某管道需要保冷設計。保冷材料的選擇主要考慮:
①. 抗吸水吸濕性,保冷材料受潮會使孔隙中存在水或冰,使整體導熱系數增加,使保冷效果下降。保冷材料體積吸水率每增加1%,導熱系數增加10%。閉孔型泡沫材料的吸水率遠遠小于纖維和顆粒狀材料,同為閉孔型的無機泡沫玻璃的吸水率、吸濕率又低于有機泡沫塑料。根據SH/T 3010規定,可選用閉孔型材料及其制品,不宜選用纖維材料或其制品,保冷材料的含水率不大于1%。
②. 抗水蒸氣滲透性,水蒸氣的滲透擴散遵循Fick定律,閉孔結構的泡沫塑料類材料和泡沫玻璃均具有良好的抗水蒸氣滲透性。其中泡沫玻璃的水蒸氣透濕系數幾乎為零。
③. 低溫熱膨脹系數,如果保冷材料與管道的熱膨脹系數差別過大,保冷結構可能會因膨脹的差異而損壞。保冷結構設計時應該考慮設置伸縮縫,泡沫玻璃的熱膨脹系數為8×10-6K,硬質聚氨酯泡沫塑料和聚苯乙烯泡沫塑料的熱膨脹系數為7×10-5K。
④. 阻燃性,有機泡沫塑料具有燃燒性,可能成為火災的隱患,而無機泡沫玻璃為不燃材料。
⑤泡沫玻璃的安全使用溫度為-196~400℃,聚氨酯泡沫塑料的使用溫度為-100~10℃,在需用蒸汽吹掃的設備和管道上使用泡沫玻璃作內層保冷材料,可滿足溫度變化的要求。
⑥. 泡沫玻璃的氯離子含量很低,對金屬沒有腐蝕作用,而有機泡沫塑料材料中的阻燃劑因含有鹵素化合物對金屬有侵蝕作用,因此,用泡沫玻璃作內層保冷材料可起到防腐效果。
⑦. 泡沫玻璃保冷材料性能優良,但導熱系數較大,價格比較昂貴,單一使用泡沫玻璃會增大工程造價,考慮到綜合經濟效益,利用聚氨酯價格低的優點作復合保冷外層材料,可彌補以上不足之處。
⑧. 聚氨酯泡沫塑料容重輕,大約為泡沫玻璃容重的三分之一,復合保冷時,可減輕設備管道的承重負荷。泡沫玻璃脆性大,不耐磨,聚氨酯韌性好,作為外層保冷,密實完整,易于施工。
以上是保冷結構材料選用需要考慮的因素,保冷結構的輔材設計需考慮:
①. 耐磨劑,由于保冷材料層間會產生摩擦,所以在泡沫玻璃層內側需要涂抹一層耐磨劑,以增強兩層之間的耐磨性能。耐磨劑采用石膏水泥基材料。
②. 防潮層,標準規范中要求防潮層材料應具有抗蒸汽滲透、防水、防潮、無毒、耐腐蝕的性能,不得對隔熱層和保護層產生腐蝕或溶解作用,吸水率不應大于1%。在外保護層內側,泡沫玻璃層外側設置第一防潮層可采用脂膠層,聚氨酯層外側設置第二防潮層可用聚酯類復合材料。
③. 外保護層,如果是腐蝕性潮濕空氣,可選用外涂聚酯樹脂涂層的鍍鋁鋼板。
④. 密封黏結劑,可選用彈性橡膠。伸縮縫填充物可選用玻璃纖維氈,并使用熱固性樹脂黏結。保冷主材的縫隙一般不能采用瀝青瑪蹄脂,因為其使用溫度為40~-60℃,如溫度低于-60℃,則無法保證質量。