柔性保冷材料在保冷施工中的應用

高殿生 馮國飛 路世常 廖 煉

中國石油天然氣第六建設有限公司 廣西桂林 541004

近年來，伴隨著我國科技進步，材料科學也取得了長足進步，新材料在建設工程領域層出不窮。其中柔性保冷材料的出現(xiàn)和應用，為保冷提供了更多的選擇；而且采用柔性保冷材料也是簡化保冷系統(tǒng)構成、提高施工效率和減少污染行之有效的手段。通過對柔性保冷材料的論述，以及與傳統(tǒng)硬質保冷材料的對比分析，分析柔性保溫材料的性能特性、施工性能及推廣應用的必要性。

1 柔性保冷材料簡要介紹

柔性保冷材料——二烯烴彈性體（LTD）和丁腈橡膠（LT）是由橡膠或包含其他聚合物、添加劑的混合物制造而成的閉孔彈性泡沫。該材料于1994 年首先在國外石油化工領域規(guī)模化應用，2008 年引入國內，近幾年快速發(fā)展，目前已逐漸在LNG 項目、部分石油化工和天然氣處理項目得以應用，取得了良好效果。

根據(jù)我國石化行業(yè)標準，LTD 推薦使用溫度為- 196～125℃，LT 推薦使用溫度為- 100～105℃。LTD 和LT 通過單獨使用或組合使用適用于- 196℃以內所有工況下的保冷，尤其適用于深冷。

2 柔性保冷材料與傳統(tǒng)硬質保冷材料性能對比

柔性保冷材料LTD 和LT 與傳統(tǒng)硬質保冷材料——泡沫玻璃（FG）和聚異氰尿酸酯（PIR）的主要性能對比見表1。

表1 柔性保冷材料與硬質保冷材料主要性能

3 柔性保冷與傳統(tǒng)硬質保冷系統(tǒng)構成及典型圖

3.1 保冷系統(tǒng)構成

柔性保冷材料（LTD 和LT）與傳統(tǒng)硬質保冷材料（FG 和PIR）保冷系統(tǒng)構成見表2。

表2 柔性保冷材料與傳統(tǒng)硬質保冷材料保冷系統(tǒng)構成

3.2 保冷系統(tǒng)典型圖

柔性保冷材料（LTD 和LT）保冷系統(tǒng)典型圖見圖1，傳統(tǒng)硬質保冷材料（FG 和PIR）保冷系統(tǒng)典型圖見圖2。

圖1 柔性保冷材料保冷系統(tǒng)典型圖（以雙層為例）

圖2 硬質保冷材料保冷系統(tǒng)典型圖（以雙層為例）

4 施工性能對比

柔性保冷施工工藝流程：保冷層敷設→保護層安裝。

傳統(tǒng)硬質保冷施工工藝流程：耐磨劑（適用于FG）→保冷層敷設→伸縮縫留設→伸縮縫處再保冷→防潮層敷設→保護層安裝。

對比柔性保冷與傳統(tǒng)硬質保冷系統(tǒng)構成及典型圖、施工工藝流程，結合對這兩類保冷材料的實際應用經(jīng)驗，二者的施工性能對比如下：

（1）柔性保冷材料與設備或管道表面、柔性保冷材料之間，以及柔性保冷材料對接縫，均用配套膠水粘結敷設。相較于傳統(tǒng)硬質保冷材料采用壓敏膠帶、不銹鋼帶捆扎敷設和對接縫輔以密封膠密封來說，施工更方便快捷。

（2）傳統(tǒng)硬質保冷材料需要設置伸縮縫，用以抵御熱脹冷縮。相比之下，柔性保冷材料自身可膨脹或收縮，不會因熱脹冷縮而產(chǎn)生形變或開裂，因此無需設置伸縮縫，簡化工序，施工效率高。

（3）因傳統(tǒng)硬質保冷材料需要設置伸縮縫，需要在伸縮縫處額外增設與主體保冷層相一致的再保冷層。按照相關規(guī)范要求，每3.5～5m 設置一道伸縮縫，即每3.5～5m 就要增設伸縮縫處的再保冷，這會增加很大的工作量，材料費、施工費也隨之增加。相比之下，柔性保冷材料無需設置伸縮縫，也就不存在伸縮縫處的再保冷，簡化工序，施工效率高，同時材料費、施工費也不會額外增加。

（4）柔性保冷材料因具有優(yōu)異的抗水滲透性，相較于傳統(tǒng)硬質保冷材料來說，無需設置防潮層，工序簡化，施工效率高，而且不產(chǎn)生防潮層材料費和施工費。

（5）傳統(tǒng)硬質保冷材料對于閥門、彎頭的保冷施工非常困難。閥門保冷需要按照閥門大小和類型制造相應的模具或現(xiàn)場支模進行閥體聚氨酯發(fā)泡后，要捆扎敷設保冷層，再涂抹防潮層和安裝保護層，施工效率低；彎頭保冷通常需要使用相應的保冷管殼現(xiàn)場裁切下料成小塊后捆扎敷設，大口徑彎頭保冷甚至需要裁切下料成100 多個小塊，敷設時經(jīng)常需要反復調整大小和位置以達到嚴縫、錯縫的質量要求，施工效率更低。而柔性保冷材料可以根據(jù)閥門、彎頭的外形和尺寸在柔性保冷板材上裁切下料后，采用配套的膠水粘貼敷設即可，施工效率非常高。

5 成本對比

因為保冷成本主要由保冷材料自身成本、保冷配套材料成本和保冷施工人工成本構成，所以柔性保冷與傳統(tǒng)硬質保冷成本對比應綜合考慮以下三個方面的成本。

（1）保冷材料自身成本：目前柔性保冷材料價格較傳統(tǒng)硬質保冷材料高，LTD 和LT 的綜合市場價格是FG和PIR 的2.25 倍，即柔性保冷材料自身成本比傳統(tǒng)硬質保冷材料高出125%。

（2）保冷配套材料成本：LTD 和LT 僅需膠水、外層防水密封膠帶和外保護層；FG 和PIR 保冷則需耐磨劑（適用于FG）、密封膠、壓敏膠帶、不銹鋼帶、防潮層（如瑪蹄脂玻璃布）、軟質絕熱材料（填充伸縮縫，如玻璃纖維棉）、密封帶（密封伸縮縫，如丁基橡膠板）、伸縮縫處再保冷（與主體保冷材料和厚度均一致）和外保護層。相比之下，柔性保冷不發(fā)生配套材料成本，而硬質保冷則會發(fā)生較高的配套材料成本，根據(jù)一般的施工經(jīng)驗，增量約為硬質保冷材料自身成本的30%。

（3）保冷施工人工成本：柔性保冷因系統(tǒng)構成簡單，比傳統(tǒng)硬質保冷少了膨脹縫、膨脹縫處再保冷和防潮層，采用配套膠水粘貼敷設即可。加之對閥門、彎頭保冷施工高效，施工人工成本明顯低于傳統(tǒng)硬質保冷，減量約為傳統(tǒng)硬質保冷施工人工成本的50%。

綜合上述三方面的成本，柔性保冷成本比傳統(tǒng)硬質保冷成本高出50%。

6 柔性保冷材料性能優(yōu)勢

（1）抗水滲透性優(yōu)異，保冷效果好。

（2）使用壽命長，且后期維護時部分可重復利用。

（3）容重僅為泡沫玻璃的1/ 2 左右，便于施工現(xiàn)場材料投送，并且可以較大幅度降低設備和管道負載。

（4）無需設置防潮層，簡化了保冷系統(tǒng)構成。

（5）具有良好的膨脹和收縮特性，自身可化解熱脹冷縮而產(chǎn)生的應力積累，無需設置伸縮縫，也不需要伸縮縫處的再保冷，進一步簡化保冷系統(tǒng)構成。

（6）可根據(jù)設備、管道尺寸現(xiàn)場裁切后粘貼敷設，無需壓敏膠帶和鋼帶捆扎固定，施工效率高。對閥門、彎頭及外形不規(guī)則的部位施工效率更高。

（7）施工過程不產(chǎn)生粉塵，對環(huán)境友好、無污染。

7 總結

柔性保冷材料自國外引入國內以來，經(jīng)歷10 多年的發(fā)展，隨著制備工藝的完善和優(yōu)化、生產(chǎn)者和使用者日益增多、應用范圍逐漸擴大、性能特性及性能優(yōu)勢更加凸顯，該材料的工業(yè)化推廣應用指日可待。在不久的將來，柔性保冷材料國家或行業(yè)標準勢必會形成；柔性保冷材料也必然會在規(guī)模化應用過程中逐漸打破成本偏高的瓶頸；在國家“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”背景之下，柔性保冷材料必將會更多、更廣泛地應用于工程建設，并最終成為實現(xiàn)高效保冷的中堅力量。