绝热之保温与保冷
绝热之保温与保冷
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
防腐与绝热在工程项目中经常是关联在一起的，最典型的案列就是CUI（保温层下的腐蚀），即在控制能源损耗的同时还要阻止腐蚀的发生。这种控制能源损耗的方法，经常被习惯性的称为保温；其实是说对了一半，另一半还有保冷。按照规范的概念叙述就是保温保冷合在一起统称为绝热。根据GB/T 4272-2008《设备及管道绝热技术通则》：所谓绝热，就是为了减少设备，管道及其附件向周围环境散热，在其外表面采取的增设绝热层的措施，按流向分为保温，保冷。标准也规定了绝热材料在平均温度等于623K（350℃）时，其导热系数不得大于0.12W/（m·K）。
绝热之保温保冷材料有时候可以互用，如气凝胶绝热材料既可以当保温材料使用又可以做保冷材料使用，但是大部分的保温材料保冷材料使用还是有区别的。例如介质温度不一样，为了防止热量损失和防烫安全，60℃以上就必须使用保温材料，而10℃至-196℃必须使用保冷材料将冷的物质与自然界隔离；保温与保冷的密封性不一样，保温材料与热的管道或者设备接触，密封性无严格要求，而保冷材料则必须密封效果好，否则容易造成水汽凝聚，结冰后膨胀，使得保冷材料裂开松动；保温保冷传导方向不一样，保温由里向外，保冷由外向里；材料选择不同，当温度小于250℃时可以选择岩棉板或者岩棉管壳材料，大于25℃时可以选择硅酸盐材料，当温度小于10℃时，可以选择发泡聚氨酯，橡塑或者聚苯乙烯泡沫等；保温保冷成本价也不同，保温利用一次性能源（煤，油）就可以获得，而保冷需要利用二次性能源（蒸汽，电）才能获得，其设备折旧及能源多次转换消耗造成冷价高于热价，冷价通常是热价的4-6倍。因此，减少单位冷损失对于节约能源具有很高的经济附加值；保温和保冷结构不同，保温结构为保温层加保护层，而保冷结构为保冷层加防潮层加保护层。
1. 使用温度不能超出材料的适用范围。
2. 既要考虑材料的自身耐腐蚀性能，也要考虑材料不能对被绝热
的设备和管道的产生腐蚀（CUI）。
3. 导热系数要小，容重要小。
4. 必须阻燃或者不燃，或在绝热层外包覆耐火材料。
5. 机械强度高，耐破损耐折断和碎裂。
6. 耐水性好，吸水率要小。
7. 使用年限长，可拆卸，容易维护修理。
8. 施工时损耗小，粉尘少，火灾时不产生有害性气体。
绝热的关键除了材料的选择，还必须进行有效的正确的施工。虽然绝热施工不太复杂；但是直接影响着绝热的效果和能源的损失控制，对于厉行节约，减排降碳具有积极的意义。绝热施工通常分为被保温层结构表面的防腐，绝热层的安装和防潮层及保护层的安装。在相关设备及管道绝热工程施工规范中，保冷层有防潮层而保温层没有防潮层，笔者认为这种规定不符合实际操作和使用要求，建议保温层也需要安装防潮层。因为有的保温层材料也具有很高的吸水性，当停运或者间歇式运行，潮湿水汽或者雨水进入保温层，造成保护层（如镀锌板和其他金属板）腐蚀，也会对保温层材料产生不良影响。根据绝热施工的规范要求和规定，笔者筛选了部分绝热施工的工艺，内容大致如下：
1. 绝热设备管道及其附件必须进行表面处理，要求符合GB8923标准中的Sa2.5级或者St3级，根据温度选择耐高温，耐低温防腐底漆，而且与绝热材料及基层粘结力力好，也不发生化学作用。通常底漆涂刷不得少于2道。
2. 绝热层安装，采用一种绝热材料，保温层厚度>100㎜，保冷层厚度>80㎜时，应分为二层或者多层施工；采用二种或者多种绝热材料复合结构可以根据设计要求施工。预制块保温，每20m留一条膨胀缝，填充玻璃棉或者矿渣散料。立式管道和设备每3-5m设置承重托板，托板下留膨胀间隙填充玻璃棉或矿渣棉。双层结构，内外层绝热材料接缝必须错开，同层错缝，上下层压缝，搭接距离不小于50㎜，拼缝不大于5㎜，缝隙必须用绝热胶泥填实勾满，捆扎铁丝或者钢带接头塞入缝隙中。保温施工时为防止局部过热，主管和伴热管之间要设置石棉块，管道或者设备上的裙座，支座，吊耳等附件，当无设计要求时可不必保温。发泡聚氨酯喷涂施工时，应分层施工，一次性完成。第一次喷涂厚度不大于40㎜，保冷层拼缝不大于2㎜，设备，管道上的裙座，支座，吊耳等附件必须进行保冷施工，其长度不得小于保冷层厚度的4倍，敷设至垫木处。
3. 防潮层及保护层安装，是为了更好的发挥绝热材料的作用，可以防止雨水进入，避免绝热材料吸水后性能变劣，延长绝热材料使用寿命，并使绝热结构外观整齐美观。防潮层涉及到保冷施工，保温应用规范中没有说明，考虑到空气中的水分或者雨水进入保冷层后会结露甚至结冰，破坏保冷结构，而被破坏的保冷结构又导致更多的湿空气进入，如此恶性循环将严重损坏保冷效果，因此保冷层必须设置防潮层。防潮层以沥青胶粘贴玻纤布为主，厚度3㎜，玻纤布采用0.1-0.2㎜中碱平纹布，施工时，玻纤布必须被沥青胶浸透，不得露白，不得鼓泡起皱，平整均匀，纵环向搭接缝不小于50㎜。卧式设备及水平管道的纵向接缝应在两侧，缝口朝下，立式设备和垂直管道的环向接缝上搭下，其它防潮涂料如CPU（聚氨酯）按照产品组分配比搅拌均匀与玻纤布做成玻璃钢，方法与沥青胶铺贴玻纤布相同。
保护层是绝热结构的重要组成部分，在绝热层最外层，对绝热层起遮风避雨，防水隔潮，防止外来碰撞的作用，材料有抹面，玻璃钢，复合材料，金属护壳等。保护层使用最普遍，最广泛的就是金属护壳，通常有镀锌板，铝板，采用普通薄钢板时需要里外防腐。实际施工中，使用最普遍的金属薄板厚度0.3-0.5㎜镀锌铁皮，0.5-0.75㎜的铝合金皮，其中平板和卷制板表面平整，适合作管道，设备以及其他需要进行咬边接口或者弯制加工的金属护壳；波形板，梯形板刚性较好，可以做锅炉墙及大型平壁绝热层的金属护壳，一些大型储罐绝热使用也较常见。直管段金属护壳外围周长应大于绝热层外围周长30-50㎜，作为接缝余量，其环向搭接一端应压出凸筋，较大直径管道的金属护壳纵向搭接也需要压出凸筋，下料最大长度不超过1000㎜，设备封头绝热层护壳按照形状大小进行分块下料，所谓的“西瓜皮”“花瓣”，形状，一边压筋一边直边。弯头“虾米节”，三通及“天方地圆”可按照钣金平行线法放大样或展开计算下料。金属护壳保护层安装时，一定要紧贴保温层外面，把两边接缝搭接在一起，用电钻钻孔，抽芯拉铆钉固定 拉铆钉间距为200㎜，每条缝不得少于4个，钻头直径Φ5.1㎜，也有认为钻头直径为固定件直径的0.8倍，实际上这一说法仅仅适用于自攻螺丝，以试钻后铆钉刚可挤入，自攻螺丝不松动为合适，禁止使用冲孔或其他方式打孔。接缝应严密，平整，并处于隐蔽位置。安装金属护壳接缝水平管道应顺管道坡向，环向搭口向低处，纵向接缝应在水平中心线下方15°-45°，缝口朝下，垂直管道金属护壳由下而上施工，成顺水接缝；立式设备与垂直管道或者斜度大于45°的斜立管道上的金属护壳，应分段将其固定在支承件上。
绝热层的安装施工必须按照设计要求进行，符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程施工规范》GB 50126-2008要求，质量验收依照国家标准GB 50185-2010《工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范》执行。绝热成品质量控制实行“三控制”，即施工前材料控制，施工中工艺控制，施工后维护控制。只有将材料，施工及后期运行维护综合起来，绝热效果才能发挥最大的效果，才能最大限度的节约能源，降低经济成本，真正实现减排降碳环保目的。
笔者曾经和防腐施工技术人员在一起交流时说起过一个笑话，许多防腐人员将防锈说成防腐，甚至宣传口号都是“让世界永不生锈”，岂不知除了金属生锈还有其他非金属的腐蚀，防锈只是防腐内容之一，宣传口号应改为“让世界永不腐蚀”。由此笔者认为将绝热说成保温与防腐说成防锈，是一种低级的约定俗成的概念性错误。这种不科学的定义和说法必须纠正，也是笔者写作本文的最终目的。
（敬请关注公众号“张工说防腐”）
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