В. А. Новак , канд. техн. наук, директор НВП Владипур (г. Владимир)

Протяженность теплотрасс в России составляет более 250 тыс. км. В основном теплотрассы изолированы неэффективным и быстроразрущающимся при эксплуатации теплоизоляционным материалом на основе стекловаты, что приводит к коллосальным тепловым потерям. Энергосбережение является для холодной по климату России первоочередной задачей, которую можно решить, применяя жесткий пенополиуретан в качестве долговечного высокоэффективного теплоизоляционного материала. Известны три метода теплоизолирования металлических трубопроводов жестким пенополиуретаном:

• путем изолирования существующих трубопроводов скорлупами из жесткого ППУ;
• путем заливки жидкой смеси компонентов А/Б в межтрубное пространство или в форму;
• путем напыления жидкой смеси компонентов А/Б на тело трубы.

Описание скорлуп, производство и продажа скорлуп, свойства скорлуп

Скорлупы представляют собой жесткие полуцилиндры или сегменты длиной один метр различного диаметра с замками в четверть по периметру изделия. Скорлупы получают в заводских условиях (это объясняется требованиями к производственному участку) методом формования, используя два жидких компонента А (полиол) и Б (полиизоцианат). Смесь компонентов в определенном соотношении, как правило, 100 к 120—140 по массе, дозируют в нижнюю часть металлической пресс-формы (пресс-форма предварительно смазывается антиадгезионной смазкой) и закрывают крышку пресс-формы. Для заливки используют специализированные установки высокого или низкого давления. При незначительном объеме производства скорлупы можно заливать вручную, перемешивая полиуретановое сырье при помощи механической мешалки. Через 15—20 мин вынимают готовую скорлупу (сегмент). Заводское изготовление скорлуп рентабельно при производстве от 10 тыс. шт. скорлуп в месяц. При этом требуется не менее 150 шт. пресс-форм и установка(и) для заливки производительностью от30 кг/мин. Оптимальная схема производства и продажи скорлуп (рис. 1) выглядит следующим образом:

1. Заводское, конвейерное изготовление скорлуп (сегментов).
2. Изготовление компонента А для получения скорлуп.
3. Изготовление пресс-форм.
4. Изготовление комплектующих для монтажа скорлуп (клеи, грунтовка, хомуты).
5. Оптовый покупатель или дилер (отгрузка ж/д вагонами). 5 и 7. Склад для продажи клиентам скорлуп и комплектующих.

Пенополиуретановые скорлупы диаметром до 108 мм упаковывают в пакеты 1 х 1 х 1 м, изделия большего диаметра транспортируют россыпью. По условиям перевозки и монтажа скорлупы диаметром до 620 мм изготавливают в виде полуцилиндров, а скорлупы диаметром 720 мм и более — в виде трех сегментов. Транспортируют скорлупы авто- и железнодорожным транспортом в контейнерах и вагонах.

Скорлупы (сегменты) выпускают двух типов — с покрытием и без покрытия. В качестве покрытия используют стеклопластик, фольгу, крафтбумагу. Покрытие дополнительно защищает скорлупу от непогодных воздействий, в том числе, от воздействия ультрафиолетовых лучей и придает скорлупам улучшенный внешний вид. Скорлупы в разрезе имеют однородную пеноструктуру, состоящую из мелких закрытых ячеек. Такая структура обеспечивает низкий коэффициент теплопроводности (при вспенивании мягким фреоном 141в) < 0,025 Вт/мК, что значительно ниже значений указанного показателя для других изоляционных материалов. Однородная закрытая пеноструктура скорлуп обеспечивает низкое водопоглощение. Испытания, проведенные по определению водопоглощения скорлуп путем полного их погружения в воду с температурой 25°С на сутки, 7 суток и 28 суток, показали следующие значения водопоглощения — соответственно 0,09%; 0,7% и 1,2% от общего объема материала. Эти данные показывают, что скорлупы характеризуются незначительным водопоглощением. Скорлупы обладают высокой механической прочностью — выдерживают нагрузку не менее 20 тонн на квадратный метр (обычно 30—35 т). Скорлупы химически стойки к большинству строительных материалов (например, к битуму и растворителям), экологически безопасны. В таблице 1 приведены значения физико-механических показателей пенополиуретановых жестких скорлуп.

Изолирование трубопровода скорлупами

Скорлупы монтируют на тело стального трубопровода при помощи ПЭТ-ленты, проволоки, стяжек, хомутов и однокомпонентного клея ВИПОЛ 200, отверждаемого влагой воздуха. Монтаж скорлуп на тело трубы можно проводить в любое время года при сухой погоде. При монтаже скорлуп необходимо соблюдать следующие правила и последовательность:

• металл трубопровода должен быть защищен от коррозии (скорлупы не вызывают коррозии, но и не защищают трубопровод от коррозии);
• скорлупы должны тесно по пазам прилегать друг к другу, как в продольном, так и в поперечном направлении;
• скорлупы можно располагать на теле трубопровода по часовой стрелке 9—15 или 12—18 (это зависит от метода гидрозащиты стыков скорлуп);
• стяжки (хомуты) должны воспрепятствовать «ползучести» скорлуп вдоль трубы при ее температурных изменениях и провисанию скорлуп под силой тяжести. Необходимо соблюдать правило — чем больше диаметр скорлупы, тем больше стяжек;
• поперечные швы скорлуп желательно промазать однокомпонентным клеем Випол ПК 200 для дополнительной гидрозащиты;
• защитить скорлупы от внешнего воздействия (в т. ч. от актов вандализма).

Необходимо обратить внимание, что особое значение для свойств скорлуп имеет так называемая технологическая корка (слой монолитного ПУ толщиной 0,1—1,5 мм, образующийся на внутренней и внешней поверхности скорлуп в процессе их формования). Толщина корки зависит от рецептуры компонентов и условий формования. Технологическая корка существенно увеличивает физико-механические свойства скорлуп и в 10—20 раз повышает гидроизоляционные свойства.

Примечание: к скорлупам для изоляции стыков изолированных трубопроводов, проложенных бесканальным методом, предъявляются несколько иные требования нежели к скорлупам для воздушных трубопроводов.

Известно, что ППУ подвергается разрушению под действием ультрафиолетовых лучей со скоростью до 0,08 мм в год, проявляющемуся в охрупчивании поверхности скорлуп. Поэтому требуется защита скорлуп от ультрафиолетовых лучей, также необходима дополнительная гидрозащита от внешних осадков. При этом следует отметить, что скорлупы при наличии технологической корки довольно успешно противостоят проникновению влаги. Слабым звеном скорлуп являются стыки, в первую очередь, поперечные стыки. Дождь, снег попадают в стыки и проникают внутрь скорлуп, а повышенная температура (за счет теплоносителя в трубопроводе) приводит к «кипячению» скорлупы в воде. Также вода, попадающая в стыки, может превращаться при знакопеременных температурах в лед и деформировать стыки скорлуп (снег на изолированных скорлупами трубопроводах не тает).

Таблица 1. Физико-механические свойства скорлуп ППУ.

Защита скорлуп от внешнего воздействия (в т. ч. от актов вандализма)

Применяют следующие способы защиты скорлуп:

• «одевают» скорлупы в металлическую оболочку;
• используют для защиты от влаги и ультрафиолетовых лучей стеклоткань, с последующей ее обработкой полиуретановой мастикой-раствором типа Випол ПК 197;
• пропыляют стыки напыляемым ППУ типа Владипур-корка;
• обрабатывают поверхности скорлуп и стыков полимер-битумной мастикой;
• используют облицованные на стадии изготовления скорлупы.

На практике широко используют упрощенный метод:

• необлицованные скорлупы монтируют по часовой стрелке 9—15 часов, прижимая их к «телу» трубы хомутами из тонкой оцинкованной стали;
• поперечные стыки скорлуп промазывают клеем Випол ПК 200;
• изолируют поперечный стык скорлуп лентой из пропитанной стеклоткани длиной > 1,6 и шириной > 0,1 внешнего диаметра скорлупы. Ленту закрывают хомутом, имеющим ширину, равную > 1/2 ширины ленты.

Для придания красивого внешнего вида теплоизолированного скорлупами трубопровода, его можно покрасить красками на основе ПВХ.

Эксплуатационная надежность скорлуп

Срок эксплуатации скорлуп зависит от условий эксплуатации и условий монтажа скорлуп. При отсутствии воздействия влаги и эксплуатации трубопровода при температурах ниже температуры эксплуатации скорлупы срок службы (и хранения) скорлуп, смонтированных на трубопроводе в соответствии с требованиями проекта — не менее 10 лет. Максимальная температура эксплуатации стандартных скорлуп — 120°С. Более подробно о температуре эксплуатации скорлуп см. в следующем номере журнала. При изоляции трубопроводов с температурой теплоносителя 120—150°С необходимо трубу предварительно изолировать слоем утеплителя на основе базальта. Далее монтируют скорлупы подобранного диаметра. Возможно также использование скорлуп, полученных по специальной рецептуре, и способных выдерживать пиковые нагрузки до 150°С в течение одного-трех месяцев за отопительный сезон.

Преимущества и недостатки использования скорлуп:

• возможность проведения теплоизоляционных работ на трубопроводе в течение года;
• высокая производительность теплоизоляционных работ (до 300 пог. м трубопровода за смену силами двоих рабочих);
• стойкость к растворителям и экологическая безопасность;
• длительный срок службы (не менее 10 лет);
• самый низкий (из известных материалов) коэффициент теплопроводности, что обеспечивает возможность применения тонкостенных скорлуп.

Недостатки использования скорлуп:

• относительно высокие транспортные расходы на единицу продукции. Поэтому скорлупы, сегменты невыгодно поставлять малыми партиями на большие расстояния;
• необходимость герметизировать стыки, особенно поперечные;
• скорлупы не рекомендуют использовать для изоляции паропроводов.

Стоимость скорлуп ППУ

Пример текущих цен с учетом НДС одного пог. м скорлупы: 089 — 150 руб.; 0159 — 205 руб.; 0329 — 390 руб.; 0426 — 550 руб.; 0630 — 810 руб. Отводы продаются по ценам одного погонного метра скорлупы соответствующего диаметра. На практике используют для расчета ори¬ентировочной цены скорлуп с толщиной 40 мм экспери¬ментальную формулу: цена = (1,3—1,7) х Д (в мм).

Скорлупы продают поштучно или погонными метрами. Один пог. метр — это две скорлупы или три сегмента. Цена скорлупы зависит от диаметра, толщины, метода производства (штучный, конвейерный) и используемых для получения скорлуп компонентов А/Б. Скорлупы с внешним покрытием стоят на 10—15% дороже скорлуп без покрытия. Скорлупы с повышенной стойкостью к температурным нагрузкам стоят на 15—20% дороже стандартных скорлуп. Стоимость монтажа скорлуп (при привлечении сторонней организации) составляет порядка 30% от стоимости скорлуп. К затратам необходимо добавить транспортные расходы.

Выводы

Жесткие пенополиуретановые скорлупы с учетом срока их эксплуатации являются наиболее надежным и высокоэффективным теплоизоляционным материалом для наружных и проложенных внутри помещений теплопроводов с температурой до 120—150°С, а также для холодильной техники, в том числе криогенной. Срок службы (и хранения) скорлуп, защищенных от попадания влаги, не менее 10 лет. Скорлупы можно монтировать на теле трубопровода в течение года. Снег на изолированном скорлупами теплопроводе не тает. Производят скорлупы в заводских условиях. Транспортируют любым видом транспорта.

Технико-экономические показатели ППУ-скорлуп делают их практически непревзойденным материалом для теплоизоляции трубопроводов. Затраты на перевозку и монтаж окупаются значительной экономией энергоресурсов. Объемы применения ППУ-скорлуп неуклонно растут. В то же время набирают популярность и непосредствено полиуретановые трубы.

	Шины из полиуретановых эластомеров
11.10.2010 Шины представляют собой наиболее распространенный и сложный тип эластичных изделий технического назначения. подробнее

	Как отрасль формирует рынок
11.10.2010 Спорт, отдых, жильё и строительство — в сегодняшних буднях без полиуретана не обойтись. При изоляции зданий полиуретаны обеспечивают наиболее экономичные и энергосберегающие решения. подробнее