壓力容器保溫層設(shè)計(jì)(壓力容器保溫層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))

　　環(huán)境溫度對露天球罐保冷的設(shè)計(jì)與施工影響

　　貴州渝富能源開發(fā)股份有限公司 高雁 貴州畢節(jié)

　　圣德寶（南京）防水防腐保溫工程有限公司 王華 江蘇南京

　　摘要：對GB/T11790-1996 《設(shè)備及管道保冷技術(shù)通則》中保冷層厚度設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)太陽爆曬下露天設(shè)備保冷防曬的重要性。總結(jié)聚氨酯硬質(zhì)板材現(xiàn)場粘貼、現(xiàn)場發(fā)泡澆注、現(xiàn)場發(fā)泡噴涂三種常用聚氨酯保冷施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)及現(xiàn)場發(fā)泡保冷施工方法的要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：保冷設(shè)備外護(hù)層溫度 保冷層厚度 聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂施工

　　一、概述

　　某年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置有兩臺液氨球罐。單臺球罐容積為5000M3；球罐直徑21200mm；設(shè)計(jì)壓力為0.65MPa﹙G﹚，頂部最高工作壓力≤0.60MPa﹙G﹚；設(shè)計(jì)溫度14℃，操作溫度0-10℃。

　　項(xiàng)目所在地當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件為：

　　A：氣溫 ：歷年平均氣溫5.9℃ ；歷年日極端最高氣溫33.5℃ ；歷年日極端最低氣溫-29.7℃ 。

　　B：濕度 ： 最高月相對濕度44% ；最低月相對濕度18% 。

　　C：氣壓 ：歷年平均氣壓735.6mBar 。

　　D：日照：金屬表面最高溫度85℃（夏季下午 2 點(diǎn)~5 點(diǎn)）

　　E：其他 ：該地區(qū)有較強(qiáng)的鹽霧和沙塵暴 。

　　由于該地屬于青藏高原氣候，夏天太陽曝曬。金屬表面最高溫度能達(dá)到85℃。因此夏天對液氨球罐保冷的要求很嚴(yán)格。

　　二、保冷溫度和保冷厚度的確定

　　1、原設(shè)計(jì)根據(jù)GB/T11790-1996 《設(shè)備及管道保冷技術(shù)通則》的規(guī)范采用防凝露方法計(jì)算（環(huán)境溫度為夏季空調(diào)溫度28.2oC, ）設(shè)計(jì)管道和設(shè)備的絕熱厚度。按此設(shè)計(jì)液氨球罐保冷厚度為50mm。原設(shè)計(jì)保冷層采用聚氨酯泡沫塑料板粘貼。防潮層采用聚氨酯阻燃防水卷材包扎粘貼。保護(hù)層采用0.8mm鍍鋅薄鋼板咬合。

　　2、液氨飽和狀態(tài)下氨的物理狀態(tài)如下表：

　　溫度/℃

　　-15

　　-10

　　-5

　　0

　　5

　　10

　　15

　　20

　　25

　　壓力/MP

　　0.2442

　　0.3005

　　0.3667

　　0.4437

　　0.5329

　　0.6354

　　0.7525

　　0.8875

　　1.036

　　從上表可以簡單看出，隨著溫度的升高，球罐所承受的壓力也隨之上升。夏天太陽曝曬下金屬表面最高溫度可達(dá)85℃（夏季下午 2 點(diǎn)~5 點(diǎn)），而保溫厚度設(shè)計(jì)取夏季空調(diào)溫度28.2oC。沒有考慮露天設(shè)備的日照因素，導(dǎo)致保溫厚度不夠，夏天太曝曬下存在很大的安全隱患。考慮到這一因素，設(shè)計(jì)修正后將聚氨酯保冷厚度從50mm修改為100mm來保證夏天球罐的安全。

　　三、液氨球罐保冷層材料施工方法的確定

　　聚氨酯保冷一般有模具預(yù)制砌塊型、硬質(zhì)板現(xiàn)場粘貼型、現(xiàn)場發(fā)泡澆注型、現(xiàn)場發(fā)泡噴涂型。

　　1、硬質(zhì)板現(xiàn)場粘貼型。

　　下圖為某公司年產(chǎn)18萬噸合成氨裝置球罐和氨冷器等設(shè)備保冷采用聚氨酯硬質(zhì)板的保冷，由于是硬質(zhì)板，在安裝前必須進(jìn)行切割成細(xì)條后捆扎、粘貼在設(shè)備上進(jìn)行保冷，保冷效果很不理想。主要存在以下問題：

　?、耪迟N時(shí)不可能百分百與罐體充分粘接。

　　⑵粘貼后的板縫要用單組分聚氨酯填充。

　　⑶粘貼劑與設(shè)備殼體和聚氨酯板不太相容。

　?、劝?、粘貼劑、罐體三種材料熱脹冷縮系數(shù)不一致。會(huì)導(dǎo)致粘貼劑與罐體脫落、開裂，空氣與冷后結(jié)冰水導(dǎo)致罐體生銹腐蝕。

　?、商厥獠课蝗绶忸^、彎頭等施工難度大。塊與塊之間的粘接縫熱脹冷縮后容量產(chǎn)生裂縫，形成冷橋。

　　2、現(xiàn)場發(fā)泡澆鑄型。

　　優(yōu)點(diǎn)是不受設(shè)備形狀的影響，聚氨酯泡沫塑料可以填充到每一個(gè)角落，保冷材料和設(shè)備貼合粘接好，不易剝離，保冷層可以形成整體，沒有縫隙，不易形成冷橋。缺點(diǎn)是：需要現(xiàn)場制作、安裝發(fā)泡模具，有些部位﹙如平臺、接管、支撐等的連接部位﹚模具安裝難度大。施工周期長且施工費(fèi)用較高。

　　3、現(xiàn)場發(fā)泡噴涂型。

　?、努F(xiàn)場發(fā)泡噴涂型優(yōu)點(diǎn)如下：

　　聚氨酯直接噴涂是將A料、B料兩種材料在現(xiàn)場按設(shè)定比例調(diào)配,通過機(jī)器加溫并通過A料泵、B料輸送到噴槍,同時(shí)用壓縮空氣加壓后噴射到物體表面而形成保溫層的施工工藝。其優(yōu)點(diǎn)有兩方面,一是直接噴涂法不受工作面、保溫體型、尺寸、幾何形狀的限制,適用于各種形狀的保溫體,二是噴涂后可與保溫體形成整體,無拼接縫、不開裂且附著力強(qiáng)。

　?、葡聢D為某公司年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置聚氨酯硬質(zhì)板現(xiàn)場粘貼型。

　　該公司在上述第一臺液氨球罐保冷過程中，通過聽取圣德寶（南京）防水防腐保溫工程有限公司詳細(xì)介紹，了解到聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡對球罐保冷優(yōu)越性，因此第二臺球罐直接采用現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯噴涂的施工方法。如下圖。

　　通過上面的圖片對比，不難看出第二臺液氨球罐采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂的施工方法的優(yōu)越性。

　　四、聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂施工準(zhǔn)備

　　1、準(zhǔn)備工作

　?、疟厥┕で皯?yīng)會(huì)同有關(guān)部門做好罐體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收的確認(rèn)，罐體表面防避雷裝置應(yīng)安裝到位，表面防銹應(yīng)處理完畢，符合現(xiàn)行國家施工及驗(yàn)收規(guī)范要求。球罐施工單位應(yīng)將所有工序安裝完畢，保溫前 保溫施工后不得進(jìn)行電焊等施工作業(yè)。

　　2、防銹漆施工

　　保溫前球罐的防銹漆施工完畢。

　　3、聚氨酯硬泡球罐保溫系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示。

　　噴涂聚氨酯保冷系統(tǒng)示意圖

　　1、罐體 2、防銹漆 3、 聚氨酯硬泡保溫層 4、瑪蹄酯 5、玻纖布

　　6、扎鋼帶 7、包鋁皮或鐵皮

　　4、球罐保冷施工分四個(gè)部分進(jìn)行，即：1）基層防銹處理、2）分層噴涂硬泡聚氨酯、3）滾涂瑪蹄脂2遍、包裹玻纖布2層、4）安裝鋁皮。

　　五、防潮層的設(shè)計(jì)

　　關(guān)于保冷防潮層，主要的一種是瑪蹄脂，還有一種是CPU聚氨酯阻燃防水卷材。

　　1、阻燃瑪蹄脂使用方法：

　　⑴將瑪蹄脂涂在聚氨酯等隔熱材料外表，涂層3mm，并在中間隔一層防水玻璃布或塑料窗紗。在第一遍瑪蹄脂稍干后，方可涂抹第二遍瑪蹄脂，干固后，總厚度達(dá)到5mm。

　?、茲L涂質(zhì)量要求：涂布均勻，光滑平整，表面無起泡。

　?、怯昧浚好科椒矫准s8kg。

　　2、CPU聚氨酯防水阻燃卷材使用方法：

　?、疟＠鋵颖砻鎽?yīng)清理干凈，保持平整、干燥。

　?、茖⒊善肪聿募羟谐梢欢ㄒ?guī)格的片狀或條狀采用平鋪、包扎和螺旋形纏繞式2種方法施工，搭接寬度應(yīng)不小于50mm。

　?、谴罱犹幙捎媚z封平，接口處再涂一層CPU涂料，水平管道的縱向應(yīng)布置在兩側(cè)搭接封口朝下，立式設(shè)備及垂直管道由下往上敷設(shè)，環(huán)向接封應(yīng)上搭下，厚度和層次應(yīng)根據(jù)介質(zhì)溫度和保冷層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

　　⑷質(zhì)量要求：防潮層所有接頭及層次應(yīng)密實(shí)、連續(xù)、無漏刷和機(jī)械損傷。

　　實(shí)際上采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡保冷，保冷層整體密封防潮效果好，涂刷防水涂料即可，可節(jié)省防潮層費(fèi)用。

　　六、露天設(shè)備的保冷防曬的注意事項(xiàng)及采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂的優(yōu)勢

　　1、聚氨酯保冷層厚度的設(shè)計(jì)必須充分考慮設(shè)備使用環(huán)境是露天還是室內(nèi)，充分考慮夏季高溫日光曝曬等情況，合理設(shè)計(jì)保冷層厚度。

　　2、控制保冷工藝和質(zhì)量的重要性：一般情況下設(shè)備保冷設(shè)計(jì)有防腐層、保冷層、防潮層、保護(hù)層等幾個(gè)結(jié)構(gòu)。施工中嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，把保冷層和防潮層做好，密實(shí)，沒有空氣進(jìn)入，不會(huì)產(chǎn)生冷凝水和冷量的損失，才能有效防止腐蝕。聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂法不受保溫體結(jié)構(gòu)、尺寸、工作面的限制,適用性廣泛；噴涂后可與保溫體形成整體,無拼接縫、不開裂、密閉性好且附著力強(qiáng)，無疑是球罐保冷露天設(shè)備防曬保冷的理想選擇。

　　3、同樣的道理，化工裝置很多露天球罐受規(guī)范的影響沒有考慮夏天日曬的影響，因此沒有防曬保冷層，夏天日曬時(shí)是采用消防水噴淋降溫。如充分考慮日曬影響因素設(shè)計(jì)防曬保冷層來避免罐體受日照引起的溫度升高，防止冷量損失，罐體更安全，減少噴淋裝置及冷卻水消耗，維護(hù)費(fèi)用降低。

　　七、聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡施工選材注意事項(xiàng)

　　采用聚氨酯材料進(jìn)行保冷，需注意選用自熄材料。

　　2015年5月25日，河南省平頂山市魯山縣康樂園老年公寓發(fā)生火災(zāi)事故，造成38人死亡、6人受傷。事故暴露出生產(chǎn)經(jīng)營單位違規(guī)采用易燃可燃材料為芯材的彩鋼板，建筑耐火等級低；對此黨中央、國務(wù)院高度重視，習(xí)近平總書記、李克強(qiáng)總理等黨中央、國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)同志作出重要批示。2015年《國務(wù)院安委會(huì)辦公室關(guān)于河南平頂山“5.25”特別重大火災(zāi)事故情況的通報(bào)》安委辦明電〔2015〕13號要求 ： 各省、自治區(qū)、直轄市及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)安全生產(chǎn)委員會(huì)，國務(wù)院安委會(huì)有關(guān)成員單位嚴(yán)格消防執(zhí)法，嚴(yán)禁違規(guī)使用聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料等材料。 因此采用聚氨酯材料進(jìn)行保冷，需注意選用阻燃自熄材料，防止低價(jià)中標(biāo)后偷工減料采用易燃材料，留下事故隱患。

　　作者簡介：

　　姓名：高雁 化工高級工程師。郵箱：xueyangygy@163.com