一建《机电实务》机电工程绝热工程施工技术.doc

1H413080 绝热工程施工技术
绝热是为减少不同温度物体间热量的传递。
本目重点是：
设备及管道绝热结构材料的性能，
设备及管道绝热结构组成与要求，
设备和管道绝热结构层的施工方法。
1H413081 设备及管道绝热结构材料的性能
本条主要知识点是：绝热材料的分类，常用绝热材料及制品，绝热材料的主要技术性能。
一、绝热材料的分类
通常把室温下导热系数低于0．2W／(m·K)的材料称为绝热材料。
而对于设备及管道绝热，国家标准的界定是：当用于保温时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于623K(350°C)时，导热系数值不得大于0.12W／(m·K)；
当用于保冷时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于300K(27℃)时，导热系数值不得大于0.064W／(m·K)。
导热系数
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用k表示，单位为瓦/（米·度），w/（m·k）（W/m·K,此处的K可用℃代替）。
1H413081 设备及管道绝热结构材料的性能
二、常用绝热材料及制品   
1．矿(岩)棉制品：矿(岩)棉即矿渣棉和岩棉。矿渣棉是以工业矿渣如高炉矿渣、粉煤灰等为主原料，经过重熔、纤维化而制成的一种无机纤维；岩棉则是以天然岩石如玄武岩、辉绿岩等为主原料，经熔化、纤维化而制成的一种无机纤维。
2．玻璃棉制品：玻璃棉是采用天然矿石如石英砂、石灰石等，配以其他化工原料如纯碱、硼酸等粉状玻璃原料，在熔炉内经高温熔化，然后借助离心力及火焰喷吹的双重作用，使熔融玻璃液纤维化，形成棉状材料，即所谓离心玻璃棉。
3．硅酸钙制品：硅酸钙绝热制品是以石英砂粉、硅藻土等氧化硅，消石灰、电石渣等氧化钙，以及石棉、玻璃纤维等增强纤维为主要原料，经过搅拌、加热、凝胶、成型、蒸压硬化、干燥等工序制成的一种高强、轻质的硬质绝热材料。
4．膨胀珍珠岩制品：膨胀珍珠岩是一种多孔的粒状物料，是以珍珠岩矿石为原料．经过破碎、分级、预热、高温焙烧、瞬时急剧加热膨胀而成的一种轻质、多功能绝热材料。
5．泡沫玻璃制品：泡沫玻璃是一种以磨细玻璃粉为主要原料，通过添加发泡剂，经烧熔、发泡、退火冷却、加工处理而制成。
6．硬质聚氨酯泡沫塑料：硬质聚氨酯泡沫塑料，是用聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸酯为主要原料，再加胺类和有机物催化剂、有机硅油类泡沫稳定剂、低沸点氟烃类发泡剂等，经混合、搅拌产生化学反应而形成发泡体。
三、绝热材料的主要技术性能 
1．设备和管道的保温结构应用非燃烧材料组成，保冷结构可由阻燃材料组成。设备和管道的隔热层除必须采用填充式结构外，宜选用隔热制品。
2．绝热材料的最高(低)使用温度
保温材料的最高使用温度应高于被保温的设备或管道的外表面温度；
保冷材料的使用温度范围应大于被保冷设备或管道的最低和最高表面温度。
最高使用温度是指绝热材料长期安全可靠地工作所能承受的极限温度。当材料在超过最高使用温度下使用时，可能会产生着火、裂纹、松散，失去应有的机械强度和固形能力等。
3．导热系数和材料的吸水率、吸湿率、含水率
(1)导热系数
导热系数是衡量保温材料及制品的保温性能的重要标志。当有数种保温材料可供选择时，首选导热系数小的、材料价格便宜的。即材料的导热系数乘以材料的单位价格(元／m3)，其值越小越经济。
导热系数是绝热材料最重要的性能指标之一。对于均质、各向同性的物体，在稳态一维热流情况下，导热系数是每1秒通过两面温度差为1℃、厚度为1m、表面积为1m2的热流量。
(2)材料的吸水率、吸湿率、含水率
①吸水率表示材料对水的吸收能力；
②吸湿率是材料从环境空气中吸收水蒸气的能力；
③含水率是材料吸收外来的水分或湿气的性能。
材料的含水率对材料的导热系数、机械强度、密度影响很大。材料吸附水分后，在材料的气孔里被水占据了相应的空气位置，而且水在蒸发时要吸收大量热量，材料的导热系数就会大大增加。规定保温材料的含水率不得大于7．5％(重量％)。由于保冷材料用于常温以下的保冷或0℃以上常温以下的防结露，它的热流方向与保温的热流方向相反。保冷层外侧蒸汽压大于内侧，蒸汽易于渗入保冷层，致使保冷层内产生凝结水或结冰。因此，保冷材料应为闭孔型材料，保冷材料含水率不得大于1％。
4．绝热材料的密度(容重)
绝热材料的密度是材料试样在105～110℃温度范围内干燥后单位体积的质量。密度是绝热材料重要的性能指标之一。一般情况下材料密度越小，导热系数就越小。但是，对纤维状材料，当密度小到一定值时，在材料的气孔中辐射、对流两种传热方式的影响加强了，反而使导热系数增加。
5．绝热材料的机械强度
由于材料的机械强度与密度成正比，密度大，其机械强度也高，导致导热系数增大。
绝热材料在运输、储存、使用过程中，可能受到拉伸、挤压、弯曲、扭曲等荷载的作用，如果超过材料允许承受的极限，硬质和半硬质材料会发生塑性变形甚至破坏。因此，必须要求材料具有一定的抗压强度、抗拉强度、抗折强度等。
6．材料的燃烧性能
按现行国家标准《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264规定，设备和管道表面温度高于或等于450℃时，宜采用复合隔热结构或选用耐高温的隔热材料；被绝热的设备与管道外表温度T大于100℃时，绝热层材料应符合不燃类A级材料性能要求；当T小于或等于100℃时，绝热层材料不得低于可燃类B1级材料性能要求；当T小于或等于50℃时，有保护层的泡沫塑料类绝热材料不得低于一般可燃类B2级材料的性能要求。
7．材料的化学性能
材料的化学性能，主要指材料的pH值和氯离子含量。这是考虑绝热材料能否对绝热对象产生腐蚀；同时也要考虑绝热对象一旦泄漏出来能否产生化学反应或腐蚀；还需考虑环境气体对绝热材料的腐蚀等。
当保温的设备和管道在开始运行时。保温材料和非金属外保护层材料内所吸水分开始蒸发或从外保护层侵入的雨雪．将保温材料内的酸或碱溶解。引起设备或管道的腐蚀。尤其是铝制设备或管道．最容易被碱溶液腐蚀。为防止这种腐蚀．应采用泡沫塑料或防水纸等将保温材料与铝表面隔离开。
1H413082 设备及管道绝热结构组成要求    
本条主要知识点是：保冷结构的组成及各层的功能，保冷结构的性能要求，保温结构的组成，绝热结构设计的一般要求。
一、保冷结构的组成及各层的功能
保冷设备和保冷管道的外层结构由内至外，按功能和层次由防锈层、保冷层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层组成。其中保冷层、防潮层、保护层称之为保冷结构。 
二、保冷结构性能要求
1．耐用性要求。保冷结构设计应保证其在有限使用期内的完整性，即在有效使用期内不允许发生损坏、腐烂、剥落、开裂及收缩变形等现象。
三、保温结构的组成
保温结构通常由保温层和保护层构成。只有在潮湿环境或埋地状况下才需增设防潮层。
四、绝热结构设计的一般要求
通常，当设备及管道外表面温度低于环境温度时，需要设置保冷绝热层，
其绝热层厚度不得低于根据工艺、防结露和经济性要求所确定的计算厚度。
1H413082 设备及管道绝热结构组成要求  
当设备及管道外表面温度高于50℃时，需要设置保温绝热层，其绝热层厚度按相关规定计算确定。
对于生产工艺有特殊要求的设备及管道，如放空和排液管道．处理或通过易燃、易爆、有毒等苊险物料．要求及时发现泄漏的阀门、法兰处，则视情况不设绝热层或设置可拆卸绝热层。
1H413083 设备及管道绝热结构层的施工方法
本条主要知识点是：
常用的绝热结构层施工方法和注意事项，防潮层施工方法，保护层的施工方法。
一、常用的绝热结构层施工方法和注意事项
 (一)捆扎法施工
此方法最适合于管道和中、小型圆筒设备的绝热。应注意捆扎间距要符合规范的要求，每块绝热制品上的捆扎件，不得少于两道且不得采用螺旋式缠绕捆扎。
(二)粘贴法施工
粘贴法是用各类胶粘剂将绝热材料制品直接粘贴在设备及管道表面的施工方法。适用于各种轻质绝热材料制品，如泡沫塑料类，泡沫玻璃，半硬质或软质毡、板等。
(三)浇注法施工
浇注法是将配制好的液态原料或湿料倒入设备及管道外壁设置的模具内，使其发泡定型或养护成型的一种绝热施工方法。该法较适合异形管件的绝热以及室外地面或地下管道绝热。
3．浇注时应一次浇注成型，当间断浇注时．施工缝宜留在伸缩缝的位置上。
4．试块的制作，应在浇注绝热层时，同时进行。
(四)喷涂法施工
2．室外进行喷涂时，风力大于三级、酷暑、雾天及雨天，均不宜施工。
(五)充填法施工
1．充填法是用粒状或棉絮状绝热材料填充到设备及管道壁外的空腔内的施工方法。该法在缺少绝热制品的条件下采用，此外也适用于对异形管件做成外套的内部填充。
2．充填法绝热层施工的注意事项是：充填填料时，应边加料，边压实，并应施压均匀，致使密度一致；各种充填结构的填料层，严禁架桥现象产生；对有振动部位的绝热层，不得采用充填法施工。
(六)拼砌法施工
1．拼砌法是用块状绝热制品紧靠设备及管道外壁砌筑的施工方法，分为干砌和湿砌。
2．干砌是将绝热块沿钢结构与构件排列，缝隙可用散棉填实。
湿砌则将绝热块涂抹胶泥，并整齐砌筑，拼缝与缺损处可用胶泥填料，还可辅以用铁丝网捆扎，加强其整体强度。
拼砌法常用于保温，特别是高温炉墙的保温层砌筑。
二、防潮层施工方法：
1．设备或管道保冷层和敷设在地沟内管道的保温层，其外表面均应设置防潮层。防潮层施工常采用涂抹法和捆扎法。   
2．涂抹法是在绝热层表面附着一层或多层基层材料
3．捆扎法是把防潮薄膜与片材敷于绝热层表面，再用捆    扎材料将其扎紧
4．防潮层施工时的注意事项：室外施工不宜在雨、雪天或夏日曝晒中进行。
三、保护层施工方法   
(一)金属保护层安装方法
采用金属保护层如镀锌薄钢板或铝合金薄板紧贴在保温层或防潮层上的方法。
(二)非金属保护层安装方法
采用非金属保护层如复合制品板紧贴在保温层或防潮层上的方法。

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