一建機電教材解讀：1H413081 設備及管道絕熱結(jié)構(gòu)材料的性能

　　【摘要】環(huán)球網(wǎng)校一級建造師頻道為您提供一級建造師考試必備的復習資料和試題，供考生復習備考之用，本文為一建機電教材解讀：1H413081  設備及管道絕熱結(jié)構(gòu)材料的性能，是考生必須要熟記和掌握的重點內(nèi)容。2015年的一級建造師考試將于9月19日至20日舉行，環(huán)球網(wǎng)校在此提醒廣大考生做好復習備考。祝廣大考生順利通過一級建造師考試！

　　1H413080 絕熱工程施工技術(shù)

　　絕熱是為減少不同溫度物體間熱量的傳遞。絕熱工程應以《工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范》GB 50264--2013和《設備及管道絕熱技術(shù)通則》GB/T 4272--2008、《工業(yè)設備及管道絕熱工程施工規(guī)范》GB 50126--2008、《工業(yè)設備及管道絕熱工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB/T 50185--2010等標準規(guī)范為依據(jù)，選擇合適的絕熱材料與絕熱工程施工工藝，保證絕熱工程質(zhì)量及壽命。本目的重點是：設備及管道絕熱結(jié)構(gòu)材料的性能;絕熱結(jié)構(gòu)組成與要求;絕熱工程的施工方法。

　　1H413081 設備及管道絕熱結(jié)構(gòu)材料的性能

　　學習絕熱材料及其主要輔助材料的分類和特性，有助于確定與之相適應的材料存儲要求、選擇合適的安裝方法、避免材料錯用影響系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性能及運行效果。本條的知識點是：絕熱材料分類;常用絕熱材料及制品;絕熱材料的主要技術(shù)性能;絕熱材料選擇;保冷層施工用輔助材料性能要求;防潮層材料性能要求;外保護層材料性能要求。

　　一、絕熱材料分類

　　通常把室溫下導熱系數(shù)低于0.2W/(m.K)的材料稱為絕熱材料。而對于設備及管道絕熱，國家標準的界定是：當用于保溫時，其絕熱材料及制品在平均溫度小于等于623K(350℃)時，導熱系數(shù)值不得大于0.12W/(m.K);當用于保冷時，其絕熱材料及制品在平均溫度小于等于300K(270C)時，導熱系數(shù)值不得大于0.064W/(m.K)。

　　1.按材料基礎原料劃分，可分為無機類和有機類;

　　2.按結(jié)構(gòu)劃分，可分為纖維類、顆粒類和發(fā)泡類;

　　3.按產(chǎn)品形態(tài)劃分，有板、塊、管殼、氈、毯、棉、帶、繩以及散料等;

　　4.按密度劃分，有特輕類(p=80～60kg/m3)和輕質(zhì)類(p=80～350kg/m3);

　　5.按可壓縮性劃分，可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)。

　　一、常用絕熱材料及制品

　　(一)礦(巖)棉制品

　　1.礦(巖)棉即礦渣棉和巖棉，是無機纖維。礦渣棉是以工業(yè)礦渣如高爐礦渣、粉煤灰等為主原料，經(jīng)過重熔、纖維化而制成的一種無機纖維;巖棉則是以天然巖石如玄武巖、輝綠巖等為主原料，經(jīng)熔化、纖維化而制成的一種無機纖維。

　　2.礦(巖)棉制品的特性。來源豐富，采購方便;適用溫度低，壽命短;結(jié)合劑揮發(fā)污染環(huán)境;板材類產(chǎn)品用于管道施工不方便，接縫傳熱率高，絕熱性能差。

　　(二)玻璃棉制品

　　1.玻璃棉。采用天然礦石如石英砂、石灰石等，配以其他化工原料如純堿、硼酸等粉狀玻璃原料，在熔爐內(nèi)經(jīng)高溫熔化，然后借助離心力及火焰噴吹的雙重作用，使熔融玻璃液纖維化，形成棉狀材料，即所謂離心玻璃棉。

　　2.玻璃棉產(chǎn)品的特性。耐酸、化學穩(wěn)定性好，價格便宜，施工方便，但對皮膚具有刺激作用。

　　(三)硅酸鈣制品

　　1.硅酸鈣絕熱制品。以石英砂粉、硅藻土等氧化硅為主要成分的材料，消石灰、電石渣等氧化鈣為主要成分的材料，以及石棉、玻璃纖維等增強纖維為主要原料，經(jīng)過攪拌、加熱、凝膠、成型、蒸壓硬化、干燥等工序制成的一種高強、輕質(zhì)的硬質(zhì)絕熱材料。

　　2.硅酸鈣制品的特性。耐高溫，最高使用溫度可達到1()00℃左右，但是硅酸鈣絕熱制品具有質(zhì)脆、易碎、施工破損率高(約15%～30%)、保溫效果較差等缺點。

　　(四)膨脹珍珠巖制品

　　1.膨脹珍珠巖。是一種多孔的粒狀物料，是以珍珠巖礦石為原料，經(jīng)過破碎、分級、預熱、高溫焙燒、瞬時急劇加熱膨脹而成的一種輕質(zhì)、多功能絕熱材料。

　　2.膨脹珍珠巖的特性。該類產(chǎn)品密度小，熱導率小，化學穩(wěn)定性強，不燃、不腐蝕、無毒、無味，價格便宜，適用范圍廣

　　(五)泡沫玻璃制品

　　1.泡沫玻璃。是一種以磨細玻璃粉為主要原料，通過添加發(fā)泡劑，經(jīng)燒熔、發(fā)泡、退火冷卻、加工處理而制成的保溫材料。

　　2.泡沫玻璃的特性。泡沫玻璃的基質(zhì)為玻璃，故不吸水，是理想的保冷絕熱材料。泡沫玻璃具有優(yōu)良的抗壓性能，較其他材料更能經(jīng)受住外部環(huán)境的侵蝕和負荷。泡沫玻璃不會自燃也不會被燒毀，是優(yōu)良的防火材料。

　　(六)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料

　　1.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。是用聚醚或聚酯多元醇與多異氰酸酯為主要原料，再加胺類和有機物催化劑、有機硅油類泡沫穩(wěn)定劑、低沸點氟烴類發(fā)泡劑等，經(jīng)混合、攪拌產(chǎn)生化學反應而形成發(fā)泡體。

　　2.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的特性。該類產(chǎn)品密度小，熱導率小，施工方便(聚氨酯可現(xiàn)場發(fā)泡澆筑成型)，不耐高溫，可燃、防火性差。

　　三、絕熱材料的主要技術(shù)性能

　　絕熱材料的技術(shù)性能應符合《設備及管道絕熱技術(shù)通則》GB/T 4272--2008等標準的規(guī)定。

　　(一)設備和管道的保溫結(jié)構(gòu)使用材料

　　設備和管道的保溫結(jié)構(gòu)應用非燃燒材料組成，保冷結(jié)構(gòu)可由阻燃材料組成。設備和管道的隔熱層除必須采用填充式結(jié)構(gòu)外，宜選用隔熱制品。

　　(二)絕熱材料的最高(低)使用溫度

　　保溫材料的最高使用溫度應高于被保溫的設備或管道的外表面溫度;保冷材料的使用溫度范圍應大于被保冷設備或管道的最低和最高表面溫度。最高使用溫度是指絕熱材料長期安全可靠地工作所能承受的極限溫度。當材料在超過最高使用溫度下使用時，可能會產(chǎn)生著火、裂紋、松散，失去應有的機械強度和固形能力等。

　　(三)導熱系數(shù)和材料的吸水率、吸濕率、含水率

　　1.導熱系數(shù)

　　(1)導熱系數(shù)又稱熱導率，是衡量保溫材料及制品保溫性能的重要標志。當有數(shù)種保溫材料可供選擇時，應首選導熱系數(shù)小、材料價格便宜的材料。即材料的導熱系數(shù)乘以材料的單位價格(元/m3)，其值越小越經(jīng)濟。

　　(2)導熱系數(shù)是絕熱材料最重要的性能指標之一。對于均質(zhì)、各向同性的物體，在穩(wěn)態(tài)一維熱流情況下，導熱系數(shù)是在ls內(nèi)通過兩面溫度差為1℃、厚度為lm、表面積為lm2的物體的熱流量。

　　(3)保溫材料在平均溫度為70℃時導熱系數(shù)不應大于0.08W/(m?K)，并有在使用密度和使用溫度范圍下的熱導率方程式或圖表。用作保冷材料的泡沫塑料及其制品25℃時的導熱系數(shù)應不大于0.044 W/(m?K)。泡沫橡塑制品0℃時的導熱系數(shù)應不大于0.036W/(m? K)。 I類泡沫玻璃制品25℃時的導熱系數(shù)應不大于0.045 W/(m?K)，Ⅱ類泡沫玻璃制品25℃時的導熱系數(shù)應不大于0.064 W/(m?K)。

　　2.材料的吸水率、吸濕率、含水率

　　(1)吸水率表示材料對水的吸收能力，吸濕率是材料從環(huán)境空氣中吸收水蒸氣的能力，含水率是材料吸收外來的水分或濕氣的性能。

　　(2)材料的含水率對材料的導熱系數(shù)、機械強度、密度影響很大。材料吸附水分后，在材料的氣孔里被水占據(jù)了相應的空氣位置，而且水在蒸發(fā)時要吸收大量熱量，材料的導熱系數(shù)就會大大增加。

　　(3)由于保冷材料用于常溫以下的保冷或。℃以上常溫以下的防結(jié)露，它的熱流方向與保溫的熱流方向相反。保冷層外側(cè)蒸汽壓大于內(nèi)側(cè)，蒸汽易于滲入保冷層，致使保冷層內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)水或結(jié)冰。因此保冷材料應為閉孔型材料。

　　(4)保冷材料的吸水率應該符合要求，泡沫塑料及其制品的吸水率應不大于4%，泡沫橡塑制品的真空吸水率應不大于4%，泡沫玻璃及其制品的吸水率應不大于0.5%0

　　(四)絕熱材料的密度

　　1.絕熱材料的密度是材料試樣在105～110℃溫度范圍內(nèi)干燥后單位體積的質(zhì)量。密度是絕熱材料重要的性能指標之一。一般情況下材料密度越小，導熱系數(shù)就越小。但是，對纖維狀材料，當密度小到一定值時，在材料的氣孔中輻射、對流兩種傳熱方式的影響加強了，反而使導熱系數(shù)增加。

　　2.硬質(zhì)保溫制品的密度應不大于220kg/m3，半硬質(zhì)保溫制品的密度應不大于200kg/m3，軟質(zhì)保溫制品的密度應不大于150kg/m3。用于保冷的泡沫塑料制品的密度應不大于60kg/m3，泡沫橡塑制品的密度應不大于95kg/m3，泡沫玻璃制品的密度應不大于180kg/m3。

　　(五)絕熱材料的強度

　　1.材料的強度與其化學組成、構(gòu)造、含水狀態(tài)、溫度等因素有關(guān)。

　　2.絕熱材料在運輸、儲存、使用過程中，可能受到拉伸、擠壓、彎曲、扭曲等荷載的作用，如果超過材料允許承受的極限，硬質(zhì)和半硬質(zhì)材料會發(fā)生塑性變形甚至破壞。因此必須要求材料具有一定的抗壓強度、抗拉強度、抗折強度等。

　　3.保溫材料：除軟質(zhì)、半硬質(zhì)、散狀材料外，硬質(zhì)無機成型制品的抗壓強度不應小于0.30MPa，有機成型制品的抗壓強度不應小于’0.20MPa。

　　4.保冷材料：泡沫塑料及其制品中的硬質(zhì)無機成型制品的抗壓強度不應小于0.30MPa。

　　(六)材料的燃燒性能

　　1.按現(xiàn)行國家標準《工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范》GB 50264--2013規(guī)定，被絕熱的設備與管道外表溫度大于100℃時，絕熱層材料的燃燒性能應不低于《建筑材料及制品燃燒性能分級》GB 8624--2006中的A2級。

　　2.當溫度小于或等于100℃時，絕熱層材料不得低于C級材料性能要求;當選擇《建筑材料及制品燃燒性能分級》GB 8624--2006中規(guī)定的B級和C級材料時，氧指數(shù)不應小于30%。

　　(七)材料的化學性能

　　1.材料的化學性能。主要指材料的pH值和氯離子含量。這是考慮絕熱材料能否對絕熱對象產(chǎn)生腐蝕;同時也要考慮一旦介質(zhì)泄漏出來是否產(chǎn)生化學反應或腐蝕;還須考慮環(huán)境氣體對絕熱材料的腐蝕等。

　　2.設備或管道的腐蝕。當保溫的設備和管道在開始運行時，保溫材料和非金屬外保護層材料內(nèi)所吸水分開始蒸發(fā)或從外保護層侵入的雨雪，將保溫材料內(nèi)的酸或堿溶解，引起設備或管道的腐蝕。尤其是鋁制設備或管道，最容易被堿溶液腐蝕。為防止這種腐蝕，應采用泡沫塑料或防水紙等將保溫材料與鋁表面隔離開。

　　四、絕熱材料選擇

　　(一)優(yōu)先選用導熱系數(shù)低、密度小，價格低廉、施工方便、便于維護的保溫材料。保溫層材料的選擇在保溫材料的物理、化學性能滿足工藝要求的前提下，應優(yōu)先選用導熱系數(shù)低、密度小，價格低廉、施工方便、便于維護的保溫材料。

　　(二)保冷層材料的選擇

　　1.在物理、化學性能滿足工藝要求的前提下，應先選用經(jīng)濟的保冷材料或制品，材或制品宜為閉孔型，吸水及吸濕率低，耐低溫性能好，并具有阻燃性，氧指數(shù)應不小于30%。

　　2.確需采用導熱系數(shù)小、密度小、能在一定低溫下使用的一般保溫材料作為保冷層層材料時，則對防水、防潮的設計和施工更應嚴格要求，以免保冷層因吸水、吸潮而失效或破壞。

　　五、保冷層施工用的粘結(jié)劑、密封劑和耐磨劑性能要求

　　1.粘結(jié)劑、密封劑和耐磨劑的性能應與保冷材料和被保冷物表面的特性要求相適應。

　　2.粘結(jié)劑、密封劑和耐磨劑應能耐低溫，對保冷材料不溶解，對金屬表面不腐蝕。

　　3.粘結(jié)劑和密封劑應固化時間短、粘結(jié)力強、密封性好。

　　4.耐磨劑(泡沫玻璃用)應在溫度變化或機械振動的情況下，能防止保冷材料與金屬外壁間和保冷材料相互接觸面間發(fā)生磨損。

　　5.根據(jù)選用的保冷層材料特性，采用與其特性相適應的粘結(jié)劑、密封劑和耐磨劑

　　(僅泡沫玻玻璃需用耐磨劑)配套使用。

　　六、防潮層材料性能要求

　　1.抗蒸汽滲透性好、防水、防潮能力強，且其吸水率不大于1%。

　　2.密封性能及粘結(jié)性能好。有一定的耐溫性，軟化溫度不低于65℃，夏季不軟化、不起泡、不流淌;有一定的抗凍性，冬季不脆化、不開裂、不脫落。

　　3.化學穩(wěn)定性好，使用時不揮發(fā)出有害氣體，并不得對絕熱層材料和保護層材料產(chǎn)生腐蝕或溶解作用。

　　4.使用溫度范圍大。

　　5.干燥時間較短，在常溫下能夠直接使用，施工方便。

　　6.具有阻燃作用，氧指數(shù)不應小于30%。

　　七、外保護層材料性能要求

　　1.密度小，化學穩(wěn)定性好，不易燃燒。

　　外保護層材料的燃燒性能應不低于國家標準《建筑材料及制品燃燒性能分級》GB 8624--2012中的C級。對于儲存或輸送易燃、易爆物料的設備及管道，以及其鄰近的管道，其保護層材料的燃燒性能應不低于A2級。

　　2.防水、防潮、抗大氣腐蝕能良好。

　　3.機械強度高，在溫度變化及振動情況下不開裂，使用壽命長。

　　4.安裝方便，外表整體美觀。