管道保温涂层技术9787122460394

乔军平

教授级高级工程师，现就职于天华化工机械及自动化研究设计院有限公司(隶属中国中化控股有限责任公司)，是中国腐蚀与防护学会理事、中国腐蚀与防护学会化工过程专业委员会副主任委员、中国化工学会专家库专家、全国防腐蚀标准化技术委员会委员、中国石油工程建设协会管道设备保温与防护专委会防腐保温技术专家。专业从事长输管道涂层涂装技术及涂装工艺的研发20余年。在核心期刊上以第一作者发表文章20多篇，以第一发明人授权专利19项，相关专利曾获甘肃省专利三等奖和中国化工专利优秀奖，并参与了多项国家或行业标准的编写工作。

第1章 绪论 001

1.1 定义 001

1.2 管道保温（保冷）条件 002

1.3 管道保温的目的 003

1.4 管道保温层的作用 003

参考文献 006

第2章 管道保温层设计及结构 007

2.1 保温层设计要求 007

2.2 管道保温层厚度计算 008

2.2.1 资金偿还方式保温层厚度计算 009

2.2.2 文献中保温层经济厚度计算 010

2.2.3 直埋聚氨酯保温管保温层厚度计算 011

2.2.4 无管沟直埋敷设的单根管道的保温层计算 012

2.2.5 经济合理保温层厚度的简便计算 013

2.2.6 热损失控制法计算保温层厚度 014

2.2.7 表面温度控制法计算保温层厚度 015

2.2.8 蒸汽管道保温层厚度计算 016

2.3 保温层结构类型 018

2.3.1 按照保温层结构形式 019

2.3.2 按照保护层材料 020

2.3.3 按照介质温度 021

2.3.4 按照敷设环境 022

2.3.5 按照输送介质 022

2.3.6 按照成型工艺 023

2.4 管道保温及保冷材料 024

2.4.1 保温材料选用原则 024

2.4.2 保温材料分类 025

2.4.3 保温材料性能参数 027

2.4.4 保冷材料基本要求 029

2.4.5 其他涂层 030

2.5 典型保温管道材料性能要求示例 030

2.5.1 通用型保温管道 030

2.5.2 石油化工用保温管道 031

2.5.3 陆上气田、液化石油气工程保温管道 032

2.5.4 埋地钢质保温管道 033

2.5.5 钢外护真空复合保温管道 033

2.5.6 滩海石油工程保温管道 034

2.5.7 城镇供热预制直埋蒸汽保温管 034

2.5.8 区域供热直埋保温管 035

2.5.9 玻璃纤维外护直埋保温管 035

2.6 保温管道外护层 036

2.7 聚氨酯直埋保温管道优点 037

2.7.1 直埋保温管道与管沟敷设比较 037

2.7.2 硬质聚氨酯泡沫塑料特性 039

2.7.3 聚乙烯外护聚氨酯保温管典型成型方式 041

参考文献 042

第3章 聚氨酯保温管“一步法”成型技术 044

3.1 “一步法”成型原理 044

3.2 复合成型装置 045

3.2.1 直角管形模具 045

3.2.2 定径系统 047

3.2.3 喷灌发泡系统 047

3.2.4 纠偏系统 047

3.3 外定径“一步法” 048

3.3.1 内冲压法成型技术 048

3.3.2 真空吸附法成型技术 050

3.4 内定径“一步法” 052

3.4.1 内定径成型原理 052

3.4.2 内定径套设计 053

3.4.3 内定径复合模具 054

3.5 “一步法”保温管成型纠偏 055

3.5.1 偏心的形成 055

3.5.2 纠偏工艺的选择 055

3.5.3 纠偏原理 055

3.5.4 纠偏机工作过程 056

3.5.5 纠偏机结构 057

3.6 “一步法”保温管成型设备 058

3.6.1 钢管表面预处理系统 060

3.6.2 防腐涂层成型系统 060

3.6.3 保温涂层成型系统 061

3.7 “一步法”保温管成型工艺 062

3.7.1 工艺介绍 063

3.7.2 泡沫灌注发泡控制要点 065

3.7.3 技术参数 067

3.8 黑夹克保温管成型 070

3.9 大口径“一步法”保温层 072

3.10 “一步法”生产中聚氨酯泡沫易产生的问题 075

参考文献 075

第4章 聚氨酯保温管“管中管法”成型技术 077

4.1 “管中管法”成型原理 077

4.2 聚乙烯管壳成型 078

4.2.1 成型原理 078

4.2.2 成型成套装置 079

4.3 保温层成型 085

4.3.1 钢管穿管装置 085

4.3.2 塑料管壳固定装置 086

4.3.3 聚氨酯泡沫发泡平台 086

4.3.4 聚氨酯发泡机 088

4.3.5 管端修切装置 097

4.4 “管中管法”生产工艺 098

4.4.1 材料性能和工艺参数 098

4.4.2 成型工艺 105

4.4.3 聚乙烯管壳电晕处理 109

4.4.4 聚氨酯泡沫料灌注方式 111

4.5 “管中管法”保温层生产过程常见缺陷 114

参考文献 115

第5章 聚氨酯保温管喷涂缠绕成型技术 117

5.1 聚氨酯泡沫喷涂 117

5.1.1 喷涂缠绕成型原理 117

5.1.2 喷涂材料要求 118

5.2 喷涂发泡设备 120

5.2.1 变频计量泵 121

5.2.2 聚氨酯泡沫料混合枪头 122

5.2.3 工作料罐 123

5.2.4 高压无气喷涂工艺流程 124

5.3 聚氨酯保温层喷涂及聚乙烯防护层缠绕成型技术 124

5.3.1 在我国的发展 124

5.3.2 喷涂缠绕成型技术 126

5.3.3 涂层材料性能参数 133

5.4 喷涂缠绕成型工艺特点 136

5.5 喷涂缠绕技术间断法和连续法比较 138

5.5.1 泡沫层成型工艺过程不同 139

5.5.2 泡沫层受力不同 139

5.5.3 材料消耗量不同 140

5.5.4 其他异同比较 141

5.6 三种聚氨酯保温管成型技术比较 142

5.6.1 “一步法”成型工艺优缺点 142

5.6.2 “管中管法”成型工艺优缺点 142

5.6.3 成型工艺及参数比较 144

5.7 小结 146

参考文献 146

第6章 管件聚氨酯保温涂层成型 147

6.1 保温层结构 147

6.1.1 焊接聚乙烯外护管保温层 147

6.1.2 无缝聚乙烯外护管保温层 149

6.1.3 玻璃钢纤维增强外护保温层 150

6.2 保温层成型 153

6.2.1 保温层预制后复合外护层成型 153

6.2.2 焊接聚乙烯外护管聚氨酯保温层成型 158

6.2.3 无缝聚乙烯外护管聚氨酯保温层成型 163

6.3 聚乙烯无缝外护弯管成型 165

6.3.1 聚乙烯管挤出技术简介 165

6.3.2 无缝聚乙烯弯管挤出技术开发 167

6.3.3 不同弯管挤出成型工艺优缺点 174

6.4 小结 175

参考文献 175

第7章 柔性可卷曲保温管道 176

7.1 柔性保温管的分类与结构 177

7.1.1 分类 177

7.1.2 结构 178

7.2 柔性保温管连续法成型原理 184

7.2.1 “一步法”成型 184

7.2.2 “半膜法”成型 185

7.2.3 “连续带法”成型 185

7.3 柔性保温管外护管连续成型技术 186

7.3.1 外护管挤出成型技术 186

7.3.2 外护管连续挤出加保温层成型技术 188

7.4 柔性保温管成型装置 195

7.4.1 管材牵引装置 195

7.4.2 聚乙烯外护管成型模具 195

7.4.3 波纹保温管成型关键装置 196

7.5 小结 198

参考文献 198

第8章 高温（蒸汽）保温管道 199

8.1 高温保温管道发展 200

8.1.1 国外高温管道 200

8.1.2 我国高温管道 200

8.2 高温管保温层材料 201

8.2.1 选择原则 201

8.2.2 性能要求 202

8.2.3 常见高温保温层材料 203

8.3 高温管道保温层结构 205

8.3.1 高温保温层技术要求 206

8.3.2 高温保温层设计要求 208

8.3.3 高温保温管结构形式及实例 210

8.4 高温保温管生产工艺 224

8.5 高温保温管预制 226

8.6 高温管道应用举例 231

8.6.1 钢套无真空层保温管道 232

8.6.2 玻璃钢套钢直埋蒸汽管道 232

8.6.3 多种保温结构优化选型 234

8.6.4 保温层敷设顺序与管道埋深 239

8.7 小结 242

参考文献 243

第9章 管道保温涂层补口 244

9.1 直埋聚氨酯保温管补口 244

9.1.1 直埋聚氨酯保温管标准补口 245

9.1.2 电热熔套（带）防腐保温层补口 246

9.1.3 热收缩套防腐保温层补口 247

9.1.4 聚乙烯套防腐保温层补口 248

9.1.5 冻土（低温）区保温补口 249

9.1.6 聚丙烯冷缠带防腐保温层补口 250

9.1.7 玻璃纤维增强塑料防腐保温层补口 250

9.2 硬质聚氨酯保温管补口应用实例 251

9.2.1 保温瓦加热缩缠绕带补口 251

9.2.2 保温瓦加热收缩套补口 253

9.2.3 挤出聚乙烯套安装电热丝热熔补口 254

9.2.4 挤出聚乙烯片材加热收缩套和补口带补口 258

9.2.5 挤出聚乙烯片材电热熔补口 260

9.2.6 聚丙烯冷缠带加黏弹体胶带补口 263

9.2.7 灌注聚氨酯补口注意事项 265

9.3 小结 265

参考文献 266

第10章 管道保温层缺陷及失效 267

10.1 聚氨酯保温层预制过程缺陷 268

10.1.1 聚氨酯保温层偏心 268

10.1.2 聚氨酯保温层空洞 269

10.1.3 聚氨酯保温层密度不均匀 270

10.1.4 聚乙烯保护层脱壳 270

10.2 保温管或保温弯管涂层开裂 271

10.2.1 保温管涂层开裂 271

10.2.2 保温弯管涂层开裂 274

10.3 聚氨酯保温层管道运行过程缺陷 275

10.3.1 聚氨酯保温层老化 275

10.3.2 聚氨酯保温层炭化 275

10.3.3 聚氨酯保温层压扁、压裂 277

10.3.4 植物根系破坏保温层 277

10.3.5 防水帽引起保温层失效 278

10.4 补口段缺陷 279

10.5 聚氨酯保温管涂层修复 280

10.6 小结 281

参考文献 281

第1章绪论

保温是维持设备内介质温度恒定或维持设备外环境温度不发生改变的一种措施。这对于介质，可能针对的是常温状态、高温状态，也可能是低温状态。对于低温状态的维持也可以称为保冷。

一般保温和保冷统称为绝热，但其目的均为维持温度恒定，只是温度场的传导方向不同，所以也可以统称为保温，或分别定义为热保温和冷保温。

保温管道就是为了维持管道内流体温度不发生大的改变。保温管道应用领域越来越广泛，包括供水、供热、输油、输气等民用或者工业领域，并且从陆地走向海洋。虽然我国从20世纪50年代才开始大规模建设保温管道，但时至今日，陆地保温管道技术和建设规模已经走到了世界前列，海底管道保温技术也同样在各个方面赶超世界先进水平。

1.1定义

在生活和工业建设中，人们将维护管道内输送介质温度的涂层统称为保温涂层。在实际应用中，这类涂层起到两方面的作用:一是防止管道内输送介质热损失，也就是防止管道内介质热量向外散失，造成输送流体温降;二是杜绝或降低管道所处的外部环境热向管道内介质传递，防止输送流体温升。第一类称之为保温涂层，第二类称之为保冷涂层。

保温涂层和保冷涂层的定义是不同的，但在一般情况下保温涂层和保冷涂层的结构相似，例如以城镇供热为目的的保温管道和以集中供冷为目的的保冷管道。只是在特殊情况下，二者结构不同。保温涂层结构一般情况下不设防潮层，保冷结构的绝热层外要设防潮层。虽然保温与保冷有所区别，但往往不严格区分，所以在大多数人的观念中统称为保温。

(1)管道保温

由于环境和管道内介质存在温度差，要求减少管道及其附件向周围散失热量而造成介质温降，所采取的在其外表面增加隔热覆盖层的措施称为管道保温。

(2)管道保冷

当输送的管道内介质温度低于环境温度时，为了减绶周围环境热量传入管道防止管内介质的温升或者造成管道外壁凝露而采取的措施称为管道保冷。

(3)管道保温层(保冷层)

覆盖并完全包襄在管道外壁，以降低热传导为目的，维持管道内所输介质温度稳定的绝热材料制品称为管道保温层(保冷层)。

(4)保温材料

包裹覆盖在管道外壁，能够降低热传导并维持管道内流体温度恒定的材料称为保温材料，包括无机保温材料和有机保温材料、

保温材料最基本的性能参数值为导热系数，集中供热管道要求保温材料导热系数£0.065 W/(m*K)"，海底管道(深海)保温材料导热系数<0.1 W/(m K)。

现阶段把导热系数<0.29 W/(m*K)、密度<1000 kg/m’的材料统称为保温材料，这里就包含了硬质聚氨酯泡沫等低密度类材料和聚丙烯泡沫等高密度类材料，一般密度越高，导热系数越大。

……

技术前沿：用三章的篇幅详细论述了用于钢质管道聚氨酯保温层成型的 “一步法”“管中管法”和zui新的喷涂缠绕法三种成型技术。

内容全面：不仅对成型工艺进行介绍，还对成形装备的开发和调试进行论述，为相关技术人员针对类似技术的开发研究提供参考。此外，对保温涂层的补口和失效也进行了介绍。

填补空白：柔性保温管是采用保温层连续成型技术生产的一种可卷曲的保温管道，在国内尚属空白，本书对此项技术及成型工艺进行了较为详细的论述。

是从事管道设计人员、工艺人员以及管理值得学习的参考书。也可供相关专业师生学习参考。

本书主要介绍直埋管道、高温管道保温层类型和相关成型工艺, 对聚氨酯保温管道最新的喷涂缠绕成型技术、柔性可卷曲保温管道成型技术等也进行了介绍, 相关内容在其他书籍中均未详述或出现。希望相关专业人员以及涂层成型的技术人员在阅读本书后, 能对涂层类型和不同类型涂层的成型工艺有大致的了解, 并对相关设备有基本的认识。