保温管技术应用

产品分类、结构、性能指标和生产工艺

（一）分类

1、按输送介质温度分类

主要分为预制直埋热水保温管和预制直埋蒸汽保温管两大类。

热水保温管输送的介质温度为140℃，主要用于北方城市集中供热工程；蒸汽保温管输送的介质温度为300℃，主要用于电子、医药等行业的用汽。

2、热水保温管分类

(1) 按生产工艺

主要分为“管中管”工艺和“聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕” 工艺。目前大部分厂商都采用“管中管” 生产工艺，“聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕” 工艺是一种新型生产工艺，技术含量较高，国内外仅有为数不多的几个制造商掌握，处于技术垄断阶段，我厂是目前国内掌握该核心技术的厂商。

(2) 按芯管的数量分类

主要分为单芯管和双芯管，目前国内生产的热水保温管均为单芯管。

(3) 按芯管的材质

主要有钢管、不锈钢管、铸铁管、玻璃钢管、PPR、HDPE等材质。

(4) 按应用领域分类

①用于城市集中供热，目前是热水保温管的主流。

②用于城市集中供冷。

③用于高寒地区自来水管道保温

④用于北方高层建筑自来水二次供水管道保温

⑤用于石油长输管道保温

⑥用于海底输油管道保温

⑦用于其他领域，如用于煤矿冷气输送管道保

温、化工厂低温介质管道保温、液化气管道保温等。

3、蒸汽保温管分类

⑴ 按结构分类

主要分为“钢套钢”外滑动结构和内滑动结构两大类。

(2)“钢套钢”外滑动结构按外防腐材料分为，三层PE防腐层、硬质聚氨酯防腐层、环氧粉末防腐层、聚脲防腐层、玻璃钢防腐层等。三层PE防腐层长期耐温为50℃，后4种防腐层长期耐温在80℃-90℃。

（二）热水保温管介绍

1、保温管产品结构

预制直埋热水保温管是由输送介质的芯管、硬质聚氨酯泡沫保温层和高密度聚乙烯外护层紧密结合而成，通常芯管采用钢管，也可根据输送介质的种类和温度要求，采用其它材质的管材。

(1) 单管产品结构

(2) 双管产品结构

2、材料及性能

(1) 芯管

通常采用无缝钢管和螺旋埋弧焊钢管，DN150及以下采用20号无缝钢管，执行GB/T8163标准，DN200以上采用Q235B钢板制作的螺旋埋弧焊钢管，执行GB/T9711.1标准。

(2) 聚乙烯外护层

聚乙烯外护层采用PE80级高密度聚乙烯树脂制成，具有很高的机械强度和优良的耐腐蚀性能。主要性能指标符合表1要求。

表1 HDPE外套管性能指标

近年我国石化工业得到较快发展，适合外套管的高密度聚乙烯树脂牌号较多，如上海金菲石油化工有限公司生产的TR480、齐鲁石化公司塑料厂生产的DGDB2480、燕山石化生产的7600M等，国外公司如，韩国大林公司的TR402、大韩油化的P502等牌号。

(3)硬质聚氨酯泡沫保温层

①硬质聚氨酯泡沫保温层具有优良的保温绝热性能，是由异氰酸酯和组合聚醚在常温下经充分混合反应生成，其主要性能指标符合表2要求。

表2 聚氨酯保温层性能指标

②目前聚氨酯组合聚醚原料主要有：141b系统、环戊烷系统和水系统，水系统发泡剂是二氧化碳。三个系统的主要区别：

环境方面：

HCFC-141b是替代F-11的替代物，仅作为过渡替代品。141b在大气中的寿命比较短，对臭氧的消耗程度为F-11的1%，但其臭氧潜值（ODP）大于零，对臭氧层有危害。目前发达国家已禁止使用141b发泡剂。九十年代欧洲率先在冰箱和直埋式预制保温管生产中开始使用戊烷发泡体系，特别是环戊烷发泡体系。目前我国几乎大部分冰箱生产厂家均采用环戊烷作为发泡剂。目前替代F-11发泡剂的第二代替代物有CO2和环戊烷，两者臭氧潜值（ODP）均为零，对臭氧层无破坏作用。

③目前国内聚氨酯组合料在耐温方面还存在一定差距。对于要求耐温较高的输送管道，聚氨酯原料通常采用德国拜耳公司、美国亨斯迈公司、美国陶氏公司生产的组合聚醚，各项指标均符合中国建设部标准和欧洲标准。

(3)成品管

直埋式预制保温管具有优异的保温性能、与传统的保温管相比具有综合造价低、施工方便的特点，其主要性能指标符合表3要求。

成品管性能指标

4、生产工艺

(1)直埋式预制保温管生产工艺分为 “管中管”工艺和“聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕” 工艺，目前几乎所有厂商都采用传统的“管中管”工艺生产预制直埋保温管。喷涂缠绕保温管是欧洲上世纪90年代末开发的一种新型保温管材。

我厂针对集中供冷、供热的特点，瞄准国际先进的生产工艺和制造技术，已成功自主研发出具有国际水准的喷涂缠绕工艺、装备、技术和产品，目前我厂是国内掌握该核心技术的厂家。由于“聚氨酯喷涂聚乙烯缠绕”工艺在一定范围内可任意调整保温层厚度和聚乙烯外护层厚度，因此完全满足不同地域、不同工况、不同介质温度对保温层厚度的要求，生产不同聚氨酯厚度和聚乙烯厚度的保温管，也可根据供、回管对保温层厚度的要求生产不同厚度的保温层，减少材料消耗。喷涂缠绕保温管更适合南方地区的集中供热和集中供冷工程。

(2)工艺流程

“管中管”工艺 ：

喷涂、缠绕工艺：

(3)“管中管”工艺介绍

直埋式预制保温管生产和设计的核心是保温管必须形成三维一体结构，这样管材在运行时，钢管、聚氨酯和PE外套管三者实现同时收缩或伸长，并通过土壤的摩擦力束缚管网。

钢管抛丸除锈

发泡前对所有钢管进行抛丸处理，清理钢管表面油脂、污物和锈蚀，加大钢管表面粗糙度，提高了钢管和聚氨酯的粘结力。

PE外套管内壁电晕处理

PE外套管本身是没有极性的，如果不对其内壁进行电晕处理，外套管与聚氨酯之间是不粘接的，因此为了增加聚乙烯与聚氨酯之间的粘接强度， PE外套内壁必须进行电晕极化处理，采用高电压对外套管内壁进行电晕极化处理，在不降低聚乙烯力学性能的情况下，改变聚乙烯内表面的极性，增加与聚氨酯酯的粘接力，经过电晕处理后的PE外套内表面，其表面张力≥50达因/cm，完全满足管材三位一体结构要求。

聚氨酯发泡

影响PU发泡质量的关键因素

A 设备（设施）方面

选择先进的高压发泡机

发泡机必须选择高压发泡机且发泡机混合压力不低于100bar

发泡机的流量足够大，使浇注时间与发泡成型时

间有合理的比例关系

发泡混合头和原料计量泵要选择德国产

温度、流量、压力等控制精度要高

足够大的原料制冷功率配置

B 配备足够大加热功率和温度分布均匀的管材预热设备

C 优良的聚氨酯原材料

D 优异的工艺控制

PE管件生产

(1)热板焊接设备

主要用于弯头的焊接，具有焊接强度高，生产效率高的特点，强度等同于管材的强度。

(2)手提式挤出机焊接工艺

主要用于三通和变径等异性管件的焊接，具有焊接强度高的特点，强度等同于管材的强度。手提式挤出焊接工艺是利用自动控制温度的热风将对接焊口表面聚乙烯加热到熔融状态，随即将由手提式挤出机挤出、处于自动温度控制下的熔融状态的聚乙烯熔体，在压力作用下进行V型接口的焊接，形成一定高度均匀的焊缝。

5、现场接头施工

影响保温管使用寿命的主要因素有管网设计质量、管材（管件）质量及现场接头施工质量。现场接头质量的优劣直接影响管网运行寿命，在实际工程中，即使采用良好的管网设计和优良管材质量，如果施工接头质量很差，就会极大缩短管网的寿命。传统的PE焊接工艺焊接质量较差，容易造成PE接头部位进水，不仅影响管网的保温性能，增大管网热损失，而且最致命的危害是管网进水后，水经汽化后体积急骤膨胀，使PE接头破坏，造成整个管网PU破坏并加速钢管腐蚀，极大缩短保温管网的寿命，因此现场接头施工的质量是热力管网正常运行的关键。

(1)现场保温接口施工方式

①PE外套管接口方式

a.HDPE接头套管+热收缩带工艺

适合公称直径不大于250mm保温管接头。本方法是采用液化石油气火焰加热热缩带，通过热收缩带收缩使PE外套和接头套管搭接处密封，实现柔性连接。既保证了接头的密封和防水性，又可吸收管道的轴向位移。

b.电热熔工艺

适合公称直径300mm及以上保温管接头。电热熔焊接是通过电、加热预埋在聚乙烯接头套管内表面的金属网，通电加热接头套管和直管外套管，并施加一定压力，使其融为一体。采用专用电控箱对加热过程进行程序化自动控制，通过对不同管径工艺参数的控制，熔化温度，从而保接头证焊接质量。

c.热熔套筒工艺

采用进口热收缩套筒对PE接头进行连接。本方法采用特殊密封胶，通过火焰加热收缩套筒，使热缩套筒收缩，实现对整个接头密封，保证了接头的密封和防水性，并可传递轴向力。热熔套筒接头方式已通过EN489沙箱试验。热熔套筒的厚度可与保温管PE外套厚度等同。

②接口发泡

为了保证现场接头的发泡质量，现场聚氨酯发泡采用机械发泡、而不是手工发泡。先进的现场高压发泡机配备设施齐全的现场发泡车，可满足现场发泡施工。采用高压发泡机可实现对比例、流量的高精度控制，从而保证现场接口聚氨酯场发泡质量。

以上便是兰州保温管给大家介绍保温管技术应用，希望可以帮到大家。