管道保溫涂層技術(shù)

本書主要介紹直埋管道、高溫管道保溫層類型和相關(guān)成型工藝，對聚氨酯保溫管道最新的噴涂纏繞成型技術(shù)、柔性可卷曲保溫管道成型技術(shù)等也進行了介紹，相關(guān)內(nèi)容在其他書籍中均未詳述或出現(xiàn)。希望相關(guān)專業(yè)人員以及涂層成型的技術(shù)人員在閱讀本書后，能對涂層類型和不同類型涂層的成型工藝有大致的了解，并對相關(guān)設(shè)備有基本的認(rèn)識。
本書可供油氣儲運工程設(shè)計和建設(shè)人員、管道保溫工程設(shè)計人員、管道涂層預(yù)制廠的工程技術(shù)人員、工程監(jiān)理人員參考，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

喬軍平，天華化工機械及自動化研究院有限公司，教授級高工，專業(yè)從事鋼質(zhì)管道的涂層涂裝技術(shù)和涂裝工藝開發(fā)，涂層包括但不限于防腐涂層、保溫涂層、海洋管道涂層等，并研究各種涂層的層間粘結(jié)、貼合等一體性技術(shù)。
  以管道涂層涂裝為專題發(fā)表科技論文20多篇，申請并授權(quán)專利20多項，并獲中國化工、甘肅省專利獎優(yōu)秀獎和三等獎?，F(xiàn)為中國腐蝕與防護學(xué)會理事，中國腐蝕與防護學(xué)會化工過程專業(yè)委員會副主任委員兼秘書長，中油管道局設(shè)計院外部專家，中國石油工程建設(shè)協(xié)會石油天然防腐保溫專業(yè)委員會聘任專家。

技術(shù)前沿：用三章的篇幅詳細(xì)論述了用于鋼質(zhì)管道聚氨酯保溫層成型的 “一步法”“管中管法”和zui新的噴涂纏繞法三種成型技術(shù)。 內(nèi)容全面：不僅對成型工藝進行介紹，還對成形裝備的開發(fā)和調(diào)試進行論述，為相關(guān)技術(shù)人員針對類似技術(shù)的開發(fā)研究提供參考。此外，對保溫涂層的補口和失效也進行了介紹。 填補空白：柔性保溫管是采用保溫層連續(xù)成型技術(shù)生產(chǎn)的一種可卷曲的保溫管道，在國內(nèi)尚屬空白，本書對此項技術(shù)及成型工藝進行了較為詳細(xì)的論述。 是從事管道設(shè)計人員、工藝人員以及管理值得學(xué)習(xí)的參考書。也可供相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。

保溫管道廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)供熱和石油化工等多個行業(yè)，是降低功耗和保證管道運行安全的重要方式之一。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，管道保溫涂層結(jié)構(gòu)及成型技術(shù)已日臻完善。
已經(jīng)出版的關(guān)于保溫管道的相關(guān)著述中，多以保溫材料、熱力計算和工程應(yīng)用為主。本書通過對管道保溫涂層從預(yù)制工藝、新技術(shù)介紹到補口、失效維護的完整論述，使讀者對管道保溫涂層有一個完整的全過程了解。
無論是架空、埋地，還是海洋管道，聚氨酯保溫層材料均占據(jù)了主要地位。本書用三章的篇幅來論述用于鋼質(zhì)管道聚氨酯保溫層成型的 “一步法”“管中管法”和最新的噴涂纏繞法三種成型技術(shù)。其中，泡沫噴涂纏繞為聚氨酯保溫管的最新成型技術(shù)，滿足大口徑和超大口徑管道的聚氨酯保溫層成型，具備“管中管法”不可超越的優(yōu)點，書中對此項技術(shù)及其裝備進行了詳述，并對兩種成型工藝進行了比較分析。本書采用的論述思路：首先根據(jù)理論研究設(shè)計保溫層成型裝置，然后在試驗過程中對相關(guān)裝置進行改進，最終在中試過程中，定型設(shè)備并形成完整的成型工藝。該思路也為相關(guān)技術(shù)人員針對類似技術(shù)的開發(fā)研究提供參考。
柔性保溫管是采用保溫層連續(xù)成型技術(shù)生產(chǎn)的一種可卷曲的保溫管道，在國內(nèi)尚屬空白，本書對此項技術(shù)及成型工藝進行了較為詳細(xì)的論述，目的是讓此項技術(shù)在國內(nèi)能夠推廣應(yīng)用，也讓更多的技術(shù)人員能夠參與此項研究。
作者還對高溫管道保溫涂層進行了歸納整理，以期讓更多的技術(shù)人員能更進一步了解高溫管道的不同涂層材料以及結(jié)構(gòu)類型，并通過應(yīng)用舉例和預(yù)制工藝的描述，使讀者對其有更詳細(xì)的了解。 最后對保溫涂層的補口和失效進行了介紹。
對海底管道保溫涂層相關(guān)內(nèi)容感興趣的讀者可以在《海底管道涂層技術(shù)》一書中參閱相關(guān)章節(jié)。
感謝天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司的同事以及相關(guān)行業(yè)專家的支持，使得本書能夠順利出版。也對化學(xué)工業(yè)出版社為此書的出版、發(fā)行所做的工作表示感謝。
囿于本人的學(xué)識和水平，書中不妥之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。

喬軍平
2024年1月·蘭州

第1章 緒論 001
1.1 定義 001
1.2 管道保溫（保冷）條件 002
1.3 管道保溫的目的 003
1.4 管道保溫層的作用 003
參考文獻 006

第2章 管道保溫層設(shè)計及結(jié)構(gòu) 007
2.1 保溫層設(shè)計要求 007
2.2 管道保溫層厚度計算 008
2.2.1 資金償還方式保溫層厚度計算 009
2.2.2 文獻中保溫層經(jīng)濟厚度計算 010
2.2.3 直埋聚氨酯保溫管保溫層厚度計算 011
2.2.4 無管溝直埋敷設(shè)的單根管道的保溫層計算 012
2.2.5 經(jīng)濟合理保溫層厚度的簡便計算 013
2.2.6 熱損失控制法計算保溫層厚度 014
2.2.7 表面溫度控制法計算保溫層厚度 015
2.2.8 蒸汽管道保溫層厚度計算 016
2.3 保溫層結(jié)構(gòu)類型 018
2.3.1 按照保溫層結(jié)構(gòu)形式 019
2.3.2 按照保護層材料 020
2.3.3 按照介質(zhì)溫度 021
2.3.4 按照敷設(shè)環(huán)境 022
2.3.5 按照輸送介質(zhì) 022
2.3.6 按照成型工藝 023
2.4 管道保溫及保冷材料 024
2.4.1 保溫材料選用原則 024
2.4.2 保溫材料分類 025
2.4.3 保溫材料性能參數(shù) 027
2.4.4 保冷材料基本要求 029
2.4.5 其他涂層 030
2.5 典型保溫管道材料性能要求示例 030
2.5.1 通用型保溫管道 030
2.5.2 石油化工用保溫管道 031
2.5.3 陸上氣田、液化石油氣工程保溫管道 032
2.5.4 埋地鋼質(zhì)保溫管道 033
2.5.5 鋼外護真空復(fù)合保溫管道 033
2.5.6 灘海石油工程保溫管道 034
2.5.7 城鎮(zhèn)供熱預(yù)制直埋蒸汽保溫管 034
2.5.8 區(qū)域供熱直埋保溫管 035
2.5.9 玻璃纖維外護直埋保溫管 035
2.6 保溫管道外護層 036
2.7 聚氨酯直埋保溫管道優(yōu)點 037
2.7.1 直埋保溫管道與管溝敷設(shè)比較 037
2.7.2 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料特性 039
2.7.3 聚乙烯外護聚氨酯保溫管典型成型方式 041
參考文獻 042

第3章 聚氨酯保溫管“一步法”成型技術(shù) 044
3.1 “一步法”成型原理 044
3.2 復(fù)合成型裝置 045
3.2.1 直角管形模具 045
3.2.2 定徑系統(tǒng) 047
3.2.3 噴灌發(fā)泡系統(tǒng) 047
3.2.4 糾偏系統(tǒng) 047
3.3 外定徑“一步法” 048
3.3.1 內(nèi)沖壓法成型技術(shù) 048
3.3.2 真空吸附法成型技術(shù) 050
3.4 內(nèi)定徑“一步法” 052
3.4.1 內(nèi)定徑成型原理 052
3.4.2 內(nèi)定徑套設(shè)計 053
3.4.3 內(nèi)定徑復(fù)合模具 054
3.5 “一步法”保溫管成型糾偏 055
3.5.1 偏心的形成 055
3.5.2 糾偏工藝的選擇 055
3.5.3 糾偏原理 055
3.5.4 糾偏機工作過程 056
3.5.5 糾偏機結(jié)構(gòu) 057
3.6 “一步法”保溫管成型設(shè)備 058
3.6.1 鋼管表面預(yù)處理系統(tǒng) 060
3.6.2 防腐涂層成型系統(tǒng) 060
3.6.3 保溫涂層成型系統(tǒng) 061
3.7 “一步法”保溫管成型工藝 062
3.7.1 工藝介紹 063
3.7.2 泡沫灌注發(fā)泡控制要點 065
3.7.3 技術(shù)參數(shù) 067
3.8 黑夾克保溫管成型 070
3.9 大口徑“一步法”保溫層 072
3.10 “一步法”生產(chǎn)中聚氨酯泡沫易產(chǎn)生的問題 075
參考文獻 075

第4章 聚氨酯保溫管“管中管法”成型技術(shù) 077
4.1 “管中管法”成型原理 077
4.2 聚乙烯管殼成型 078
4.2.1 成型原理 078
4.2.2 成型成套裝置 079
4.3 保溫層成型 085
4.3.1 鋼管穿管裝置 085
4.3.2 塑料管殼固定裝置 086
4.3.3 聚氨酯泡沫發(fā)泡平臺 086
4.3.4 聚氨酯發(fā)泡機 088
4.3.5 管端修切裝置 097
4.4 “管中管法”生產(chǎn)工藝 098
4.4.1 材料性能和工藝參數(shù) 098
4.4.2 成型工藝 105
4.4.3 聚乙烯管殼電暈處理 109
4.4.4 聚氨酯泡沫料灌注方式 111
4.5 “管中管法”保溫層生產(chǎn)過程常見缺陷 114
參考文獻 115

第5章 聚氨酯保溫管噴涂纏繞成型技術(shù) 117
5.1 聚氨酯泡沫噴涂 117
5.1.1 噴涂纏繞成型原理 117
5.1.2 噴涂材料要求 118
5.2 噴涂發(fā)泡設(shè)備 120
5.2.1 變頻計量泵 121
5.2.2 聚氨酯泡沫料混合槍頭 122
5.2.3 工作料罐 123
5.2.4 高壓無氣噴涂工藝流程 124
5.3 聚氨酯保溫層噴涂及聚乙烯防護層纏繞成型技術(shù) 124
5.3.1 在我國的發(fā)展 124
5.3.2 噴涂纏繞成型技術(shù) 126
5.3.3 涂層材料性能參數(shù) 133
5.4 噴涂纏繞成型工藝特點 136
5.5 噴涂纏繞技術(shù)間斷法和連續(xù)法比較 138
5.5.1 泡沫層成型工藝過程不同 139
5.5.2 泡沫層受力不同 139
5.5.3 材料消耗量不同 140
5.5.4 其他異同比較 141
5.6 三種聚氨酯保溫管成型技術(shù)比較 142
5.6.1 “一步法”成型工藝優(yōu)缺點 142
5.6.2 “管中管法”成型工藝優(yōu)缺點 142
5.6.3 成型工藝及參數(shù)比較 144
5.7 小結(jié) 146
參考文獻 146

第6章 管件聚氨酯保溫涂層成型 147
6.1 保溫層結(jié)構(gòu) 147
6.1.1 焊接聚乙烯外護管保溫層 147
6.1.2 無縫聚乙烯外護管保溫層 149
6.1.3 玻璃鋼纖維增強外護保溫層 150
6.2 保溫層成型 153
6.2.1 保溫層預(yù)制后復(fù)合外護層成型 153
6.2.2 焊接聚乙烯外護管聚氨酯保溫層成型 158
6.2.3 無縫聚乙烯外護管聚氨酯保溫層成型 163
6.3 聚乙烯無縫外護彎管成型 165
6.3.1 聚乙烯管擠出技術(shù)簡介 165
6.3.2 無縫聚乙烯彎管擠出技術(shù)開發(fā) 167
6.3.3 不同彎管擠出成型工藝優(yōu)缺點 174
6.4 小結(jié) 175
參考文獻 175

第7章 柔性可卷曲保溫管道 176
7.1 柔性保溫管的分類與結(jié)構(gòu) 177
7.1.1 分類 177
7.1.2 結(jié)構(gòu) 178
7.2 柔性保溫管連續(xù)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 “連續(xù)帶法”成型 185
7.3 柔性保溫管外護管連續(xù)成型技術(shù) 186
7.3.1 外護管擠出成型技術(shù) 186
7.3.2 外護管連續(xù)擠出加保溫層成型技術(shù) 188
7.4 柔性保溫管成型裝置 195
7.4.1 管材牽引裝置 195
7.4.2 聚乙烯外護管成型模具 195
7.4.3 波紋保溫管成型關(guān)鍵裝置 196
7.5 小結(jié) 198
參考文獻 198

第8章 高溫（蒸汽）保溫管道 199
8.1 高溫保溫管道發(fā)展 200
8.1.1 國外高溫管道 200
8.1.2 我國高溫管道 200
8.2 高溫管保溫層材料 201
8.2.1 選擇原則 201
8.2.2 性能要求 202
8.2.3 常見高溫保溫層材料 203
8.3 高溫管道保溫層結(jié)構(gòu) 205
8.3.1 高溫保溫層技術(shù)要求 206
8.3.2 高溫保溫層設(shè)計要求 208
8.3.3 高溫保溫管結(jié)構(gòu)形式及實例 210
8.4 高溫保溫管生產(chǎn)工藝 224
8.5 高溫保溫管預(yù)制 226
8.6 高溫管道應(yīng)用舉例 231
8.6.1 鋼套無真空層保溫管道 232
8.6.2 玻璃鋼套鋼直埋蒸汽管道 232
8.6.3 多種保溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化選型 234
8.6.4 保溫層敷設(shè)順序與管道埋深 239
8.7 小結(jié) 242
參考文獻 243

第9章 管道保溫涂層補口 244
9.1 直埋聚氨酯保溫管補口 244
9.1.1 直埋聚氨酯保溫管標(biāo)準(zhǔn)補口 245
9.1.2 電熱熔套（帶）防腐保溫層補口 246
9.1.3 熱收縮套防腐保溫層補口 247
9.1.4 聚乙烯套防腐保溫層補口 248
9.1.5 凍土（低溫）區(qū)保溫補口 249
9.1.6 聚丙烯冷纏帶防腐保溫層補口 250
9.1.7 玻璃纖維增強塑料防腐保溫層補口 250
9.2 硬質(zhì)聚氨酯保溫管補口應(yīng)用實例 251
9.2.1 保溫瓦加熱縮纏繞帶補口 251
9.2.2 保溫瓦加熱收縮套補口 253
9.2.3 擠出聚乙烯套安裝電熱絲熱熔補口 254
9.2.4 擠出聚乙烯片材加熱收縮套和補口帶補口 258
9.2.5 擠出聚乙烯片材電熱熔補口 260
9.2.6 聚丙烯冷纏帶加黏彈體膠帶補口 263
9.2.7 灌注聚氨酯補口注意事項 265
9.3 小結(jié) 265
參考文獻 266

第10章 管道保溫層缺陷及失效 267
10.1 聚氨酯保溫層預(yù)制過程缺陷 268
10.1.1 聚氨酯保溫層偏心 268
10.1.2 聚氨酯保溫層空洞 269
10.1.3 聚氨酯保溫層密度不均勻 270
10.1.4 聚乙烯保護層脫殼 270
10.2 保溫管或保溫彎管涂層開裂 271
10.2.1 保溫管涂層開裂 271
10.2.2 保溫彎管涂層開裂 274
10.3 聚氨酯保溫層管道運行過程缺陷 275
10.3.1 聚氨酯保溫層老化 275
10.3.2 聚氨酯保溫層炭化 275
10.3.3 聚氨酯保溫層壓扁、壓裂 277
10.3.4 植物根系破壞保溫層 277
10.3.5 防水帽引起保溫層失效 278
10.4 補口段缺陷 279
10.5 聚氨酯保溫管涂層修復(fù) 280
10.6 小結(jié) 281
參考文獻 281