柔性保冷材料在保冷施工中的应用

高殿生 冯国飞 路世常 廖 炼

中国石油天然气第六建设有限公司 广西桂林 541004

近年来，伴随着我国科技进步，材料科学也取得了长足进步，新材料在建设工程领域层出不穷。其中柔性保冷材料的出现和应用，为保冷提供了更多的选择；而且采用柔性保冷材料也是简化保冷系统构成、提高施工效率和减少污染行之有效的手段。通过对柔性保冷材料的论述，以及与传统硬质保冷材料的对比分析，分析柔性保温材料的性能特性、施工性能及推广应用的必要性。

1 柔性保冷材料简要介绍

柔性保冷材料——二烯烃弹性体（LTD）和丁腈橡胶（LT）是由橡胶或包含其他聚合物、添加剂的混合物制造而成的闭孔弹性泡沫。该材料于1994 年首先在国外石油化工领域规模化应用，2008 年引入国内，近几年快速发展，目前已逐渐在LNG 项目、部分石油化工和天然气处理项目得以应用，取得了良好效果。

根据我国石化行业标准，LTD 推荐使用温度为- 196～125℃，LT 推荐使用温度为- 100～105℃。LTD 和LT 通过单独使用或组合使用适用于- 196℃以内所有工况下的保冷，尤其适用于深冷。

2 柔性保冷材料与传统硬质保冷材料性能对比

柔性保冷材料LTD 和LT 与传统硬质保冷材料——泡沫玻璃（FG）和聚异氰尿酸酯（PIR）的主要性能对比见表1。

表1 柔性保冷材料与硬质保冷材料主要性能

3 柔性保冷与传统硬质保冷系统构成及典型图

3.1 保冷系统构成

柔性保冷材料（LTD 和LT）与传统硬质保冷材料（FG 和PIR）保冷系统构成见表2。

表2 柔性保冷材料与传统硬质保冷材料保冷系统构成

3.2 保冷系统典型图

柔性保冷材料（LTD 和LT）保冷系统典型图见图1，传统硬质保冷材料（FG 和PIR）保冷系统典型图见图2。

图1 柔性保冷材料保冷系统典型图（以双层为例）

图2 硬质保冷材料保冷系统典型图（以双层为例）

4 施工性能对比

柔性保冷施工工艺流程：保冷层敷设→保护层安装。

传统硬质保冷施工工艺流程：耐磨剂（适用于FG）→保冷层敷设→伸缩缝留设→伸缩缝处再保冷→防潮层敷设→保护层安装。

对比柔性保冷与传统硬质保冷系统构成及典型图、施工工艺流程，结合对这两类保冷材料的实际应用经验，二者的施工性能对比如下：

（1）柔性保冷材料与设备或管道表面、柔性保冷材料之间，以及柔性保冷材料对接缝，均用配套胶水粘结敷设。相较于传统硬质保冷材料采用压敏胶带、不锈钢带捆扎敷设和对接缝辅以密封胶密封来说，施工更方便快捷。

（2）传统硬质保冷材料需要设置伸缩缝，用以抵御热胀冷缩。相比之下，柔性保冷材料自身可膨胀或收缩，不会因热胀冷缩而产生形变或开裂，因此无需设置伸缩缝，简化工序，施工效率高。

（3）因传统硬质保冷材料需要设置伸缩缝，需要在伸缩缝处额外增设与主体保冷层相一致的再保冷层。按照相关规范要求，每3.5～5m 设置一道伸缩缝，即每3.5～5m 就要增设伸缩缝处的再保冷，这会增加很大的工作量，材料费、施工费也随之增加。相比之下，柔性保冷材料无需设置伸缩缝，也就不存在伸缩缝处的再保冷，简化工序，施工效率高，同时材料费、施工费也不会额外增加。

（4）柔性保冷材料因具有优异的抗水渗透性，相较于传统硬质保冷材料来说，无需设置防潮层，工序简化，施工效率高，而且不产生防潮层材料费和施工费。

（5）传统硬质保冷材料对于阀门、弯头的保冷施工非常困难。阀门保冷需要按照阀门大小和类型制造相应的模具或现场支模进行阀体聚氨酯发泡后，要捆扎敷设保冷层，再涂抹防潮层和安装保护层，施工效率低；弯头保冷通常需要使用相应的保冷管壳现场裁切下料成小块后捆扎敷设，大口径弯头保冷甚至需要裁切下料成100 多个小块，敷设时经常需要反复调整大小和位置以达到严缝、错缝的质量要求，施工效率更低。而柔性保冷材料可以根据阀门、弯头的外形和尺寸在柔性保冷板材上裁切下料后，采用配套的胶水粘贴敷设即可，施工效率非常高。

5 成本对比

因为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构成，所以柔性保冷与传统硬质保冷成本对比应综合考虑以下三个方面的成本。

（1）保冷材料自身成本：目前柔性保冷材料价格较传统硬质保冷材料高，LTD 和LT 的综合市场价格是FG和PIR 的2.25 倍，即柔性保冷材料自身成本比传统硬质保冷材料高出125%。

（2）保冷配套材料成本：LTD 和LT 仅需胶水、外层防水密封胶带和外保护层；FG 和PIR 保冷则需耐磨剂（适用于FG）、密封胶、压敏胶带、不锈钢带、防潮层（如玛蹄脂玻璃布）、软质绝热材料（填充伸缩缝，如玻璃纤维棉）、密封带（密封伸缩缝，如丁基橡胶板）、伸缩缝处再保冷（与主体保冷材料和厚度均一致）和外保护层。相比之下，柔性保冷不发生配套材料成本，而硬质保冷则会发生较高的配套材料成本，根据一般的施工经验，增量约为硬质保冷材料自身成本的30%。

（3）保冷施工人工成本：柔性保冷因系统构成简单，比传统硬质保冷少了膨胀缝、膨胀缝处再保冷和防潮层，采用配套胶水粘贴敷设即可。加之对阀门、弯头保冷施工高效，施工人工成本明显低于传统硬质保冷，减量约为传统硬质保冷施工人工成本的50%。

综合上述三方面的成本，柔性保冷成本比传统硬质保冷成本高出50%。

6 柔性保冷材料性能优势

（1）抗水渗透性优异，保冷效果好。

（2）使用寿命长，且后期维护时部分可重复利用。

（3）容重仅为泡沫玻璃的1/ 2 左右，便于施工现场材料投送，并且可以较大幅度降低设备和管道负载。

（4）无需设置防潮层，简化了保冷系统构成。

（5）具有良好的膨胀和收缩特性，自身可化解热胀冷缩而产生的应力积累，无需设置伸缩缝，也不需要伸缩缝处的再保冷，进一步简化保冷系统构成。

（6）可根据设备、管道尺寸现场裁切后粘贴敷设，无需压敏胶带和钢带捆扎固定，施工效率高。对阀门、弯头及外形不规则的部位施工效率更高。

（7）施工过程不产生粉尘，对环境友好、无污染。

7 总结

柔性保冷材料自国外引入国内以来，经历10 多年的发展，随着制备工艺的完善和优化、生产者和使用者日益增多、应用范围逐渐扩大、性能特性及性能优势更加凸显，该材料的工业化推广应用指日可待。在不久的将来，柔性保冷材料国家或行业标准势必会形成；柔性保冷材料也必然会在规模化应用过程中逐渐打破成本偏高的瓶颈；在国家“可持续发展战略”背景之下，柔性保冷材料必将会更多、更广泛地应用于工程建设，并最终成为实现高效保冷的中坚力量。