泡沫玻璃在管线保温中的应用研究

    要:

泡沫玻璃是一种新型材料,同时具备了质量轻、强度高、吸水率低以及导热系数低等特点,因此现在已经被广泛的应用到保温施工中,且取得了良好的效果。以进一步提高管线保温效果为目的,通过分析泡沫玻璃自身的特性,结合实际情况确定泡沫玻璃在管线保温施工中的应用方法,并针对技术要点进行管理,争取在多项措施的保障下达到最佳保温效果,为管线的稳定安全运行提供保障。

作者简介: 王逢军(1983-),男,本科学历,中级工程师,研究方向:海洋油气平台总体布置及管道设计。;

收稿日期:2020-08-24

 

Received: 2020-08-24

0 引言

泡沫玻璃是以废玻璃、粉煤灰、高炉废渣等含有玻璃相的固体废弃物作为主要原材料,然后经过与发泡剂、添加剂等材料的均匀混合,压制成型后预热、发泡保温、退火工艺处理后,得到的无机多孔非金属玻璃材料。具有良好的防潮、防火以及防腐等性能,在工程建设中可以达到良好保温防腐效果,因此被广泛的应用到墙体保温、管线保温等工程中。以管线保温为例,基于泡沫玻璃的特性特点,总结确定其应用的方式方法,为后续工程的建设提供一定的参考。

1 泡沫玻璃材料概述

泡沫玻璃是一种新型的建设材料,因其具备的保温、防火、防潮以及防腐等优良性能,在墙体保温、石油、化工、高速公路吸引隔离墙、电力等方面均得到了良好的应用。泡沫玻璃是由大量直径在1~2 mm左右的均匀气泡结构组成,其中绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡,而吸声泡沫玻璃则是50%以上的开孔气泡,在工程建设中可以根据实际需求进行合理选择。

鉴于泡沫玻璃自身的特性,其对不同环境条件的适应性较强,尤其是对于很多处于特殊环境下的管线项目,例如绝热、露天、地下、易燃、易潮以及化学腐蚀等,可以满足管线保温防腐施工要求[1]。按照使用方向不同,泡沫玻璃可以被分为吸音装饰泡沫玻璃、绝热泡沫玻璃、饰面泡沫玻璃以及粒状泡沫玻璃等。

2 泡沫玻璃特性分析

2.1 泡沫材料特性

泡沫玻璃现在主要作为建材使用,具备优良的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火等性能,可以与建筑工程施工和装饰,适用的温度范围非常广,可以达到-196~450℃,尤其是A级不燃材料与建筑物同寿命,透湿系数几乎可为0。在各种隔热材料不断推陈出新的情况下,泡沫玻璃因其对原材料的要求低,以及工艺的简单性和产品的强适应性和高质量效果,促使其一直在市场上经久不衰,尤其是在低热绝缘、防潮保温以及吸声等领域占据着越来越重要的地位。总结泡沫玻璃在实际中的应用特点可以得知:

(1)材料自身无毒、无放射性,不会释放有害物质,且对地基以及地下水不会产生污染,符合绿色建设要求。

(2)泡沫玻璃不会燃烧、吸湿与吸水率较低、使用温度范围广,对于普通的泡沫玻璃依然可以满足240~280℃使用要求[2]

(3)材料施工后对环境条件的适应性强,不易风化、不老化、不受鼠啮虫咬以及微生物腐蚀,使用寿命比较长,且后期维护管理简单。

(4)可通过对配方以及发泡工艺的修改,来调节容重、开口气孔和闭口气孔率,优化材料整体性能。

2.2 泡沫材料应用

泡沫玻璃的生产工艺更符合绿色发展要求,因为生产的原材料主要为碎玻璃、粉煤灰、高温炉渣、赤泥等工业废渣,具有附加值高、成本低的特点。泡沫玻璃的生产很大程度上消耗了粉煤灰、破碎玻璃以及矿渣等固体废弃物以及生活垃圾,不仅降低了环保压力,而且还可以得到一种优良性能且成本较低的材料[3]。可以简单的将泡沫玻璃看作经过高温发泡成型的多孔无机非金属材料,同时具备多种优良性能,包括防水、防火、耐腐蚀、防蛀、无毒、无放射性、绝缘、防静电等性能,是一种性能稳定的隔热保温以及防水材料。

除了比较常见的建筑施工以外,泡沫玻璃在管线保温方面也具有较大的应用优势,相比其他保温材料其不仅成本低,且对各种恶劣环境具有更好的适应性,对于外界各条件产生的影响具有更强的抗干扰效果,大大延长了材料的使用年限,面对管线项目后期维护难的情况,具有更强的可操作性。

3 泡沫玻璃在管线保温中应用

3.1 泡沫玻璃应用技术

(1)泡沫玻璃的基质为玻璃,吸湿与吸水率较低,并且材料内部气泡均为封闭状态,不会出现毛细现象,在施工后不会产生渗透问题,是一种性能优良的保冷绝热材料,足以达到管线保温的施工要求。

(2)泡沫玻璃具有较强的机械强度,且表观密度直接影响着材料的强度高低。另外,材料的抗压性能良好,在管线保温施工中对于不同地理条件的侵蚀以及负荷压载均具有较强的适应性。并且,优良的抗压性能还能够与阻湿性能有效结合,大大提高了地下管线的绝热处理效果。

(3)泡沫玻璃具有非常好的绝热透湿性能,热导率长期处于稳定状态,不会因为环境条件的变化而产生变化,因为绝热性能良好。

(4)因为材料加工是以玻璃为主要原材料,施工后不会出现自燃以及被烧毁的情况,防火性能优良。泡沫玻璃可以适应的施工温度达到-200~430℃,冷胀系数较小(8×10℃)并且可逆,材料长时间维持一种状态,不易脆化,具有较强的稳定性。

3.2 管线保温施工要求

3.2.1 保温计算方法

管线保温计算方式常用的有三种:(1)经济厚度。以保温投资年折旧费以及所用保温厚度热损失之和作为最小条件进行计算。(2)结合保温层表面温度要求来完成保温层厚度的计算,一般是根据热流通过保温层的导热量与经过表面的换热量进行计算。(3)根据规定的允许热损失完成保温层厚度的计算,并且在计算前需要确定允许热损失量,最后计算得到保温层厚度。在实际施工中需要结合工程需求来选择最为合适的计算方法。

一般来讲,以降低散热损失且获得最佳经济效益为目的的项目,以经济厚度计算方法为宜;以限定外表面温度为目的,适合选用表面温度计算方法;以限定表面散热流量为目的,适合选用最大允许散热损失法。并且,除了经济厚度法以外,其余两种方法全部是按照热平衡的方法来计算保温层厚度。以给排水地上管道为例,正常情况下会限定管道出口温度应在0℃以上,在进行保温层厚度计算时,就应选择定介质的方法计算。

3.2.2 保温计算过程

给定介质温度的方法计算,整个流程包括:

(1)确定介质进水与出水温度、环境温度以及保温层外表面温度。

(2)确定泡沫玻璃的导热系数。

(3)假定保温层外表面温度后完成保温层厚度的计算。

(4)对保温层外表面温度进行核算,如果存在较大的偏差,则需要重新设定外表面温度后再次进行计算。

3.2.3 保温施工要点

(1)表面处理。可选择手工结合砂轮机、钢丝刷以及砂布的方式来对管道表面进行全面清理,尤其是结构夹角、死角等部位一定要清除干净,去除存在的杂物、油污以及锈蚀。其中,存在油污的部位可以选择应用汽油或稀释剂来进行擦洗,要求除锈级别应达到St3级。

(2)保温层安装。(1)阀门、法兰处预留部位。在进行拆卸时要注意保护好两侧的绝热结构以免损坏,如果焊缝处采用保温层,可以采用箱式卡扣来对纵缝做连接处理,要求间距控制在200 mm以内。而阀门则应以可拆式保温盒结构保温层的方式处理。(2)材料管理。虽然泡沫玻璃具有良好的防水、防潮等性能,但是仍然要尽量避免在雨天施工,并且在轻微淋湿后,在未晒干的情况下不允许上保护层,淋湿比较严重的情况或浸泡过的材料则不允许继续施工。(3)多层绝热结构。对于绝热层厚度达到80 mm以上的管线,应选择应用双层或多层复合绝热结构处理。(4)逐层施工。选择捆扎结构逐层来进行施工,对于绝热层的拼缝宽度,需要控制在5 mm以内。另外,对于设备封头绝热层的施工处理,应将泡沫玻璃加工成扇形块,然后错缝敷设,最后应用环状拉条和扎紧以十字扭结扎紧处理。

(3)外保护层安装。将保护层紧贴在管道保温层外部,两边接缝需要紧紧拼接在一起,使用手提电钻钻孔,抽芯拉铆钉固定。如果保护层的保温外径比较大,需要对轴线搭接加工圆线凸筋,调节拉铆钉间距在250 mm。

4 结语

综上所述,泡沫玻璃性能优异,将其应用到管线保温中施工效果优良。在实际施工中,需要结合泡沫玻璃的特性,在管线保温施工工艺基础上进行适当的调整,确定技术要点,对各影响因素做好规避,争取将材料的优势完全发挥出来,达到最佳施工效果。



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