основные требования к ППУ изоляции
Основные требования к ППУ изоляции можно сформулировать в общем виде следующим образом:
- достаточно высокая плотность используемых пенополиуретанов (обычно от 60 до 100 кг/м3);
- высокие механические свойства пенополиуретана;
- высокая теплостойкость пенополиуретана (до 150°С);
- термомеханические свойства ППУ должны сохраняться в течение десятилетий эксплуатации;
- ППУ композиция должна обладать отличной текучестью, необходимой для равномерного заполнения внутренней полости трубы длиной до 12 метров;
- системы пенополиуретана не должны содержать озоноразрушающих фреонов;
- повышенные требования к безопасности, если в качестве вспенивающих агентов используются воспламеняющиеся жидкости.
Изоляция труб по технологии изготовления трубопроводов конструкции труба в трубе осуществляется с применением современного теплоизоляционного материала пенополиуретана. ТГИ предизолированные трубы в пенополиуретане подземной бесканальной прокладки используют оболочку полиэтиленовую, а трубопроводы надземной прокладки с использованием оцинкованной гидрозащитной оболочки. Пенополиуретан технологичен, долговечен и имеет отличные теплоизоляционные характеристики.
Трубы в изоляции пенополиуретаном представляют из себя жесткую конструкцию, состоящую из стальной трубы и слоя пенополиуретана, защищенного снаружи конструкции от влаги оболочкой из тонкостенной полиэтиленовой трубы.
До начала 90-х годов в качестве вспенивающего агента для изоляции трубы ППУ широко использовался фреон 11. Он обладал целым рядом преимуществ: химически инертен, негорюч, имеет самую низкую теплопроводность из всех газов, применяемых для вспенивания. Кроме того, он слабо диффундирует из пенопласта и обеспечивает хорошие показатели при старении. Но способность разрушать озоновый слой стала препятствием на пути его использования, и в соответствии со взятыми на себя нашей страной международными обязательствами выпуск фреона 11 был прекращен в 2001 году.
При условиях эксплуатации трубы ППУ в теплосетях необходимо учитывать, что коэффициенты теплопроводности газов увеличиваются при росте температуры от 20°С до 150°С. Например, по сравнению с n-пентаном CO2 обладает более высокой теплопроводностью при комнатной температуре, и более низкой — при температурах выше 100°С. В целом, разница между коэффициентами теплопроводности паров различных вспенивающих агентов с ростом температуры уменьшается.
Таким образом, для теплотехнических расчетов влиянием на коэффициент теплопроводности пенополиуретановой изоляции трубы ППУ природы вспенивающих агентов можно пренебречь.
Пенополиуретаны стабильно ведут себя при температурах до +110 — +120°C. При работах на объектах работающих при более высоких температурах (паропроводы) рекомендуется снижать температуру до оговоренных пределов, применяя в качестве первичной теплоизоляции базальтовые или минераловатные теплоизоляторы, сертифицированные для работ при более высоких температурах.
Дополнительным основанием для этого являются достаточно высокие плотности пенополиуретана и полиэтиленовая оболочка, препятствующая диффузии вспенивающего агента. Эти обстоятельства способствуют и сохранению теплоизоляционных свойств пенополиуретана в трубах ППУ в течение длительного периода времени.
Теплостойкость пенополиуретана помимо химического состава композиции для изоляции напрямую зависит от его плотности. Из рисунка видно, что для эксплуатации трубы ППУ при 150°С необходимо иметь плотность пенополиуретана, по крайней мере, не менее 75-80 кг/м3. Использование показателя температуры размягчения по Вика при нагрузке 50Н позволяет оперативно контролировать качество ППУ изоляции трубы ППУ с точки зрения теплостойкости, поставив барьер на пути различных «ппу суррогатов», не отвечающих требованиям долговременной температурной стабильности изоляции. Это особенно важно для российских условий, где при проектировании труб ППУ пиковая температура принимается равной 150°C. Вместе с тем такой показатель, как «объемная доля закрытых пор», сам по себе не отражает какое-либо потребительское свойство пенополиуретана и, на наш взгляд, может быть либо переведен в число показателей, определяемых по требованию заказчика, либо совсем исключен при приемке трубы ППУ. Тем более, что конечные свойства продукции, с которыми может ассоциироваться данный показатель, такие как прочность при сжатии, водопоглощение и теплопроводность, непосредственно определяются во время периодических испытаний.