CN117386896B - 基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法，包括内管体、第一反射层、柔性内保温层、端部硬质承重件、第二反射层、内螺旋套管、硬化外保温层和外螺旋套管，第一反射层设置在内管体的外周侧，第一反射层的外周侧设置有柔性内保温层，硬化外保温层设置在内螺旋套管和外螺旋套管之间，本发明的环保型预制保温管道采用内螺旋套管和外螺旋套管进行支撑防护，并在内螺旋套管和外螺旋套管之间填充发泡形成硬化外保温层，使内螺旋套管和外螺旋套管通过硬化外保温层形成一体结构，提高环保型预制保温管道的防护强度，减少环保型预制保温管道变形问题，减少外部防护层漏水渗水问题的发生，提高环保型预制保温管道的保温性能。

Description

基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法
技术领域
本发明属于预制保温管道技术领域，具体涉及一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法。
背景技术
保温管道是绝热管道的简称，用于液体、气体及其他介质的输送，在石油、化工、航天、温泉、军事、集中供热、中央空调、市政等管道的绝热工程保温，保温管道适合输送在-50℃—450℃范围内的各种介质，它广泛应用于集中供热、供冷和热油的输送及暖室、冷库、煤矿、石油、化工等行业的保温保冷工程。
保温管道在输送热流介质时，需要做到隔热保温防泄漏的作用，传统保温管道采用软质保温层+铁皮制备，现场施工包裹软质保温层，并采用内置隔热管托进行支撑，传统保温管道存在以下问题：
1、采用软质保温层包裹的保温管道需要在施工现场对保温层进行现场切割、拼接和捆扎，现场施工量大，且施工质量无法保证，导致保温管道的保温效果得不到保障，且现场施工过程中产生的废料多，对环境污染大，导致废料处理成本增加；
2、软质保温层外部采用铁皮外护层，支撑强度不足，易破裂进水导致软质保温材料失效，管线载荷小，后期容易出现铁皮外护层破损，软质保温层下坠问题，且内置隔热管托安装处会出现散热损失高问题；
为此我们提出一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道，包括内管体、第一反射层、柔性内保温层、端部硬质承重件、第二反射层、内螺旋套管、硬化外保温层和外螺旋套管，所述第一反射层设置在所述内管体的外周侧，所述第一反射层的外周侧两端均设置有所述端部硬质承重件，所述第一反射层的外周侧设置有设置在两个所述端部硬质承重件之间的所述柔性内保温层，所述第二反射层设置在所述柔性内保温层和所述端部硬质承重件的外侧，所述内螺旋套管套接在所述第二反射层的外侧，所述外螺旋套管套接在所述内螺旋套管的外侧，所述硬化外保温层设置在所述内螺旋套管和所述外螺旋套管之间。
优选的，所述柔性内保温层的外侧缠绕有钢丝网层，所述钢丝网层的外周侧和所述端部硬质承重件的外周侧平齐。
优选的，所述第一反射层和所述第二反射层均为采用铝材料和玻璃丝布制备的单面反射膜纤维布，所述第二反射层外表面涂覆有石墨或二硫化钼的固体润滑膜。
优选的，所述柔性内保温层为采用高硅氧纤维针刺毡、环保高温玻璃棉、二氧化硅气凝胶毡、硅酸铝针刺毯或岩棉缝毡中的一种或多种材料制备的柔性保温层。
优选的，所述端部硬质承重件为采用石墨铜套、钢结构和隔热浇注料制备的两瓣式分体承重套环，所述环保型预制保温管道外部对应两个所述端部硬质承重件之间设置有支撑管托。
优选的，所述内螺旋套管和所述外螺旋套管均为采用镀铝钢、镀锌钢或彩钢的带钢卷机械卷制而成的螺旋套管，所述内螺旋套管和所述外螺旋套管的厚度均为0.8-5mm。
优选的，所述内螺旋套管的外周侧设置有等间距分布的支撑套环，所述外螺旋套管通过所述支撑套环支撑套接在所述内螺旋套管的外侧，所述支撑套环上开设有呈圆形阵列分布的通孔；
所述支撑套环为采用高密度聚氨酯或隔热集料所制的套环。
优选的，所述硬化外保温层为采用聚氨酯原料和玻璃纤维制备的玻纤增强型聚氨酯硬化保温层。
一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，包括如下步骤：
S1、内管体固定及端部硬质承重件装配：
将内管体水平放置，使用机床夹具夹持住内管体的两端，机床通过夹具带动内管体转动，在转动过程中，将预先制备好的第一反射层均匀螺旋缠绕在内管体的外周，然后将两瓣分体结构的端部硬质承重件通过弹性绑带合拢在内管体的两端并预留一段距离，再插入双头螺柱贯穿端部硬质承重件上的上、下连接板，拧紧螺柱上、下两端螺母后，撤去弹性绑带，再塞入二氧化硅气凝胶毡填补端部硬质承重件的连接处，保证端部硬质承重件内部无空气层；
S2、柔性内保温层缠绕和找平：
将预先制备好的柔性内保温层螺旋缠绕在第一反射层的外周侧，螺旋缠绕的柔性内保温层的缠绕厚度相等，待第一反射层外周侧的柔性内保温层螺旋缠绕完成后，此时柔性内保温层的外周和端部硬质承重件的外周预留一个钢丝网层的厚度，再将钢丝网层整体均匀缠绕在柔性内保温层的外部，使柔性内保温层的外周面平整，此时钢丝网层的外周侧与两个端部硬质承重件的外周侧平齐；
S3、第二反射层正反双向缠绕包裹：
将第二反射层的一端头固定在其中一个端部硬质承重件上，并使第二反射层的端头处距离端部硬质承重件最外侧预留10-20mm，然后机床通过夹具带动内管体正向转动，此时第二反射层沿着正向转动的端部硬质承重件和钢丝网层的外周侧进行正向缠绕并移动，使第二反射层正向螺旋缠绕在端部硬质承重件和钢丝网层的外周侧，当第二反射层缠绕至另一个端部硬质承重件上并距离端部硬质承重件最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层与该端部硬质承重件固定，第二反射层正向螺旋缠绕完成；
接着机床通过夹具带动内管体反向转动，此时第二反射层沿着反向转动的端部硬质承重件和钢丝网层的外周侧进行反向缠绕并移动，使第二反射层反向螺旋缠绕在端部硬质承重件和钢丝网层的外周侧，当第二反射层缠绕至另一个端部硬质承重件上并距离端部硬质承重件最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层与该端部硬质承重件固定，此时端部硬质承重件和钢丝网层的外周侧螺旋缠绕两层第二反射层；
S4、内、外螺旋套管套接安装：
在第二反射层的外侧均匀、往复涂刷石墨或二硫化钼固体润滑剂，形成润滑膜，将多个预先开孔的支撑套环等间距套接在所述内螺旋套管的外周侧，再在支撑套环外侧布置可拆卸绑带，通过数组绑带将带有支撑套环的内螺旋套管吊起，套接在第二反射层外侧，再将外螺旋套管通过支撑套环支撑套接在内螺旋套管的外侧；
S5、外保温层填充发泡固化：
通过支撑套环上的通孔向外螺旋套管和内螺旋套管之间填充喷入含玻璃纤维的聚氨酯原料，此时含玻璃纤维的聚氨酯原料在外螺旋套管和内螺旋套管之间流动发泡，并通过通孔逐渐填充满外螺旋套管和内螺旋套管之间的空腔，待含玻璃纤维的聚氨酯原料固化后，使外螺旋套管和内螺旋套管形成一体结构，此时保温管道预制完成；
S6、保温管道现场安装及端头保温：
将预制的保温管道运输至安装现场，将两个预制的保温管道的端头对齐并焊接，然后在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理。
优选的，在S6中，在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理，具体过程如下：
S6.1：两个预制保温管道端头处先铺设高硅氧纤维针刺毡、二氧化硅气凝胶毡、玻璃纤维针刺毡或硅酸铝针刺毯中的一种或多种软质保温材料，提前将保温材料按2×L端头+60mm长度裁剪，再将其压缩包裹在两个预制保温管道端部硬质承重件之间，用钢带或钢丝捆扎固定；
S6.2：再将钢丝网层均匀包裹在软质保温材料外侧，使其与端部硬质承重件的外周齐平，再将第二反射层一端固定在一侧端部硬质承重件裸露段上，从正向均匀螺旋缠绕至另一侧端部硬质承重件上固定，再从该侧开始反向均匀缠绕一层反射层至另一侧；
S6.3：提前将与外螺旋套管主材相同的薄钢板按2×L端头+2×L覆盖长度裁剪、卷制后，其中L覆盖的长度为100-200mm，将其卡扣在预制保温管道外螺旋套管上且两端各覆盖100-200mm，再将一侧端部设为固定端并用铆钉和玻璃胶固定，另一侧则设为活动端并用密封垫圈密封；
S6.4：在端处防护层上部的中间处钻1个直径25mm的注料孔，向注料孔注入聚氨酯原料，聚氨酯原料发泡完成后封住注料孔，待其固化后即完成两个预制保温管道端头处的保温处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的环保型预制保温管道采用内螺旋套管和外螺旋套管两层硬防护进行硬性支撑防护，并在内螺旋套管和外螺旋套管之间填充发泡形成的纤维增强型硬质聚氨酯泡沫，使内螺旋套管和外螺旋套管通过硬化外保温层形成一体式密闭结构，提高环保型预制保温管道硬化外保温层的密闭性和管道整体强度，可在环保型预制保温管道外部任意位置处设置外置支撑管托，相比较于隔热效果差的内置隔热管托，减少支撑管托处的散热，避免环保型预制保温管道从外部被破坏，同时减少环保型预制保温管道变形问题，减少外部防护层漏水渗水问题的发生，提高环保型预制保温管道的保温性能，延长环保型预制保温管道的使用寿命；
2、本发明设有第一反射层和第二反射层，且第二反射层为双向螺旋缠绕的两层第二反射层，能够对环保型预制保温管道的辐射热能进行反射，并以双层双向缠绕的第二反射层对柔性内保温层进行反射热能保温，能够保持住第一反射层和第二反射层之间的柔性内保温层的保温温度，进一步减少热能流失，降低环保型预制保温管道的温降损耗，大大提升环保型预制保温管道的保温性能；
3、本发明中柔性内保温层和硬化外保温层均为整体连续结构，且环保型预制保温管道整体无接缝，密封性好，减少热量流失，相比较于传统的拼接保温结构的保温管道，本发明的环保型预制保温管道能够大大提升保温性能，且保证柔性内保温层和硬化外保温层的保温材料的使用寿命；
4、本发明的环保型预制保温管道先预制完成再运输到施工现场进行安装，现场安装只需要对接、焊接预制保温管道，并对两个环保型预制保温管道的接头处做保温处理即可，相比较于传统的保温管道在现场进行保温材料的处理过程，能够大大缩短施工工期，且施工质量可控，减少施工现场固废垃圾的产生量，施工现场整洁，降低固废垃圾处理成本，通过该预制环保型预制保温管道的预制化技术，施工项目的施工周期降低35%。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的剖视结构示意图；
图3为本发明的部分立体结构示意图；
图4为本发明的A型和B型预制保温管道的端部硬质承重件部分的应力分布仿真对比图；
图5为本发明的A型和B型预制保温管道的内层硬化层部分的应力分布仿真对比图；
图6为本发明的A型和B型预制保温管道的硬化外保温层部分的应力分布仿真对比图；
图7为本发明的A型和B型预制保温管道的外层硬化层部分的应力分布仿真对比图。
图中：1、内管体；2、第一反射层；3、柔性内保温层；4、端部硬质承重件；5、第二反射层；6、内螺旋套管；7、硬化外保温层；8、外螺旋套管；9、钢丝网层；10、支撑管托；11、支撑套环；12、通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供的基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道，包括内管体1、第一反射层2、柔性内保温层3、端部硬质承重件4、第二反射层5、内螺旋套管6、硬化外保温层7和外螺旋套管8，第一反射层2设置在内管体1的外周侧，第一反射层2的外周侧两端均设置有端部硬质承重件4，第一反射层2的外周侧设置有设置在两个端部硬质承重件4之间的柔性内保温层3，柔性内保温层3的外侧缠绕有钢丝网层9，钢丝网层9的外周侧和端部硬质承重件4的外周侧平齐，第二反射层5设置在柔性内保温层3和端部硬质承重件4的外侧，内螺旋套管6设置在第二反射层5的外侧，外螺旋套管8套接在内螺旋套管6的外侧，硬化外保温层7设置在内螺旋套管6和外螺旋套管8之间，内螺旋套管6的外周侧设置有等间距分布的支撑套环11，外螺旋套管8通过支撑套环11支撑套接在内螺旋套管6的外侧，支撑套环11上开设有呈圆形阵列分布的通孔12，支撑套环11为采用高密度聚氨酯或隔热集料所制的套环。
本发明的环保型预制保温管道采用内螺旋套管6和外螺旋套管8进行支撑防护，并在内螺旋套管6和外螺旋套管8之间填充发泡形成硬化外保温层7，使内螺旋套管6和外螺旋套管8通过硬化外保温层7形成一体结构，提高环保型预制保温管道的防护强度，可在环保型预制保温管道外部任意位置处设置外置支撑管托，相比较于隔热效果差的内置隔热管托，减少支撑管托处的散热，避免环保型预制保温管道从外部被破坏，同时减少环保型预制保温管道变形问题，减少外部防护层漏水渗水问题的发生，提高环保型预制保温管道的保温性能，延长环保型预制保温管道的使用寿命。
现有的预制保温管道采用双层硬化外防护结构中通过内层和外层聚氨酯玻璃钢来保证管道强度，硬化防护层通过内置三维立体织物提高管道抗弯、抗折能力，同时内、外硬化层均采用树脂涂刷，固化后的玻璃钢绝无缝隙，能有效隔绝外部水汽进入保温层，但是存在以下缺点：内层因需选用耐高温树脂，管道造价偏高；外层环保型玻璃钢长期暴露于阳光下，必存在树脂老化问题，运行后期易出现粉化现象，管道外部抵御能力下降，不利于管线的安全运行；
而本发明在螺旋套管内发泡硬化技术通过内、外两层钢制的螺旋套管保证管道强度，该内、外螺旋套管是金属板卷与金属板卷咬合而成，螺旋套管上均布的咬口可相当于加强筋，提高管道保温抗弯能力并降低聚氨酯受力情况；
根据有限元计算可知：在相同保温厚度、相同载荷下，预制保温管道采用1.2mm的内螺旋风管+1.2mm的外螺旋风管结构（A型）的整体应力分布已优于采用4mm复合玻璃纤维三维织物增强体式玻璃钢+2mm环保型玻璃钢的结构（B型），A型和B型的预制保温管道各部位应力分布仿真图见下表1及附图4-附图7：
表1：
从表1中可看出，采用内、外螺旋风管结构不仅用材厚度小，还能有效降低各部件的平均应力和最大应力，特别是硬化外保温层，该层所用的增强型聚氨酯泡沫材料抗压材料一般强度为0.3-0.4MPa，采用双螺旋风管可保证管线的安全运行。
本发明中直接在内、外螺旋套管内浇筑聚氨酯发泡，能够在硬化外保温层两侧均形成完整的结皮，该层结皮强度高、闭孔率接近100%，可有效提高硬化外保温层支撑强度并保证硬化外保温层零吸水率，并可有效防止外螺旋套管咬口部位渗入的水汽进一步扩散，同时内螺旋套管上均匀布置的凹凸咬口，增大内层硬化件与聚氨酯的接触面积，使得聚氨酯能牢固地粘结在基层内螺旋套管之上，使聚氨酯硬泡层与基层融为一体，不易发生分层或剥落，进一步避免水沿层渗透入柔性内保温层，保证环保型预制保温管道长期优异的保温效果。
在本实施例中，如图2所示，第一反射层2和第二反射层5均为采用铝材料和玻璃丝布制备的单面反射膜纤维布，第二反射层5外表面涂覆有石墨或二硫化钼的固体润滑膜；
本发明设有第一反射层2和第二反射层5，且第二反射层5为双向螺旋缠绕的两层第二反射层5，能够对环保型预制保温管道的辐射热能进行反射，并以双层双向缠绕的第二反射层5对柔性内保温层3进行反射热能保温，能够保持住第一反射层2和第二反射层5之间的柔性内保温层3的保温温度，进一步减少热能流失，降低环保型预制保温管道的温降损耗，大大提升环保型预制保温管道的保温性能。
在本实施例中，如图2所示，柔性内保温层3为采用高硅氧纤维针刺毡、环保高温玻璃棉、二氧化硅气凝胶毡、硅酸铝针刺毯或岩棉缝毡中的一种或多种材料制备的柔性保温层；
柔性内保温层3的具体材料需基于介质温度、现场大小及管道经济性进行选择使用，各保温材料的基本参数见下表2：
若管线对绝热要求高或现场空间狭小，则柔性内保温层3优先考虑气凝胶毡或气凝胶毡+玻璃棉（毡外侧面温度＜250℃）；
若介质温度＞550℃、绝热要求一般、管线现场宽敞，从经济性考虑则柔性内保温层3优先考虑硅酸铝针刺毯/高硅氧纤维针刺毡+玻璃棉（毯外侧面温度＜250℃）；
若550℃＞介质温度＞250℃、绝热要求一般、管线现场宽敞，从经济性考虑则柔性内保温层3优先考虑岩棉缝毡/硅酸铝针刺毯/玻璃纤维针刺毡+玻璃棉（毯或毡外侧面温度＜250℃）;
当介质温度＜250℃时，虽满足玻璃棉的工作温度范围，但鉴于玻璃棉长期高温工况下易发生下坠现象，故柔性内保温层3优先考虑薄硅酸铝针刺毯或薄岩棉缝毡+玻璃棉的组合，通过内层包裹薄硅酸铝或岩棉保证管线长期运行后的绝热效果；
表2：
在本实施例中，如图1-图3所示，端部硬质承重件4为采用石墨铜套、钢结构和隔热浇注料制备的两瓣式分体承重套环，环保型预制保温管道外部对应两个端部硬质承重件4之间设置有支撑管托10。
在本实施例中，如图2所示，内螺旋套管6和外螺旋套管8均为采用镀铝钢、镀锌钢、彩钢的带钢卷机械卷制而成的螺旋套管，内螺旋套管6和外螺旋套管8的厚度均为0.8-5mm。
在本实施例中，如图2所示，硬化外保温层7为采用聚氨酯原料和玻璃纤维制备的玻纤增强型聚氨酯硬化保温层。
本发明中柔性内保温层3和硬化外保温层7均为整体连续结构，且环保型预制保温管道整体无接缝，密封性好，减少热量流失，相比较于传统的拼接保温结构的保温管道，本发明的环保型预制保温管道能够大大提升保温性能，且保证柔性内保温层3和硬化外保温层7的保温材料的使用寿命。
以蒸汽参数为300℃、1.6MPa、150t/h，环境温度15.5℃，风速2.5m/s，工作管DN600（630*10mm），以相同介质温降为例，见表3：
表3：
由上表3可知，本专利结构1、本专利结构2和本专利结构3比传统保温技术所用保温厚度减薄60-140mm厚，均可有效降低保温管道外径，有利于运输、安装，对于安装空间狭小的，柔性内保温层则优先考虑气凝胶+玻璃棉的组合，减小预制管道保温厚度，便于在管廊、桥下等狭小空间内使用；
同样工况下，以传统保温技术和本专利结构采用同样厚度做对比，其热损与介质温降情况如下表4：
表4：
由上表4所示，相同厚度下，本专利结构比传统保温技术的保温效果提升了5%-40%，每公里温降最少可减少1℃，当对热损失或介质温度要求高时，则柔性内保温层优先考虑凝胶毡与玻璃棉组合。
本发明提供的基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，包括如下步骤：
S1、内管体固定及端部硬质承重件装配：
将内管体1水平放置，使用机床夹具夹持住内管体1的两端，机床通过夹具带动内管体1转动，在转动过程中，将预先制备好的第一反射层2均匀螺旋缠绕在内管体1的外周，然后将两瓣分体结构的端部硬质承重件4通过弹性绑带合拢在内管体1的两端并预留一段距离，再插入双头螺柱贯穿端部硬质承重件上的上、下连接板，拧紧螺柱上、下两端螺母后，撤去弹性绑带，再塞入二氧化硅气凝胶毡填补端部硬质承重件4的连接处，保证端部硬质承重件4内部无空气层；
S2、柔性内保温层缠绕和找平：
将预先制备好的柔性内保温层3螺旋缠绕在第一反射层2的外周侧，螺旋缠绕的柔性内保温层3的缠绕厚度相等，待第一反射层2外周侧的柔性内保温层3螺旋缠绕完成后，此时柔性内保温层3的外周和端部硬质承重件4的外周预留一个钢丝网层9的厚度，再将钢丝网层9整体均匀缠绕在柔性内保温层3的外部，使柔性内保温层3的外周面平整，此时钢丝网层9的外周侧与两个端部硬质承重件4的外周侧平齐；
S3、第二反射层正反双向缠绕包裹：
将第二反射层5的一端头固定在其中一个端部硬质承重件4上，并使第二反射层5的端头处距离端部硬质承重件4最外侧预留10-20mm，然后机床通过夹具带动内管体1正向转动，此时第二反射层5沿着正向转动的端部硬质承重件4和钢丝网层9的外周侧进行正向缠绕并移动，使第二反射层5正向螺旋缠绕在端部硬质承重件4和钢丝网层9的外周侧，当第二反射层5缠绕至另一个端部硬质承重件4上并距离端部硬质承重件4最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层5与该端部硬质承重件4固定，第二反射层5正向螺旋缠绕完成；
接着机床通过夹具带动内管体1反向转动，此时第二反射层5沿着反向转动的端部硬质承重件4和钢丝网层9的外周侧进行反向缠绕并移动，使第二反射层5反向螺旋缠绕在端部硬质承重件4和钢丝网层9的外周侧，当第二反射层5缠绕至另一个端部硬质承重件4上并距离端部硬质承重件4最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层5与该端部硬质承重件4固定，此时端部硬质承重件4和钢丝网层9的外周侧螺旋缠绕两层第二反射层5；
S4、内、外螺旋套管套接安装：
在第二反射层5的外侧均匀、往复涂刷石墨或二硫化钼固体润滑剂，形成润滑膜，将多个预先开孔的支撑套环11等间距套接在内螺旋套管6的外周侧，再在支撑套环11外侧布置可拆卸绑带，通过数组绑带将带有支撑套环11的内螺旋套管6吊起，套接在第二反射层5外侧，再将外螺旋套管8通过支撑套环11支撑套接在内螺旋套管6的外侧；
S5、外保温层填充发泡固化：
通过支撑套环11上的通孔12向外螺旋套管8和内螺旋套管6之间填充喷入含玻璃纤维的聚氨酯原料，此时含玻璃纤维的聚氨酯原料在外螺旋套管8和内螺旋套管6之间流动发泡，并通过通孔12逐渐填充满外螺旋套管8和内螺旋套管6之间的空腔，待含玻璃纤维的聚氨酯原料固化后，使外螺旋套管8和内螺旋套管6形成一体结构，此时保温管道预制完成；
S6、保温管道现场安装及端头保温：
将预制的保温管道运输至安装现场，将两个预制的保温管道的端头对齐并焊接，然后在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理；
优选的，在S6中，在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理，具体过程如下：
S6.1：两个预制保温管道端头处先铺设高硅氧纤维针刺毡、二氧化硅气凝胶毡、玻璃纤维针刺毡或硅酸铝针刺毯中的一种或多种软质保温材料，提前将保温材料按2×L端头+60mm长度裁剪，再将其压缩包裹在两个预制保温管道端部硬质承重件4之间，用钢带或钢丝捆扎固定；
S6.2：再将钢丝网层9均匀包裹在软质保温材料外侧，使其与端部硬质承重件4的外周齐平，再将第二反射层一端固定在一侧端部硬质承重件4裸露段上，从正向均匀螺旋缠绕至另一侧端部硬质承重件4上固定，再从该侧开始反向均匀缠绕一层反射层至另一侧；
S6.3：提前将与外螺旋套管8主材相同的薄钢板按2×L端头+2×L覆盖长度裁剪、卷制后，其中L覆盖的长度为100-200mm，将其卡扣在预制保温管道外螺旋套管8上且两端各覆盖100-200mm，再将一侧端部设为固定端并用铆钉和玻璃胶固定，另一侧则设为活动端并用密封垫圈密封；
S6.4：在端处防护层上部的中间处钻1个直径25mm的注料孔，向注料孔注入聚氨酯原料，聚氨酯原料发泡完成后封住注料孔，待其固化后即完成两个预制保温管道端头处的保温处理。
本发明的环保型预制保温管道先预制完成再运输到施工现场进行安装，现场安装只需要对接、焊接预制保温管道，并对两个环保型预制保温管道的接头处做保温处理即可，相比较于传统的保温管道在现场进行保温材料的处理过程，能够大大缩短施工工期，且施工质量可控，减少施工现场固废垃圾的产生量，施工现场整洁，降低固废垃圾处理成本，通过该预制环保型预制保温管道的预制化技术，施工项目的施工周期降低35%；
传统保温管道每人每天可安装3m3，均按20人参与施工：
管径DN600，传统保温厚度为270mm，传统保温管道全部需在现场进行施工，单公里施工周期约35天，施工期间材料就近布置，易造成材料管理混乱且防护措施差，材料外观及性能常遭到破坏；而本发明的预制保温管道主要于厂内预制，现场仅需对端部处进行保温施工，厂内预制管加工机械化程度高，12天可完成，而现场端部保温处理则需10天，总施工周期为22天。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于，所述基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道包括内管体（1）、第一反射层（2）、柔性内保温层（3）、端部硬质承重件（4）、第二反射层（5）、内螺旋套管（6）、硬化外保温层（7）和外螺旋套管（8），所述第一反射层（2）设置在所述内管体（1）的外周侧，所述第一反射层（2）的外周侧两端均设置有所述端部硬质承重件（4），所述第一反射层（2）的外周侧设置有设置在两个所述端部硬质承重件（4）之间的所述柔性内保温层（3），所述第二反射层（5）设置在所述柔性内保温层（3）和所述端部硬质承重件（4）的外侧，所述内螺旋套管（6）套接在所述第二反射层（5）的外侧，所述外螺旋套管（8）套接在所述内螺旋套管（6）的外侧，所述硬化外保温层（7）设置在所述内螺旋套管（6）和所述外螺旋套管（8）之间；
所述柔性内保温层（3）的外侧缠绕有钢丝网层（9），所述钢丝网层（9）的外周侧和所述端部硬质承重件（4）的外周侧平齐；
所述内螺旋套管（6）和所述外螺旋套管（8）均为采用镀铝钢、镀锌钢或彩钢的带钢卷机械卷制而成的螺旋套管，所述内螺旋套管（6）和所述外螺旋套管（8）的厚度均为0.8-5mm；
所述内螺旋套管（6）的外周侧设置有等间距分布的支撑套环（11），所述外螺旋套管（8）通过所述支撑套环（11）支撑套接在所述内螺旋套管（6）的外侧，所述支撑套环（11）上开设有呈圆形阵列分布的通孔（12）；
所述支撑套环（11）为采用高密度聚氨酯或隔热集料所制的套环；
所述基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，包括如下步骤：
S1、内管体固定及端部硬质承重件装配：
将内管体（1）水平放置，使用机床夹具夹持住内管体（1）的两端，机床通过夹具带动内管体（1）转动，在转动过程中，将预先制备好的第一反射层（2）均匀螺旋缠绕在内管体（1）的外周，然后将两瓣分体结构的端部硬质承重件（4）通过弹性绑带合拢在内管体（1）的两端并预留一段距离，再插入双头螺柱贯穿端部硬质承重件上的上、下连接板，拧紧螺柱上、下两端螺母后，撤去弹性绑带，再塞入二氧化硅气凝胶毡填补端部硬质承重件（4）的连接处，保证端部硬质承重件（4）内部无空气层；
S2、柔性内保温层缠绕和找平：
将预先制备好的柔性内保温层（3）螺旋缠绕在第一反射层（2）的外周侧，螺旋缠绕的柔性内保温层（3）的缠绕厚度相等，待第一反射层（2）外周侧的柔性内保温层（3）螺旋缠绕完成后，此时柔性内保温层（3）的外周和端部硬质承重件（4）的外周预留一个钢丝网层（9）的厚度，再将钢丝网层（9）整体均匀缠绕在柔性内保温层（3）的外部，使柔性内保温层（3）的外周面平整，此时钢丝网层（9）的外周侧与两个端部硬质承重件（4）的外周侧平齐；
S3、第二反射层正反双向缠绕包裹：
将第二反射层（5）的一端头固定在其中一个端部硬质承重件（4）上，并使第二反射层（5）的端头处距离端部硬质承重件（4）最外侧预留10-20mm，然后机床通过夹具带动内管体（1）正向转动，此时第二反射层（5）沿着正向转动的端部硬质承重件（4）和钢丝网层（9）的外周侧进行正向缠绕并移动，使第二反射层（5）正向螺旋缠绕在端部硬质承重件（4）和钢丝网层（9）的外周侧，当第二反射层（5）缠绕至另一个端部硬质承重件（4）上并距离端部硬质承重件（4）最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层（5）与该端部硬质承重件（4）固定，第二反射层（5）正向螺旋缠绕完成；
接着机床通过夹具带动内管体（1）反向转动，此时第二反射层（5）沿着反向转动的端部硬质承重件（4）和钢丝网层（9）的外周侧进行反向缠绕并移动，使第二反射层（5）反向螺旋缠绕在端部硬质承重件（4）和钢丝网层（9）的外周侧，当第二反射层（5）缠绕至另一个端部硬质承重件（4）上并距离端部硬质承重件（4）最外侧预留10-20mm，然后将第二反射层（5）与该端部硬质承重件（4）固定，此时端部硬质承重件（4）和钢丝网层（9）的外周侧螺旋缠绕两层第二反射层（5）；
S4、内、外螺旋套管套接安装：
在第二反射层（5）的外侧均匀、往复涂刷石墨或二硫化钼固体润滑剂，形成润滑膜，将多个预先开孔的支撑套环（11）等间距套接在所述内螺旋套管（6）的外周侧，再在支撑套环（11）外侧布置可拆卸绑带，通过数组绑带将带有支撑套环（11）的内螺旋套管（6）吊起，套接在第二反射层（5）外侧，再将外螺旋套管（8）通过支撑套环（11）支撑套接在内螺旋套管（6）的外侧；
S5、外保温层填充发泡固化：
通过支撑套环（11）上的通孔（12）向外螺旋套管（8）和内螺旋套管（6）之间填充喷入含玻璃纤维的聚氨酯原料，此时含玻璃纤维的聚氨酯原料在外螺旋套管（8）和内螺旋套管（6）之间流动发泡，并通过通孔（12）逐渐填充满外螺旋套管（8）和内螺旋套管（6）之间的空腔，待含玻璃纤维的聚氨酯原料固化后，使外螺旋套管（8）和内螺旋套管（6）形成一体结构，此时保温管道预制完成；
S6、保温管道现场安装及端头保温：
将预制的保温管道运输至安装现场，将两个预制的保温管道的端头对齐并焊接，然后在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于：所述第一反射层（2）和所述第二反射层（5）均为采用铝材料和玻璃丝布制备的单面反射膜纤维布，所述第二反射层（5）外表面涂覆有石墨或二硫化钼的固体润滑膜。
3.根据权利要求1所述的一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于：所述柔性内保温层（3）为采用高硅氧纤维针刺毡、环保高温玻璃棉、二氧化硅气凝胶毡、硅酸铝针刺毯或岩棉缝毡中的一种或多种材料制备的柔性保温层。
4.根据权利要求1所述的一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于：所述端部硬质承重件（4）为采用石墨铜套、钢结构和隔热浇注料制备的两瓣式分体承重套环，所述环保型预制保温管道外部对应两个所述端部硬质承重件（4）之间设置有支撑管托（10）。
5.根据权利要求1所述的一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于：所述硬化外保温层（7）为采用聚氨酯原料和玻璃纤维制备的玻纤增强型聚氨酯硬化保温层。
6.根据权利要求1所述的一种基于套管内发泡硬化的环保型预制保温管道的制备方法，其特征在于：在S6中，在焊接的两个预制保温管道端头处进行包裹保温处理，具体过程如下：
S6.1：两个预制保温管道端头处先铺设高硅氧纤维针刺毡、二氧化硅气凝胶毡、玻璃纤维针刺毡或硅酸铝针刺毯中的一种或多种软质保温材料，提前将保温材料按2×L端头+60mm长度裁剪，再将其压缩包裹在两个预制保温管道端部硬质承重件（4）之间，用钢带或钢丝捆扎固定；
S6.2：再将钢丝网层（9）均匀包裹在软质保温材料外侧，使其与端部硬质承重件（4）的外周齐平，再将第二反射层一端固定在一侧端部硬质承重件（4）裸露段上，从正向均匀螺旋缠绕至另一侧端部硬质承重件（4）上固定，再从该侧开始反向均匀缠绕一层反射层至另一侧；
S6.3：提前将与外螺旋套管（8）主材相同的薄钢板按2×L端头+2×L覆盖长度裁剪、卷制后，其中L覆盖的长度为100-200mm，将其卡扣在预制保温管道外螺旋套管（8）上且两端各覆盖100-200mm，再将一侧端部设为固定端并用铆钉和玻璃胶固定，另一侧则设为活动端并用密封垫圈密封；
S6.4：在端处防护层上部的中间处钻1个直径25mm的注料孔，向注料孔注入聚氨酯原料，聚氨酯原料发泡完成后封住注料孔，待其固化后即完成两个预制保温管道端头处的保温处理。
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