泡沫玻璃在管線保溫中的應用研究

    要:

泡沫玻璃是一種新型材料,同時具備了質量輕、強度高、吸水率低以及導熱系數低等特點,因此現在已經被廣泛的應用到保溫施工中,且取得了良好的效果。以進一步提高管線保溫效果為目的,通過分析泡沫玻璃自身的特性,結合實際情況確定泡沫玻璃在管線保溫施工中的應用方法,并針對技術要點進行管理,爭取在多項措施的保障下達到最佳保溫效果,為管線的穩定安全運行提供保障。

作者簡介: 王逢軍(1983-),男,本科學歷,中級工程師,研究方向:海洋油氣平臺總體布置及管道設計。;

收稿日期:2020-08-24

 

Received: 2020-08-24

0 引言

泡沫玻璃是以廢玻璃、粉煤灰、高爐廢渣等含有玻璃相的固體廢棄物作為主要原材料,然后經過與發泡劑、添加劑等材料的均勻混合,壓制成型后預熱、發泡保溫、退火工藝處理后,得到的無機多孔非金屬玻璃材料。具有良好的防潮、防火以及防腐等性能,在工程建設中可以達到良好保溫防腐效果,因此被廣泛的應用到墻體保溫、管線保溫等工程中。以管線保溫為例,基于泡沫玻璃的特性特點,總結確定其應用的方式方法,為后續工程的建設提供一定的參考。

1 泡沫玻璃材料概述

泡沫玻璃是一種新型的建設材料,因其具備的保溫、防火、防潮以及防腐等優良性能,在墻體保溫、石油、化工、高速公路吸引隔離墻、電力等方面均得到了良好的應用。泡沫玻璃是由大量直徑在1~2 mm左右的均勻氣泡結構組成,其中絕熱泡沫玻璃為75%以上的閉孔氣泡,而吸聲泡沫玻璃則是50%以上的開孔氣泡,在工程建設中可以根據實際需求進行合理選擇。

鑒于泡沫玻璃自身的特性,其對不同環境條件的適應性較強,尤其是對于很多處于特殊環境下的管線項目,例如絕熱、露天、地下、易燃、易潮以及化學腐蝕等,可以滿足管線保溫防腐施工要求[1]。按照使用方向不同,泡沫玻璃可以被分為吸音裝飾泡沫玻璃、絕熱泡沫玻璃、飾面泡沫玻璃以及粒狀泡沫玻璃等。

2 泡沫玻璃特性分析

2.1 泡沫材料特性

泡沫玻璃現在主要作為建材使用,具備優良的絕熱(保冷)、吸聲、防潮、防火等性能,可以與建筑工程施工和裝飾,適用的溫度范圍非常廣,可以達到-196~450℃,尤其是A級不燃材料與建筑物同壽命,透濕系數幾乎可為0。在各種隔熱材料不斷推陳出新的情況下,泡沫玻璃因其對原材料的要求低,以及工藝的簡單性和產品的強適應性和高質量效果,促使其一直在市場上經久不衰,尤其是在低熱絕緣、防潮保溫以及吸聲等領域占據著越來越重要的地位??偨Y泡沫玻璃在實際中的應用特點可以得知:

(1)材料自身無毒、無放射性,不會釋放有害物質,且對地基以及地下水不會產生污染,符合綠色建設要求。

(2)泡沫玻璃不會燃燒、吸濕與吸水率較低、使用溫度范圍廣,對于普通的泡沫玻璃依然可以滿足240~280℃使用要求[2]。

(3)材料施工后對環境條件的適應性強,不易風化、不老化、不受鼠嚙蟲咬以及微生物腐蝕,使用壽命比較長,且后期維護管理簡單。

(4)可通過對配方以及發泡工藝的修改,來調節容重、開口氣孔和閉口氣孔率,優化材料整體性能。

2.2 泡沫材料應用

泡沫玻璃的生產工藝更符合綠色發展要求,因為生產的原材料主要為碎玻璃、粉煤灰、高溫爐渣、赤泥等工業廢渣,具有附加值高、成本低的特點。泡沫玻璃的生產很大程度上消耗了粉煤灰、破碎玻璃以及礦渣等固體廢棄物以及生活垃圾,不僅降低了環保壓力,而且還可以得到一種優良性能且成本較低的材料[3]??梢院唵蔚膶⑴菽AЭ醋鹘涍^高溫發泡成型的多孔無機非金屬材料,同時具備多種優良性能,包括防水、防火、耐腐蝕、防蛀、無毒、無放射性、絕緣、防靜電等性能,是一種性能穩定的隔熱保溫以及防水材料。

除了比較常見的建筑施工以外,泡沫玻璃在管線保溫方面也具有較大的應用優勢,相比其他保溫材料其不僅成本低,且對各種惡劣環境具有更好的適應性,對于外界各條件產生的影響具有更強的抗干擾效果,大大延長了材料的使用年限,面對管線項目后期維護難的情況,具有更強的可操作性。

3 泡沫玻璃在管線保溫中應用

3.1 泡沫玻璃應用技術

(1)泡沫玻璃的基質為玻璃,吸濕與吸水率較低,并且材料內部氣泡均為封閉狀態,不會出現毛細現象,在施工后不會產生滲透問題,是一種性能優良的保冷絕熱材料,足以達到管線保溫的施工要求。

(2)泡沫玻璃具有較強的機械強度,且表觀密度直接影響著材料的強度高低。另外,材料的抗壓性能良好,在管線保溫施工中對于不同地理條件的侵蝕以及負荷壓載均具有較強的適應性。并且,優良的抗壓性能還能夠與阻濕性能有效結合,大大提高了地下管線的絕熱處理效果。

(3)泡沫玻璃具有非常好的絕熱透濕性能,熱導率長期處于穩定狀態,不會因為環境條件的變化而產生變化,因為絕熱性能良好。

(4)因為材料加工是以玻璃為主要原材料,施工后不會出現自燃以及被燒毀的情況,防火性能優良。泡沫玻璃可以適應的施工溫度達到-200~430℃,冷脹系數較?。?×10℃)并且可逆,材料長時間維持一種狀態,不易脆化,具有較強的穩定性。

3.2 管線保溫施工要求

3.2.1 保溫計算方法

管線保溫計算方式常用的有三種:(1)經濟厚度。以保溫投資年折舊費以及所用保溫厚度熱損失之和作為最小條件進行計算。(2)結合保溫層表面溫度要求來完成保溫層厚度的計算,一般是根據熱流通過保溫層的導熱量與經過表面的換熱量進行計算。(3)根據規定的允許熱損失完成保溫層厚度的計算,并且在計算前需要確定允許熱損失量,最后計算得到保溫層厚度。在實際施工中需要結合工程需求來選擇最為合適的計算方法。

一般來講,以降低散熱損失且獲得最佳經濟效益為目的的項目,以經濟厚度計算方法為宜;以限定外表面溫度為目的,適合選用表面溫度計算方法;以限定表面散熱流量為目的,適合選用最大允許散熱損失法。并且,除了經濟厚度法以外,其余兩種方法全部是按照熱平衡的方法來計算保溫層厚度。以給排水地上管道為例,正常情況下會限定管道出口溫度應在0℃以上,在進行保溫層厚度計算時,就應選擇定介質的方法計算。

3.2.2 保溫計算過程

給定介質溫度的方法計算,整個流程包括:

(1)確定介質進水與出水溫度、環境溫度以及保溫層外表面溫度。

(2)確定泡沫玻璃的導熱系數。

(3)假定保溫層外表面溫度后完成保溫層厚度的計算。

(4)對保溫層外表面溫度進行核算,如果存在較大的偏差,則需要重新設定外表面溫度后再次進行計算。

3.2.3 保溫施工要點

(1)表面處理??蛇x擇手工結合砂輪機、鋼絲刷以及砂布的方式來對管道表面進行全面清理,尤其是結構夾角、死角等部位一定要清除干凈,去除存在的雜物、油污以及銹蝕。其中,存在油污的部位可以選擇應用汽油或稀釋劑來進行擦洗,要求除銹級別應達到St3級。

(2)保溫層安裝。(1)閥門、法蘭處預留部位。在進行拆卸時要注意保護好兩側的絕熱結構以免損壞,如果焊縫處采用保溫層,可以采用箱式卡扣來對縱縫做連接處理,要求間距控制在200 mm以內。而閥門則應以可拆式保溫盒結構保溫層的方式處理。(2)材料管理。雖然泡沫玻璃具有良好的防水、防潮等性能,但是仍然要盡量避免在雨天施工,并且在輕微淋濕后,在未曬干的情況下不允許上保護層,淋濕比較嚴重的情況或浸泡過的材料則不允許繼續施工。(3)多層絕熱結構。對于絕熱層厚度達到80 mm以上的管線,應選擇應用雙層或多層復合絕熱結構處理。(4)逐層施工。選擇捆扎結構逐層來進行施工,對于絕熱層的拼縫寬度,需要控制在5 mm以內。另外,對于設備封頭絕熱層的施工處理,應將泡沫玻璃加工成扇形塊,然后錯縫敷設,最后應用環狀拉條和扎緊以十字扭結扎緊處理。

(3)外保護層安裝。將保護層緊貼在管道保溫層外部,兩邊接縫需要緊緊拼接在一起,使用手提電鉆鉆孔,抽芯拉鉚釘固定。如果保護層的保溫外徑比較大,需要對軸線搭接加工圓線凸筋,調節拉鉚釘間距在250 mm。

4 結語

綜上所述,泡沫玻璃性能優異,將其應用到管線保溫中施工效果優良。在實際施工中,需要結合泡沫玻璃的特性,在管線保溫施工工藝基礎上進行適當的調整,確定技術要點,對各影響因素做好規避,爭取將材料的優勢完全發揮出來,達到最佳施工效果。



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