Тепловая изоляция стальных трубопроводов

Обновлено: 17.05.2024

Реализация программы энергосбережения в Российской Федерации в значительной степени определяется надежным и экономичным функционированием систем теплоснабжения в промышленности и ЖКХ. Тепловые сети являются одним из основных элементов систем централизованного теплоснабжения.

Наиболее экономичным видом прокладки теплопроводов тепловых сетей является надземная прокладка. Однако с учетом архитектурно-планировочных требований, требований экологии в населенных пунктах основным видом прокладки является подземная прокладка в проходных, полупроходных и непроходных каналах. Бесканальные теплопроводы, являясь более экономичными в сравнении с канальной прокладкой по капитальным затратам на их сооружение, применяются в тех случаях, когда они по теплотехнической эффективности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах.

Проектирование тепловых сетей всех способов прокладки осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети». Требования к конструкциям тепловой изоляции и нормы плотности теплового потока от теплоизолированных трубопроводов в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) регламентируются СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с изменением № 1.

Тепловая изоляция предусматривается для линейных участков трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор труб для надземной, подземной канальной и бесканальной прокладки.

При выборе материалов теплоизоляционных конструкций трубопроводов, прокладываемых в жилых, общественных и производственных зданиях и проходных тоннелях, следует учитывать требования норм проектирования на эти объекты в части пожарной опасности.

1. Условный проход трубопровода, мм

2. Средняя плотность r , кг/м 3

3. Теплопроводность сухого материала l , Вт/(м °С)

4. Максимальная температура применения, °С

5. Предел прочности при сжатии, МПа

Для изоляции арматуры, сальниковых компенсаторов и фланцевых соединений следует применять преимущественно съемные теплоизоляционные конструкции.

В качестве теплоизоляционного слоя в этих конструкциях наибольшее применение в практике находят теплоизоляционные изделия на основе минерального и стеклянного волокна, выпускаемые различными предприятиями по ГОСТ 21880-94, ГОСТ 9573-96, ГОСТ 10499-95 и Техническим условиям (ТУ) производителей.

Эффективными теплоизоляционными изделиями для прокладываемых в каналах трубопроводов тепловых сетей являются цилиндры из минеральной ваты и стекловолокна. Российскими производителями этой продукции являются

ЗАО «Минеральная вата» и Назаров-ский ЗТИ. Импортная продукция представлена цилиндрами фирм Rockwool, «Флайдерер-Чудово», «Парок», «Изовер». Преимуществом этих изделий является их формостабильность и технологичность при монтаже. Применение формостабильных теплоизоляционных изделий обеспечивает снижение трудозатрат при монтаже теплоизоляции тепловых сетей в каналах.

Перспективным теплоизоляционным материалом для трубопроводов тепловых сетей с температурным графиком 95–70°C в проходных и непроходных каналах и систем горячего водоснабжения, прокладываемых в технических подпольях и подвалах зданий, является вспененный каучук, производимый фирмой L'Isolante K-Flex под фирменной маркой К-Flex. Изделия К-Flex марки ЕС и ST имеют предельную температуру применения 116°C, а при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244 относятся к группе Г1. Следует отметить, что эти изделия имеют разрешение № РРС 04-5986 Госгортехнадзора России на их использование на объектах, подконтрольных этому ведомству.

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяются преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации.

В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки по СНиП 2.04.07-86* и СНиП 2.04.14-88 рекомендуется применять армопенобетон (АПБ), пенополимерминерал (полимербетон) и пенополиуретан (ППУ).

Применявшиеся ранее конструкции на основе битумоперлита, битумовермикулита, битумокерамзита, фенольных пенопластов (ФРП-1, ФЛ) по физико-техническим и эксплуатационным характеристикам уже не отвечают современным требованиям, в частности, нормам плотности теплового потока по изменению № 1 к СНиП 2.04.14-88. Эти материалы могут использоваться при соответствующем технико-экономическом обосновании в условиях, когда отсутствуют указанные выше, эффективные теплоизоляционные материалы.

Трубы с армопенобетонной изоляцией диаметром от 57 до 1 420 мм выпускаются ЗАО «Изоляционный завод» (Санкт-Петербург) по ТУ 4859-002-03984155-99. Современный армопенобетон характеризуется низкой плотностью (200–250 кг/м 3 ) и теплопроводностью (0,05 Вт/(м•К)) при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам АПБ относятся его негорючесть, высокая температура применения (до 300°C), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидрозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. По данным ЗАО «Изоляционный завод» (Санкт-Петербург), более 1 000 км труб с изоляцией из армопенобетона, изготовленных на этом предприятии, находятся в эксплуатации уже более 25 лет. Предызолированные трубы с изоляцией из армопенобетона могут применяться во всем диапазоне температур теплоносителя как в водяных, так и в паровых тепловых сетях всех видов прокладки, включая подземную бесканальную, подземную в проходных и непроходных каналах и надземную прокладку.

Предварительно изолированные в заводских условиях трубы с тепловой изоляцией на основе ППУ и защитным покрытием из полиэтилена высокой плотности по ГОСТ 30732-2001 применяются для тепловых сетей подземной бесканальной прокладки с температурой теплоносителя до 130°C. Теплопроводы оборудованы системой оперативного дистанционного контроля технического состояния теплоизоляции, позволяющей своевременно обнаруживать и устранять возникающие дефекты.

К преимуществам теплопроводов с ППУ-изоляцией относят низкий коэффициент теплопроводности ППУ (0,032–0,035 Вт/(м•К)), технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации.

Ограничения в применении ППУ-изоляции в тепловых сетях определяются допустимой температурой применения (130°C), горючестью, высокой дымообразующей способностью и токсичностью выделяемых при горении компонентов.

Предельная максимальная температура применения 130°C не позволяет использовать ППУ для изоляции трубопроводов водяных тепловых сетей, работающих по температурным графикам 150–70 и 180–70°C и паропроводов. Следует отметить, что ГОСТ 30732-2001 допускает применение ППУ при кратковременном повышении температуры до 150°C.

Пенополиуретан при испытаниях по ГОСТ 30244, в зависимости от рецептуры, относится к группам Г3 и Г4, что ограничивает возможность его применения для тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, надземной прокладки и подземной в проходных и непроходных каналах и тоннелях.

В соответствии с требованиями СНиП 2.04.14-88 теплоизоляционные материалы, применяемые для тепловой изоляции трубопроводов бесканальной прокладки, должны иметь прочность на сжатие не менее 0,4 МПа.

Технические характеристики материалов, рекомендуемых к применению в качестве теплоизоляционного слоя в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов бесканальной прокладки, приведены в табл.

При бесканальной прокладке трубопроводов расчетный коэффициент теплопроводности основного теплоизоляционного слоя в конструкции lk определяется с учетом возможного увлажнения при эксплуатации. Коэффициент, учитывающий увеличение теплопроводности теплоизоляционного материала при увлажнении, в настоящее время принимается по СНиП 2.04.14-88 и в зависимости от вида теплоизоляционного материала и влажности грунта по ГОСТ 25100 имеет значения в пределах 1,0–1,15. Следует отметить, что значения этих коэффициентов подлежат уточнению с учетом эффективности применяемых в современной практике гидроизоляционных покрытий. Так, для труб с ППУ-изоляцией в оболочке из полиэтилена высокой плотности и системой контроля влажности этот коэффициент может быть принят равным 1 независимо от влажности грунта. Для труб с армопенобетонной изоляцией и паропроницаемым гидроизоляционным покрытием и труб с пенополимерминеральной изоляцией с интегральной структурой, допускающих возможность высыхания теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации, коэффициент увлажнения, вероятно, может быть снижен до значений 1,05 в маловлажных и влажных грунтах и 1,1 в насыщенных водой грунтах по ГОСТ 25100.

При бесканальной прокладке трубопроводов тепловых сетей не рекомендуется применение теплоизоляционных конструкций на основе штучных теплоизоляционных изделий с устройством гидроизоляционного покрытия на месте монтажа для линейных участков трубопроводов.

Практические расчеты тепловой изоляции трубопроводов в канале и при бесканальной прокладке выполняются с удовлетворительной для практики точностью по инженерным методикам, учитывающим термическое сопротивление теплоизоляционного слоя и термическое сопротивление стенок канала и грунта, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения. При двухтрубной прокладке учитывается взаимное тепловое влияние подающего и обратного теплопровода. В практике проектирования тепловых сетей при двухтрубной прокладке трубопроводов одного диаметра толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.

Экономически оптимальная толщина теплоизоляционного слоя для заданного типа прокладки определяется по минимуму суммы капитальных затрат на устройство изоляции и эксплуатационных расходов с учетом стоимости используемых материалов и тепловой энергии в конкретном регионе. Стоимостные показатели рекомендуемых к применению теплоизоляционных материалов являются одним из определяющих факторов при оценке их сравнительной технико-экономической эффективности.

Для проведения расчетов экономически оптимальных толщин теплоизоляционного слоя и норм плотности теплового потока Институтом Теплопроект разработана компъютерная программа на базе программного пакета Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic. На рис. в качестве примера приведены результаты расчета оптимальной толщины теплоизоляционного слоя и оптимальной плотности теплового потока при двухтрубной бесканальной прокладке трубопроводов диаметром 159 мм.

В связи с изменяющейся конъюнктурой цен на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы и значительной их дифференциацией по регионам РФ действующие нормы тепловых потерь по изменению № 1 к СНиП 2.04.14-88 для изолированных трубопроводов и оборудования в настоящее время уже не являются экономически оптимальными и подлежат пересмотру. Программа расчета в настоящее время используется при переработке СНиП 2.04.14-88 для определения норм плотности теплового потока с учетом современной номенклатуры и стоимости теплоизоляционных материалов и изделий. Следует отметить, что в 2002 году Институт ВНИПИЭнергопром при участии Института Теплопроект перерабатывает и СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети».

Введение в действие новых нормативных документов поможет проектным и монтажным организациям, а также потребителям квалифицированно использовать теплоизоляционные материалы в теплоизоляционных конструкциях, повысит энергоэффективность, надежность и долговечность конструкций тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, что в конечном итоге обеспечит значительную экономию энергетических ресурсов и средств потребителей тепловой энергии.

Совершенствование нормативной базы и методов расчета тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, расширение номенклатуры и повышение эксплуатационных характеристик применяемых теплоизоляционных материалов является реальным вкладом в реализацию программы энергосбережения в промышленности и ЖКХ.

Тепловая изоляция трубопроводов

Трубопровод это система труб, используемая для транспортировки различных веществ и рабочих жидкостей в строительстве, ЖКХ, промышленности и при эксплуатации различных объектов. Для сохранения температуры рабочей среды и снижения тепловых потерь, а также защиты персонала и внешней среды, а также сокращения расходов на нагрев или охлаждение рабочей среды применяют тепловую изоляцию трубопроводов.

Тепловая изоляция трубопроводов может осуществляться разными методами и материалами. Ранее для тепловой изоляции трубопроводов использовали минераловатные и стекловатные утеплители. Однако волокнистые материалы гигроскопичны и при повреждении внешней оболочки быстро набирают воду, теряя теплоизоляционные свойства. Это приводит не только к повышенным теплопотерям, но и к ускоренной коррозии стальных трубопроводов, которые традиционно широко применяются в системах теплоснабжения и водоснабжения. Таким образом, тепловая изоляция трубопроводов, впитавшая влагу способствует скорейшему выходу из строя напорных стальных труб. Поэтому сегодня все чаще используют полимерные материалы, как для производства самих трубопроводов, так и для производства тепловой изоляции трубопроводов. Полимерные трубопроводы обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению со стальными трубопроводами.

Среди главных преимуществ такие как:

Высокая коррозионная стойкость
Повышенный срок службы. Обычно, при соблюдении условий эксплуатации на системах теплоснабжения и горячего водоснабжения полимерные трубопроводы служат около 30-50 лет, а на системах холодного водоснабжения расчетный срок службы таких трубопроводов может достигать 100 лет.
Более низкие гидравлические потери и повышенную пропускную способность. Полимерные трубопроводы имеют более чем в 100 раз меньшую шероховатость внутренне поверхности по сравнению со стальными трубопроводами.
Полимерные трубы не подвержены такому зарастанию как стальные трубопроводы
Обладают большей гибкостью
Проще монтируются – сроки монтажа сокращаются в несколько раз, а как следствие сокращаются затраты на монтаж
Имеют значительно меньший вес, что упрощает монтаж и транспортировку

На сегодняшний день применение полимерных трубопроводов с высоким сроком службы в России является наиважнейшей задачей. В настоящее время общая протяженность трубопроводов теплоснабжения и водоснабжения в России составляет около 889 000 километров в однотрубном исчислении! Из них трубопроводы тепловых сетей централизованного теплоснабжения в России составляет примерно 366 тыс. км в однотрубном исчислении, а труб водоснабжения 523 000 км! Россия занимает по этому показателю первое место в мире. При этом ¾ – это разводящие сети. В настоящее время 80 % трубопроводов тепловых сетей превысили срок безаварийной службы, и около трети – находятся в аварийном состоянии. Утечки и неучтённые расходы воды в системах теплоснабжения составляют в среднем по России 15-20% от всей подачи воды в год, а тепловые потери достигают 50%. (11 млн т.н.э.*) Т.Н.Э. – тонна нефтяного эквивалента (ТОЕ – Tonne of oil equivalent 41,868 ГДж или 11,63 МВт-ч). 1 топливный эквивалент по нефти – ТНЭ =41,8 ГДж, а по углю (ТУЭ) = 0,7 ТНЭ = 29,3 ГДж. [2,3].

Основываясь на расчетных данных теплопотерь на 1 км трубопровода горячего водоснабжения (ГВС), указанных в СНиП [1, 4], и располагая данными о теплоэффективности труб с теплогидроизоляцией, можно предположить, что при замене 30% находящихся в аварийном состоянии труб тепловых сетей на трубы с теплогидроизоляцией возможно сократить энергопотери на 6,5 млн т.н.э.

Основные причины катастрофического состояния тепловых сетей заключаются в массовом применении канальной прокладки трубопроводов при которой используется тепловая изоляция трубопроводов из недолговечных теплоизоляционных материалов. Применяемая в данных технологиях гидроизоляция (защитные покрытия из стеклохолста, гидроизола, штукатурки), а также гидрофобизация волокнистых материалов не защищают их от увлажнения при длительной эксплуатации, а следовательно, и от ухудшения их теплофизических характеристик при намокании и создают условия для наружной коррозии стальных труб (фактический срок службы таких трубопроводов для магистральных сетей составляет 12-15 лет, распределительных и квартальных сетей – 7-8 лет, сетей горячего водоснабжения (ГВС) – 3-5 лет, т.е. значительно ниже нормативных 25 лет). Повышенный износ и выход из строя трубопроводох горячего водоснабжения связан с тем, что в системе водоснабжения много растворенного кислорода, который потенцирует коррозию стальных трубопроводов. Следует отметить, что коррозионная повреждаемость стальных труб в России транспортируемой водой выше, чем в Западной Европе, т.к. в последней в тепловых сетях используется обессоленная вода, а в России – умягчённая. При коррозии напорных труб влагой также повреждается тепловая изоляция трубопроводов, т.е. она намокает и теряет теплоизоляционные свойства.

При износе тепловых сетей на 60% количество аварий возрастает в геометрической прогрессии, и в настоящее время удельная повреждаемость по регионам России составляет в среднем 1,8 – 2,2 на 1 км в год при допустимых 0,3. В Западной Европе этот показатель равен 0,1.

Повышение надежности эксплуатации труб может быть достигнуто через применение более коррозионностойких труб (против наружной и внутренней коррозии), нанесение полимерной теплоизоляции и гидрозащитной оболочки в заводских условиях. [5, 6]. Тепловая изоляция трубопроводов может выполняться из вспененного полиэтилена. Такая теплоизоляция обладает закрытой ячеистой структурой (около 99% закрытых пор) и не подвержена воздействию влаги. К сожалению, являясь пионером в области централизованного теплоснабжении и обладая самой крупной в мире системой тепловых сетей, Россия существенно отстала от передовых зарубежных стран в техническом уровне – в использовании современных материалов и технологий при прокладке теплопроводов.

Около 90% экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, теряется в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей в 1,5-2 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Не лучше обстоят дела в системе их горячего водоснабжения.

Действующие нормы декларируют:

Скорость наружной коррозии не должна превышать 0,03 мм/год. (СН и П 41 -02-2003. Тепловые сети [1] п. 11.9; 11.10; 11.11; 11.13).

Скорость внутренней коррозии (мм/год) для всех видов прокладки: слабая до 0,04; средняя до 0,05; сильная до 0,2; аварийная – более 0,2.

Для исключения возможности образования внутренней коррозии и трубопроводов наиболее оптимальной является индустриально изготовленная конструкция теплопровода с применением труб из полимерных материалов, которые не подвержены коррозии и зарастанию внутренней поверхности различными отложениями. Тепловая изоляция трубопроводов из влагостойких полимерных материалов с закрытой ячеистой структурой также способствует увеличению срока службы трубопроводов. Такой тепловой изоляцией является вспененный полиэтилен.

Какие полимерные материалы можно применить для трубопроводов тепловых сетей? Для этих целей попробуем разобраться в температурных режимах, применяемых в тепловых распределительных сетях России. Этот вопрос не является определяющим при использовании стальных труб. В случае использования полимерных труб в тепловых сетях температурные режимы начинают играть принципиальную роль, т.к. в первую очередь именно температура определяет срок службы полимерного трубопровода.

Согласно [1, п.11.7] трубопроводы теплоснабжения классифицируются по температурным графикам регулирования, приведённым в табл.1.

Температурный график регулирования

Среднегодовая температура теплоносителя

Среднегодовая температура теплоносителя для обратных теплопроводов водяных тепловых сетей

Оцинкованная изоляция труб ППУ и инженерных коммуникаций — характеристики, монтаж

При монтаже теплопроводных магистралей для транспортировки горячих жидкостей, пара в промышленной и коммунальной сферах, всегда актуальна тепловая изоляция трубопроводов от внешней среды. В промышленной отрасли широкое применение нашли стальные трубопроводы с тепловой защитой из пенополиуретанового утеплителя (ППУ), снаружи которых используется для защиты полиэтиленовая или оцинкованная изоляция труб.

Изделия с ППУ изоляцией и наружным покрытием являются основным видом труб с готовой защитной оболочкой, изготавливаемых на промышленных предприятиях. Нормативным актом, устанавливающим конструктивное исполнение труб и фасонных элементов (отводы, тройники, переходники), размерные параметры, условия эксплуатации полиуретановых труб, является ГОСТ 30732-2006, которым руководствуются при изготовлении и монтаже ППУ магистралей.

В быту оцинкованную изоляцию используют в качестве оболочек — открытых цилиндрических элементов различной формы, в которые помещают тепловой изолятор для дымоходных труб

Рис.1 Использование труб ППУ для отопления и горячего водоснабжения

Что из себя представляет цинковая трубная оболочка

Использование ППУ изоляции на трубах необходимо для защиты от двух негативных факторов: влияния внешней среды и физических нагрузок, приводящих к сдавливанию утеплителя и соответственно понижающих его теплоизоляционные свойства.

Также использование наружной оболочки является важной частью технологического процесса, при котором жидкая пенополиуретановая смесь заливается в пространство между проводящей рабочую среду внутренней стальной трубой и наружной, формирующей слой утеплителя необходимой толщины и формы.

Наружную защитную оболочку изготавливают из полиэтилена или стали, для защиты которой от коррозии применяют цинкование.

Для производства наружной теплоизолирующей оцинкованной трубы используют тонкостенную сталь толщиной до 1 мм, при изготовлении трубный прокат опускают в ванну с горячим цинком (метод горячего цинкования) — таким образом получают двухстороннюю защитную антикоррозионную оболочку. В производстве используется цинк марок Ц0 и Ц1 по ГОСТ 3640-94, в ванну добавляют алюминий, свинец (плавят с маркой цинка Ц2).

Для повышения прочности внешняя труба выпускается с ребрами жесткости, часто в оболочку встраивают медный провод, необходимый для контроля целостности трубопровода, изоляционного покрытия и его внешней оболочки.

Рис. 2 Марки проката для изготовления покрытия труб ППУ оцинкованной сталью

Пенополиуретан, из которого сделана термозащитная оболочка, встречается в быту в виде поролона, из него состоит монтажная пена, повсеместно используемая в строительной отрасли. Компонент получают из соединения двух продуктов химической переработки нефти — полиола и полиизоцианата, при добавлении в смесь небольшого количества воды образуется диоксид углерода СО2, и его интенсивное выделение вызывает вспенивание.

Где применяется изоляция для труб оцинкованная

Область применения оцинкованных труб ППУ для транспортировки жидких, газообразных и сыпучих материалов регламентирована ГОСТ 30732-2006, устанавливающим следующие параметры транспортируемой среды:

Трубопровод ППУ с оцинкованной изоляцией — изделие, предназначенное для поверхностной укладки тепловых коммуникаций, при подземном размещении его протягивают в проходах каналов и туннелей, основные сферы его применения:

Нефтяная и газодобывающая отрасли. Трубопроводы с пенополиуретановым покрытием в оболочке используют для наземной укладки нефтяных и газовых магистралей, в климате Крайнего Севера утепление предотвращает чрезмерное охлаждение нефтепродуктов и газа, снижающего их подвижность.

Рис. 3 Скорлупа ППУ с покрытием — конструкция трубы по ГОСТ 30732-2006

Статья по теме:

Все для теплоизоляции труб – материалы, применение, технология монтажа. На нашем сайте есть отдельная статья подробно рассказывающая про все виды теплоизоляционных материалов, применяемые внутри дома или на улице. Почитайте, возможно будет интересно.

Химическая и пищевая промышленность. В процессе химического и пищевого производства через утепленный трубопровод в емкости и резервуары подают разогретые до высоких температур компоненты, являющиеся частью технологического процесса, при этом сокращение тепловых потерь снижает себестоимость производства.
Коммунальная сфера. Трубы ППУ являются основным видом труб для горячего водоснабжения и систем отопления зданий, их применение позволяет защитить трубопровод от охлаждения и соответственно сэкономить значительные теплоресурсы на подогрев воды.
Бытовое хозяйство. В быту очень редко используют заводские трубы с готовым утеплением ППУ и оцинкованной оболочкой для подачи горячей воды — они должны располагаться снаружи на поверхности, что неприемлемо на индивидуальных земельных участках. Один из вариантов использования — установка в качестве готового утеплителя дымоходов.

Также из оцинкованной стали изготавливают раздвижные и сборные изоляционные кожухи различного вида с замковыми элементами, устанавливаемые по принципу скорлупы, их области применения:

Внутридомовые инженерные системы — трубопроводы горячего и холодного водоснабжения, отопления, вентиляционные шахты.
Изоляция дымоходов печей и каминов от окружающей среды и в местах прохода через потолочные и стеновые перегородки, крышу.
Прокладка тепловых трасс в закрытых подземных туннелях и коллекторах.
Изоляция открытых частей машин и механизмов с высокой температурой от соприкосновения для предотвращения ожогов.

Рис. 4 Размерные параметры ППУ труб и изоляционных стальных оболочек

Достоинства и недостатки труб ППУ с оцинкованной изоляцией

Выпускаемые промышленностью трубы с ППУ изоляцией имеют следующие отличительные особенности и параметры:

Технология изготовления ППУ изоляции состоит во вспенивании материала, после его застывания образуется мелкоячеистая структура с содержанием газа около 95%. Благодаря этому, ППУ отличается легким весом и низкой теплопроводностью. Из всего класса пенопластов — изделий из вспененных синтетических материалов, ППУ обладает наименьшей теплопроводностью в 0,02 Вт./м.*К., что в 2 раза ниже, чем у пенопласта.
Пенополиуретановая изоляция имеет легкий вес, ее средняя плотность составляет около 50 кг. на метр кубический, что сопоставимо с экструдированным пенополистиролом (Пеноплексом) и в 2 раза выше по сравнению с пенопластом.

Рис. 5 Механические свойства оцинкованной стали

Утеплитель ППУ не впитывает воду, его водопоглощение не превышает 1%, материал обладает низкой паропроницаемостью и отличной адгезией ко всем стройматериалам.
ППУ боится ультрафиолета, поэтому используется в закрытых от дневного света конструкциях.
Диапазон температур, при которых материал не изменяет своих характеристик, составляет -150 — +150º С.
Пенополиуретан относится к умеренно горючим самозатухающим материалам, продолжительность горения которых менее 30 секунд (класс горючести Г2), температура дымовых газов не превышает значение в 235º С.
Срок службы защитного слоя ППУ составляет 30 — 50 лет, аналогичную долговечность имеет и стальное антикоррозионное покрытие оболочки труб.
Пенополиуретан относится к химически нейтральным компонентам, не взаимодействует с большинством агрессивных химических веществ, разлагается при воздействии насыщенных растворов кислот (азотная, серная, соляная).
Пенополиуретан экологически безопасен, не выделяет вредных веществ в обычном состоянии.
Материал имеет высокую сопротивляемость биологическому воздействию (грибок, плесень), не повреждается грызунами.
При повреждении ремонт и изоляция проводятся без демонтажа дефектного участка, что выгодно отличает оцинкованные изделия от ППУ с полиэтиленовой оболочкой.

Рис. 6 Применение защитных кожухов для труб из оцинкованной стали

Оцинкованная изоляция труб — разновидности

В производстве труб ППУ используют следующую технологию:

Несущую трубу из стали просушивают и очищают от грязи, окалины и ржавого налета, одевают на нее кольцевые опоры из пластика.
Продевают сквозь отверстия опор медный проводник по всей протяженности заготовки.
Заталкивают трубу на центраторах в цинковую оболочку.
Вставляют заглушки на торцы, подогревают поверхность и производят заливку жидкого ППУ в межтрубное пространство.
После технического контроля качества и маркировки трубу отправляют в складское помещение на хранение.

Трубы с ППУ теплоизоляцией выпускают диаметром от 32 до 1420 мм (ГОСТ 30732-2006) их длина для диаметра трубы до 219 мм лежит в диапазоне 8 — 12 м, при диаметрах более 273 мм длина составляет 10 — 12 м.

Для повышения срока эксплуатации изделий изоляция для труб оцинкованная дополнительно покрывается снаружи лакокрасочными, полимерными и гидроизоляционными составами (праймер битумный), возобновляемыми в процессе эксплуатации.

Рис. 7 Фасонные соединители по ГОСТ 30732-2006

Статья по теме:

Скользящая опора для трубопроводов — применение, виды, размеры. При прокладке магистральных стальных трубопроводов применяются специальные скользящие опоры на роликах. Про виды, конструкции, сферы применения, можно прочитать в отдельной статье.

Длина покрытия труб должна равняться полиуретановому слою с запасом по 50 мм по краям, полиуретановые торцы труб и фасонных деталей покрывают битумно-резиновой или иной гидроизоляцией. При поставке труб размером до 426 мм они должны иметь два диагонально расположенных медных провода СОДК площадью сечения 1,5² мм, если диаметр превышает 530 мм, применяют три провода на 3, 9 и 12 часов.

Для соединения участков магистрали, изменения ее направления и устройства ответвлений, используют широкий ряд фасонных изделий в виде отводов, переходов, тройников с прямым и параллельным отводом, S — образных фасонных элементов, заглушек и концевых элементов. Фасонные детали могут иметь встроенные запорные вентили и задвижки, срок их службы составляет не меньше 30 лет.

Рис. 8 Фасонные элементы для стыковки при прокладке трубопроводов

Монтаж оцинкованной защиты ППУ

Монтаж труб производится при помощи сварки, для заделки стыков используют пенополиуретановую смесь, которую заливают в пустое пространство, применяя опалубку из оцинкованного листа. Для подсоединения оцинкованных трубопроводов используется двухкомпонентный состав ППУ, манжета укрытия из сегмента цинковой оболочки и битумно-резиновая адгезивная лента, работы проводят в следующей последовательности:

После проверки и освидетельствования качества сварного шва готовят рабочее место для обеспечения свободного доступа работника к стыку, сооружают временное укрытие от атмосферных осадков, температура воздуха не должна опускаться ниже -25º С.
Очищают, промывают и просушивают поверхность цинковой оболочки, трубу чистят от грязи, краски, следов окалины и ржавчины жесткой щеткой до металлического блеска, обезжиривают внутреннюю поверхность кожуха и оцинкованную оболочку в зоне контакта растворителем марки № 646.
Удаляют гидроизоляцию с торцов труб на глубину 15 — 20 мм, при намокании снимают слой до появления сухой поверхности.
Соединяют или спаривают вместе проводники системы оперативного дистанционного контроля (СОДК) переходников и труб.
Вырезают две полоски адгезивных лент длиной окружности труб с запасом 50 мм, прогревают трубные торцы газовой горелкой до 80 — 90º С и наклеивают на поверхность полоски, которые слегка оплавляются при контакте с металлом.
Таким же способом приклеивают полоску к продольной поверхности металлического кожуха после разогрева места контакта газовой горелкой.
Устанавливают защитный кожух на поверхность труб внахлест с таким расчетом, чтобы один край шел сверху вниз, фиксируют его по краям затяжными ремнями.
Газовыми горелками производят прогрев поверхности кожуха по краям и в месте продольного соединения, постепенно затягивая ремни, процедуру продолжают до тех пор, пока стальной кожух не станет плотно облегать места состыковки и на краях не появится выдавленная адгезия. Для стравливания воздуха и заливки в верхней части сверлят отверстие диаметром около 10 мм.
При помощи шуруповерта и саморезов соединяют края кожуха по всей длине и по окружности с шагом 100 — 250 мм, от краев отступают расстояние 10 -15 мм.
Рис. 9 Адгезивная лента, которая устанавливается на стыках трубопровода из ППУ
Заливку стыка проводят при его температуре 20 — 25º С, если температура окружающей среды ниже -10º С, кожух нагревают горелкой в диапазоне от 20 до 40º С, сверху по краям манжеты сверлят два дренажных отверстия диаметром 3 мм.
Компоненты ППУ смешивают при температуре 18 — 25º С в количестве, необходимом для покрытия данного объема, сначала выливают содержимое емкости с составом А и добавляют нормированное количество В, перемешивают в течение 20 — 30 секунд до получения однородного состава с применением электродрели и смесительной насадки.
Заливают состав через верхнее 10 мм отверстие металлического кожуха, и закрывают вход предварительно вырезанный металлической пластиной небольшого размера (140х50 мм).
Появление пены в дренажных отверстиях сигнализирует о полном заполнении объема, по истечении 20 — 30 минут снимают крышку и удаляют из нее излишки ППУ, сверху от полиуретана очищают дренажные 3 мм каналы.
Разогревают кожух в зоне заливного отверстия до температуры 80 — 90º С, прикладывают к нему адгезивную ленту и затем крышку, прижимают накладку стяжным ремнем и фиксируют по углам четырьмя саморезами (заклепками).
Кусками ленты 40х40 закрывают дренажные 3 мм наружные отводы по краям, прикладывая их к предварительно нагретой газовой горелкой поверхности, после чего отверстия закрывают заглушками с использованием саморезов или заклепок.

Рис. 10 Оцинкованная изоляция труб пример монтажа на стыках

Изоляция труб кожухами из оцинкованной стали

Оцинкованная изоляция предназначена для защиты инженерных сетей от температурных воздействий окружающей среды, ударных воздействий и образования конденсата, снижения теплопотерь. При использовании оцинкованных кожухов защищаемые коммуникации имеют эстетичный внешний, к тому же увеличивается срок их службы. Изготавливаемые из оцинковки кожухи имеют стандартную толщину около 0,55 мм., срок их службы зависит от внешних условий и в среднем составляет 30 лет.

При изготовлении составных цилиндрических обечаек довольно часто используют различные виды зиговки — обработке на специальном станке кромок и поверхности изделия. При зиговании краев цилиндрических заготовок получают расширенный патрубок — это позволяет вставлять трубы друг в друга при монтаже протяженной изоляции, а также повысить прочность изделий в продольном сечении. При другом распространенном виде зигования по краям делают загиб, позволяющий получить прочное замковое соединение продольных кромок или поперечных торцов.

Рис. 11 Оцинкованные фасонные изделия для покрытия изоляции на трубопроводах

Кожухи изготавливают под стандартный размер труб, для продольного соединения делают напуск в 30 — 50 мм. или изгибают края таким образом, чтобы получить замковое соединение, в котором они надежно фиксируются путем защелкивания.

Обычно фасованные изделия изготавливаются частными фирмами и индивидуальными предпринимателями методом прессования или холодной штамповки, основные их виды: тройники, отводы, переходные муфты, конусы, под заказ может быть изготовлен кожух любой формы и размера.

Формованные изделия используют на утеплителях типа скорлупа из пенопласта, пеноплекса, пенополиуретана, с их помощью удобно удерживать на поверхности труб термостойкую стекловату, которую широко используют при утеплении печных труб и внутридомовых линий горячего водоснабжения.

Рис. 12 Монтаж кожухов с утеплителем на трубопроводе

Трубы с ППУ изоляцией и оболочкой из оцинкованной стали в основном применяются для наружной прокладки теплотрасс при транспортировке разогретого до 150 С. пара или горячей водой. При монтаже тепловую магистраль соединяют сваркой, а изоляцию стыков проводят на месте методом заливки жидкого двухкомпонентного пенополиуретанового раствора в опалубочную оболочку из оцинкованного листа.

При установке оцинкованной изоляции из обечаек соединение производят с помощью замков и саморезов, вкручиваемых в заранее подготовленные отверстия.

Эффективная теплоизоляция трубопроводов: пути решения

Современная и качественная промышленная тепловая изоляция трубопроводных сетей – не только залог бесперебойной работы оборудования и отсутствия аварийных ситуаций, но и важный шаг в вопросе энергосбережения, которое сегодня стало одной и приоритетных задач российской экономики.

Оценивая существующую ситуацию, нужно отметить, что изношенность трубопроводных сетей является одной из самых актуальных проблем ТЭК и ЖКХ. В холодное время года мало кого удивит картина: парующий трубопровод, обмотанный ошметками изоляции. Также потребители привыкли к тому, что зимой прекращается поставка горячей воды в связи с аварийными ситуациями и коммунальные службы вынуждены проводить срочные ремонтные работы. Однако это можно предотвратить, если своевременно уделять внимание вопросу теплоизоляции. Безусловно, препятствием к этому является устаревшая нормативная база – СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», которая не перерабатывалась более 7 лет. Однако современный рынок технической изоляции уже готов предложить новые, эффективные и экономичные решения проблемы, на которые необходимо обратить пристальное внимание государственным службам и частным строительным организациям.

Прежде чем мы перейдем к детальному рассмотрению предложений рынка, ответим на вопрос: какой должна быть качественная изоляция? Трубопровод является сооружением, которое постоянно подвергается влажностным, температурным, механическим, вибрационным воздействиям. А это значит, что он нуждается в защите от коррозии, перепадов температуры, внешних повреждений. Помимо этого, теплоизоляционные материалы должны обладать теплотехнической эффективностью, пароизоляционными, пожаробезопасными, экологичными свойствами, быть надежными в эксплуатации и долговечными.

Пожаробезопасность

Пожаробезопасность во многом определяется температуроустойчивостью защитного покрытия, его механической прочностью в ситуации пожара, а также материалом теплоизоляции, то есть его показателями горючести. Требования пожарной безопасности регламентированы нормами СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» для каждой конкретной отрасли промышленности. Так, например, газовая, нефтехимическая и химическая отрасли допускают применение только негорючих (НГ) и трудногорючих (Г1) материалов по ГОСТ 30244-94, или КМО и КМ1 по классификации №123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"

Экологичность

Теплоизоляционные материалы должны соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям, не выделять во внешнюю среду вредных веществ и не оказывать химического воздействия на поверхность труб.

Теплотехническая эффективность

Материалы тепловой изоляции должны обладать определенными коэффициентом теплопроводности и сжимаемости (коэффициент уплотнения по СНиП 41-03-2003). Соответственно этим характеристикам рассчитывается толщина теплоизоляционного слоя и нагрузка на трубопровод, особенности монтажа конструкции. При этом также нужно учитывать зависимость от температуры и различных климатических воздействий.

Долговечность

На долговечность эксплуатации теплоизоляционной конструкции влияет не только выбор и качество теплоизоляционного материала, но и правильное конструктивное решение. Также учитываются условия эксплуатации – месторасположение, режим работы, окружающая среда, наличие механических воздействий, возможность демонтажа для проведения планового осмотра либо ремонта.

Что предлагает российский рынок теплоизоляционных материалов?

Существующие на сегодняшний день материалы как отечественных, так и зарубежных производителей отличаются разнообразием и материалов, и видов покрытий, и крепежных элементов, и стоимости погонного метра готовой конструкции.

Материалы

Что касается материалов, то это волокнистые материалы на основе каменной ваты (маты прошивные и непрошивные, ламельные; цилиндры, технические плиты); стекловолокно (маты, цилиндры), вспененный синтетический каучук (изоляционные цилиндры, трубки, рулоны); вспененный пенополиэтилен (цилиндры, предизолированные трубопроводы для подземной прокладки).

В таблице представлены ключевые характеристики материалов теплоизоляции:

Покрытия

Для покрытия волокнистых материалов используются стальная сетка, фольга, стеклохолст. Фольгированные материалы при этом создают пароизоляционный слой. Для материалов на основе вспененного каучука и пенополиэтилена используют полиэтиленовое покрытие трубки, стеклохолст, ПВХ и др. В настоящее время они представлены самыми разнообразными продуктами: листовые и фасонные изделия из металла и нержавеющей стали, из ПВХ (простой и фольгированный), рулонный стеклопластик, стеклохолст с различными видами пропиток.

Как выбрать эффективное решение?

Выбор теплоизоляционного материала определяется назначением трубопровода. Так, на низкотемпературных трубопроводах применяется, как правило, пенополиуретан, как заливочный, напыляемый материал и фасонные изделия. При подземной бесканальной прокладке теплосетей применяют трубы с гидроизоляционным покрытием, предварительно изолированные в городских условиях. Таким образом исключена возможность увлажнения изоляции. Если при этом применяются горючие материалы, то в обязательном порядке устраиваются противопожарные развязки из каменной ваты или стекловаты.

На малых и холодных трубопроводах зачастую применяют вспененный пенополиэтилен. При теплоизоляции труб, которые вмонтированы в стену или в стяжку, используют полиэтиленовое покрытие во избежание химической реакции между цементом и утеплителем.

При канальной и наземной прокладке трубопроводов теплосетей и водоканалов, а также для изоляции разводки теплосетей в подвалах и на чердаках зданий рекомендуется применять теплоизоляционные маты, мягкие плиты и цилиндры из минеральной ваты и стеклянного волокна. Это удобные и долговечные решения, и, кроме того, сохраняется возможность демонтажа изоляции для проведения техосмотра и ремонтных работ.

При выборе изоляции для промышленных трубопроводов нужно учитывать то, что их рабочий диапазон колеблется от -200°С до + 1000°С.

Для тепловой изоляции промышленных трубопроводов решения многообразны как по задачам теплоизоляции, так и по конструкции изолирующего слоя. Отличительной особенностью является то, что рабочий температурный диапазон промышленных трубопроводов колеблется от -200°С до + 1000°С.

Для тепловой изоляции горячих трубопроводов применяются материалы из каменной ваты, покрытые стальной сеткой, при монтаже используются приварные штыри, проволочный каркас либо решения в виде цилиндров.

Техническая изоляция ТЕХНОНИКОЛЬ обладает необходимыми свойствами для теплоизоляции промышленных трубопроводов. Она имеет преимущества перед пенокаучуком и пенополиуретаном - негорючесть сырьевых компонентов и широкий диапазон температуры применения от – 250°С до 1000°С позволяют использовать данные продукты во всех отраслях промышленности, абсолютно на любом объекте и быть уверенным в безопасности. Каркас из тонких и гибких тесно переплетенных между собой волокон каменного расплава обеспечивает хорошую теплоизоляцию, а хаотичное расположение волокон положительно влияет на прочность упругость и эластичность материалов. В линейке материалов ТЕХНОНИОЛЬ есть теплоизоляционные цилиндры из каменной ваты на основе базальтовых пород. Они подходят для тепловой изоляция технологических трубопроводов на объектах различных отраслей промышленности.

Рис.2 Цилиндр ТЕХНОНИКОЛЬ

На трубопроводах, работающих в низком температурном режиме, чаще используют пенокаучук. Он обладает гибкостью, удобной для изоляции отводов и изгибов трубопроводов.

Стоит заменить, что в последнее время производители все чаще предлагают на рынке системные решения, учитывающие материал теплоизоляции, покрытие, крепежные элементы, процесс монтажа и нормы расхода материала. Также предлагаются схемы монтажа и методика контроля качества работ, монтаж на объекте. Всё это способствует быстрому, эффективному и экономичному решению вопроса теплоизоляции трубопроводов и соответственно вопроса энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов в стране.

Читайте также: