Сп теплоизоляция трубопроводов и оборудования. Изоляция промышленного оборудования. Тепловая изоляция трубопроводов и её суть

В основе каждого технологического процесса лежит экономическая эффективность, на которую влияет совокупность множества факторов. Одним из таких моментов, важным для многих отраслей промышленности (химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой, услуг ЖКХ и многих других), является тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. В промышленных масштабах она применяется на горизонтальных и вертикальных аппаратах, резервуарах для хранения различных жидкостей, в различных обменниках и насосах. Выделяются особо высокими требованиями к тепловой изоляции процессы использования криогенного и низкотемпературного оборудования. Энергетическая отрасль использует изоляционные элементы при эксплуатации всех видов котлов и турбин, баков-аккумуляторов и различных В зависимости от участка применения к ним предъявляются те или иные требования, которые включены в СНиП. Тепловая обеспечивает сохранение неизменности заданных параметров, при которых происходят а также их безопасность, снижает потери.

Общие сведения

Тепловая изоляция - один из наиболее распространенных видов защиты, нашедший свое применение практически во всех отраслях промышленности. Благодаря ей обеспечивается безаварийная работа большинства объектов, представляющих угрозу здоровью человека или окружающей среде. Существуют определенные требования по выбору материала и монтажу. Они собраны в СНиП. Изоляция трубопроводов должна соответствовать нормам, поскольку от этого зависит нормальное функционирование многих систем. Практически все требования, перечисленные в документации, являются обязательными к исполнению. В большинстве случаев тепловая изоляция теплопроводов является ключевым фактором для бесперебойной работы и функционирования объектов энергетики, жилищно-коммунального хозяйства и промышленности. Дополнительным качеством, которым обладает тепловая изоляция трубопроводов, является обеспечение требований, применяемых в области энергосбережения. Грамотная, выполненная по всем стандартам изоляция трубопроводов позволяет сократить потери тепла в процессе его передачи от поставщика к конечному потребителю (например, при предоставлении услуг горячего водоснабжения в системе жилищно-коммунального хозяйства), что в свою очередь снижает общие энергетические затраты.

Требования к сооружениям

Монтаж и процесс эксплуатации теплоизоляционных сооружений напрямую зависят от их предназначения и места установки. Существует ряд факторов, оказывающих влияние на К ним относят температурные, влажностные, механические и прочие воздействия. На сегодняшний день приняты и утверждены определенные требования, в соответствии с которыми производится расчет изоляции трубопроводов и последующий монтаж. Они считаются основными, учет их является базовым при строительстве сооружений. К ним, в частности, относят:

Безопасность применительно к окружающей среде;

Пожароопасность, надежность и долговечность материалов, из которых изготавливается сооружение;

Теплотехнические показатели.

К параметрам, характеризующим эксплуатационные свойства материалов теплоизоляции, относят некоторые физические величины. Это теплопроводность, сжимаемость, упругость, плотность, вибростойкость. Немаловажное значение имеют и горючесть, стойкость к воздействию агрессивных факторов, толщина изоляции трубопроводов и ряд других параметров.

Теплопроводность материала

Коэффициент теплопроводности сырья, из которого изготавливается изоляция, определяет эффективность всего сооружения. Исходя из его значения, рассчитывается необходимая толщина будущего материала. Это в свою очередь влияет на величину нагрузки, которая будет оказываться со стороны теплоизолятора на объект. При вычислении значения коэффициента учитывают всю совокупность факторов, оказывающих на него непосредственное влияние. Итоговое значение влияет на выбор материала, способ его укладки, необходимую толщину для достижения максимального эффекта. Также учитывается температуростойкость, степень деформации при заданной нагрузке, допустимая нагрузка, которую добавит материал на изолируемую конструкцию, и многое другое.

Срок службы

Эксплуатационный период теплоизоляционных сооружений различен и зависит от множества оказывающих непосредственно на него влияние факторов. К ним, в частности, следует относить месторасположение объекта и погодные условия, наличие/отсутствие механического влияния на теплоизоляционное сооружение. Эти факторы, имеющие ключевое значение, влияют на долговечность конструкции. Увеличить срок эксплуатации помогает нанесение дополнительного специального покрытия, которое существенно снижает уровень воздействия со стороны окружающей среды.

Требования пожарной безопасности

Нормы пожарной безопасности определены для каждой из отраслей промышленности. Например, для газовой, нефтехимической, химической отраслей в составе теплоизоляционных сооружений допускается применение трудногорящих или негорючих материалов. При этом на выбор влияют не только указанные показатели выбранного вещества, но и поведение теплоизоляционного сооружения при общем пожаре. Увеличение пожароустойчивости достигается за счет нанесения дополнительного покрытия, устойчивого к действию высоких температур.

Санитарно-гигиенические требования к сооружениям

При проектировании объектов, в рамках которых должны протекать специфические технологические процессы с повышенными требованиями к стерильности и чистоте (например, для фармацевтической промышленности), ведущее значение имеют определенные нормы. Важно для таких помещений использовать материалы, которые не оказывают влияния на Аналогична ситуация и для ЖКХ. Изоляция трубопроводов осуществляется в строгом соответствии с установленными нормами, при этом должна быть обеспечена надежность и безопасность использования.

Отечественные производители защитных материалов

Рынок теплоизоляционных материалов разнообразен и способен удовлетворить потребности любого покупателя. Здесь представлена проду

кция как импортных, так и отечественных производителей. Российские компании занимаются выпуском следующих видов теплоизоляционных материалов:

Маты, представляющие собой прошитую с двух сторон стеклоткань, в обкладках из минераловаты или крафт-бумаги;

Минераловатные изделия на основе гофрированной структуры (с ее помощью осуществляется промышленная изоляция трубопроводов);

На синтетической основе;

Продукция, в основе которой лежат стеклянные штапельные синтетические волокна.

Наиболее крупными производителями теплоизоляционных материалов являются: ОАО "Термостепс", Назаровский ЗТИ, "Минеральная вата" (ЗАО), ОАО "УРСА-Евразия".

Иностранные производители материалов

На рынке теплоизоляционных материалов представлена и продукция иностранных компаний. Среди ни выделяются: "Partek", "Rockwool" (Дания), "Paroc" (Финляндия), "Izomat" (Словакия), "Сан-Гобэн Изовер" (Финляндия). Все они специализируются на различных видах и сочетаниях волокнистых теплоизоляционных материалов. Самыми распространенными являются маты, цилиндры и плиты, которые могут быть без покрытия или с покрытием с одной стороны (например, в качестве него может использоваться алюминиевая фольга).

Каучуковые и пенопластовые материалы

Наибольшее распространение из пенопластовых теплоизоляционных материалов получил пенополиуретан заливочный. Применяется он в двух видах: в виде плиточных изделий и напыления, используется в основном для защиты при низкотемпературном производстве. Разработчиком его является НИИ синтетических смол (во Владимире), и его дочернее предприятие - ЗАО «Изолан». Изоляция трубопроводов производится и материалами на синтетической основе. В этом случае защите подвергается оборудование, работающее в условиях отрицательных и положительных температур окружающей среды. Основными поставщиками таких материалов являются фирмы "L’ISOLANTE K-FLEX" и "Армаселл". Выглядит такая теплоизоляция как трубки (цилиндры) или плитно-листовые изделия.

Тепловая изоляция является важнейшим конструктивным элементом всех звеньев систем ЦТ - теплогенерирующих, транспортных звеньев, установок теплового потребления. Снижая тепловые потери и предотвращая выстывание теплоносителей, она формирует технико-экономическую эффективность, надежность и долговечность установок в целом, возможность индустриализации и является основным средством экономии топливных ресурсов. В бесканальных прокладках теплопроводов тепловая изоляция выполняет также функции несущей конструкции.

Для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов, воздуховодов применяют полносборные или комплектные конструкции заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности.

Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносителя и способа прокладки. Конструктивно она выполняется из следующих элементов: теплоизоляционного слоя; армирующих и крепежных деталей; пароизоляционного слоя; покровного слоя.

В качестве теплоизоляционного слоя СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов » рекомендуют к применению более 30 основных видов материалов, изделий, заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих: тепловой поток через изолированные поверхности оборудования и трубопроводов согласно заданному технологическому режиму или нормированной плотности теплового потока; исключение выделения в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных и взрывоопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации; исключение выделения в процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

К числу таких эффективных традиционно используемых в тепловых сетях материалов относятся армопенобетон автоклавного твердения, битумоперлит, асфальтокерамзитобетон, газосиликат, фенольные пенопласты, теплоизоляционные маты и плиты из минеральной ваты, вулканитовые и некоторые другие материалы (рис. 1). Основные усредненные данные теплоизоляционных материалов и изделий представлены в табл. 1.

Рисунок 1.

Таблица 1. Основные данные теплоизоляционных материалов и изделий

* Максимальное значение.

В качестве материалов для покровного слоя тепловой изоляции при новом строительстве применяют конструкции заводского изготовления:

1) из металла (листы и ленты из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболочки гофрированные, металлопласты и др.);

2) на основе синтетических полимеров (стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик рулонный, армопластмассовые материалы и др.);

3) на основе природных полимеров (рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кровельный и др.);

4) минеральные (стеклоцемент, штукатурка асбоцементная и др.);

5) дублированные фольгой (фольга алюминиевая дублированная, фольгоизол и др.).

В качестве противокоррозионных и гидроизоляционных покрытий используются покрытия барьерного и протекторного типов - полимерные, металлизационные, силикатные и органосиликатные, а также защитные покрытия на битумном вяжущем.

Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять материалы со средней плотностью не более 600 кг/м 3 и теплопроводностью не более 0,13 Вт/(м·°С). Конструкция тепловой изоляции при этом должна обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке

* Допускается применение до температуры 150 "С при качественном методе отпуска теплоты.

На рис. 2, 3 представлено несколько вариантов традиционных индустриальных конструкций теплопроводов.

Рисунок 2. 1 - труба; 2 - антикоррозийное покрытие; 3 - мат из минеральной ваты; 4 - стальная сетка; 5 - асбестоцементная штукатурка

Рисунок 3. 1 - труба; 2 - антикоррозионное покрытие; 3 - битумоперлит; 4 - гидрозащитное покрытие из стеклоткани по лаку

Пенобетонная изоляция представляет собой легкий изоляционный материал, получаемый путем приготовления пеномассы и последующего отвержения ее в кассетном автоклаве при давлении пара 8-10 кгс/см 2 в течение 11-14 ч.

Учитывая значительную хрупкость пенобетонной изоляции, ее армируют спиральным каркасом, располагаемым в наружной трети толщины изоляции.

После автоклава сушку пенобетона производят горячими газами при t = 200 °С в течение суток.

Такая конструкция получила широкое применение в прокладке распределительных и дворовых сетей.

Начиная с 1970-х годов в Подмосковье (Дмитровские и Владимирские теплосети) стали применять пенополиуретановую (ППУ) изоляцию трубопроводов теплосети, изготавливаемую первоначально примитивным способом, вручную, в ремонтно-заготовительных мастерских.

Предварительно очищенную от окалины стальную трубу укладывали в корытообразный желоб (разрезанная вдоль труба большего диаметра) и закрывали таким же желобом сверху, затем в образовавшийся кольцевой зазор заливали под уклоном жидкий полимерный состав, состоящий из смеси смолы «полиизоционата» (компонент «А») и отвердителя — «пол-иола» (компонент «Б»). Этот состав в течение нескольких минут, реагируя, вспенивался, заполняя весь объем, затем застывал и превращался в пористую губчатую массу с открытыми порами. В зависимости от выбранных пропорций компонентов удавалось получать изоляцию различной плотности — от мягкой структуры - поролона, до камнеподобной твердой губчатой массы, прочно схватывающихся с металлической поверхностью трубы. После завершения экзотермической реакции смеси компонентов и остывания конструкции желоба снимались, и изолированная таким образом труба шла в монтаж.

Описанная ручная технология легла в основу заводской с той разницей, что вместо самодельных коробов на заводах стали применять оболочки трубчатого типа из специально обработанного - экструдированного (для лучшего сцепления с пористой массой ППУ) полиэтилена или тонкостенных металлических труб. Улучшился также процесс предварительной механической очистки (до металлического блеска) наружной поверхности основной трубы и установлен входной и выходной заводской контроль качества продукции.

Основной трудностью в изготовлении такой изоляции до настоящего времени является острый дефицит исходных компонентов, так как отечественная химическая промышленность не в состоянии обеспечить потребности народного хозяйства (промышленности, транспорта, энергетики, ВПК) и их приходится закупать по дорогим ценам за рубежом. Это отражается и на цене пенополиуретановой изоляции.

Несмотря на это, в стране начали развиваться современные заводские технологии, учитывающие как отечественный, так и зарубежный опыт изоляции труб и оборудования с применением ППУ.

Современная производственная база (ЗАО «МосФлоулайн»), предоставленная российской стороной, была запроектирована и укомплектована ведущими западноевропейскими фирмами с учетом действующих на рынке технологий. Технологическое оборудование позволяет выпускать 2400 м изолированной трубы и 60 шт. изолированных фасонных изделий в сутки. Продукция выпускается двух видов: в полиэтиленовой оболочке для подземной прокладки и в оцинкованной металлической оболочке для надземной прокладки тепловых сетей.

Для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в качестве рабочей трубы применяют оцинкованные трубы d y = 32-219 мм. Сборка оцинкованных фасонных изделий в заводских условиях выполняется цинконеразрушающим методом - пайкой.

Для тепловых сетей поставляется продукция диаметром 32-1220 мм со всеми фасонными изделиями. ЗАО «МосФлоулайн» - пока единственное отечественное предприятие, обеспечивающее полный спектр сервисных услуг от проектирования до сдачи в эксплуатацию и выдачи 5-летней гарантии на заводские элементы, работу по изоляции стыков и работоспособность системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) трубопроводов. Это пример освоения и внедрения новых технологий XXI в.

На рис. 4 и 5 показаны готовые изделия теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн», которые представляют собой жесткую конструкцию типа «труба в трубе», состоящую из стальной (рабочей) трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ) и внешней защитной оболочки из полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали.

ПРИМЕЧАНИЕ. У пенополиуретановой изоляции есть существенный недостаток, о котором нужно всегда помнить - этот органический материал горюч и в процессе горения его выделяются сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), которые при пожарах являются основной причиной гибели людей. Поэтому в подземных конструкциях тепловых сетей с ППУ изоляцией через каждые 300 м в тепловой изоляции устраивают негорючие вставки из минеральной изоляции .

Рисунок 4. Конструкция ППУ - изоляции трубопровода по технологии ЗАО «МосФлоулайн»

Рисунок 5. Теплоизолированные ППУ трубы для бесканальной (в полиэтиленовой оболочке) и надземной прокладки тепловых сетей (в металлической оболочке)

Тепловая изоляция оборудования и перспективы развития отрасли

Рациональное применение и использование топливных и энергетических ресурсов — это одна из самых приоритетных задач в развитии любой экономики.

Изоляция для трубопровода и оборудования обуславливает технические возможности и экономическую эффективность в осуществлении технологических процессов.

Главная роль в решении подобной проблемы принадлежит эффективной тепловой промышленной изоляции. Изоляцию для трубопровода широко используют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Применяется также в металлургической, нефтеперерабатывающей, пищевой и химической отраслях.

В энергетике тепловая изоляция для трубопроводов используется в паровых котлах, газовых и паровых турбинах, теплообменниках, а также, в баках, аккумулирующих горячую воду, и в дымовых трубах. В промышленности изолируют технологические аппараты (вертикальные и горизонтальные), насосы и теплообменные аппараты. Тепловой изоляции подлежат резервуары для хранения нефтепродуктов, нефти и воды. Повышенные требования предъявляются к тепловой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Изоляция для трубопроводов обеспечит проведение различных процессов, в том числе и технологических, позволить создавать исключающие опасность травм и повреждений условия труда. Она снизит потери от испарений нефтепродуктов из резервуаров и позволит хранить природные и сжиженные газы в изотермическом хранилище.

Технологические требования к изоляционным конструкциям

В процессе монтажа и последующей эксплуатации изоляция для трубопроводов подвергается водяным и температурным, вибрационным и механическим воздействиям. Эти воздействия и определяют список требований, которые предъявляются к этим конструкциям. Теплоизоляционные материалы и конструкции должны обладать:

• теплотехнической эффективностью;
• эксплуатационной долговечностью и надежностью;
• пожарной и экологической безопасностью.

Существует несколько основных показателей, которые определяют эксплуатационные и технико-физические свойства таких материалов. К их числу относятся: сжимаемость, упругость, стойкость к агрессивным средам, прочность при 10%-ой деформации, теплопроводность и плотность. Немаловажное значение имеет биологическая стойкость и величина содержания органических веществ. Эффективность тепловых изоляторов в первую очередь определяется коэффициентом теплопроводности. Этот коэффициент определяет необходимую толщину изолирующего слоя, и, как следствие, монтажные и конструктивные особенности конструкции, нагрузки на объект, которые нужно изолировать. При производимых вычислениях применяют расчетный коэффициент теплопроводности. Он учитывает температуру, наличие деталей крепежа и уплотнение теплоизолирующих материалов в данной конструкции. При теоретическом выборе теплоизолирующего материала учитывают:

• его линейную усадку в процессе эксплуатации, размеры материала могут уменьшиться при нагреве;
• потери массы и прочности, при нагреве может произойти разрушение материала;
• степень частичного выгорания связующего вещества при увеличении температуры;
• предельные допускаемые нагрузки на изолируемые поверхности и опоры, определяется предельная масса изолирующего материала.

Срок эксплуатации теплоизоляционных материалов и конструкции во многом зависит от условий, в которых они работают и конструктивных особенностей. К условиям эксплуатации относят:

• место, в котором расположен объект;
• режим функционирования оборудования;
• агрессивность окружающей среды;
• механические воздействия и их интенсивность.

Наличие и качество защитного покрытия у теплоизоляционных материалов и у теплоизолирующей конструкции в значительной степени определяют срок их службы.

Тепловая изоляция трубопроводов сегодняшнего дня

На сегодняшний день рынок теплоизолирующих материалов наполнен продукцией как зарубежных производителей, так и отечественных торговых марок. Номенклатура представленных на рынке волокнистых утеплителей для оборудования включает список таких материалов для изоляции трубопровода:

• маты минеральные прошивные теплоизоляционные;
• маты минеральные в обкладках из крафт-бумаги, стеклоткани или металлической сетки;
• для промышленной изоляции минеральные изделия с гофрированной структурой, согласно ТУ 36,16,22-8-91;
• термоизоляционные минеральные плиты плотностью 75-130 кг/куб.м на синтетическом связующем материале, в соответствии с ГОСТ 9573-96;
• изделия на синтетическом связующем материале из штапельного и стеклянного волокна, изоляция для трубопроводов.

В небольшом объеме выпускают теплоизоляционные материалы в виде изделий из базальтового и тонкого стеклянного волокна, соответствующие ТУ 21-5328981-05-92.

Материалы (изоляция для трубопроводов) широко представлены продукцией иностранных производителей. Зарубежные варианты изоляции для трубопроводов и оборудования представлены волокнистыми теплоизолирующими материалами. Это цилиндры, плиты и маты, которые покрыты с одной из сторон алюминиевой фольгой или металлической сеткой. Страны производители этой продукции: Дания, Финляндия и Словакия.

Вспененный полиуретан, выпускаемый в виде плиточных изделий, находит все большее применение в подобных конструкциях. Нужно заметить, что вышеперечисленные теплоизоляционные материалы не заменят тепловую изоляцию, их можно использовать только в качестве дополнительных элементов для увеличения теплоотражающих характеристик. При канальной прокладке трубопроводов в тепловых сетях применяют цилиндры из стеклянного волокна и минеральной ваты, мягкие плиты и теплоизоляционные маты. Для прокладки трубопроводов под землей используют трубы с гидроизоляционным покрытием, предварительно заизолированные в заводских условиях. Повысить температурную устойчивость теплоизоляционных конструкций можно с помощью полиуретана, если применить двухслойную изоляцию. Внутренний слой такой изоляции должен быть из минеральной ваты, а наружный — из вспененного полиуретана. Эти материалы для изоляции трубопроводов в данном случае могут быть использованы только комплексно.

Тепловая изоляция для трубопроводов промышленных масштабов очень разнообразна как по виду конструкций, так и по применяемым в этих конструкциям материалам.

Для изоляции горизонтальных и вертикальных теплообменных аппаратов используют конструкции с применением проволочных каркасов и теплоизоляционных волокнистых материалов. Проволочные каркасы преимущественно применяют при изоляции горизонтальных аппаратов.

Нормативные документы

Действующие сегодня экономические условия повлияли на пересмотр сегодняшней нормативно-технической базы для тепловой изоляции в промышленности. Тепловая изоляция оборудования приоритетная отрасль промышленности.

Строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года разработаны с учетом действующей на сегодняшний день номенклатуры и стоимости защитных и теплоизоляционных материалов. В документе содержатся требования к изделиям и материалам, к теплоизоляционным конструкциям, рекомендации проектирования. В нем обозначены нормы плотности тепловых потоков с поверхностей агрегатов при условиях их расположения в помещениях или на открытом воздухе, при условиях прокладки трубопроводов под землей. В действующих СП 41-103-2000 приведены различные методы расчетов тепловой изоляции, характеристики для расчетов и номенклатура вспомогательных, покровных и теплоизоляционных материалов. Этот свод правил был переработан в 2005-2006 годах. Согласно изменениям многие действующие правила из разряда «обязательных» переходят числу «рекомендательных». При этом сохранится необходимость установки обязательных норм в таких важных вопросах, как долговечность и надежность зданий, сооружений, жилищно-коммунального хозяйства и их энергосбережение.

Теплоизоляционные материалы могут не только прямо, но и косвенно обеспечить безопасность и надежность трубопроводов и оборудования. Создают условия жизнедеятельности, энергосбережения в строительном секторе и промышленности. Тепловая изоляция оборудования и изоляция для трубопроводов обеспечивает безаварийную эксплуатацию объектов относящихся к категории пожароопасных, взрывоопасных и представляющих опасность здоровью людей и загрязнению окружающей среды.

В строительные нормы и правила 41-03 от 2003 года включены многие требования, которые не относятся к разряду «рекомендуемые». Эти требования касаются, в частности, уровня температуры поверхности изолированных трубопроводов и поверхностей, эффективности паровой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Они определяют методики для расчетов температурного максимума и степеней горючести теплоизолирующих материалов. Тепловая изоляция для трубопроводов может обеспечить возможность работы того или иного оборудования в жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленности и энергетике. В любой сфере, где она применяется, тепловая изоляция кроме требований технологического характера, обеспечивает еще и требования по энергосбережению. Теплоизоляционные материалы и изоляция для трубопроводов в целом очень важны для всего народного хозяйства.

В разделе СНиП 41-02-2003 под названием «Тепловая изоляция» перечислены основные требования к конструкциям и материалам теплоизоляции тепловых сетей и трубопроводов канальной и бесканальной, подземных и наземных прокладок. Для тепловых сетей и трубопроводов определены нормы плотности тепловых потоков и приведены в разделе «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования» строительных норм и правил 41-03-2003.

В дальнейшем предполагается введение и проработка «Свода правил по тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования» и определение территориальных норм при проектировании тепловой изоляции.

Материалы для изоляции трубопроводов

Проверка физико-технических свойств и испытания теплоизоляционных материалов для трубопроводов производятся в соответствии с методиками ГОСТ 17177-94. По ГОСТ 7076-99 и ГОСТ 30256-94 определяют коэффициент теплопроводности для теплоизоляционных материалов. ГОТ7076-99 так и называется «Материалы и строительные изделия. Метод определения термического сопротивления и теплопроводности при тепловом стационарном режиме». На сегодняшний день утвержденные установленным порядком методики по определению важных теплоизоляционных характеристик материалов отсутствуют.

Методика для определения минимальной температуры использования теплоизоляционных материалов требует дополнения и корректировки. Этот показатель очень важен для вспененных полимеров, которые используются для изоляции трубопроводов и оборудования, расположенных в низкотемпературных конструкциях или на открытом воздухе. При низких температурах и механическом воздействии происходит их разрушение. Изоляция для трубопроводов при низких температурах нестабильна.

Методика для определения максимальной температуры использования теплоизоляционных материалов. Под этой температурой принято понимать температуру, при которой неупругие деформации при фиксированных нагрузках появляются в материале. В практике отечественных производителей нагрев осуществляется в печи на всей поверхности образца. В зарубежной практике применяется нагрев образцов с одной стороны.

Методика по определению термического сопротивления изоляционных цилиндров из стеклянного и минерального волокна и коэффициента теплопроводности. За рубежом термическое сопротивление тепловой изоляции для трубопроводов определяют согласно стандарту ISO 8497:1994.

Развитие тепловой изоляции

Существует несколько основных направлений развития отрасли тепловой изоляции для трубопровода и оборудования.

Введение в проектирование и строительство новейших конструкторских решений и материалов, которые обеспечат уменьшение тепловых потерь в строительстве и в промышленности. Расширение использования современных эффективных изоляционных изделий из стеклянного и минерального волокна отечественных производителей. Достаточно высокая цена тепловых и изоляционных цилиндров, изготовленных из стекловолокна или минеральной ваты, компенсирована повышенной долговечностью, надежностью и тепловой технической эффективностью. Совершенствование направления. Материалы изоляции для трубопровода, технология изоляции трубопроводов и механизмов — 2 перспективные ветви развития отрасли на ближайшие 20-25 лет.

Дальнейшее усовершенствование нормативных баз промышленной и строительной изоляции. Приведение нормативной базы в соответствие с международными стандартами. Продвижение отечественной изоляционной продукции на рынки зарубежных стран. Проведение испытательных мероприятий по методикам идентичным международным. Эти мероприятия будут способствовать эффективному использованию изоляции для трубопроводов за рубежом.

Необходимо учитывать не только конструктивные особенности оборудования и трубопроводов, когда выбирается подходящей тип изоляционного материала, но и другие факторы. Этого требует СНиП для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Рассмотрим факторы, влияющие на выбор изоляционных материалов.

1. Целевое назначение самих изоляционных материалов.
2. Пространственную ориентацию.
3. Возможные атмосферные воздействия.

Какие требования предъявляются к тепловой изоляции трубопроводов и оборудования, рассмотрим ниже в данной статье.

Какую функцию выполняет защита?

Одно из назначений тепловой изоляции оборудования и трубопроводов – в снижении величин по тепловым потокам внутри конструкций. Материалы покрываются защитно – покровными оболочками, которые гарантируют полную сохранность слоя, в любых условиях эксплуатации.

Большое внимание вопросам тепловой изоляции уделяют в разных направлениях промышленности и энергетики. В сооружениях и оборудовании в этих отраслях именно тепловая изоляция становится одним из наиболее важных компонентов.

Результатом становится не только снижение потерь по теплу при взаимодействиях с окружающей средой. Но и расширение возможностей по сохранению оптимального теплового режима.

Тепловая изоляция трубопроводов и её суть

Расчёт для теплоизоляции искусственно адаптируется ко всем условиям эксплуатации, характерным для того или иного и трубопровода или оборудования. Сами условия формируются при участии:

1. Строительных материалов для подготовки к сменам времён года.
2. Влажности, способствующей ускорению теплообмена.

Профессиональные компании предоставляют исполнителям инженерные данные для будущего строительства. Какие именно требования оказывают наибольшее влияние на выбор подходящих изоляционных покрытий?

• Теплопроводность.
• Звукоизоляция.
• Возможность поглощать или отталкивать воду.
• Уровень паропроницаемости.
• Негорючесть.
• Плотность.
• Сжимаемость.

О толщине изоляции трубопровода и оборудования

Обязательно опираться на нормативы, чтобы определить допускаемую толщину для каждого конкретного оборудования. В них производители пишут о том, какая плотность сохраняется в тепловом потоке. В СНиПах приводятся алгоритмы решения разных формул вместе с самими формулами.

Видео

Для выявления минимума толщины трубопроводов в том или ином случае определяют предел по допустимым значениям потерь на тех или иных участках.

Полиуретановая изоляция

Трубопроводы с данным типом изоляции используются, когда надо укладывать конструкцию над поверхности земли, бесканального типа. При изготовлении стараются внедрить как можно больше новых технологий.

Из материалов к процессу допускаются только обладающие максимально высоким качеством. Заблаговременно их подвергают испытаниям в большом количестве, согласно СП, тепловая изоляция оборудования и трубопроводов не допускает брака.

Использование пенополиуретана позволяет снижать тепловые потери. И обеспечивает долговечность для самого материала теплоизоляции. В состав пенополиуретана входят экологически чистые компоненты. Это Изолан-345, а так же Воратек CD-100. По сравнению с минеральной ватой, теплоизоляционные характеристики пенополиуретана гораздо выше.

ППМ и АПБ изоляция

На протяжении более чем тридцати лет в трубопроводах используется так называемая пенополименарльная изоляция. Основным видом в данном случае выступает полимербетон. Его характеристики можно описать следующим образом:

• Включение в группу Г1 при испытаниях на горючесть согласно действующим ГОСТам.
• Температурный режим эксплуатации, позволяющий поддерживать 150 градусов.
• Наличие структуры интегрального типа, которая совмещает в себе функции покрытия для гидроизояции вместе со слоем изоляции от тепла.

Некоторые региональные производители до недавнего времени занимались выпуском армопенобетонной изоляцией. У этого материала очень низкая плотность. А теплопроводность, наоборот, приятно удивляет.

Видео

АПБ обладает следующим набором преимуществ:

1. Долговечность.
2. Гидрозащитное покрытие с высокой паропроницаемостью.
3. Оборудование не подвергается коррозии.
4. Способность трубопровода выдерживать высокие температуры.
5. Сопротивляемость огню.

Такие трубы хороши тем, что их можно применять для теплоносителя практически любой температуры. Это касается как сетей не только с водой, но и с паром. Вид прокладки не имеет значения.

Допустимо даже совмещение с подземной бесканальной и канальной разновидностями. Но продукция с ППУ теплоизоляцией всё ещё считается более технологичным решением.

О коэффициенте теплопроводности

Оборудование, пока оно эксплуатируется, становится возможным увлажнение – вот что больше всего влияет на расчётный коэффициент теплопроводности.

Видео

Особые правила существуют для принятия коэффициента, который предполагает увеличение теплопроводности изоляционных покрытий. Основываются при этом на ГОСТах и СНиПах, но не обойтись и без других факторов:

• влажность грунта согласно СП.
• Разновидности, к которой относится материал для теплоизоляции.

Коэффициент равняется единице, если речь идёт о трубах с ППУ-изоляцией, в оболочке из полиэтилена высокой плотности. Не важно, каков уровень влажности в грунте, где установлено оборудование. Другим будет коэффициент у оборудования и труб с изоляцией АПБ, имеющих интегральную структуру. И допускающих возможность того, что изоляционный слой может высохнуть.

1. 1,1 – уровень коэффициента для конструкций, размещённых в грунтах с большим количеством воды, согласно СП.
2. 1,05 – для грунтов, где количество воды не такое большое.

При практических расчётах используются специальные инженерные методики. Они обычно учитывают сопротивления внешним воздействиям из окружающей среды. Двухтрубная прокладка предполагает учёт взаимного теплового влияния каждого из элементов на другие.

Одним из определяющих факторов при выборе подходящей толщины становится фактор стоимости. А данные показатели могут определяться индивидуально для каждого конкретного региона.

Видео

Есть и другие параметры, которые имеют значения. Вроде расчётной температуры теплоносителя. Важно и то, на каком уровне находится температура в окружающей среде.

Каких ещё правил надо придерживаться?

Производством оборудования и труб вместе с теплоизоляцией занимаются не только российские, но и зарубежные производители.

Некоторые технологические трубопрокатные линии способны за одни сутки выпускать общего объема до трёх километров трубопроката (с длиной самой трубы до 12 метров). Диаметр продукции находится в пределах 57-1020 миллиметров. Защитная обёртка бывает полиэтиленовой, либо металлической.

Но до сих пор существуют определённые недостатки, которые не удаётся устранить на этапе производства. Их выявили специалисты, путём неоднократных практических испытаний.

1. В процессе транспортировки труб с металлическим покрытием могут появляться деформации в изоляционном покрытии.
2. Полиуретановая изоляция отслаивается от трубы, которая подвергается термической обработке.
3. Защитная конструкция отсоединяется от внешних или внутренних слоёв трубы.

Главной проблемой считается способность металлических трубопроводов расширяться. Температурный нагрев приводит к тому, что качественные характеристики портятся. Потому важным фактором становится защита от таких видов воздействия.

На стабильность и устойчивость теплоизоляции объекта наибольшее влияние оказывает длина самой трубы. Не важно, для передачи какого носителя она используется. Чем больше длина – тем выше вероятность, что слой просто разрушится.

Потому и данный параметр необходимо выбирать как можно тщательнее. Сами специалисты разработали оптимальные показатели длины и диаметров труб, которые позволят сохранить конструкцию вне зависимости от того, в каких эксплуатационных условиях она находится.

Они опираются только на СНиП, ведь тепловая изоляция оборудования и трубопроводов особенно требовательна к соблюдению правил.

Рациональное применение и использование топливных и энергетических ресурсов – это одна из самых приоритетных задач в развитии любой экономики.

Главная роль в решении подобной проблемы принадлежит эффективной тепловой промышленной изоляции. Изоляцию для трубопровода широко используют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Применяется также в металлургической, нефтеперерабатывающей, пищевой и химической отраслях.

В энергетике тепловая изоляция для трубопроводов используется в паровых котлах, газовых и паровых турбинах, теплообменниках, а также, в баках, аккумулирующих горячую воду, и в дымовых трубах. В промышленности изолируют технологические аппараты (вертикальные и горизонтальные), насосы и теплообменные аппараты. Тепловой изоляции подлежат резервуары для хранения нефтепродуктов, нефти и воды. Повышенные требования предъявляются к тепловой изоляции криогенного оборудования и прочих низкотемпературных агрегатов. Изоляция для трубопроводов обеспечит проведение различных процессов, в том числе и технологических, позволить создавать исключающие опасность травм и повреждений условия труда. Она снизит потери от испарений нефтепродуктов из резервуаров и позволит хранить природные и сжиженные газы в изотермическом хранилище.

Технологические требования к изоляционным конструкциям

В процессе монтажа и последующей эксплуатации изоляция для трубопроводов подвергается водяным и температурным, вибрационным и механическим воздействиям. Эти воздействия и определяют список требований, которые предъявляются к этим конструкциям. Теплоизоляционные материалы и конструкции должны обладать:

• теплотехнической эффективностью;
• эксплуатационной долговечностью и надежностью;
• пожарной и экологической безопасностью.

Существует несколько основных показателей, которые определяют эксплуатационные и технико-физические свойства таких материалов. К их числу относятся: сжимаемость, упругость, стойкость к агрессивным средам, прочность при 10%-ой деформации, теплопроводность и плотность. Немаловажное значение имеет биологическая стойкость и величина содержания органических веществ. Эффективность тепловых изоляторов в первую очередь определяется коэффициентом теплопроводности. Этот коэффициент определяет необходимую толщину изолирующего слоя, и, как следствие, монтажные и конструктивные особенности конструкции, нагрузки на объект, которые нужно изолировать. При производимых вычислениях применяют расчетный коэффициент теплопроводности. Он учитывает температуру, наличие деталей крепежа и уплотнение теплоизолирующих материалов в данной конструкции. При теоретическом выборе теплоизолирующего материала учитывают:

• его линейную усадку в процессе эксплуатации, размеры материала могут уменьшиться при нагреве;
• потери массы и прочности, при нагреве может произойти разрушение материала;
• степень частичного выгорания связующего вещества при увеличении температуры;
• предельные допускаемые нагрузки на изолируемые поверхности и опоры, определяется предельная масса изолирующего материала.

Устройство тепловой изоляции труб для предотвращения замерзания в них жидкостей.

Срок эксплуатации теплоизоляционных материалов и конструкции во многом зависит от условий, в которых они работают и конструктивных особенностей. К условиям эксплуатации относят:

• место, в котором расположен объект;
• режим функционирования оборудования;
• агрессивность окружающей среды;
• механические воздействия и их интенсивность.

Наличие и качество защитного покрытия у теплоизоляционных материалов и у теплоизолирующей конструкции в значительной степени определяют срок их службы.

Тепловая изоляция трубопроводов сегодняшнего дня

На сегодняшний день рынок теплоизолирующих материалов наполнен продукцией как зарубежных производителей, так и отечественных торговых марок. Номенклатура представленных на рынке волокнистых утеплителей для оборудования включает список таких материалов для изоляции трубопровода:

• маты минеральные прошивные теплоизоляционные;
• маты минеральные в обкладках из крафт-бумаги, стеклоткани или металлической сетки;
• для промышленной изоляции минеральные изделия с гофрированной структурой, согласно ТУ 36,16,22-8-91;
• термоизоляционные минеральные плиты плотностью 75-130 кг/куб.м на синтетическом связующем материале, в соответствии с ГОСТ 9573-96;
• изделия на синтетическом связующем материале из штапельного и стеклянного волокна, изоляция для трубопроводов.

В небольшом объеме выпускают теплоизоляционные материалы в виде изделий из базальтового и тонкого стеклянного волокна, соответствующие ТУ 21-5328981-05-92.

Материалы (изоляция для трубопроводов) широко представлены продукцией иностранных производителей. Зарубежные варианты изоляции для трубопроводов и оборудования представлены волокнистыми теплоизолирующими материалами. Это цилиндры, плиты и маты, которые покрыты с одной из сторон алюминиевой фольгой или металлической сеткой. Страны производители этой продукции: Дания, Финляндия и Словакия.

Вспененный полиуретан, выпускаемый в виде плиточных изделий, находит все большее применение в подобных конструкциях. Нужно заметить, что вышеперечисленные теплоизоляционные материалы не заменят тепловую изоляцию, их можно использовать только в качестве дополнительных элементов для увеличения теплоотражающих характеристик. При канальной прокладке трубопроводов в тепловых сетях применяют цилиндры из стеклянного волокна и минеральной ваты, мягкие плиты и теплоизоляционные маты. Для прокладки трубопроводов под землей используют трубы с гидроизоляционным покрытием, предварительно заизолированные в заводских условиях. Повысить температурную устойчивость теплоизоляционных конструкций можно с помощью полиуретана, если применить двухслойную изоляцию. Внутренний слой такой изоляции должен быть из минеральной ваты, а наружный – из вспененного полиуретана. Эти материалы для изоляции трубопроводов в данном случае могут быть использованы только комплексно.

Тепловая изоляция для трубопроводов промышленных масштабов очень разнообразна как по виду конструкций, так и по применяемым в этих конструкциям материалам.

Для изоляции горизонтальных и вертикальных теплообменных аппаратов используют конструкции с применением проволочных каркасов и теплоизоляционных волокнистых материалов. Проволочные каркасы преимущественно применяют при изоляции горизонтальных аппаратов.