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聚氨酯保溫直埋式熱力管道發泡質量熟悉誤區分析

更新时间:2019-11-28 11:08人气:8529
1 背 景 用聚氨酯保溫的管道已成功地活著界上利用了三十多年,硬質聚氨酯泡沫具有優良的隔熱效果,同時具有優良的機械性能、高的抗熱性能和低的吸水性,因此非常適用於管道保溫,特別是直埋式熱力管道。用聚氨酯保溫的管道有很多種,如熱力管道、石油輸送管道、化工管道,各種不同的管道有不同的要求,本文所討論的是直埋式熱力管道 。由於直埋式熱力管道直接埋進地下,受多種身分影響、傳輸介質溫度較高、要求服務時間長等,所以對保溫用的聚氨酯泡沫有著嚴格的要求。 隨著能源節約意識的進步,城市集中供熱、熱電聯體必然會得到更快的發展 ,因此聚氨酯保溫直埋式熱力管道在中國會得到更好的發展。但由於目前生產廠家較多,技術工藝水平上存在很大的差異,特別是對聚氨酯發泡的技術熟悉水平比較低,因此生產中對泡沫質量的控製和判定上存在一些誤區。 2 相關標準 歐洲在1994年頒布了EN253:1994,並在2003年修改並頒布了新版的EN253:2003“District heating pipes-Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks-Pipe assembly of steel service pipe, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene”。中國建設部在2000年非等效采用EN253:1994標準,根據中國的具體情況擬定並頒布了CJ/T114《高密度聚乙烯外護管聚氨酯泡沫塑料預製直埋保溫管》。在這些標準中,都對聚氨酯泡沫及保溫層性能進行了嚴格的規定。表1是各標準中有關聚氨酯泡沫及保溫層性能的要求。 標準中對聚氨酯泡沫及保溫層性能的要求,是綜合考慮了區域熱力管道的特點、使用狀況並結合一定試驗數據等擬定的,保證達到此指標的聚氨酯泡沫能長期穩定地在熱力管道上使用。 所以對熱力管道用聚氨酯泡沫的性能是一個綜合的全麵的要求 ,不能偏麵隻尋求一個指標,由於可能大大進步了一個物理性能指標,卻影響了使用壽命等其他長期性能,造成得不償失的結果。 3 質量熟悉誤區 由於目前生產聚氨酯保溫直埋式管道的廠家很多,各廠家的生產工藝和設備條件也不盡相同,質量控製和熟悉水平也不盡相同,大部分的生產廠家對聚氨酯泡沫及保溫層也沒有相應的檢查儀器。是以在生產過程中 ,對泡沫及保溫層的質量存在一些誤區。以下是對熱力管道聚氨酯泡沫及保溫層質量熟悉的一些誤區及我們的一些建議: 以管道端頭泡沫的表麵質量來判定泡沫質量的好壞 端頭泡沫的表麵質量隻能算一個外觀質量,不能代表也不能說明整體泡沫的質量。這一外觀質量受很多身分的影響,如堵頭的溫度、發泡前堵頭上塗的脫模劑類型等。假如堵頭溫度太低,則端頭泡沫的表麵會出現泡沫發脆或結皮較厚這兩種情況。對於全水發泡的體係來說,出現泡沫粉化發脆的情況比較多,但有些聚氨酯原料 ,會在碰到較低溫度的堵頭時,結一層較厚的表皮,讓泡沫外觀感覺較好,硬度較大。但實在並不能反應其內部泡沫的質量,有的時候,結皮較厚的泡沫其與鋼管或管皮的粘結性是比較差的,當然很難保證其長期的使用壽命。脫模劑的類型也會影響端頭泡沫的表麵質量,由於很多專用的硬泡脫模劑的價格都比較高,在中國的很多保溫管廠都使用黃油、凡士林做脫模劑,而這些物質與聚氨酯泡沫接觸後,會破壞泡沫的泡孔結構 ,對端頭泡沫的質量是一個致命的傷害,不但影響表麵質量,同時可能導致端頭泡沫的收縮變形等。 對於脫模劑,我們建議使用專業脫模劑、液體或固體石蠟等不破壞泡沫性能的脫模劑。 靠手按壓管道端頭泡沫來判定強度,並以此來判定泡沫好壞 這一觀點存在二個誤區:一是用手按壓的感覺判定強度,二是以強度來判定泡沫好壞。 我們首先分析“用手按壓的感覺判定強度”為何不精確。 (1)手按壓端頭泡沫感覺的是泡沫的“軸向強度”,不是標準中要求的"徑向強度"。 (2)端頭泡沫與堵頭接觸,不同的聚氨酯體係在發泡時與堵頭及脫模劑接觸後產生的結皮也不同,所以在用手按壓時感覺到的強度並不一定是實際內部泡沫的強度,而是結皮的硬度 。 (3)泡沫強度是指在泡沫形變10%過程中測得的最大壓縮應力,EN253和CJ/T 114中對測試方法有嚴格的規定。用手按壓感覺硬的泡沫,可能泡沫在壓縮形變10%過程中的最大壓縮應力卻小於手按壓感覺軟的泡沫。 我們再分析“以強度判定泡沫好壞”為何不精確。 (1)我們前麵已談到過 ,管道保溫中要求聚氨酯有優良的綜合性能,而不僅僅隻是一個強度,是以“以強度判定泡沫好壞”是偏麵的、不精確的。隻要工藝參數精確,密度達到60kg/m3以上,EN253和CJ/T 114中要求壓縮強度達到0.3MPa以上的要求是很輕易達到的。 (2)泡沫的強度隻是代表了泡沫的機械性能,強度高的泡沫,並不能保證其他性能一定優良。有的時候可能恰恰相反,強度越高,則泡沫剛性越強,可能會影響長期的使用壽命等性能 。特別值得一提的是,對於聚氨酯原料供給商來說 ,在開發配方時要單純進步泡沫的壓縮強度,是一件很輕易的事,同時也可能馬上得到測試結果,但對於管道泡沫所要求的其他性能,如使用壽命、蠕變性能、剪切強度等,需要大量的長時間的試驗測試才能得到結論 。 泡沫越細,吸水率越低 假如是同一種聚氨酯原料且加工工藝相同,則如許的判定是精確的。由於對同一種原料,泡沫越細表明異氰酸酯與多元醇在發泡過程中混合越均勻,泡沫的閉孔率會進步,同時泡孔的直徑也會變小,所以吸水率會降低。 假如是兩種不同的原料,則如許的判定就是不恰當的 。由於對於不同的原料,即使混合效果相同,泡沫的閉孔率也會有所不同 ,泡沫細膩與否,並不能代表閉孔率的大小,也就不能代表泡沫吸水率的好壞。 把泡沫放在高溫烘箱(120℃或以上)裏,測其尺寸穩定性來判定其長期壽命 在區域熱力管道的標準EN253及CJ/T 114標準中,要求管道的保溫層的長期使用壽命最低達到120℃,30年 。如何理解這一要求呢?實在在標準中它是對保溫管道整體的要求 ,這裏的120℃是保溫管內傳輸的介質的溫度,要求保溫層能在此條件下最少連續工作30年 。 在這一條件下,保溫層的聚氨酯泡沫實際上是單麵與高溫的內管接觸,由於聚氨酯優良的保溫性能,保溫層的外表麵及切麵上的溫度還是在較低的溫度,同時由於聚氨酯泡沫保溫層由外護管保護,隔盡了與空氣和水分的接觸,避免了氧化或水分的腐蝕。所以泡沫的各項性能並不會受太大的影響。而假如把泡沫切成長方體放在高溫烘箱裏,則泡沫的六個麵都會受到高溫順空氣的影響,這與泡沫在管道使用時的情況完全不相同 ,在如許的條件下,聚氨酯泡沫肯定會變形或因氧化導致泡沫結構破壞 。 EN253及CJ/T114標準中,對長期使用壽命(泡沫的耐熱性能)的測試不是也不包括將泡沫放在高溫烘箱裏,測其尺寸變化率的方法。因此這一觀點也是錯誤的。 4 總 結 硬質聚氨酯泡沫做為優良的保溫材料,已成功地利用在很多領域,如家電(冰箱)、冷躲集裝箱、保溫管道、建築等。在不同的領域中,對聚氨酯泡沫的要求各不相同,即使在同一個領域,也會因產品的利用不同,而對聚氨酯泡沫的要求有所差異。 聚氨酯保溫直埋式熱力管道作為一個特殊的行業,它對聚氨酯泡沫保溫層有本身特殊的要求,所以這些要求都包括在歐洲標準EN253:2003或CJ/T 114-2000中。因此對聚氨酯泡沫質量的測試和判定就有了根據。隻有根據這兩個標準才能精確評價聚氨酯泡沫的好壞,那些根據外觀、手感等判定好壞的方法都是偏麵的、不精確。1頁

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