短臂一侧10m围的管道自由膨胀，在此管段不能布置轴向滑动支架，只能布置平面滑动支架。
同理，L型管段的短臂长度为20m，总热膨胀量为74mm，查线算图得，其对应的"短臂〞长度至少为7.5m，支架的布置应保证弯头长臂一侧7.5m围的管道自由膨胀，在此管段不能布置轴向滑动支架，只能布置平面滑动支架。
弯头两侧两支架的间距不应大于直管段局部两支架间距的80％。
由于长臂的总膨胀量为110mm，原外套钢管φ480×6不能满足膨胀要求，应加大为φ630×6钢管。
为充分利用保温层与外套管之间的膨胀间隙，安装时工作钢管应冷拉，冷拉量为热膨胀量的一半，两侧臂同时冷拉。
从以下图看出，L型补偿段异型管件较多，制作安装比拟复杂，本钱较高。
应尽量采用尺寸较小的L型补偿管段，直管段局部采用波纹管补偿器，不必加大外套管。
在本例中，假设L型补偿管段两侧臂长均为4m，利用保温层与外套之间的空气作为膨胀间隙，就可以满足膨胀要求，外套管也不必加大。
七、直埋管道的抽真空技术：
7.1真空技术理论：
在真空技术中将真空分为粗真空、低真空、高真空和超高真空四种状态。
在低真空状态，气体分子的流动逐渐从粘滞状态过渡到所谓分子状态，对流现象完全消失，热传导那么很小，此时的热损失只是通过热辐射方式进展。
普通家用热水瓶正是利用低真空技术进展保温的。
采用抽真空技术的另一收获是杜绝了由水分引起的外套钢管的壁腐蚀，大大提高了埋地管道的整体寿命。
由于在低真空状态下，空气中的水分将减少50倍左右，降低了水分引起的
7.2抽真空技术的设备及性能参数
直埋管道抽真空技术由我公司与国著名高校合作开发。
其主要设备是一组自动控制真空泵及管道的真空度采集系统。
根据不同的介质参数及外套管外外表温度的要求，可将管道的真空度控制在1000～6000Pa。
测试结果说明，在同等条件下，抽真空后外套钢管外壁温度下降10℃左右，由此推算，根据管道的外径不同其散热损失将下降30～100W／m2。
全自动真空泵组是连续运行，总体电耗量很小。
安装时对外套钢管的气密性试验应严格按照"工业金属管道施工及验收规"的要求进展。
以控制外套钢管的漏气量，减少真空泵的开启。
八、管材的堆放、保管、吊装及运输：
8.1管材的堆放与保管：
1、管材存放场地应平整，无杂物、无积水，并有足够的承载能力。
2、管材应放在距热源2m以外处，并有消防设施。
3、堆放管材必须垫管枕，管枕宽度应大于150mm，高度应大于100mm，存放时，同种类管子应放在一起，12m长管要从地面开场逐层放垫块。
短时间堆放，每层可不放垫块，但高度不得大于1.5m。
4、管材在存放期间，钢管两头应加封堵，露天存放时，应用毡布覆盖，制止太阳曝晒，雨淋。
吊装与运输：
1、管材吊装时，应用宽度大于50mm的吊带吊装。
2、在装卸时，应做到稳起轻放，防止磕碰。
3、卸车时，汽车装运，宜采用垂直起吊方式，集装箱装运，可采用叉车、装卸机配合作业。
4、管材堆放，吊装严禁使用铁器撬动或钢丝绳直接捆绑外套管。
九、安装
9.1土建工程
直埋管道的地沟尺寸应符合如下图要求：
1、当地沟底部土层的承载力≤80KPa时，地沟底部应加垫素混凝土层。
2、C15素混凝土层底部上层应先夯实后，再浇混凝土，混凝土层外表应光滑平整当底部上层为湿陷性土质时，应换上〔深1.0m左右〕并夯实。
3、地沟接头处的地沟宽度和深度应比非接头处增加250～300mm。
4、设有波纹补偿器的位置。
波纹补偿器底部的土层标高应根据补偿器的实际到货尺寸确定。
5、沟底上层沿管线的坡度应保证同管道的坡度一致。
6、直埋管道周围100mm用细砂填实。
砂粒直径应不大于8mm，砂层中不可含有粘土．砖、石、铁件等杂物。
7、当管道埋设在炉渣、杂物等腐蚀性较强的土层地段时，回填土应换以腐蚀性较小的土壤，并分层夯实。
十、工程验收：
直埋供热管道工程的工程质量验收除应满足设计图纸和"城市供热管网工程施工及验收规"GJJ28的有关要求外，还应包括以下容：
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