机电工程技术设备及管道绝热结构组成.docx

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机电工程技术设备及管道绝热结构组成

1H412072熟悉设备及管道绝热结构组成

一、绝热结构组成与要求

（一）保冷结构的组成

保冷结构由内至外，按功能和层次由防锈层、保冷层、防潮层、保护层、防腐蚀及识别层组成。

1．防锈层：

是保冷结构的内层，将防锈材料涂敷在保冷设备及管道采用碳钢或铁素体合金钢外壳的外表面，防止其因受潮而腐蚀生锈。

而保冷设备及管道在采用不锈钢、有色金属及非金属外壳时不存在生锈腐蚀问题，也就不需设置防锈层。

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2．绝热层：

是保冷结构的核心层，将绝热材料敷设在保冷设备及管道外表面，阻止外部环境的热流进入，减少冷量损失，维持保冷功能。

3．防潮层：

是保冷层的维护层，将防潮材料敷设在保冷层外，阻止外部环境的水蒸气渗入，防止保冷层材料受潮后降低保冷功效乃至破坏保冷功能。

4．保护层；是保冷结构的维护层，将保护层材料敷设在保冷层或防潮层外部，保护保冷结构内部免遭水份侵入或外力破坏，使保冷结构外形整洁、美观，延长保冷结构使用年限。

5．防腐蚀及识别层：

是保冷结构的外层，在保护层外表面涂刷防腐漆，采用不同颜色的防腐漆或制作相应色标来源建设工程教育网，以识别设备及管道内介质类别和流向，故防腐层亦兼作识别层。

（二）保冷结构性能要求

1．耐用性要求。

保冷结构设计应保证其在有限使用期内的完整性，即在有效使用期内不允许发生损坏、腐烂、剥落、开裂及收缩变形等现象。

2．保护性要求。

保冷结构要有一定的机械强度，防止其因自重或轻微撞击而受破坏。

3．防护性要求。

防潮层必须切实起到防水、防潮、保护保冷层的作用，确保其保冷效果良好；保护层必须切实起到保护防潮层和保冷层的作用，防止环境和外力对保冷结构的有害影响，延长保冷结构的使用寿命，并使外形整齐美观。

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4．可拆性要求。

保冷结构一般不考虑可拆卸性，对需要维护检修的法兰、人孔、阀门等部位，宜采用可拆卸形式的保冷结构。

（三）保温结构的组成

保温结构通常由保温层和保护层构成。

只有在潮湿环境或埋地状况下才需增设防潮层。

二、绝热结构设计的一般要求来源建设工程教育网

1．绝热层设计的一般要求

通常，凡设备及管道外表面温度低于环境温度时，需要设置保冷绝热层，其绝热层厚度不得低于根据工艺、防结露和经济性要求所确定的计算厚度。

凡设备及管道外表面温度高于50℃时，需要设置保温绝热层，其绝热层厚度按相关规定计算求得。

对于生产工艺有特殊要求的设备及管道，如放空和排液管道，处理或通过易燃、易爆、有毒等危险物料，要求及时发现泄漏的阀门、法兰处，则视情况不设绝热层或设置可拆卸绝热层。

2．防潮层设计要求

（1）凡设备及管道保冷，其保冷层外表面应敷设防潮层，以阻止水蒸气向保冷层内渗透，维护保冷层的绝热能力和效果。

防潮层的敷设按设计所需要的水蒸气渗透阻确定。

对于埋地或地沟内所敷设的管道，其保温层的外表面也应按实际需要设置相应的防潮层。

（2）防潮层的密封性和完整性

防潮层需涂沫均匀、搭缝平整，以保证其密封性能。

为此，要求绝热层表面也需平整。

对加厚的绝热层部位，或因支撑外露而延长绝热层的部位，其外表面也需要设置相应的防潮层，以保持防潮结构的延续和完整。

对某些局部接缝或缝隙，应用密封剂填充。

（3）防潮层外不得设置铁丝、钢带等硬质捆扎件，以防止对防潮层的破坏。

3．保护层设计要求

（1）在保冷防潮层外部、保温绝热层外部，均应设保护层。

保护层应能有效地保护绝热层和防潮层，以阻挡环境和外力对绝热结构的影响，延长绝热结构的使用寿命，并保持其外观整齐美观。

保护层结构形式和材料由设计选定。

（2）保护层的防护性能。

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保护层结构应严密和牢固，在环境变化与振动情况下不渗水、不裂纹、不散缝、不坠落。

（3）保护层应与环境条件相适应。

保护层的采用应按环境条件选定。

通常室外绝热结构宜采用金属保护层或硬质复合制品保护层；腐蚀性环境下宜采用耐腐蚀性材料保护层。

（4）保护层的支承，应与绝热层结构支承统一安排考虑。

（5）保护层结构与保护层施工，不得损坏保冷的防潮层结构。

1H412073了解设备及管道绝热结构材料的性能来源建设工程教育网

一、绝热结构材料分类

（一）绝热材料分类

绝热材料是一种轻质的绝热性能优良的材料。

在工程上，通常把室温下导热系数低于0．2W/（m·K）的材料称为绝热材料。

而对于设备及管道绝热，相关国家标准提出了更严格的限定：

当用于保温时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于623K（350.C）时，导热系数值不得大于0．12W/（m·K）；当用于保冷时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于300K（2来源建设工程教育网7℃）时，导热系数值不得大于0．064W/（m·K）

1．按材料基础原料划分，可分为无机类和有机类；

2．按结构划分，可分为纤维类、颗粒类和发泡类；

3．按产品形态划分，有板、块、管壳、毡、毯、棉、带、绳以及散料等；

4．按密度划分，有特轻类（p=80—60kg/m3）和轻质类（p=80—350kg/m3）；5．按可压缩性划分，可分为硬质、半硬质和软质；

6．按承受2．OkPa压力下的相对变形率来划分，即相对变形不超过6％时为硬质，相对变形在6％——，30％时为半硬质，相对变形超过30％时为软质。

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（二）常用绝热材料及制品

1．矿（岩）棉制品

矿（岩）棉即矿渣棉和岩棉。

矿渣棉是以工业矿渣如高炉矿渣、粉煤灰等为主原料，经过重熔、纤维化丽制成的一种无机纤维；岩棉则是以天然岩石如玄武岩、辉绿岩等为主原料，经熔化、纤维化而制成的一种无机纤维。

2．玻璃棉制品

玻璃棉是采用天然矿石如石英砂、石灰石等，配以其他化工原料如纯碱、硼酸等粉状玻璃原料，在熔炉内经高温熔化，然后借助离心力及火焰喷吹的双重作用，使熔融玻璃液纤维化，形成棉状材料，即所谓离心玻璃棉。

3．硅酸钙制品

硅酸钙绝热制品是以石英砂粉、硅藻土等氧化硅，消石灰、电石渣等氧化钙，以及石棉、玻璃纤维等增强纤维为主要原料，经过搅拌、加热、凝胶、成型、蒸压硬化、干燥等工序制成的一种高强、轻质的硬质绝热材料。

4．膨胀珍珠岩制品

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膨胀珍珠岩是一种多孔的粒状物料，是以珍珠岩矿石为原料，经过破碎、分级、预热、高温焙烧、瞬时急剧加热膨胀而成的一种轻质、多功能绝热材料。

5．泡沫玻璃制品

泡沫玻璃是一种以磨细玻璃粉为主要原料，通过添加发泡剂，经烧熔、发泡、退火冷却、加工处理而制成。

6．硬质聚氨酯泡沫塑料

硬质聚氨酯泡沫塑料，是用聚醚或聚酯多元醇与多异氰酸酯为主要原料，再加胺类和有机物催化剂、有机硅油类泡沫稳定剂、低沸点氟烃类发泡剂等，经混合、搅拌产生化学反应而形成发泡体。

二、绝热材料的主要技术性能

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1．绝热材料的最高（低）使用温度

保温材料的最高使用温度应高于被保温的设备或管道的外表面温度；保冷材料的使用温度范围应大于被保冷设备或管道的最低和最高表面温度。

最高使用温度是指绝热材料长期安全可靠地工作所能承受的极限温度。

当材料在超过最高使用温度下使用时，可能会产生着火、裂纹、松散，失去应有的机械强度和固形能力等。

2．导热系数和材料的吸水率、吸湿率、含水率

（1）导热系数

导热系数是衡量保温材料及制品的保温性来源建设工程教育网能的重要标志。

导热系数和单位体积的材料价格是选择经济保温材料的两个因素。

当有数种保温材料可供选择时，首选导热系数小的、材料价格便宜的。

更准确地说，要选择单位热阻价格低的材料，单位热阻价格是指材料的导热系数乘以材料的单位价格（元/m3），其值越小越经济。

导热系数是绝热材料最重要的性能指标之一。

对于均质、各向同性的物体，在稳态一维热流情况下，由傅利叶定律可得导热系数的定义，即每1s通过两面温度差为l℃、厚度为1m、表面积为1㎡的热流量。

绝热材料的导热系数与其他物性不同，它不是独立存在的物性。

它与材料的密度和含水率密切相关；与热量传递时的条件如温度范围和温差大小密切相关；还与材料内部结构有关。

绝热材料的导热系数一般随平均温度的升高而加大。

通常在一定范围内，导热系数与温度多为线性关系。

（2）材料的吸水率、吸湿率、含水率

·吸水率表示材料对水的吸收能力；

·吸湿率是材料从环境空气中吸收水蒸气的能力；

·含水率是材料吸收外来的水分或湿气的性能。

材料的含水率对材料的导热系数、机械强度、密度影响很大。

材料吸附水分后，在材料的气孔里被水占据了相应的空气位置，由于常温下水的导热系数是空气的24倍，而且水在蒸发时要吸收大量热量。

因此，材料的导热系数就会大大增加。

所以规定，保温材料的含水率不得大于7．5％（重量％）；由于保冷材料用于常温以下的保冷或O.C以上常温以下的防结露，它的热流方向与保温的热流方向相反。

保冷层外侧蒸汽压大于内侧，蒸汽易于渗入保冷层，致使保冷层内产生凝结水或结冰。

因此保冷材料应为闭孔型材料，保冷材料含水率不得大于l％。

3．绝热材料的密度（容重）

因材料在不同温度、不同含水量时，其密度也不同。

因此，一般规定绝热材料的密度是材料试样在105—110℃温度范围内干燥后单位体积的质量。

密度是绝热材料重要的性能指标之一。

通常密度小，材料必定有较多的气孔，由于气体的导热系数比固体的导热系数小得多。

因此，一般材料密度越小，导热系数就越小。

但是，对纤维状材料，当密度小到一定值时，导热系数反而增加，因为此时在材料的气孔中辐射、对流两种传热方式的影响加强了。

4．绝热材料的机械强度

由于材料的机械强度与密度成正比，密度大，其机械强度也高，导致导热系数增大。

绝热材料在运输、储存、使用过程中，可能受到拉伸、挤压、弯曲、扭曲等荷载的作用，如果超过材料允许承受的极限，硬质和半硬质材料会发生塑性变形甚至破坏。

因此必须要求材料具有一定的抗压强度、抗拉强度、抗折强度等。

（1）抗压强度是材料受到压缩力作用遭破坏时，每单位原始横截面积上的最大压力荷载。

（2）抗折强度是材料受到使其弯曲的荷载作用下破坏时，单位面积上所受的力偶矩。

5．材料的燃烧性能

按现行国家标准《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264）规定，被绝热的设备与管道外表温度t大于100.C时，绝热层材料应符合不燃类A级材料性能要求；当t小于或等于100.C时，绝热层材料不得低于可燃类8.级材料性能要求；当t小于或等于50℃时，有保护层的泡沫塑料类绝热材料不得低于一般可燃类82级材料的性能要求。

6．材料的化学性能

材料的化学性能，主要指材料的pH值和氯离子含量。

这是考虑绝热材料能否对绝热对象产生腐蚀；同时也要考虑绝热对象一旦泄漏出来能否产生化学反应或腐蚀；还须考虑环境气体对绝热材料的腐蚀等。

当保温的设备和管道在开始运行时，保温材料和非金属外保护层材料内所吸水分开始蒸发或从外保护层侵入的雨雪，将保温材料内的酸或碱溶解，引起设备或管道的腐蚀。

尤其是铝制设备或管道，最容易被碱溶液腐蚀。

为防止这种腐蚀，应采用泡沫塑料或防水纸等将保温材料与铝表面隔离开。

1H412080容器安装技术

1H412081掌握容器的安装方法

一、容器的分类

（一）按容器压力分类

1．按容器压力等级分类

（1）低压容器：

设计压力p（1：

1下除注明者外，压力均指表压力）范围为0．1MPa≤p<1．6MPa的容器；

（2）中压容器：

设计压力P范围为1．6MPa．≤p

（3）高压容器：

设计压力P范围为IOMPa≤p

（4）超高压容器：

设计压力多≥IOOMPa的容器。

2．按容器内外压力差分类

（1）内压容器：

工作时内部介质压力大于外部压力的容器。

前述低压、中压、高压、超高压容器均指内压容器。

（2）外压容器：

工作时内部介质压力小于外部压力的容器，如真空容器。

真空容器指内部工作压力p<0．1MPa（p、于1个绝对大气压）的外压容器。

（二）按容器温度分类

1.常温容器：

设计温度在介予材料无延性转变温度与材料蠕变温度之间的容器，即设计时不考虑材料的冷脆与高温蠕变。

2．高温容器：

设计温度高于材料蠕变温度的容器。

3．低温容器：

设计温度等于或低于-20℃的容器。

（三）按在生产工艺过程中的作用分类

1．储存容器：

内部储存或盛装气体、液体、液化气体等介质（如生产过程的各种物料、原材料、成品）且不进行化学反应或其他物理、化学过程的容器，如各种型式的储罐。

一般为圆筒形焊接结构，由筒体加各类封头和支座组成。

储存容器还包括球形容器（又称球形储罐）、立式圆筒形焊接储液罐等特殊类别的容器。

（1）圆筒形容器按其安装后轴线位置分类：

分为立式（轴线呈垂直）容器和卧式（轴线呈水平）容器两种。

（2）立式圆筒形焊接储液罐按储罐顶部结构的分类：

分为固定顶罐、浮顶罐和内浮顶罐。

（3）球形储罐按壳板的分片结构形式分类：

分为桔瓣式、足球式和混合式三种。

常用桔瓣式和混合式。

2．换热器（或称热交换器）：

完成介质之间热量交换的容器。

3．塔类设备：

用于蒸馏、抽提、吸收、精制等分离过程的工艺设备，广泛用于气一液与液～液相问传质、传热。

结构特点：

直立圆筒形，高度尺寸远远大于直径。

塔类设备按其内件结构可分板式塔和填料塔。

板式塔亦称塔盘塔，塔内沿塔高装有若干层塔板（或称塔盘），介质进行的热交换和物质交换均在塔板上进行。

填料塔又称填充塔，塔内充填一定高度的填料。

填料下方有支撑板，上方有填料压板及液体分布装置。

4．反应器：

主要用来完成介质的物理、化学反应的容器，生成新的物质。

（四）按《特种设备安全监察条例》要求，由国家行政主管部门监督检查管理，按压力容器的工作压力、温度、介质的危害程度进行的分类。

1．三类压力容器

（1）高压容器；

（2）中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且PV乘积大于等于10MPa·m3）；

（4）中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且Py乘积大于等于0．5MPa·m3）；

（5）低压容器（仅限毒性程度为极度或高度危害介质，且PV乘积大于等于0．2MPa·m3）；

（6）高压、中压管壳式余热锅炉；

（7）使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料

制造的压力容器；

（8）球形储罐（容积大于等于50m3）；

（9）低温液体储存容器（容积大于5m3）

2．二类压力容器

（1）中压容器；

（2）低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

（3）低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；

（4）低压管壳式余热锅炉。

3．一类压力容器

低压容器（除二、三类压力容器规定的情况之外）

二、塔、容器的安装方法

（一）塔、容器类工艺设备安装特点

1．塔、容器是专门为某种生产工艺要求而设计、制造的非标设备。

大多数属于压力容器。

2．塔、容器由专门的压力容器制造单位制造，由取得相应资质的安装单位进行现场安装。

3．部分塔、容器由于体积（几何尺寸）大，受运输条件限制，不能在制造厂制成整体运到安装现场，而需由压力容器制造（或安装）单位在现场进行组焊安装。

4．塔、容器现场到货状态：

分为整体到货、分段到货、分片到货。

到货状态的尺寸界限是根据适合铁路运输的尺寸制定的。

根据运输手段和道路条件等因素的实际情况，可以超出尺寸界限限制（以下同）

整体到货尺寸界限：

长度小于20m，直径小于3．8m.

分段到货尺寸界限：

直径在3．8m以内，长度超过20m.

分片到货尺寸界限：

直径大于3．8m.

（二）立式圆筒形焊接储液罐（金属储罐）安装方法

1．正装法：

罐壁板自下而上依次组装焊接，直至顶层壁板、抗风圈及顶端包边角钢等最后组焊完成。

包括：

水浮正装法，架设正装法。

2.倒装法：

在罐底板铺设焊接后，先组装焊接顶层壁板及包边角钢、组装焊接罐顶。

然后自上而下依次组装焊接每层壁板，直至底层壁板，采用充气或机械提（顶）升等方法提升储罐主体。

包括：

中心柱倒装法、边柱倒装法（有液压顶升、电动倒链提升等）、气吹倒装法和水浮倒装法。

（三）球形罐组装方法

1．球罐的组装常用的方法：

分片法（又称散装法）、环带法（又称分带法）

2．分片法组装工艺

球壳组焊工艺流程：

支柱和赤道板组对→赤道带板组装啼中心柱安装→下温带板组装→上温带板组装→中心柱拆除啼下极板组装→上极板组装→内外脚手架搭设→调整及组装质量总体检查→点固焊→赤道带纵缝焊接→上温带纵缝焊接→下温带纵缝焊接→上极带纵缝焊接→下极带纵缝焊接→上温带与赤道带环缝焊接→赤道带与下温带环缝焊接→上极带与上温带环缝焊接一下温带与下极带环缝焊接→焊后总体检查。

3．环带法组装工艺

仅可用于公称容积不大于1000m3的球罐。

球壳组焊工艺流程：

赤道带平台上组装→上、下温带平台上组装→赤道带纵缝焊接一→上、下温带纵缝焊接→上、下极板平台上组装→上、下极板与上、下温带组焊→下温带（包括极板）吊到基础中心→安装支柱→赤道带安装→下温带与赤道带安装→上温带与赤道带安装→内外脚手架搭设→组装后整体检查→赤道带与上、下温带环缝焊接及支柱与赤道带焊接→焊后总体检查。