CN102705595A

CN102705595A - 一种保温防腐承高压特种钢塑管

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Publication number: CN102705595A
Application number: CN2012101854077A
Authority: CN
Inventors: 辛宁侠; 张淑光; 李寿山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-03
Filing date: 2012-06-03
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-03
Also published as: CN102705595B

Abstract

本发明涉及一种保温防腐承高压特种钢塑管，该管材包括一钢管，钢管的内壁表面设有内涂塑层，钢管的外壁表面设有外涂塑层，所述的内涂塑层、外涂塑层为聚乙烯涂层或者环氧树脂涂层；在内涂塑层的内壁表面设有内保温涂层。外涂塑层的外壁表面可覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层，在二氧化硅纳米气凝胶毡层外壁表面设有聚乙烯保护层(5)。在该外涂塑层的外壁表面也可设有外保温涂层。该金属管材为复合型结构，具有良好的防火、耐高温，抗静电、阻燃性能；能有效抑制管道内的热量的传导，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，也可以防止物体冷凝的发生。

Description

一种保温防腐承高压特种钢塑管

技术领域

本发明新型涉及一种金属管材，主要用于液体介质的输送，特别是隧道或矿井的冷热水的输送，民用供热管道也可采用本管材，尤其涉及一种保温防腐承高压特种钢塑管。

背景技术

随着煤矿矿井开采深度的不断增加，全国各大煤矿地热现象日益严重，特别是淮南矿业集团地热灾害问题尤为突出，局部地区温度可达43℃。目前解决煤矿井下工作面高温问题主要采取风扇原理增加空气对流速度降温或减少矿井的机电设备散热、减少矿工的采矿时间等措施，但都不能有效解决热害问题。目前，矿井下非制冷空调降温措施已无法满足工作面的作业环境要求，采取空调降温措施势在必行。然而煤矿井下的特殊环境无法使用普通的氟制冷空调，必须采用水制冷，制冷空调的冷水从地面输送到矿井作业面的输送管道可达2至3km，现在矿井的空调制冷输送管道主要采用聚氨酯保温管，其阻燃、抗静电一直未很好解决；其主要是通过填充泡沫塑料进行保温，由于是人工进行填充，泡沫塑料包裹，填充层及泡沫层都很厚，而且易出现填充、包裹不均匀，保温效果欠佳，施工安装也很不方便。

因此，市场期待一种新型的管材以克服上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提出的一种保温防腐承高压特种钢塑管。该金属管材为复合型结构，具有良好的防火、耐高温，抗静电、阻燃性能；能有效抑制管道内的热量的传导，可抑制高温物体的热辐射和热量的散失，对低温物体可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失，也可以防止物体冷凝的发生。

本发明采用如下技术方案：

一种保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，该管材包括一钢管，钢管的内壁表面设有内涂塑层，钢管的外壁表面设有外涂塑层，所述的内涂塑层、外涂塑层为聚乙烯涂层或者环氧树脂涂层；在内涂塑层的内壁表面设有内保温涂层。

进一步的技术措施如下：

上述的外涂塑层的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层，在二氧化硅纳米气凝胶毡层外壁表面设有聚乙烯保护层。

上述的外涂塑层的外壁表面设有外保温涂层；所述的外保温涂层与所述的内保温涂层的涂料成份相同。

上述的外保温涂层的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层，在二氧化硅纳米气凝胶毡层外壁表面设有聚乙烯保护层。

上述的内涂塑层、外涂塑层的厚度均为0.4～0.6mm；所述的内保温涂层、外保温涂层的厚度的范围均为0.01～0.50mm；二氧化硅纳米气凝胶毡层的厚度为0.5～20.0mm；所述的聚乙烯保护层的厚度为4～8mm。

上述的内保温涂层、外保温涂层的主要成份按重量计分别为：纳米陶瓷空心微珠10.0～25.0％、硅酸铝纤维10.0～32.0％、二氧化硅纳米气凝胶8.0～15.0％、丙烯酸乳液20.0～40.0％、增强玻璃纤维3.0～9.0％、氢氧化钙1.0～4.0％、纳米金属氧化物隔热因子5.0～9.0％、硅酸钠3.0～9.0％、苯丙乳液2.0～ 7.0％、磷酸铝1.0～9.0％、钛白粉渗透剂0.5～1.5％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5～1.5％、聚羧酸钠盐0.5～1.5％、十二烷基苯磺酸钠0.1～1.0％、丙二醇丁醚0.2～1.2％、矿棉0.5～2.0％、岩棉0.0～1.5％、轻质骨料0.1～2.8％、高岭土0.0～3.0％、高铝硅酸铝棉0.5～2.0％、聚丙烯酰胺0.0～1.9％。

本发明采用的内保温涂层、外保温涂层的主要成分功能如下：

纳米陶瓷空心微珠：隔热材料，堆积密度0.3-0.4(g/cm³)，质轻；熔点≥1600(℃)，隔热、绝热耐高温。

硅酸铝纤维：耐火隔热材料，具有质轻、耐高温、热稳定性好，抗机械振动好、受热膨胀小、热传导率低、热容小、隔热性能好。

二氧化硅纳米气凝胶：隔热材料，导热系数可低达0.012W/(m·k)、孔洞的典型尺寸为1-100nm、比表面积为200-1000m²/g，密度可低达3kg/m³，隔热效果好、比表面积大、质量轻。

丙烯酸乳液：主要用作溶剂、分散剂。具有成本适中，耐候性优良、性能可调整性好，无有机溶剂释放等优点。

增强玻璃纤维：主要用于加固涂层不脱落。其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，弹性模量86000MPa。

氢氧化钙：主要是作为填充剂。

纳米金属氧化物隔热因子：用作隔热材料，具有保温隔热性能稳定、持久、耐高温、耐化学侵蚀性，在树脂体系中分散均匀。

硅酸钠的用途：主要用作提高组分抗风化、老化能力，起粘结和补强作用。可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性、速凝防水等。

苯丙乳液：主要用作是胶粘剂，粘度80～2000mPa·s，单体残留量0.5％，PH值8～9。苯丙乳液附着力好，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。

磷酸铝：主要作为粘合剂。

钛白粉渗透剂：主要用作粉类材料的表面处理，以增加与溶剂接触能力，有极好的附着力，渗透力极强。

γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅：是一种偶联剂，用来提高粘合力、耐候性，改善组分分散性，提高增强玻璃纤维和其他组分的结合。

聚羧酸钠盐：作为分散剂，防止组分中的固体颗粒的沉降和凝聚。

十二烷基苯磺酸钠：主要作分散剂、湿润剂、成膜剂，使涂层具有良好的储存稳定性。

丙二醇丁醚：是一种成膜剂，用于乳胶中性能优异的成膜物质，改善乳胶漆的成膜性能。

矿棉：是优良的隔热保温材料，具有质轻、耐久、不燃、不腐、不受虫蛀得优点。

岩棉：绝热性能好，在常温条件下(25℃左右)它们的热导率通常在0.03～0.047W/(m·K)之间。

轻质骨料：主要用于填充，同时具有良好的隔热效果。

高岭土：主要作用为分散剂。

高铝硅酸铝棉：保温材料，具有导热系数低、低蓄热具有良好的绝热保温性能，同时耐腐蚀，密度小、耐老化、耐低温、防腐、不吸水等特点。

聚丙烯酰胺：主要作用为增稠剂、分散剂。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明通过对钢管的内、外壁涂覆聚乙烯或环氧树脂涂层，可以防止钢管壁冷凝的发生，解决了金属管材在矿井潮湿、阴暗的环境中易被腐蚀的问题。

2、通过涂覆隔热保温涂料层，能有效抑制热量的传导，可抑制管道输送的高温介质热辐射和热量的散失，对管道输送的低温介质可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失。

3、该管材为复合型结构，结构合理，能用于高压输送水工程，隔热性能是传统管材的3～8倍。

4、该管材保温层采用柔韧、环保、抑制辐射、可灵活施工的二氧化硅纳米气凝胶毡，其导热系数极低。

5、该管材保温层(含内、外涂塑层，内、外保温涂层、二氧化硅纳米气凝胶毡层、聚乙烯保护层)的厚度是一般聚氨酯保温管保温层的四分之一，降低了管材仓储、运输成本。

6、采用聚乙烯保护层，保证了二氧化硅气凝胶毡的抗污、防损；并且美化了管材外观，且便于运输、安装。

以下结合附图对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的结构示意图

图2是本发明的第二实施例的结构示意图

图3是本发明的第三实施例的结构示意图

图4是本发明的第四实施例的结构示意图

图中标记

1、内涂塑层1’、外涂塑层2、钢管3、内保温涂层

3’、外保温涂层4、二氧化硅纳米气凝胶毡层5、聚乙烯保护层

具体实施方式

实施例一：

参见结构示意图1，作为基管的钢管2先经过抛丸或酸洗磷化除锈，然后对钢管2进行在线喷塑或浸塑处理，即在钢管2的内、外壁表面涂覆内涂塑层1和外涂塑层1’，所述的内涂塑层1、外涂塑层1’为聚乙烯涂层或者环氧树脂涂层；在内涂塑层1的内壁表面还涂覆有内保温涂层3。

该聚乙烯涂层或者环氧树脂涂层的厚度为0.3～0.5mm，优选为0.4mm。

通过喷涂机和喷枪对管材的内涂塑层1内壁涂覆隔热保温涂料，形成内保温涂层3，内保温涂层3的厚度的范围为0.01～0.50mm，优选为0.2mm，根据需求也可以反复喷涂，以适当增加内保温涂层3厚度。

本实施例提供的保温防腐承高压特种钢塑管，通过对钢管的内、外壁涂覆聚乙烯或环氧树脂涂层，可以防止钢管壁冷凝的发生，解决了金属管材在矿井潮湿、阴暗的环境中易被腐蚀的问题。通过在管材的内涂塑层1内壁涂覆隔热保温涂料即内保温涂层3，能有效抑制热量的传导，可抑制管道输送的高温介质热辐射和热量的散失，对管道输送的低温介质可有效保冷并能抑制环境辐射热而引起的冷量损失。

实施例二：

参见结构示意图2，本实施例在实施例一的基础上，在外涂塑层1’的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层4，在二氧化硅纳米气凝胶毡层4外壁表面敷有聚乙烯保护层5。

采用二氧化硅纳米气凝胶毡，其保温性能比单纯的保温涂层性能好，两者共同使用效果提高更加显著。另外二氧化硅气凝胶毡柔韧、环保、可灵活施工，而且孔隙率极高，密度极低，表面积大，导热系数极低、不可燃，无毒环保质轻，有较好的吸音减震性能。

二氧化硅纳米气凝胶毡层4是将事先分割好的二氧化硅纳米气凝胶毡片包裹在实施例一所述的保温防腐承高压特种钢塑管的外壁，之后将对接缝用粘结剂初步固定，最后通过挤出机挤出片状聚乙烯塑料，缠绕在二氧化硅纳米气凝胶毡层4的外壁表面，形成聚乙烯保护层5。聚乙烯护保护层5壁厚为4至8mm，优选为6mm左右；二氧化硅纳米气凝胶毡层4的厚度为0.5-20mm，优选15mm。

本实施例的优点在于，采用二氧化硅纳米气凝胶毡，其保温性能比保温涂层性能好很多。所以在对管道保温效果要求苛刻，或管道距离很长且外界环境温度与输送介质温差很大的情况下可以采用这种结构。聚乙烯保护层能够有效地保护二氧化硅气凝胶毡的抗污、防损；美化管材外观，便于运输、安装。

实施例三：

参见结构示意图3，在实施例一的基础上，在管材的外涂塑层1’的外壁表面也涂覆有隔热保温涂料即外保温涂层3’，该外保温涂层3’与所述的内保温涂层3的涂料成份和厚度相同。

本实施例在实施例一的基础上，对管材的内、外壁同时进行保温处理，可以更好地对管道输送介质保温、隔热。

实施例四：

参见结构示意图4，本实施例在实施例三的基础上，在外保温涂层3’的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层4，在二氧化硅纳米气凝胶毡层4外壁表面敷有聚乙烯保护层5。

二氧化硅纳米气凝胶毡层4、聚乙烯保护层5的加工、施工方法以及其结构等与实施例二相同，不再赘述。

本实施例的优点在于，该结构有比实施例二、实施例三具有更为优秀的保温、隔热效果，尤其适用于高温蒸汽管道。

上述实施例1至4中所述的内保温涂层3、外保温涂层3’的材料相同，其主要成份按重量计优选为：纳米陶瓷空心微珠12.0～20.0％、硅酸铝纤维14.0～23.0％、二氧化硅纳米气凝胶10.0～14.0％、丙烯酸乳液28.0～36.0％、增强玻璃纤维4.0～7.0％、氢氧化钙2.0～3.0％、纳米金属氧化物隔热因子6.0～8.0％、硅酸钠4.0～8.0％、苯丙乳液2.5～6.0％、磷酸铝2.0～8.0％、钛白粉渗透剂0.9～1.4％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.9～1.3％、聚羧酸钠盐0.6～1.2％、十二烷基苯磺酸钠0.1～1.0％、丙二醇丁醚0.2～1.2％、矿棉0.5～2.0％、岩棉0.0～1.5％、轻质骨料0.1～2.8％、高岭土0.0～3.0％、高铝硅酸铝棉0.5～2.0％、聚丙烯酰胺0.0～1.9％。

上述的内保温涂层及外保温涂层的主要成份的较佳实施例按重量计为：纳米陶瓷空心微珠13.0％、硅酸铝纤维16.0％、二氧化硅纳米气凝胶10.0％、丙烯酸乳液29.0％、增强玻璃纤维4.5％、氢氧化钙2.0％、纳米金属氧化物隔热因子6.0％、硅酸钠4.0％、苯丙乳液3.0％、磷酸铝2.0％、钛白粉渗透剂1.0％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.0％、聚羧酸钠盐1.0％、十二烷基苯磺酸钠0.5％、丙二醇丁醚1.0％、矿棉1.0％、岩棉1.0％、轻质骨料1.0％、高岭土1.0％、高铝硅酸铝棉1.0％、聚丙烯酰胺1.0％。

实施例一中的保温防腐承高压特种钢塑管输送热、冷介质距离5000米时，热量、冷量损耗30％左右。

实施例二中的保温防腐承高压特种钢塑管输送热、冷介质距离5000米时，热量、冷量损耗19％左右。

实施例三中的保温防腐承高压特种钢塑管输送热、冷介质距离5000米时，热量、冷量损耗23％左右。

实施例四中的保温防腐承高压特种钢塑管输送热、冷介质距离5000米时，热量、冷量损耗12％左右。

Claims

1.一种保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，该管材包括一钢管(2)，钢管(2)的内壁表面设有内涂塑层(1)，钢管(2)的外壁表面设有外涂塑层(1’)，所述的内涂塑层(1)、外涂塑层(1’)为聚乙烯涂层或者环氧树脂涂层；在内涂塑层(1)的内壁表面设有内保温涂层(3)。

2.根据权利要求1所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内保温涂层(3)的主要成份按重量计为：

纳米陶瓷空心微珠10.0～25.0％、硅酸铝纤维10.0～32.0％、二氧化硅纳米气凝胶8.0～15.0％、丙烯酸乳液20.0～40.0％、增强玻璃纤维3.0～9.0％、氢氧化钙1.0～4.0％、纳米金属氧化物隔热因子5.0～9.0％、硅酸钠3.0～9.0％、苯丙乳液2.0～7.0％、磷酸铝1.0～9.0％、钛白粉渗透剂0.5～1.5％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5～1.5％、聚羧酸钠盐0.5～1.5％、十二烷基苯磺酸钠0.1～1.0％、丙二醇丁醚0.2～1.2％、矿棉0.5～2.0％、岩棉0.0～1.5％、轻质骨料0.1～2.8％、高岭土0.0～3.0％、高铝硅酸铝棉0.5～2.0％、聚丙烯酰胺0.0～1.9％。

3.根据权利要求2所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的外涂塑层(1’)的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)，在二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)外壁表面设有聚乙烯保护层(5)。

4.根据权利要求3所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内涂塑层(1)、外涂塑层(1’)的厚度均为0.4～0.6mm；所述的内保温涂层(3)的厚度的范围为0.01～0.50mm；二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)的厚度为0.5～20.0mm；所述的聚乙烯保护层(5)的厚度为4～8mm。

5.根据权利要求2所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的外涂塑层(1’)的外壁表面设有外保温涂层(3’)；所述的外保温涂层(3’)与所述的内保温涂层(3)的涂料成份相同。

6.根据权利要求5所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的外保温涂层(3’)的外壁表面覆有二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)，在二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)外壁表面设有聚乙烯保护层(5)。

7.根据权利要求6所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内涂塑层(1)、外涂塑层(1’)的厚度均为0.4～0.6mm；所述的内保温涂层(3)、外保温涂层(3’)的厚度的范围均为0.01～0.50mm；二氧化硅纳米气凝胶毡层(4)的厚度为0.5～20.0mm；所述的聚乙烯保护层(5)的厚度为4～8mm。

8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内保温涂层(3)的主要成份按重量计为：纳米陶瓷空心微珠12.0～20.0％、硅酸铝纤维14.0～23.0％、二氧化硅纳米气凝胶10.0～14.0％、丙烯酸乳液28.0～36.0％、增强玻璃纤维4.0～7.0％、氢氧化钙2.0～3.0％、纳米金属氧化物隔热因子6.0～8.0％、硅酸钠4.0～8.0％、苯丙乳液2.5～6.0％、磷酸铝2.0～8.0％、钛白粉渗透剂0.9～1.4％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.9～1.3％、聚羧酸钠盐0.6～1.2％、十二烷基苯磺酸钠0.1～1.0％、丙二醇丁醚0.2～1.2％、矿棉0.5～2.0％、岩棉0.0～1.5％、轻质骨料0.1～2.8％、高岭土0.0～3.0％、高铝硅酸铝棉0.5～2.0％、聚丙烯酰胺0.0～1.9％。

9.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内保温涂层(3)、外保温涂层(3’)的主要成份按重量计分别为：纳米陶瓷空心微珠12.0～20.0％、硅酸铝纤维14.0～23.0％、二氧化硅纳米气凝胶10.0～14.0％、丙烯酸乳液28.0～36.0％、增强玻璃纤维4.0～7.0％、氢氧化钙2.0～3.0％、纳米金属氧化物隔热因子6.0～8.0％、硅酸钠4.0～8.0％、苯丙乳液2.5～6.0％、磷酸铝2.0～8.0％、钛白粉渗透剂0.9～1.4％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.9～1.3％、聚羧酸钠盐0.6～1.2％、十二烷基苯磺酸钠0.1～1.0％、丙二醇丁醚0.2～1.2％、矿棉0.5～2.0％、岩棉0.0～1.5％、轻质骨料0.1～2.8％、高岭土0.0～3.0％、高铝硅酸铝棉0.5～2.0％、聚丙烯酰胺0.0～1.9％。

10.根据权利要求9所述的保温防腐承高压特种钢塑管，其特征在于，所述的内保温涂层(3)及外保温涂层(3’)的主要成份按重量计分别为：纳米陶瓷空心微珠13.0％、硅酸铝纤维16.0％、二氧化硅纳米气凝胶10.0％、丙烯酸乳液29.0％、增强玻璃纤维4.5％、氢氧化钙2.0％、纳米金属氧化物隔热因子6.0％、硅酸钠4.0％、苯丙乳液3.0％、磷酸铝2.0％、钛白粉渗透剂1.0％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.0％、聚羧酸钠盐1.0％、十二烷基苯磺酸钠0.5％、丙二醇丁醚1.0％、矿棉1.0％、岩棉1.0％、轻质骨料1.0％、高岭土1.0％、高铝硅酸铝棉1.0％、聚丙烯酰胺1.0％。