工业用气凝胶涂料简单说明
气凝胶涂料主要为单组分丙烯酸体系涂料。干燥后整体形态为哑光、触感较柔软有弹性。既保留了水性涂料绿色环保、无毒无味、无组织施工等特点。加入气凝胶粉体之后,在其本身优异的耐候性、耐热性、耐紫外的基础性能之上。增加了隔热、保温、防水、防火及隔音等性能。
气凝胶涂料有致密性的特性,本身不吸水、抗酸碱。在金属表面使用气凝胶涂料,也能有效的保护管道及设备。
气凝胶涂料的核心优点:
- 环保,无组织喷涂。对人体无害。
- 施工简便,传统涂料施工方式。
- 使用寿命长,是传统的材料的3倍以上。
- 维护简单,修复和修补非常便捷。
- 疏水性好,防水, 防止发霉。涂层不受湿度,结露以及温度的影响。
- 抗压,压缩不影响性能。
名称 | 型号 | 说明 | 适用温度段 |
保冷水性漆 | AC-S20 | 保冷;-40℃管道及设备防结冰、防冷凝水。结露管道防结露。 | ≥-40℃;≤20℃ |
绝热水性漆 | AC-H200 | 隔热、防烫、节能;在0~200℃管道中带温施工。有着优异的节能性能。薄薄的一层就算漆面温度到达200℃也不会烫伤手。 | 20~120℃ |
绝热水性漆(厚涂) | AC-HT200 | 隔热、防烫、节能、厚涂;施工方便,一次性涂刷1mm以上。在0~200℃管道中带温施工。有着优异的节能性能。 | 120~180℃ |
中温绝热水性漆(厚涂) | AC-HT450 | 隔热、节能、厚涂;耐温600℃以内。主要在中温段异形件施工。 | 180~450℃ |
工业用气凝胶涂料与传统材料在阀门节能各领域对比
气凝胶涂料施工工艺
气凝胶涂料是一种新型的保温材料,通过低导热系数和高热阻来实现隔热保温的一种涂料。气凝胶以其最优秀的保温性能,非常贴合保温涂料的技术要求,既要保温隔热效果好,又要涂膜薄。
目前,气凝胶涂料主要以中涂层的形式存在。目前现有的涂料施工工艺,都能满足气凝胶涂料的施工,不需要额外的学习及定制相应的施工设备。气凝胶涂料具体结构如下:
说明:
- 图1-1:为表涂。主要功能为防刮及美观,能有效的保护气凝胶不会因日常的使用及摩擦中出现损坏,并且保持美观。
- 图1-2:为中涂层。根据工况需要,主要为节能作用。根据需求涂刷合理厚度。
- 图1-3:为底涂层。主要功能为管道防锈、防腐。
气凝胶涂料在保冷领域及防冷凝水的应用(-40~20℃)
管道设备保冷及防冷凝水现状
管道保冷及冷凝水的处理方面,传统的材料主要以聚氨酯及橡塑海绵为主。由于安装工艺复杂(异形件及大型设备)以拼接为主,冷凝水与结冰问题解决起来非常复杂。再加上材料寿命短,后期维护相对较困难。
性能 | 气凝胶涂料 | 橡塑海绵 | 发泡聚氨酯 |
导热系数 | ≤0.028 | ≥0.035 | ≥0.028 |
长期使用温度 | -60~200 | -40~105℃ | -60~80 |
憎水率 | ≥98% | 整体憎水 | 整体憎水 |
阻燃 | 优 | 一般 | 一般 |
使用寿命 | 大于10年 | 受环境影响大,性能衰减快 | 受环境影响大,性能衰减快 |
抗压性能 | 抗压,并且压缩不影响性能 | 抗压能力差,较高压力会破坏材料,影响性能 | 抗压能力差,较高压力会破坏材料,影响性能 |
优点 | 使用温域广,施工便利 | 材料价格便宜 | 材料价格便宜 |
缺点 | 价格较贵,首次投入高 | 使用有局限性,施工复杂 | 使用有局限性,施工复杂 |
传统材料施工工艺(大阀门和开关的安装)
阀门保温的施工方法大致可按由里到外,填平再包的步骤进行,基本做法如下:
- 测量出法兰半径R;
- 测量出两法兰之间的距离L;
- 以2ΠR1为长,两法兰之间的距离L1宽量取一段板材;
- 在量取的板材上切去多余部分以保证板材包紧阀体;
- 在阀体及板材的内表面均匀地涂上胶水;
- 将板材包在阀体上并填平法兰间的空隙;
- 测量出两法兰外端的距离;
- 两法兰外端距离为宽量取一段板材;
- 以装上材料后的法兰周长为长,两法兰外端距离为宽量取一段板材;在切下的板材上切取部分以保证板材间的安装紧密;
- 在安装好的板材外侧面及需要安装的板材内侧面涂上胶水;
- 干化后,将板材包紧并保证材料切面与法兰外侧平齐;
- 量取水管半径,并以水管半径为半径,装上材料后的法兰半径为外径在合适的板材上切取一圆环;
- 在圆环上切开一条缝,以便安装;
- 在法兰外侧及圆环内侧涂上胶水;
- 将圆环套在法兰外侧;
- 量取阀门盖到阀门体的最小长度H1、阀门到阀门体的最大长度H2及阀门心轴法兰周长LX;在一块合适的板材上按如图所示切取材料;
- 将材料包在阀门盖上;
- 以阀体盖直径为外径、阀杆直径为内径切去一个圆环,涂上胶水安装在阀体盖下,以保证密封;
- 用封条将接口处粘接好,完成安装。
如下图所示:
传统材料缺点及施工工艺缺点
- 特别看重施工工艺,对人员素质要求高。
- 传统材料保温性能衰减很快,导致维护成本很高。
- 传统材料保冷效果差,冷损失大,容易给天然气或其他压缩气体的储藏运输带来危险。
- 传统材料包裹厚度大,给密集型管线排布设计带来诸多不便。
- 管道设备由于保冷层的效果差而很容易被结露的水腐蚀。
- 保冷层很容易因结露水太多而失去效果。
- 有机类材料防水性可以但无法满足防火要求。
气凝胶材料带来的好处
- 保冷效果优异,常温热导仅0.028W/m*k,超低温时热导率<0.018W/m*k,所需保冷层厚度大大减小,有效降低冷损失,为密集型管线排布设计提供优化。
- 具有最佳的低温稳定性,-60℃仍可长期保持保冷性能及良好柔性,不开裂。
- 稳定性极佳,纳米级特殊结构可抵抗管道伸缩带来的内应力,无需设置伸缩缝。
- 气凝胶涂料的疏水性能好,可有效抑制水渗入金属管线表面,防止管线腐蚀,防止保温材料因渗水而导致保温效果下降。
- 材料整体施工、施工方便,维护成本低。
气凝胶涂料在防烫节能领域的应用(20~120℃与120~600℃)
管道设备防烫节能现状
在20~120℃的工况中,有些生产厂家(如:香料厂、酱油厂调料发酵等)在日常的生产中。不需要严格的控制温度。做整体的节能改造,主要是以降低外表面温度,使得工人工作过程中不被烫伤。由于气凝胶的热惰性高,使得热量传导的速度非常慢。在涂刷了气凝胶涂料后,即使涂料表面温度达到200℃,都能用手直接接触。很好的解决防烫问题。
在120~600℃中,这些管道的保温工程广泛使用硅酸铝镁质材料,玻璃纤维类材料。约30年前,保温工程还几乎都只是采用岩棉,矿物棉类材料,到现在,岩棉保温在工业保温工程中,已被淘汰。在施工性能,防水性能等方面都差别不大的情况下,被淘汰的主要原因就是导热系数的差距。以下为主要几种材料在不同温度下导热系数。
导热系数w/m·k | 25℃ | 100 ℃ | 200 ℃ | 400 ℃ |
气凝胶涂料 | 0.028 | 0.035 | 0.042 | 0.05 |
硅酸铝 | 0.037 | 0.055 | 0.072 | 0.0110 |
玻璃纤维 | 0.042 | 0.050 | 0.070 | 不可用 |
岩棉 | 0.055 | 0.070 | 0.092 | 0.140 |
发泡材料 | 0.036 | 不可用 | 不可用 | 不可用 |
气凝胶复合保温材料与现流行的保温材料具体性能对比:
材料 | 气凝胶涂料 | 传统保温材料 | |
复合硅酸盐 | 岩棉 | ||
导热系数,(常温) | 0.028 | 0.036 | 0.055 |
200℃下导热系数 | 0.047 | 0.11 | 0.13 |
200℃下保温厚度 | 6mm | 80mm | 90mm |
容重,kg/m3 | 200 | 120-150 | 100-120 |
防水性 | 憎水率≥99%,无需特殊防水措施 | 不完全防水,易吸水吸潮腐蚀管道,防护板表面需喷涂金属密封胶进行防水 | |
三通、阀门等保温 | 无热冷桥,施工便利 | 填充方式或保温盒保温,保温效果差 | |
使用寿命 | 10年 | 3~5年 | |
整体性好,具有较好的抗震抗拉性,在使用过程中不出现颗粒堆积、沉降等现象 | 材料结构松散,自重、设备振动、材料进水等极易导致材料解体、沉降,保温效果明显下降,热损失严重超标。 | ||
其 他 | 使用厚度小,可减少管道保温厚度,减少管道间距,减少厂房面积或管廊大小。 | 保温层厚,搭接处容易存在缝隙,较高的膨胀收缩系数易致使缝隙成为热桥,振动后更明显,热损失大。 |
传统材料施工工艺
目前阀门的施工工艺主要有2种,一个是现场施工制作及成套定制。一个是定制可拆卸隔热套。
- 现场施工制作及成套定制
阀门属于经常拆卸检修的设备,其保温罩壳应安装可拆卸式结 构。可拆卸式结构有现场制作和成型保温罩壳两种,对于大管径阀门使用成型罩 壳保温,而小管径阀门仍采用现场制作形式。
- 现场制作的阀门保温罩壳可做成两个半片,法兰盒多采用咬口和插接结构。
- 成型保温罩壳颜色应尽量与管道保温协调一致。
- 阀门内置保温层厚度及材料都应与管道保温材料设计一致。
- 带法兰的阀门保温施工时,法兰两端的保温要留出拆卸螺栓的位置,一般为螺栓长度加25mm,管道两端制作成圆环封头密封其端部。
- 连体阀门在保温时可做成阀门保温盒,增加外观观感效果。
- 定制可拆卸隔热套
根据需求,定制可拆卸隔热套。
传统材料缺点及施工工艺缺点
- 保温结构不合理、保温厚度不规范、保温施工不到位。
- 易变形、沉降,热稳定性差,破损率大,后期保温效果差,无法满足工艺要求。
- 保温效果差且下降明显,导致保温工程维护成本提升,设备运行费用增加。
- 使用寿命基本只有3~5年,到期需全部更换。
- 不完全防水,易吸水吸潮腐蚀管道。
- 对于超过100度的较高温度的管道,保温层至少需要>200mm厚度,管道线热流密度高,热能损失大。
- 更换材料产生的巨大污染问题。目前传统材料只能掩埋处理。
气凝胶材料带来的好处
- 隔热效果是传统隔热材料2-4倍,使用更灵活、在中低温段优势更明显,而且寿命更长。
- 材料整体憎水,可有效防止水分进入管道、设备内部。
- 质轻,40~200℃可以带温施工,有效的降低施工周期。节约施工成本。
- 更少的包裹体积及更轻的重量可大大降低保温材料的运输成本。
- 对设备进行保温的同时,还可以起到吸声降噪、缓冲震动等功能,提高环境质量,保护设备。
- 仅需1/2至1/4的厚度即可达到传统材料相同的隔热效果,热损失非常小,空间利用率高。
- 无毒无害,工人愿意施工。