供热管道和设备的保温与防腐

一、管道和设备的保温


1. 保温的目的和作用

1.1 保温的目的和作用
保温的目的是减少热量损失，节约能源，提高系统运行的经济性和安全性。供热管道的保温结构一般由保温层和保护层两部分组成。
保温层的作用是减少能量损失、节约能源，提高经济效益，保障介质的运行参数，满足用户生产生活要求。对于高温介质管道的保温层来说，还可降低保温层外表面温度，改善环境工作条件、避免烫伤事故发生；保护层的作用是保护保温层不受外界机械损伤，
保温能否取得上述各项满意效果，关键在于保温材料的选用和保温层的施工质量。
1.2 保温材料的种类和选用
（1）保温材料的种类
① 早期的保温材料：多为天然矿物和自然资源原材料，如石棉、硅藻土、软木、草绳、锯末等。这些材料一般经简单加工就可使用，其保温结构多为涂抹或填充形式。
② 人工生产的保温材料：有玻璃棉、矿渣棉、珍珠岩、蛭石等。这些保温材料一般为工厂生产的原料或预制半成品，其保温结构多为捆绑和砌筑形式。
③ 20世纪70年代以来研制开发的保温材料：聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫石棉等，其保温层的结构多为喷涂或灌注成型的形式。
（2） 保温材料的选用
管道系统的工作环境多种多样，有高温、低温、空中、地下、干燥、潮湿等。所选用的保温材料要求能适应这些条件，在选用保温材料时首先考虑其热工性能，然后还要考虑施工作业条件，如：高温系统应考虑材料的热稳定性；振动管道应考虑材料的强度；潮湿的环境应考虑材料的吸湿性；间歇运行的系统应考虑材料的热容量等。
在工程上，可根据保温材料适应的温度范围进行材料的应用分类，如表12-2所示，供选用参考。

序号	介质温度(℃)	保 温 材 料
1	0～250(常温)	酚醛玻璃棉制品，水玻璃珍珠岩制品，水泥珍珠岩制品，沥青及玻璃棉制品
2	250～350	矿渣棉制品，水玻璃珍珠岩制品，水泥珍珠岩制品，沥青及玻璃棉制品
3	350～450	矿渣棉制品，水玻璃珍珠岩制品，水泥珍珠岩制品，水玻璃蛭石制品，水泥蛭石制品
4	450～600	矿渣棉制品，水玻璃珍珠岩制品，水泥珍珠岩制品，水玻璃蛭石制品，水泥蛭石制品
5	600～800	磷酸盐珍珠岩制品，水玻璃蛭石制品
6	－20～0	酚醛玻璃棉制品，淀粉玻璃棉制品，水泥珍珠岩制品，水玻璃珍珠岩制品
7	－40～－20	聚苯乙烯泡沫塑料，水玻璃珍珠岩制品
8	－196～－40	膨胀珍珠岩制品

表 12-2 保温材料应用温度分类



1.3 保温结构的施工方法
保温结构一般由保温层、保护层等部分组成，进行保温结构前应先做防锈层。
防锈层：即管道及设备表面除锈后涂刷的防锈底漆，一般涂刷1-2遍。
保温层：是减少能量损失，起保温作用的主体层，附着于防锈层外面。
保护层：保护防潮层和保温层不受外界机械损伤，保护层的材料应有较高的机械强度，常用石棉石膏、石棉水泥、玻璃丝布、塑料薄膜、金属薄板等制作。
常用保温结构的施工方法有涂抹法、绑扎法和粘贴法等。
（1）涂抹法 涂抹法保温采用石棉粉、碳酸镁石棉粉和硅藻土等不定形的散状材料，把这些材料与水调成胶泥涂抹于需要保温的管道设备上。这种保温方法整体性好，保温层和保温面结合紧密，且不受被保温物体形状的限制。
涂抹法多用于热力管道和设备的保温。施工时应分多次进行，为增加胶泥与管壁的附着力，第一次可用较稀的胶泥涂抹，厚度为3～5mm，待第一层彻底干燥后，用干一些的胶泥涂抹第二层，厚度为10～15mm，以后每层厚为15～25mm，均应在前一层完全干燥后进行，直到要求的厚度为止。
涂抹法不得在环境温度低于0℃情况下施工，以防胶泥冻结。为加快胶泥的干燥速度，可在管道或设备内通入温度不高于150℃的热水或蒸汽。
（2）绑扎法 绑扎法保温采用预制保温瓦或板块料，用镀锌钢丝绑扎在管道的壁面上，是热力管道最常用一种保温方法，其结构见图12-30。为使保温材料与管壁紧密结合，保温材料与管壁之间应涂抹一层石棉粉或石棉硅藻土胶泥(一般为3～5mm厚)，然后再将保温材料绑扎在管壁上。因矿渣棉、玻璃棉、岩棉等矿纤材料预制品抗水性能差，采用这些保温材料时可不涂抹胶泥而直接绑扎。绑扎保温材料时，应将横向接缝错开；如果保温材料为管壳，应将纵向接缝设置在管道的两侧。采用双层结构时，第一层表面必须平整，不平整时，矿纤维材料可用同类纤维状材料填平，其他材料用胶泥抹平，第一层表面平整后方可进行下一层保温。

（3）聚氨酯硬质泡沫塑料的保温 聚氨酯硬质泡沫塑料由聚醚和多元异氰酸酯加催化剂、发泡剂、稳定剂等原料按比例调配而成。应将这些原料分成两组(A组和B组)，A组为聚醚和其他原料的混合液，B组为异氰酸酯。施工时只要将两组混合在一起，即起泡而生成泡沫塑料。
聚氨酯硬质泡沫塑料一般采用现场发泡，其施工方法有喷涂法和灌涂法两种。喷涂法施工就是用喷枪将混合均匀的液料喷涂于被保温物体的表面上。为避免垂直壁面喷涂时液料下滴，要求发泡的时间要快一点。灌注法施工就是将混合均匀的液料直接灌注于需要成型的空间或事先安置的模具内，经发泡膨胀而充满整个空间，为保证有足够的操作时间，要求发泡的时间应慢一些。
（4）缠包法保温 缠包法保温采用卷状的软质保温材料(如各种棉毡等)。施工时需要将成卷的材料根据管径的大小剪裁成适当宽度(200～300mm)的条带，以螺旋状缠包到管道；也可以根据管道的圆周长度进行剪裁，以原幅宽对缝平包到管道上,如图12-31所示。不管采用哪种方法，均需边缠、边压、边抽紧，使保温后的密度达到设计要求。一般矿渣棉毡缠包后的密度不应小于150～200kg／m3，玻璃棉毡缠包后的密度不应小于100～130kg／m3，超细玻璃棉毡缠包后的密度不应小于40～60kg／m3。如果棉毡的厚度达不到规定的要求，可采用两层或多层缠包。缠包时接缝应紧密结合，如有缝隙，应用同等材料填塞。采用分层缠包时，第二层应仔细压缝。
保温层外径不大于500mm时，应在保温层外面用直径为1.0～1.2mm的镀锌钢丝绑扎间距为150～200mm，禁止以螺旋状连续缠绕。当保温层外径大于500mm时，还应加镀锌钢丝网缠包，再用镀锌钢丝绑扎牢。


1.4 保温层厚度的确定
保温层厚度可在供热管道保温热力计算的基础上确定。确定的保温层越厚，管路热损失越小，越节约燃料；但厚度加大，保温结构造价增加，投资费用提高。在工程设计中，保温层厚度在管道保温热力计算的基础上，按技术经济分析得出的“经济保温厚度”确定。
经济保温厚度指考虑管道保温结构的基建投资和管道散热损失的年运行费用两者因素，折算出在一定年限内“年计算费用”最小值时保温层厚度。
管道和设备经济保温厚度可参考有关设计手册中的公式计算确定，还可查阅《民用建筑节能设计标准》中供暖、供热管道最小保温厚度参考选用。


二、管道和设备的防腐


1.涂漆防腐

涂漆方法有手工涂刷、空气喷涂、高压喷涂和静电喷涂等。
（1）手工涂刷 手工涂刷是将油漆稀释调合到适当稠度后，用刷子分层涂刷。手工涂刷应自上而下、从左至右、先里后外、纵横交错地进行，漆层厚度应均匀一致，无漏刷和挂流处。
（2）空气喷涂 空气喷涂是利用压缩空气通过喷枪时产生的高速气流，将贮漆罐内漆液引射混合成雾状，喷涂于物体的表面。空气喷涂中喷枪所用空气压力为0.2～0.4MPa，一般距离工件表面250～400mm，移动速度10～15m／min。为提高一次喷膜厚度，可采用热喷涂施工，热喷涂施工就是将漆加热到70℃左右，使油漆的粘度降低，增加被引射的漆量。
（3）高压喷涂 高压喷涂是将加压的涂料由高压喷枪喷出，剧烈膨胀并雾化成极细的漆粒喷涂到构件上。由于漆膜内没有混入压缩空气而带进水分和杂质，漆膜质量较空气喷涂高，同时由于涂料是扩容喷涂，提高了涂料粘度，雾粒散失少，减少了溶剂用量。
（4）静电喷涂 静电喷涂是使喷枪喷出的油漆雾粒细化，在静电发生器产生的高压电场中带电，带电涂料微粒在静电力的作用下被吸引贴覆在异性带电荷的构件上。由于飞散量减少，这种喷涂方法较空气喷涂可节约涂料40％～60％。
埋地管道采用涂刷沥青涂料防腐。埋地管道腐蚀是由于土壤的酸性、碱性、潮湿、空气渗透以及地下杂散电流的作用等因素引起的，其中主要是电化学作用。


2.埋地管道的防腐
埋地管道腐蚀的强弱主要取决于土壤的性质。根据土壤腐蚀性质的不同，可将防腐层结构分为普通防腐层、加强防腐层和特加强防腐层三种类型，其结构见表12-3。普通防腐层适用于腐蚀性轻微的土壤，加强防腐层适用于腐蚀性较剧烈的土壤，特加强防腐层适用于腐蚀性极为剧烈的土壤。土壤腐蚀性等级及其防护见表12-4。
为了增强沥青涂料与钢管表面的粘结力，在涂刷沥青玛脂之前一般要在管道或设备表面先涂刷冷底子油。沥青玛脂温度应保持在160～180℃时进行涂刷作业，涂刷时冷底子油层应保持干燥清洁，涂层应光滑均匀。沥青涂层中间所夹的加强包扎层可采用玻璃丝布、石棉油毡、麻袋布等材料，其作用是为了提高沥青涂层的机械强度和热稳定性。
施工时包扎料最好用长条带呈螺旋状包缠，圈与圈之间的接头搭接长度应为30～50mm，并用沥青粘合紧密，不得形成空气泡和折皱。防腐层外面的保护层多采用塑料布或玻璃丝布包缠而成，其施工方法和要求与加强包扎层相同，保护层可提高整个防腐层的防腐性能和耐久性。
埋设在一般土壤内管道可采用普通防腐方法；埋地管道在穿越铁路、公路、河流、山洞等地段及腐蚀性土壤时，可采用加强防腐方法；穿越电车轨道和电气铁路下的土壤时，可采用特加强防腐方法。

防腐层层次	普通防腐层	加强防腐层	特加强防腐层
l	冷底子油	冷底于油	冷底子油
2	沥青涂层	沥青涂层	沥青涂层
3	外包保护层	加强包扎层	加强包扎层
		（封闭层）	（封闭层）
4		沥青涂层	沥青涂层
5		外保护层	加强包扎层
			（封闭层）
6			沥青涂层
7			外保护层
防腐层厚度不小于(mm)	3	6	9

表 12-3 埋地管道防腐层结构

电阻测量法 (Ω／m)	>100	100～20	20～10	<10
腐蚀性	低	一般	较高	高
防腐措施	普通	普通	加强	特加强

表 12-4 土壤腐蚀性表