Труба для сохранения тепла — это стальная труба, обработанная процессом сохранения тепла, чтобы температура транспортируемой среды соответствовала требованиям. Она широко используется в сетях жидкостных и газовых трубопроводов, центрального отопления и коммунального строительства.

Он в основном делится на два типа: стальная-в-стальной композитная изолированная стальная труба и полиуретановая изолированная стальная труба. Стальная-в-стальной композитный тип использует вложенную конструкцию внутренней и внешней стальных труб и включает многослойную конструкцию с воздушной изоляцией и антикоррозийными слоями, что позволяет производить прямое закапывание. Полиуретановый тип состоит из рабочей стальной трубы, слоя полиуретановой изоляции и защитного слоя из полиэтилена. Оба типа обеспечивают низкие тепловые потери, длительный срок службы (30–50 лет) и удобство монтажа.

Этот материал снижает объемы земляных работ и теплопотери (на 75% ниже, чем у традиционных труб), что позволяет сократить затраты на проект на 10–25%. Его водонепроницаемые и антикоррозийные свойства обеспечивают возможность прямой установки в грунт. Предварительно изготовленная технология изолированных труб прямого закапывания эффективно решает проблемы теплоизоляции и гидроизоляции высокотемпературных трубопроводов передачи тепла и постепенно внедряется в отопительные проекты в Китае. Однако при использовании полиуретановых материалов по-прежнему существует значительный потенциал для улучшения.

Классификация

Стальная композитная изолированная стальная труба

Конструкция изоляции стальной композитной изолированной стальной трубы, в зависимости от способа скольжения, может быть разделена на две категории:

1. Внутренний раздвижной тип: изоляционная конструкция состоит из рабочей стальной трубы, алюмосиликата, слоя снижения сопротивления, микропористого силиката кальция, изоляционного слоя, крепёжного пояса из нержавеющей стали, отражающего слоя из алюминиевой фольги, теплоизоляционного слоя из полиуретана, внешней стальной трубы и наружного антикоррозийного слоя. Изолированные стальные трубы внутреннего раздвижного типа изготовлены с использованием стальной трубы для транспортировки среды, композитного силиката или микропористого силиката кальция, жесткой пенополиуретановой изоляции, внешней стальной трубы и стекловолоконной оболочки для защиты от коррозии. Технология изоляционной обработки различных трубных соединений является отработанной и надежной.

2. Наружный раздвижной тип: изоляционная конструкция состоит из рабочей стальной трубы, слоя изоляции из стекловаты, отражающего слоя из алюминиевой фольги, крепёжного пояса из нержавеющей стали, раздвижного направляющего кронштейна, слоя воздушной изоляции, внешней стальной трубы и наружного антикоррозийного слоя.

Внешняя раздвижная изолированная стальная трубная конструкция

1. Внутренняя стальная труба
2. Грунтовка, богатая цинком
3. Направляющая скользящая скоба
4. Высокотемпературная стекловата
5. Отражающий слой из алюминиевой фольги
6. Воздушный изоляционный слой
7. Внешняя стальная труба
8. Наружный стальной трубопровод, антикоррозийный слой

Стальная композитная изолированная стальная труба «сталь в стали» представляет собой разновидность прямой подземной трубопроводной системы. Её можно непосредственно закапывать в землю даже без бетонной конструкции. Тепловое расширение рабочей стальной трубы происходит внутри внешней трубы, что позволяет снизить затраты на материалы, сократить сроки строительства и обеспечить безопасность тепловой магистрали. Она может безопасно и широко использоваться в различных температурных условиях, особенно хорошо подходит для проектов паропроводов высокой температуры. Рабочая температура может достигать 150°C–450°C. Трубные концы обычно герметично уплотняются полиэтиленовой плёнкой или трёхслойной холодной обёрточной лентой PE, чтобы предотвратить попадание влаги и воды до и во время монтажа. Многослойная изоляционная обёртка со смещёнными швами эффективно снижает потери тепла. На поверхности внешней оболочки реализованы контрольные меры, препятствующие образованию мостиков холода, что гарантирует надёжный контроль температуры антикоррозийного слоя внешней оболочки. Многослойный отражающий слой из алюминиевой фольги, обёрнутый изоляцией, эффективно уменьшает теплопотери, делая паропроводы более экономичными и рентабельными. Дренажная система полностью герметична, обеспечивая гибкую планировку, рациональную конструкцию, а также высокую безопасность и надёжность. Дренажная труба на стальной оболочке не только оперативно удаляет влажные газы, но и служит сигнальной трубой для ежедневной эксплуатации. Для термической компенсации в трубопроводе используются высококачественные сильфонные компенсаторы, установленные внутри оболочки. Прямое заглубление исключает необходимость устройства наблюдательных колодцев, что облегчает монтаж и сокращает сроки строительства. Данное изделие, пригодное для транспортировки пара или других сред при температуре до 2,5 МПа и 350°C, оснащено внешним защитным слоем из стальной трубы, обладающим высокой прочностью, устойчивостью к повреждениям, удобством монтажа и обслуживания, а также длительным сроком службы.

Полиуретановая изолированная стальная труба

Чтобы уменьшить потери тепла из нефтепроводов или трубопроводов отопления среднего и малого диаметра в грунт, снаружи наносится изоляционный композитный слой. В качестве изоляционного материала обычно используется жесткая пенополиуретановая пена, рабочий температурный диапазон которой составляет от -185°C до 120°C. Этот мягкий материал армируется слоем полиэтилена высокой плотности, нанесенным поверх изоляционного слоя, что создает композитную структуру, предотвращающую проникновение грунтовых вод в изоляционный слой. Для удаления ржавчины с наружной поверхности стальной трубы применяется оборудование для напыления пенополиуретана под высоким давлением, а внутренняя поверхность внешней оболочки обрабатывается коронным разрядом для улучшения адгезии изоляционной трубы. Изоляционный слой изготавливается из жесткой пенополиуретановой пены плотностью от 60 кг/м³ до 80 кг/м³. Он полностью заполняет зазор между стальной трубой и оболочкой и обеспечивает определенную степень прочности сцепления, образуя монолитную, интегрированную структуру между стальной трубой, внешней оболочкой и изоляционным слоем. Пенополиуретан обладает отличными механическими и теплоизоляционными свойствами, обычно выдерживая температуры до 120°C. При модификации или комбинации с другими изоляционными материалами температуру можно повысить до 180°C.

Сборные стальные трубы с изоляцией из полиуретана состоят изнутри наружу из трёх слоев:

Первый слой: Рабочий слой стальных труб

Обычно используются стальные трубы с бесшовным, спиральным или прямым швом в зависимости от конструкции и требований заказчика. После усовершенствованной дробеструйной обработки поверхность стальной трубы достигает степени удаления ржавчины Sa2, указанной в стандарте GB/T8923-1988, а шероховатость поверхности составляет R=12,5 микрон, как предусмотрено стандартом GB6060.5-88.

Второй слой: Полиуретановая изоляция:
Этот слой создается путем впрыска концентрата жесткой полиуретановой пены в полость между стальной трубой и наружной оболочкой с использованием машины для вспенивания под высоким давлением. Этот процесс обычно называют «вспенивание труба в трубу».

Третий слой: Защитный слой из полиэтилена высокой плотности:
Этот слой предварительно изготавливается из черной или желтой полиэтиленовой трубы определенной толщины стенки. Полиэтилен не имеет запаха, не токсичен и обладает восковой текстурой. Он отличается превосходной устойчивостью к низким температурам — минимальная рабочая температура составляет от -70°C до -100°C. Кроме того, он демонстрирует отличную химическую стабильность и устойчив к большинству кислот и оснований (за исключением окисляющих кислот). При комнатной температуре он нерастворим в обычных растворителях и характеризуется низким водопоглощением. Однако благодаря своей линейной молекулярной структуре он может медленно растворяться в некоторых органических растворителях без набухания и обладает превосходными электроизоляционными свойствами. Его функции заключаются в защите слоя полиуретановой изоляции от механических повреждений, а также в обеспечении коррозионной стойкости и гидроизоляции. Стальные трубы с пенополиуретановой изоляцией из высокоплотного полиэтилена (HDPE) соответствуют стандартам SY/T114-2000 и SY/T115-2001.

Преимущества и особенности стальных труб с полиуретановой изоляцией

1. Снижение затрат на проект
Согласно оценкам соответствующего ведомства, стальные трубы с полиуретановой изоляцией обычно позволяют снизить затраты на проект примерно на 25% (с использованием стекловолокна в качестве защитного слоя) и на 10% (с использованием ПЭНД в качестве защитного слоя).

2. Низкие теплопотери, экономия энергии
Полиуретан обладает теплопроводностью λ = 0,013–0,03 ккал/м·ч·°C, что значительно ниже, чем у других широко используемых изоляционных материалов для труб, повышая эффективность изоляции в 4–9 раз. Кроме того, он имеет очень низкий коэффициент водопоглощения — около 0,2 кг/м². Такое низкое водопоглощение обусловлено высоким процентом закрытых ячеек в полиуретановой пене — примерно 92%. Низкая теплопроводность и водопоглощение в сочетании с изоляционным слоем и водонепроницаемой наружной оболочкой из высокоплотного полиэтилена (HDPE) или стекловолокна полностью исключают проблему «мокрого хлопчатобумажного пальто», характерную для традиционных нагревательных труб, проложенных в траншеях. Это значительно снижает общие теплопотери в системе отопления, обеспечивая уровень теплопотерь на уровне 2%, что намного ниже международного стандарта в 10%.

3. Отличная устойчивость к коррозии и изоляционные свойства, обеспечивающие длительный срок службы. Поскольку жесткий изоляционный слой из пенополиуретана плотно прикреплен к наружной поверхности стальной трубы, он препятствует проникновению воздуха и воды, обеспечивая превосходную защиту от коррозии. Кроме того, его закрытые поры минимизируют поглощение воды. Оба наружных покрытия — из ПЭНД и стеклопластика — обладают отличной устойчивостью к коррозии, хорошей изоляцией и высокими механическими характеристиками. Поэтому внешняя поверхность рабочей стальной трубы менее подвержена эрозии под воздействием воздуха и воды. При условии надлежащей очистки качества воды внутри трубы, согласно международным данным, срок её службы может достигать более 50 лет, что в три-четыре раза дольше, чем у традиционных наземных или воздушных систем монтажа.

Производительность и преимущества

Сборные изолированные стальные трубы прямого закапывания обладают значительными преимуществами перед традиционными методами изоляции стальных труб:

1. Сборные изолированные стальные трубы прямого залегания не требуют масштабного устройства траншей; достаточно просто закопать изолированные трубы в землю. Это значительно сокращает занимаемую проектом площадь, способствуя охране окружающей среды, а также уменьшает объём земляных работ более чем на 50%, одновременно снижая объёмы земляных и бетонных работ на 90%. Кроме того, монтаж изолированных труб осуществляется параллельно с рытьём траншей непосредственно на объекте, что требует лишь выполнения соединений на месте, сокращая сроки строительства более чем на 50%.

2. Они обеспечивают отличные теплоизоляционные характеристики, при этом теплопотери составляют всего до 25% от уровня традиционных труб. Это может значительно снизить энергозатраты при длительной эксплуатации.

3. Они обеспечивают прочную водонепроницаемость и коррозионную стойкость, исключая необходимость рытья траншей и позволяя производить прямое закапывание под землей или под водой, что приводит к простому, быстрому строительству и низкой общей стоимости.

4. Они обладают отличной устойчивостью к коррозии и ударным нагрузкам даже в условиях низких температур и могут быть непосредственно закопаны в замёрзшую почву.

5. Они обеспечивают срок службы 30–50 лет. Правильная установка и использование позволяют минимизировать расходы на техническое обслуживание трубопроводной сети. 6. Систему сигнализации можно настроить так, чтобы она автоматически обнаруживала утечки в трубопроводной сети, точно указывала место неисправности и автоматически генерировала тревогу. Применение

Особенности изолированной трубы

Высокотемпературная сборная изолированная труба прямой укладки под землёй обеспечивает отличную теплоизоляцию, повышает безопасность и надежность, а также снижает затраты на строительство. Она эффективно решает проблемы изоляции, скользящей смазки и гидроизоляции, с которыми сталкиваются сборные изолированные трубы прямой укладки, используемые для передачи высокотемпературного тепла в системах централизованного городского отопления (130°C–600°C). Высокотемпературные сборные изолированные трубы прямой укладки не только обладают передовыми технологиями и практическими характеристиками, несравнимыми с традиционными траншейными и воздушными трубопроводами, но и приносят значительные социальные и экономические выгоды, являясь мощной мерой энергосбережения в системах отопления. Высокотемпературные сборные изолированные трубы прямой укладки используют технологию нагревательных трубопроводов прямой укладки под землей, что знаменует собой новое начало в развитии технологии отопительных трубопроводов в Китае.

Изолированные трубы состоят из стальной трубы, внутренней оболочки из стекловолокна и наружной стекловолоконной оболочки. Они оснащены термостойким изоляционным слоем, смазочным слоем и эластичным уплотнением. Полезная модель эффективно решает проблемы изоляции, скользящей смазки и водонепроницаемости открытых концов труб предварительно изготовленных изолированных труб прямого закладывания для передачи высокотемпературного тепла при 130℃–600℃ в системах централизованного городского отопления. Высокотемпературная предварительно изготовленная изолированная труба прямого закладывания в основном состоит из четырёх частей.

(1) Рабочая стальная труба: в соответствии с техническими требованиями транспортирующей среды используются, соответственно, шовная стальная труба, бесшовная стальная труба и двусторонняя спирально-дуговая сварная стальная труба под флюсом.

(2) Изоляционный слой: используется жёсткий пенополиуретан.

(3) Защитная оболочка: используется полиэтилен высокой плотности или стекловолокно.

(4) Линия тревожной сигнализации: при производстве высокотемпературных сборных изолированных труб прямой укладки в почву в изоляционный слой рядом со стальной трубой закладывается линия тревоги. В случае утечки где-либо на трубопроводе эта линия замыкается, и специальный контрольный прибор отображает точное место и степень утечки, что позволяет оперативно оповестить обслуживающий персонал для быстрого устранения неисправности на участке с утечкой и обеспечения безопасной эксплуатации теплосети.

Высокотемпературная сборная изолированная труба прямого закапывания — преимущества и характеристики

1 Снижение стоимости проекта. По оценкам соответствующего департамента, двухтрубные отопительные трубы обычно позволяют сократить затраты на проект примерно на 25% (с использованием стекловолокна в качестве защитного слоя) и на 10% (с использованием полиэтилена высокой плотности в качестве защитного слоя).

2. Низкие теплопотери и энергосбережение.

Текущий статус разработки

Изолированные стальные трубы являются ключевым фактором в сохранении энергии, и их разработка и применение привлекают все больше внимания во всем мире. Начиная с 1970-х годов, международное внимание сосредоточено на производстве и использовании изолированных стальных труб, стремясь значительно снизить энергопотребление, тем самым уменьшив загрязнение окружающей среды и эффект парникового явления. Международная индустрия теплоизоляции имеет долгую историю, и постоянно появляются новые изоляционные материалы. До 1980 года развитие изолированных стальных труб в нашей стране шло очень медленно: было всего несколько заводов по производству изоляции, которые выпускали лишь небольшие партии стальных труб с прямой закладкой под землю. Однако после более чем 30 лет напряженной работы, особенно благодаря быстрому развитию последнего десятилетия, китайская индустрия теплоизоляции с нуля создала множество продуктов — от одного единственного изделия до разнообразного ассортимента, от низкого качества до высокого, — которые сегодня находят все более широкое применение. Полиуретан является наиболее широко используемым изоляционным материалом на международном уровне. Жесткий полиуретан обладает множеством выдающихся свойств и широко применяется для теплоизоляции в Европе и США. Примерно 49% изоляционных материалов в таких развитых странах, как Европа и США, приходится на полиуретан, тогда как в Китае эта доля составляет менее 20%. Таким образом, в Китае существует значительный потенциал для роста рынка стальных труб с полиуретановой изоляцией.

Структурный механизм

1. Внешняя оболочка: защищает изоляционный слой от эрозии грунтовых вод, поддерживает рабочую трубу и выдерживает определённые внешние нагрузки, обеспечивая надлежащую эксплуатацию.
2. Антикоррозионный слой: Защищает внешнюю стальную трубу от коррозионных агентов, продлевая срок её службы.
3. Слой снижения сопротивления: обеспечивает свободное движение рабочей трубы благодаря термическому расширению и сжатию.
4. Слой полиуретановой пены: поддерживает среднюю температуру и обеспечивает постоянную температуру на поверхности внешней оболочки.
5. Барьерный и отражающий слои: предотвращают попадание органической пены в неорганический жёсткий, устойчивый к высоким температурам слой и отражают часть тепла от этого слоя.
6. Рабочая труба: Обеспечивает надлежащий поток транспортирующей среды.

7. Неорганический твёрдый изоляционный слой: устойчив к высоким температурам, обеспечивая температуру на границе с органическим изоляционным слоем и предотвращая углеродизацию пены.