硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是一種絕熱防腐高分子合成材料，用作防腐保溫保冷層，它導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、強度高、吸水性小、絕熱、絕緣、隔音效果好、化學(xué)穩(wěn)定性能好，作為一種絕熱材料，廣泛應(yīng)用于石油、化工、運輸、建筑、日常生活等領(lǐng)域，如輸油和輔熱水管道、油庫、貯罐、冷庫、空調(diào)、冰箱、集中供熱供汽管道等設(shè)施的保溫保冷。有數(shù)據(jù)顯示，用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫的管道比傳統(tǒng)的管道可減少熱損失35％，節(jié)約了大量能源，減少了維修費用。另外，它還具有優(yōu)良的防水防腐性脂，可直接埋入地下或水中，使用壽命可達20～30年以上，使用溫度-190～120℃。

　　聚氨酯泡沫塑料有聚酯與聚醚型之分。通常聚酯在強度、耐溫性能等方面較聚醚型為好，但因聚酯原料成本高，所以在應(yīng)用上受到限制。

1．硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的主要性能

　　硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料1000℃火焰溫度下燃燒5 s后離火，在1～2s內(nèi)自熄。耐濃度小于10％的無機酸，不耐高濃度的無機酸；耐中等濃度的堿液；耐汽油、機油，耐酮、耐酯，不耐醇。

　　各種絕熱材料性能對比見表5—1。

表5-1 各種絕熱材料性能

項目聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料聚苯乙烯泡沫玻璃聚氯乙然泡沫軟木

密度/kg·m-35050160～19060～70240～250

導(dǎo)熱系數(shù)/W·（m·K）-10.023～0.0260.0430.055～0.0600.0430.058

耐熱度/℃+130+75+400+80+100

耐寒度/℃-110-80-270-35 

吸水率體積/％0.20.4<0.20.3 

壓縮強度/MPa≥0.20.18>0.50.18 

自熄性自熄易燃不燃易燃燃燒

2． 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料原料的性質(zhì)、規(guī)格與選擇

　　硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料是以多元羥基化合物和異氰酸酯為主要原料。在催化劑、發(fā)泡劑的作用下，經(jīng)加成聚合發(fā)泡而成。主要反應(yīng)力異氰酸酯與多元羥基化合物中的羥基反應(yīng)生成聚氨酯。催化劑主要有叔胺和有機錫等。發(fā)袍反應(yīng)為異氰酸酯與水反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳氣體和脲。反應(yīng)產(chǎn)物脲及叔胺等物對此反應(yīng)有催化作用。反應(yīng)所產(chǎn)生的二氧化碳氣體被用來發(fā)泡。但水發(fā)泡的zui大缺點是耗費昂貴的異氰酸酯。也常用低沸點氟氯烷化合物（即F-113等），利用聚合過程中的反應(yīng)熱汽化，使物料在逐步固化前形成泡沫，發(fā)泡劑用量可根據(jù)所需泡沫體密度來決定。

　　（1）聚酯。硬質(zhì)泡沫聚氨酯所用的聚酯，其羥值通?？刂圃?00～500之間。456聚酯指標如下。

　　（2）Ⅲ型阻火聚醚：是三羥基含磷含氯阻火聚醚。由于分子結(jié)構(gòu)中引入了磷、氯，產(chǎn)品具有阻火性。Ⅲ型阻火授醚質(zhì)量指標見表5—2。

Ⅲ型阻火授醚質(zhì)量指標 

指標名稱一級品二級品

外觀黃色透明稠狀液體黃色透明稠狀液體

羥值（KOH）/mg·g-1500±20485±35

酸值（KOH）/mg·g-1≤5≤5

含磷量/％≥3.9≥3.5

水分/％≤0.2≤0.4

　　（3）交聯(lián)劑N-403乙二胺聚醚。化學(xué)名爾四（聚乙—羥丙基）乙二胺。其質(zhì)量指標如下。

外觀淡黃色至棕色透明黏稠液體水分/％≤0.2

羥值（KOH）/mg·g-1770±35  

　　此交聯(lián)劑可代替部分有機胺催化劑，又可代替其他羥基聚醚。它有增進分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)，改進泡沫固化速度，減少泡沫塑料脆性的作用。

　?。?）阻火劑TCER。是β-三氯乙基磷酸酯，其質(zhì)量指標如下；

外觀無色至黃色透明液體酸值（KOH）/mg·g-1≤1.0

相對密度（15～20）1.410～1.430水分/％≤0.3

　　此阻火劑溶于醇、酮，酯、芳烴、氯仿以及*，不溶于脂肪族烴。由于分子中含磷、氯，阻燃作用較顯著。主要作為添加型阻燃劑，除增加塑料具有自熄性外，還有增塑性、耐水、耐候、耐寒性。施工時還可降低黏度，便于施工。

　　（5）多異氰酸酯PAPIR-NCO。其質(zhì)量指標如下。

酸值/％<0.3-NCO含量/％>29

水解氯含量/％<0.5黏度（25）/mPa·s<1000

　　多異氰酸酯PAPIR—NCO可延緩塑料反應(yīng)膠凝時間和發(fā)泡時間，有利于一步法泡沫模制。對提高塑料的耐熱性、強皮、耐濕性有很大好處。

　?。?）硅油。是一種表面活性劑，也是一種發(fā)泡穩(wěn)定劑。它是一種有機硅大分子化合物，在組分中仗幾種物質(zhì)均勻互混，作為親水的聚酯和疏水的異氰酸酯、氟碳化合物的乳化劑；其次是穩(wěn)定發(fā)泡，在發(fā)泡過程中降低泡沫表面張力，控制泡孔大小，防止膠凝時微孔合并，起到控制微孔大小的作用。

　?。?）催化劑。三乙醇胺是一種控制聚氨酯分子交聯(lián)速度和氣體生成速度的化合物。

　　生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料通常選用錫鹽與叔胺類例如二月桂酸二丁基錫，它們的作用是促進塑料迅速膠凝或泡沫固化。

　?。?）發(fā)泡劑。分為水或物理發(fā)泡劑、氟碳化臺物發(fā)泡劑。作為聚合物膨脹發(fā)泡，充入泡沫微孔以降低導(dǎo)熱系數(shù)。常用的氟碳化合物為F-11、F-113。

3．硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方

　?。?）膠液配方表5—3～表5-7介紹了幾個單位用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方。

表5-3 重慶長風(fēng)化工廠膠液配方

組分原料名稱質(zhì)量比施工溫度

AⅢ型聚醚

乙二胺聚醚

三氯三氟乙烷P-113

β-三氯乙基磷酸酯TCEP

三乙醇胺

二月桂酸二丁基錫

204硅油48～50

15～17

18～20

13～15

1～2.6

0.2～0.5

1.5～2施工溫度

31～41℃

表面溫度

45℃左右

B聚苯基甲基多導(dǎo)氰酸酯PAPI106.5～117.1 

表5-4 大慶油田科研設(shè)計院膠液配方

組分原料名稱質(zhì)量比生產(chǎn)廠家

A甘油聚醚

硅油

二月桂酸二丁基錫

三乙烯二胺

多縮丙二醇

F-11100

3.45

0.09

0.75

1.45

30南京塑料廠

進口

北京化工三廠

上海第五制藥廠

上海高橋化工廠

上海電化廠

BPAPI142常州有機化工廠

管道防腐（corrosion prevention of pipes）指的是為減緩或防止管道在內(nèi)外介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下或由微生物的代謝活動而被侵蝕和變質(zhì)的措施。

避免管道，遭受土壤、空氣和輸送介質(zhì)（石油、天然氣等）腐蝕的防護技術(shù)。輸送油、氣的管道大多處于復(fù)雜的土壤環(huán)境中，所輸送的介質(zhì)也多有腐蝕性，因而管道內(nèi)壁和外壁都可能遭到腐蝕。一旦管道被腐蝕穿孔，即造成油、氣漏失，不僅使運輸中斷，而且會污染環(huán)境，甚至可能引起火災(zāi)，造成危害。據(jù)美國管道工業(yè)的統(tǒng)計資料，1975年由于腐蝕造成的直接損失達6億美元。因此，防止管道腐蝕是管道工程的重要內(nèi)容。 

適用范圍

　　本工藝標準適用于民用及一般工業(yè)建筑的設(shè)備、管道的防腐蝕施工操作。金屬在周圍介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下所引起的一種破壞現(xiàn)象。按管道被腐蝕部位，可分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕；按管道腐蝕形態(tài)，可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按管道腐蝕機理，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕等。 

防腐方法

　　涂層防腐 

　　用涂料均勻致密地涂敷在經(jīng)除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質(zhì)隔絕，是管道防腐zui基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴酷環(huán)境中敷設(shè)管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對涂層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂層越來越多地采用復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)。這些材料和結(jié)構(gòu)要具有良好的介電性能、物理性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能和較寬的溫度適應(yīng)范圍等。 

　　1、外壁防腐涂層：管道外壁涂層材料種類和使用條件。 

　?、趦?nèi)壁防腐涂層：為了防止管內(nèi)腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而涂于管子內(nèi)壁的薄膜。常用的涂料有胺固化環(huán)氧樹脂和聚酰胺環(huán)氧樹脂，涂層厚度為 0.038～0.2毫米。為保證涂層與管壁粘結(jié)牢固，必須對管內(nèi)壁進行表面處理。70年代以來趨向于管內(nèi)、外壁涂層選用相同的材料，以便管內(nèi)、外壁的涂敷同時進行。 

　?、鄯栏赝繉樱涸谥小⑿】趶降臒彷斣突蛉剂嫌偷墓艿郎?，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保溫和防腐的復(fù)合層。常用的保溫材料是硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料，適用溫度為－185～95℃。這種材料質(zhì)地松軟，為提高其強度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，以防止地下水滲入保溫層內(nèi)。 

組成材料：

鋼套鋼保溫管是由輸送介質(zhì)的鋼管、防腐外套鋼管以及鋼管與外套鋼管之間填充的超細玻璃棉組合而成,也可采用石墨、硅鈣瓦管殼及填充聚氨酯泡沫復(fù)合而成。鋼套鋼（鋼套管）埋設(shè)技術(shù)是一種防水、防漏、抗?jié)B、抗壓和全封閉的埋設(shè)新技術(shù)，是直埋敷設(shè)技術(shù)在地下水位較高地區(qū)使用的一次較大突破。直埋管道的保護管的首要問題是嚴密防水的可靠性，此外要有良好的機械強度，鋼套管由于強度高采用焊接連接，防水的密封性能可靠性十分高，另外，其耐高溫性能也是其它外保護管所不能比擬的。在地下水位高的地區(qū)，為保證地下水不影響蒸汽直埋管道的正常運行，外保護層采用堅固、密閉的鋼管外殼。 

二、保溫結(jié)構(gòu)

　　鋼套鋼保溫管保溫結(jié)構(gòu)依據(jù)滑動方式不同分為：內(nèi)滑動式與外滑動式 

　　1、內(nèi)滑動式：保溫結(jié)構(gòu)由工作鋼管、硅酸鋁、減阻層、微孔硅酸鈣、隔熱層、不銹鋼緊固鋼帶、鋁箔反射層、聚氨酯保溫層、外套鋼管、外防腐層組成。 

　　2、外滑動式：保溫結(jié)構(gòu)由工作鋼管、玻璃棉保溫隔熱層、鋁箔反射層、不銹鋼緊固帶、滑動導(dǎo)向支架、空氣保溫層、外護鋼管、外防腐層組成。

　　JG-3型噴涂發(fā)泡機由1臺三相交流電動機帶動，經(jīng)變速機變速箱帶動2臺HV3／68型環(huán)形活塞式計量泵作順時針同步運轉(zhuǎn)，計量泵A、B按定比各自輸送組分液料、經(jīng)耐壓管輸送到噴槍，在壓縮空氣的作用下，A、B兩組分液體在噴搶混合室內(nèi)相互混合，然后以高速霧狀噴涂至工作面，待發(fā)泡、固化，形成一定密度和一定厚度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料涂層。

　　JG-3型噴涂機之變速箱配有兩種轉(zhuǎn)速，可任選一種。不同轉(zhuǎn)速獲得噴涂量也不同，JG—3型噴涂機轉(zhuǎn)速與噴涂量關(guān)系見表5—10。

表5-10 JG-3型噴涂機轉(zhuǎn)速與噴涂量

轉(zhuǎn)速/r·min-1475715

噴涂量/L·min-11～282～48

　?、趪娡坎僮?按配方配料A組分和B組分，分別倒入A、B物料貯槽。噴涂用空氣壓力0．3～0．4MPa。被噴涂物面溫度40～50℃，加速涂層的熟化，提高黏結(jié)力。噴槍對準物面，稍帶有一點角度，離物面300～500mm距離，噴槍移動速度0．5～O．8 m／min。

　?、蹏娡繉蛹夹g(shù)控制

　　a．乳化時間 乳化時間太短，槍口要堵塞；時間太長物料要流失或滴落。

　　b．初凝時間 物料初凝可用手測試，以不粘手計時。一般控制在10～12 s間，時間長了要影響施工進度；時間短了待第二次

噴上時，其表面已有固化層，將產(chǎn)生間隔層，以致影響到導(dǎo)熱系數(shù)。

　　c．霧化風(fēng)壓 膠液在噴槍內(nèi)混合系通過壓縮空氣在混合器內(nèi)攪拌霧化，一般控制風(fēng)壓0．4～0．6MPa。

　　直接噴涂的缺點是表面不光滑，并呈麻面狀。當噴涂管道時，物料損失約10％。

　?。?）一次灌注成型法。灌注發(fā)泡是聚氨酯泡抹塑料在模腔內(nèi)成型的主要方法。一次性灌注物料流動性好，發(fā)泡時充滿模腔各個部位，省工、省料、制品光滑，質(zhì)量好。

　　灌注發(fā)泡是用灌注發(fā)泡機進行的常用JG-1型灌注發(fā)泡機系低壓循環(huán)型。JG—1型灌注發(fā)泡機規(guī)格與能力見表5—11。

表5-11 JG-1型灌注發(fā)泡機規(guī)格與能力

時間規(guī)格

JG-1-10JG-1-20JG-1-30JG-1-40JG-1-60

1s

25s

60s60～170ml

1.65～4.15L

4～10L130～330ml

3.35～8.35L

8～20L0.2～0.5L

5～12.5L

12～30L0.3～0.7L

6.65～16.7L

16～40L0.4～1L

10～25L

24～60L

　　JG-1型灌注發(fā)泡機參數(shù)如下。灌注攪拌頭，電動4000 r／min。定量輸送泵，HV系列環(huán)形活塞泵。原液灌，A、B各100L。溶劑中洗、強風(fēng)吹掃，按程序自動操作。原液補充，電動泵輸送。原液攪拌混合，電動錨式攪拌器。注入定時器，1～40 s。注劑罐，20L。原液溫度調(diào)節(jié)，電加熱、水泵循環(huán)、恒溫自空。外表尺寸，2m×1．3 m±2．3m。全機總重，1 t。

　　JG-1型灌注發(fā)泡機工作程序示意如圖5-2所示。一次灌注成型法模具如圖5-3所示。

　　摸具設(shè)計實例。例如輸油管系螺旋卷管，其外徑φ529 mm，焊縫高出壁2．5 mm，需絕熱層厚50 mm，則模具直徑D=529+50×2+2.5×2=634 mm；長度=1000 mm；模具壁厚，1～2 mm碳鋼；加強筋，30×4角鐵；阻頭高度50mm。