Ізоляція трубопроводів і обладнання: різновиди матеріалів і особливості технології

Захист відповідальних комунікаційних мереж і функціональних агрегатів нерідко вимагає виконання ізоляційних робіт. Пристрій зовнішньої оболонки з одного боку повинно перешкоджати впливу негативних факторів навколишнього середовища, а з іншого – зберігати оптимальний температурно-вологісний режим оберігаються поверхонь. В зокрема, ізоляція трубопроводів систем опалення житлових і виробничих будівель дозволяє зберігати прийнятні показники мікроклімату незалежно від сезонних умов. Але і це не єдина задача, яку виконує зовнішня тонкостінна захист.

Основні вимоги до ізоляції

Крім трубопроводів цільовим обладнанням для технологічної ізоляції може виступати інжиніринг, кліматичні системи, повітроводи і різні функціональні пристрою. Теплова оболонка зазвичай виконується з комплектних чи повнозбірних конструкцій заводського виготовлення. В мережах опалення ізоляція трубопроводів, арматури, компенсаторів і фланцевих з'єднань проводиться з покривів із захисними покриттями. Поверхня ізоляційного матеріалу може мати фольговані шари або інші покриття – головне, щоб вони були стійкі до ураження корозією.


Особливі вимоги пред'являються до мереж, що прокладаються бесканальным способом. В цьому випадку треба враховувати, що лінії трубопроводів будуть включати посилену фізичну захист у вигляді сталевих або броньованих футлярів. Матеріал ізоляції повинен влаштовуватися в два шари, з обох сторін огораживая металеву оболонку. В процесі розробки проекту прокладки магістральних ліній в інфраструктурі інженерних комплексів та підприємств прораховується можливість виділення пожежонебезпечних, вибухонебезпечних і екологічно шкідливих речовин через спеціальні патрубки. В ізоляції трубопроводів такого призначення повинні не просто передбачатися технологічні вивідні канали. Вони повинні забезпечувати оптимальну пропускну здатність у відповідності з нормативними вимогами.

Особливості ізоляції мереж трубопроводів

Відмінності ізоляції труб від інших інженерно-комунікаційних мереж і суміжного обладнання полягають в умовах експлуатації, прокладки і вимог до обслуговування носія. Наприклад, умови циркуляції газу під високим тиском відкидають найменші вібраційні або ударні впливи. Відповідно, ізоляційний матеріал повинен виступати і свого роду демпферної прокладкою – цю функцію найкраще виконують плити з мінеральної вати, але тільки за умови включення силових структур. А ось засипні теплоізоляційні конструкції в цьому випадку не підходять. Особливі вимоги пред'являються до ізоляції мереж, що експлуатуються в цехах на хіміко-фармацевтичних виробництвах. На таких підприємствах зазвичай випускаються лікарські та харчові товари, які не допускають контакту з забрудненими середовищами. Тому теплова ізоляція трубопроводів повинна і сама по собі бути екологічно чистою (на основі природних матеріалів), і також забезпечувати захист від виходу шкідливих випаровувань з контуру. Для таких цілей можуть застосовуватися засоби з мінеральної вати, або базальтового супертонкого скловолокна, але тільки під металевим покривом і в обкладанні на основі кремнеземної або скляної тканини.

Структура ізоляційного матеріалу

Традиційно ізоляція виконується як багатошаровий матеріал, в якому кожен шар виконує певне завдання. Найпростіша структура формується трьома рівнями:

Базовий шар. Жорстка основа, яка прилягає до цільової поверхні. Дана підкладка повинна проявляти стійкість до теплових, вологісним і хімічних впливів.

Середній функціональний шар. Зазвичай він формується безпосередньо герметизуючим матеріалом, який може виконувати функції тепло-, шумо - і гідроізоляції.

Захисний верхній шар. У центральних трубопроводах він є обов'язковим, так як дозволяє забезпечити належний захист від зовнішніх механічних впливів.

Також звід правил (СП) для теплової ізоляції обладнання і трубопроводів під номером 6113330 вказує на необхідність наявності додаткових шарів – запобіжного і вирівнюючого. Якщо температура поверхні, що захищається в звичайному експлуатаційному процесі перевищує 12°С, то потрібно і пристрій пароізоляції з оптимальною пропускною здатністю для виробництва водяної пари. Що стосується форм-фактора виготовлення ізоляційних матеріалів, то для трубопроводів частіше використовують ламельні мати, плівки та циліндричні жорсткі вироби. Форма випуску багато в чому залежить від структури застосовуваного сировини. Жорстка ізоляція зазвичай виробляється з спіненого пінополістиролу, а мінвата закладається в мати або гнучкі плити.

Характеристики ізоляції трубопроводів

Техніко-фізичні та експлуатаційні параметри визначаються умовами застосування матеріалу. Здатність витримувати високі температури, наприклад, є основним функціональним якістю для більшості трубних ізоляторів. Так, для захисту поверхонь з тепловим навантаженням близько 400-600 °С використовують матеріали, теплопровідність яких становить не менше 007 Вт/(м·°С). Принаймні, такі показники повинні характеризувати перший шар. Якщо ж мова йде про ізоляцію труб або обладнання з негативним температурним режимом, то нормативи потребують використання матеріалів з теплопровідність нижче 007 Вт/(м·°С) і середньою щільністю 200 кг/м3. Як наголошується в СНиП по ізоляції трубопроводів під номером 20414-88 діапазон показників щільності може варіюватися від 40 до 750 кг/м3. Нижній рівень представляють мати на основі скляного шпатового волокна, а верхній – шнур з мінеральної вати або азбесту. При безканальному прокладанні теплових мереж з позитивною експлуатаційної температурою (до 20°С) слід задіяти ізолятори середньої щільністю близько 600 кг/м3 а показник теплопровідності повинен становити 013 Вт/(м·°С). Що стосується коефіцієнтів вологості, то це індивідуальне значення для кожного матеріалу. Головна вимога – щоб структура ізолятора не втрачала цілісності і функціональних властивостей при фактичному рівні вологи в конкретних умовах.

Проектування теплової ізоляції трубопроводів

Визначити конкретні технічні характеристики для конкретних умов застосування дозволить проектне рішення. Виконавці оцінюють розмірні параметри і фізико-хімічні показники матеріалу, придатного для цільової труби або обладнання. Як правило, розрахункові операції виконуються в наступних параметрах:

Розрахунок по температурі на поверхні. Виходять з температури зовнішнього середовища (в середньому 5-20°С), яку повинен буде витримувати зовнішній захисний шар.

Розрахунок з метою запобігання утворення конденсату. Оцінюються властивості гігроскопічності і паропроникності. Наприклад, мембранні плівки ізоляторів в середньому пропускають 05 г/м2 на добу, що відповідає коефіцієнту вологості на місці експлуатації близько 60%.

Розрахунок за нормативом щільності теплового потоку. Вже згаданий показник теплопровідності, який залежить від температури обслуговуваного об'єкта (труби, сантехнічної арматури або обладнання).

Розрахунок ізоляції трубопроводу по транспортируемому речовині. Якщо мова йде про опалення, то максимальними значеннями будуть вважатися 90-95°C. Для таких середовищ вибирають ізолятор товщиною 30 мм, де на ущільнювач припадає 5 мм.

Параметри теплоізоляційних конструкцій

Готовий до використання матеріал в комплекті з функціональними і кріпильними добірними елементами. У відповідності з нормативами СП по ізоляції трубопроводів, мінімальна товщина таких конструкцій становить від 30 до 40 мм. Тонкі шари виконують у разі використання тканинних, холстопрошивных і шнурових матеріалів. Якщо ж планується задіяти жесткоформованные ізолятори, то товщина конструкції повинна буде скласти не менше 40 мм. У разі використання додатково ущільнювальних матеріалів до захисного каркасу додається ще 5-10 мм. Ізолюючі конструкції можуть посилюватися і високоміцної оболонкою з металу. В таких цілях застосовують стрічковий або листовий алюміній, товщина якого становить 025-03 мм. Для більшого захисного ефекту рекомендується кріпити гофровані вироби. Сама по собі ізоляція трубопроводів може мати кілька функціональних герметизуючих шарів у серцевині. Так, для захисту поверхонь з температурним режимом від -60°С до 250°С і зовсім не допускається використання одношарових конструкцій. Ця умова необхідно хоча б з тієї причини, що додатковий шар повинен перекривати стики і шви ізоляторів. Тому частіше використовують двошарові системи, а іноді і тришарові.

Природні ізолятори

Переважно це група матеріалів-різновидів руберойду. Тобто основу становить картон і бітумні в'язкі елементи з посипками з тальку, азбесту і піску. Особливо популярні склоруберойд та пергамін. Перший випускається рулонами шириною до 100 див. Бувають різні модифікації стеклорубероида – в тому числі з підвищеними функціями паро - та вологозахисту. Модифіковані полотна з обох сторін мають пилоподібне посипання частками фракцією 06 мм. Однак використовувати цю ізоляцію для трубопроводів і устаткування можна лише в тих випадках, якщо температура поверхні не перевищує 80°С. Це пікова точка плавлення бітуму, при якій склоруберойд стає непридатним до використання. Досить популярний в сегменті природних ізоляторів і пергамін. Зазвичай його використовують в якості покрівельного настилу, але в деяких виконаннях він оптимально підходить і для влаштування оболонки труб. Основу структури також складають шари міцного картону з в'язким речовиною, але крім них застосовується і багатошарова (до 40 пластів) конструкція на основі бавовни, льону, соломи і деревини.

Металеві ізолятори

Це механічні захисні кожухи, які закривають собою середні верстви тепло - і пароізоляції. Зокрема, їх використовують як засіб захисту від атмосферних опадів, кислотних впливів, ударів і інших руйнівних чинників. Середня товщина ізоляції трубопроводів з металу варіюється від 02 до 15 мм. найтонші вироби представляють алюмінієві стрічки, а самі товсті – холоднокатана сталь, яка також отримує додаткові полімерні покриття. Важливо відзначити широку функціональність таких кожухів з точки зору конструкційного пристрою. Оболонка може виконуватися під можливість кріплення різних видів фасонних елементів, серед яких заглушки, трійники, відводи і конуси. У металевій ізоляції трубопроводів опалення також передбачаються спеціальні виходи для вимірювальних приладів і підключення обпресувального обладнання на випадок перевірки герметичності контуру. Монтаж кожуха проводиться заклепками і саморізами. Рідше використовується точкове зварювання, хоча вона ж забезпечує найбільш надійні стики.

Ізолятори на основі полімерів

Різновид синтетичної ізоляції, яка може виступати і в якості допоміжного шару, і як самостійне покриття. Зовнішній діаметр таких оболонок становить від 5 до 100 см, а товщина варіюється від 3 до 10 мм. Незважаючи на штучне походження, вироби такого роду цілком можуть бути екологічно чистими. Принаймні, придатними для використання в побуті. Не програє конкурентам полімерний матеріал і техніко-експлуатаційних показниках. Наприклад, за вимогами СП, теплова ізоляція трубопроводів марки «Ізол» повинна витримувати температурні навантаження до 400°С протягом 2 годин матеріал не повинен здуватися і розтягуватися. Єдиним серйозним мінусом полімерного ізолятора можна назвати не саму високу механічну стійкість, тому буде не зайвим доповнювати такі оболонки алюмінієвими листами.

Висновок

Сучасні технології ізоляції дозволяють формувати багатофункціональні захисну оболонку для інженерних конструкцій і теплових мереж, не погіршуючи експлуатаційні якості цільового. У той же час прорахунок у виборі конкретного матеріалу знизить стійкість системи перед негативними факторами внутрішнього і зовнішнього впливу. Головна помилка полягає в тому, що багато орієнтуються лише на одну функцію оболонки. При цьому навіть багатозадачна теплова ізоляція устаткування і трубопроводів не завжди може ефективно виконувати завдання паро - і гідрозахисту. Для них буде потрібно пристрій допоміжних покриттів відповідного призначення. Інша справа, що включення додаткових рівнів ізоляції неминуче збільшує товщину зовнішнього покриття, а це може обумовити обмеження використання деяких матеріалів.