Трубопроводы. Виды теплоизоляции.

Что же такое трубопровод?

Трубопроводом называется устройство предназначенное для транспортировки жидких, газообразных или сыпучих веществ. Основные виды трубопроводов приведены на рисунке ниже.

В зависимости от транспортируемой среды применяются термины: водопровод, газопровод, паропровод, нефтепровод, воздухопровод, маслопровод, кислотопровод,
кислородопровод, бензопровод, молокопровод и т.д.

Основными общими параметрами трубопровода и арматуры являются: условный диаметр прохода DN (Dy), мм, условное давление РN (ру), МПа и рабочая температура tp, °С среды. Различают рабочее давление рр, МПа и пробное давление рпр, МПа.

Магистральные трубопроводы предназначены для транспортировки среды на дальние расстояния. Магистральный трубопровод включает в себя сооружения по подготовке транспортируемой среды, линейную часть, насосные или компрессорные и газораспределительные станции. По рабочему давлению магистральные газопроводы подразделяют на трубопроводы низкого давления - рр < 1,2 МПа, среднего давления - рр = 1,2...2,5 МПа и высокого давления - рр > 2,5 МПа.
Городские (поселковые) коммунально-сетевые трубопроводы используются для удовлетворения нужд городского населения и небольших промышленных предприятий. Газопроводы городского газового хозяйства в зависимости от назначения подразделяют на транзитные, распределительные и ответвления. Транспортировка газа по городскому газопроводу действующими нормами допускается при рр < 1,2 МПа. Городские газопроводы считаются низкого давления при рр < 0,005 МПа, среднего давления при рр = 0,005...0,3 МПа и высокого давления при рр > 0,3 МПа.
Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируются сырье, полуфабрикаты и готовые продукты, пар, вода, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты и газы, различные промежуточные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе, отходы производства. В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соединяющие агрегаты и машины технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов. Внутрицеховые трубопроводы называются обвязочными, если они устанавливаются непосредственно в пределах отдельных аппаратов, насосов, компрессоров и др. и соединяют их.

Технологические трубопроводы делятся на пять категорий в зависимости от характера транспортируемой среды, рабочего давления и рабочей температуры. Категория трубопровода устанавливается проектом.

Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру tp < 50 °С, и горячими, если температура рабочей среды tp > 50 °С.
В зависимости от условного давления среды трубопроводы подразделяются на вакуумные, работающие при абсолютном давлении среды ниже 0,1 МПа (абс), низкого давления, работающие при давлении среды от 0,1 до 1,6 МПа или от 0 до 1,5 МПа (изб.), среднего давления, работающие при давлении среды от 1,5 до 10 МПа (изб.). Безнапорными называются трубопроводы, работающие без избыточного давления ("самотеком").

В зависимости от степени агрессивности транспортируемой среды трубопроводы подразделяются на три группы: с неагрессивной и малоагрессивной средой (скорость коррозии менее 0,1 мм/год), со среднеагрессивной средой (скорость коррозии 0,1 - 0,5 мм/год) и с высокоагрессивной средой (скорость коррозии более 0,5 мм/год).
В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы и газоустановки бывают: низкого давления (при рр < 0,015 МПа и при 0,015 МПа < рр < 0,1 МПа), среднего авления (при 0,1 МПа < рр < 0,3 МПа) и высокого (при 0,3 МПа < рр < 0,6 МПа и при 0,6 МПа < рр < 1,2 Мпа).
В газовом хозяйстве заводов черной металлургии разрешается прокладка газопроводов как межцеховых, так и внутрицеховых с рабочим давление рр < 0,6 МПа. В случае производственной необходимости допускается давление рр = 1,2 МПа. Для прокладки газопроводов с давлением выше 1,2 МПа требуется разрешение Госгортехнадзора.
Судовые трубопроводы предназначены для транспортирования различных сред в условиях работы судовых установок и агрегатов. Они имеют различные назначение, протяженность, рабочие параметры и условия эксплуатации.
Машинные трубопроводы служат для передачи среды из одной части машины в другую или же из одного агрегата в другой. К ним относятся: топливопроводы в дизельных и бензиновых двигателях, маслопроводы в станках, самолетах и т.п.
Проектирование, изготовление и монтаж технологических и городских трубопроводов производятся в соответствии с техническими регламентами и правилами Госгортехнадзора. Исключение составляют трубопроводы с невысокими параметрами среды, например, для пара при рабочем давлении до 0,2 МПа (абс); для воды с температурой до 120 °С; временно установленные трубопроводы со сроком до 1 года и некоторые другие.

На большей части перечисленных трубопроводов необходимо применять теплоизоляционные материалы и в зависимости от особенностей трубопровода область применения теплоизоляции может быть разной:

- Теплоизоляция трубопроводов с целью обеспечения заданной температуры на поверхности изоляции.

Тепловую изоляцию трубопроводов по заданной температуре на поверхности выполняют в случае, когда тепловые потери трубопровода не регламентированы, но в соответствии с требованиями техники безопасности необходимо защитить обслуживающий персонал от ожогов или снизить тепловыделения в помещении. В соответствии с санитарными нормами и требованиями СНиП 2.04.14-88 температура поверхности расположенных в помещении изолированных трубопроводов при температуре теплоносителя ниже 100°С не должна превышать 35°С, а при температуре теплоносителя 100°С и более не должна превышать 45°С.
В обслуживаемой зоне на открытом воздухе температура поверхности изоляции не должна превышать 60°С.

- Теплоизоляция трубопроводов с целью предотвращения замерзания содержащейся в них жидкости

Тепловую изоляцию с целью предотвращения замерзания жидкости при прекращении ее движения предусматривают для трубопроводов, расположенных на открытом воздухе. Как правило, это актуально для трубопроводов малого диаметра, имеющих малый запас аккумулированного тепла. Время, на которое тепловая изоляция может предохранить транспортируемую жидкость от замерзания при остановке её движения, зависит от температуры жидкости и окружающего воздуха, скорости ветра, внутреннего диаметра, толщины и материала стенки трубопровода, параметров транспортируемой жидкости. К параметрам, влияющим на длительность периода до начала замерзания, относятся: плотность, температура замерзания, удельная теплоемкость, скрытая теплота замерзания.

Чем больше скорость ветра и ниже температура жидкости (холодной воды) и окружающего воздуха, меньше диаметр трубопровода, тем больше вероятность замерзания жидкости. Уменьшает вероятность замерзания холодной воды применение изолированных неметаллических трубопроводов.

- Теплоизоляция трубопроводов с целью предотвращения конденсации влаги на поверхности изоляции

Применение тепловой изоляции с целью предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности изоляции выполняют для трубопроводов, расположенных в помещении, содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха, в том числе холодную воду. На величину толщины теплоизоляционного слоя для предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности теплоизоляционной конструкции влияют относительная влажность окружающего воздуха, температура воздуха в помещении и вид защитного покрытия. При использовании покрытия с высоким коэффициентом излучения (неметаллического) расчетная толщина изоляции существенно ниже.

- Теплоизоляция трубопроводов водяных тепловых сетей двухтрубной подземной канальной прокладки

На сегодняшний день вопрос теплоизоляции трубопроводов водяных тепловых сетей двухтрубной подземной канальной прокладки, с ростом стоимости энергоносителей, вопрос энергосбережения стоит особенно остро.

Виды и материалы теплоизоляции для трубопроводов

Универсального теплоизоляционного материала, который бы подходил для всех трубопроводов на сегодняшний день - нет. Для каждого отдельного проекта необходимо подбирать свой теплоизоляционный материал, который обеспечит необходимые задачи теплоизоляции трубопровода.

На сегодняшний день на Российском рынке представлено довольно много утеплителей для трубопроводов, они производятся в виде матов, трубок, сегментов, цилиндров и полуцилиндров, рулонная изоляция, в виде мастик и красок, в виде услуги по напылению теплоизоляции. Так же трубопроводы могут быть предизолированы, т. е. на рынке предлагается готовое решение пробрести трубу, на которой уже присутствует теплоизоляция и гидроизоляция (если она необходима).

Предизолированные трубопроводы:

На предизолированные трубы в России действует Межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001

"Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. Технические условия"

Изделия предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130°С (допускается кратковременное повышение температуры до 150°С).

Сегменты и полуцилиндры теплоизоляционные, из пенополистирола "ТИС"" для трубопроводов диаметром 32-530 мм и более, изготовленные по ТУ 5767-008-55182353-2007:

Изделия предназначены для использования в качестве тепловой изоляции наружной поверхности газонефтепродуктопроводов диаметром 32 -530 мм и более, подземной прокладки, в том числе в районах с вечномерзлыми грунтами, транспортирующих среду с температурой от минус 50°С до плюс 75 °С, а также трубопроводов и воздуховодов в зданиях, сооружениях и при наружной прокладке.

Минераловатные теплоизоляционные цилиндры rockwool:

Цилиндры изготавливаются из минеральной ваты на основе базальтовых пород.

Цилиндры могут выпускаться кашированными армированной алюминиевой фольгой.

Основная область применения - тепловая изоляция технологических трубопроводов на объектах различных отраслей промышленности (включая пищевую промышленность) и строительного комплекса. Следует отметить, что основной областью применения являются трубопроводы, по которым транспортируется пар (паропроводы), а так же технические жидкости, которые имеют высокую температуру, до + 400 °С.

Сегменты и полуцилиндры из экструзионного пенополистирола ТИСплэкс

Производятся по ТУ 2244-010-55182353-2008

Экструзионный пенополистирол "ТИСПЛЭКС" - это жесткий материал желтого цвета из полистирола общего назначения, который получают путем смешивания гранул полистирола при повышенной температуре и давлении с введением вспенивающего агента и с последующим выдавливанием из экструдера. Получаемый материал имеет равномерную структуру, состоящую из мелких, полностью закрытых ячеек размером 0,1-0,2 мм. Благодаря этому изделия "ТИСПЛЭКС" обладают стабильными теплотехническими и физико-механическими показателями и необычайно высокой прочностью на сжатие, практически совсем не пропускают влагу и поэтому являются долговечными, имеют коэффициент теплопроводности 0,028 Вт/м.К

Изделия предназначены для использования в качестве теплоизоляции наружной поверхности газонефтепродуктопроводов диаметром 32 - 1420 мм подземной прокладки, в том числе в районах с вечномерзлыми грунтами, транспортирующих среду с температурой от минус 50 °С до плюс 75 °С, а также трубопроводов и воздуховодов в зданиях, сооружениях и при наружной прокладке. Особенно перспективно использовать данный вид теплоизоляции при прокладке газопроводов, такие изделия выдерживают большую механическую нагрузку, соответственно не только теплоизолируют трубопровод, но и защищают его от механических повреждений.

Вспененный синтетический каучук Kaiflex

Kaiflex выпускается в виде трубок с толщиной от 6 до 32 мм и внутренним диаметром от 6 до 160 мм, а также в виде рулонов с толщиной 6, 10, 13, 16, 19, 25 и 32 мм. Изоляция может выпускаться с самоклеющимся слоем или в комбинации со специальными покрытиями Kaiflex.

Kaiflex представляет собой вспененный каучук, предназначенный для изоляции холодильных установок, морозильных систем, систем кондиционирования, вентиляции, водоснабжения, канализации и отопления.
Теплоизоляционные материалы Kaiflex являются высококачественными изделиями с закрытой пористой структурой, выпускаемые в форме трубок различного диаметра и листов. Является идеальным теплоизолятором для работающих технических устройств и для промышленных холодильных и кондиционирующих установок. Благодаря специальному составу и герметичной ячеистой структуре, гарантируются долговременные изоляционные свойства.

Теплоизоляция для труб, из жесткого ППУ ТИС

Изделия из пенополиуретана марки "ТИС"- это жесткая, не плавкая термореактивная пластмасса с сильно сетчатой структурой, только 3% от объема занимает твердый материал, который образует каркас из стенок и ребер. Именно он придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают поры, они то и берегут тепло или холод Ваших строений и коммуникаций.

Пенополиуретан (ППУ) - легкий и прочный гидротеплоизоляционный материал, имеющий своеобразную структуру, благодаря которой обладает самым низким коэффициентом теплопроводности и самым малым водопоглощением в сравнении с другими теплоизоляционными материалами.

Все изделия марки "ТИС" выполнены в соответствии с ТУ 5768-002-55182353-2002

Теплоизоляция "ТИС"® для трубопроводов - это полуцилиндры из жесткого пенополиуретана для утепления труб любого диаметра стандартных и нестандартных размеров с продольными и торцевыми замками в четверть. На внешней стороне теплоизоляции для трубопроводов предусмотрен защитно-покровный слой из стеклоткани, фольги и бумаги, пропитанной битумом.

Эксплуатация изделий допускается при температуре от минус 70 до плюс 130°С.

Теплоизоляция "ТИС"® для трубопроводов имеет закрытоячеистую поверхность - обладает тонкой коркой, которая препятствует проникновению влаги.

Астратек представляет собой высокотехнологичный композиционный материал на водной основе, состоящий из вакуумированных керамических сфер, находящихся в смеси акриловых полимеров. Эта комбинация делает материал легким, гибким, растяжимым, обладающим отличной адгезией к покрываемым поверхностям. Материал по консистенции напоминающий обычную краску, является суспензией белого цвета, которую можно наносить на любую поверхность. После высыхания образуется эластичное полимерное покрытие, которое обладает Уникальными теплоизоляционными свойствами и обеспечивает антикоррозийную защиту.

Он используется для исключения конденсата на трубах холодного водоснабжения, а так же с целью обеспечения заданной температуры на поверхности теплоизоляции, для исключения ожогов рабочими, обслуживающими трубопроводы с высокими температурами.

Рабочий температурный режим материала Астратек® от -60 до +230 ºС, допускаются кратковременные тепловые нагрузки до +260 ºС. Астратек® наносится как краска. Материал можно наносить с помощью воздушного и безвоздушного распылителя или с помощью кисти. После полимеризации Астратек® устойчив к агрессивным средам, не смывается щелочными растворами и водой. Грязь с поверхности смывается водой.

Материал теплоизоляционный напыляемый из пенополиуретана "ТИС-Н"

Перспективная и передовая технология теплоизоляционных покрытий и самый эффективный теплоизолятор -материал теплоизоляционный напыляемый из пенополиуретана "ТИС-Н". Материал изготавливается по ТУ 5768-003-55182353-2004

Процесс нанесения ППУ покрытия сходен по сложности с процессом окраски пульверизатором.

Температура окружающей среды при напылении ППУ должна быть не менее +5 С. Отвержденение материала наступает через 7-12 секунд. При напылении на горячие поверхности работы можно проводить круглый год. Температурная стойкость напыляемых материалов составляет от - 60 С до + 130 С, с кратковременным повышением температуры до +150 С. Решающее приемущество метода напыления ППУ состоит в том, что помимо напыления теплоизоляции производится герметизация и гидроизоляция поверхности.

Вспененный полиэтилен Порилекс

Изготовлен по ТУ 2246-029-002034430-2003

Порилекс® НПЭ Т изготавливается из полиэтилена высокого давления методом вспенивания по экологически безопасной технологии (без применения фреона). Имеет структуру с закрытыми порами. За счет высокого содержания воздуха имеет высокие теплоизолирующие свойства. Не впитывает влагу, имеет отличные пароизоляционные параметры. Поглощает удары и шум, является превосходным звукоизолятором. Экологически безопасен, не имеет ограничений в применении (вплоть до пищевой и медицинской промышленности).

ПОРИЛЕКС НПЭ-Т выпускается в виде полых труб цилиндрической формы, длиной 2 метра.

Порилекс® НПЭ Т значительно снижает теплопотери, уменьшает структурный и акустический шумы, защищает от образования конденсата. Трубная изоляция ПОРИЛЕКС® НПЭ-Т применяется для эффективной изоляции стальных, медных и пластиковых труб в системах горячего и холодного водоснабжения, отопления, кондиционирования, канализвции, вентиляционных и холодильных установках. Изоляция труб холодного водоснабжения, кондиционирования и холодильного оборудования позволяет предотвратить конденсат и коррозию, утепление труб горячего водоснабжения и отопления снижает потери тепла на 80%, при этом поглощаются неприятные звуковые колебания и вибрации в трубах водоснабжения при перепадах давления, что немаловажно в бытовых условиях. Подходит как для изоляции новых, монтирующихся трубопроводов, так и для усиления изоляции уже существующих, эксплуатируемых объектов. Трубная изоляция ПОРИЛЕКС® НПЭ-Т - это материал с хорошей гибкостью, стойкий к механическим повреждениям, к воздействию масел, извести, гипса, цемента, бензина, выдерживающий температуру теплоносителя до 800C.

Трубки ПОРИЛЕКС® НПЭ-Т монтируются на отдельные трубы простым натяжением. При необходимости установки теплоизоляции на готовые трубопроводы трубки разрезаются по специальному продольному разрезу. Швы проклеиваются специальным клеем. Благодаря продольному надрезу трубки ПОРИЛЕКС® НПЭ-Т разрезаются легко и ровно, обеспечивая простой и быстрый монтаж.

БАТИЗ" - это марка высокоэффективной экологичной негорючей изоляции, производимой омским заводом. Основой всех преимуществ изделий торговой марки <БАТИЗ> являются базальтовые супертонкие и микротонкие волокна с длиной 50-90 мм и толщиной до 3 мкм. Базальтовые волокна в изделиях ТМ "БАТИЗ" расположены хаотично, под разными углами друг к другу. Такие параметры базальтовых волокон наделяют изделия ТМ "БАТИЗ" лучшими теплофизическими и эксплуатационными свойствами по сравнению с изделиями из тонкого базальтового волокна, а так же минерального и стекловолокна. Производится по ТУ 5769-002-13949929-2005

При теплоизоляции трубопроводов Батиз Мат оборачивают вокруг конструкции и, как правило, дополнительно фиксируют при помощи металлической проволоки или бандажных колец.

Все соединения матов между собой должны быть дополнительно прошиты металлической проволокой. В качестве покровного слоя используется оцинкованный или алюминиевый лист.

В зависимости от выбора марки теплоизоляции Батиз, область применения материалов до +400 °С , а так же до +1000 °С , что делает Батиз незаменимым для теплоизоляции трубопроводов с температурой теплоносителя до +1000 °С.

В состав конструкции тепловой изоляции трубопроводов для поверхностей с отрицательной температурой в качестве обязательных элементов должны входить:

теплоизоляционный слой;

пароизоляционный слой;

покровный слой;

элементы крепления.

Пароизоляционный слой следует предусматривать при температуре изолируемой поверхности ниже 12°С.

Необходимость устройства пароизоляционного слоя при температуре выше 12°С следует предусматривать для трубопроводов с температурой ниже температуры окружающей среды. Необходимость установки пароизоляционного слоя в конструкции тепловой изоляции для поверхностей с переменным температурном режимом (от положительной к отрицательной температуре и наоборот) определяется расчетом для исключения накопления влаги в теплоизоляционной конструкции.

При теплоизоляции трубопроводов помимо Батиз Мата может использоваться Батиз- Шнур.

Батиз- Шнур применяется при теплоизоляции трубопроводов малых диаметров (до 57 мм.). Шнур наматывают плотно виток к витку, качество обмотки проверяют теплопровизером.

Базальтовый шнур ТМ «Батиз» наиболее удобен при теплоизоляции конструкций сложного профиля (фланцевых соединений типа F - бокс, Е- бокс). Это объясняется тем, что Батиз-Шнур относится к съемным изделиям и точно повторяет конфигурацию изолируемой поверхности.

Батиз Шнур производится из чистого базальтового супертонкого волокна (без добавления в расплав примесей). Формируется он из холста (на основе базальтового супертонкого волокна) идущего сразу с приемного барабана на формирующую установку. Шнур производится с высокой плотностью оплетки. Применяемый способ оплетки - это перекрестное плетение.

Из множества многообразия теплоизоляционных материалов и видов теплоизоляции для трубопроводов, всегда можно подобрать именно тот, который более удачно будет отвечать Вашим потребностям и возможностям. Применение теплоизоляции на трубопроводах позволяет экономить средства, обеспечивать заданную температуру на поверхности изоляции, предотвратить замерзание жидкостей в трубопроводах, предотвратить конденсацию влаги на поверхности изоляции.