عایق پلی اورتان

مقدمه:

در دنیای امروز، با توجه به  روند روبه رشد تکنولوژی، مبحث مصرف بهینه انرژی یکی از بنیادی ترین مباحث کشورهای صاحب نام در تولید انرژی به شمار می آید.

این کشورها با توجه به رقابت بسیار شدید با سایر تولید کنندگان و در جهت موفقیت با تحقیقات و مطالعات گسترده گامهای موثری را در خصوص راههای جلوگیری از اتلاف انرژی و چگونگی بکارگیری این راهها برداشته اند.

از این رو بر آن شدیم تا تالیفی تحقیقاتی که سهم بسزایی را در کنار بحث تولید در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی  و نیروگاهی داشته باشد را گرد آوری نماییم.

 

از مهمترین راههای جلوگیری از اتلاف انرژی ( مصرف بهینه ) ، مبحث صنعت عایقکاری می باشد که با گذشت زمان حتی روز به روز، جایگاه مهمتر و بالایی را به خود اختصاص می دهد. صاحبان و طراحان این صنایع در مراحل اولیه طراحی ، در راستای استفاده از این صنعت ( عایقکاری) و دیگر موارد جهت پایین آوردن اتلاف انرژی از صرف هر گونه هزینه ای فرو گذاری نمی نمایند.

با توجه به اهمیت این موضوع و دلایل بیان شده ، باعث گردیده تا صنعت عایقکاری در دهه اخیر رشد و توسعه چشمگیری داشته ، با توجه به این امر و در جهت همگام بودن با دیگر کشورهای صاحب نام ، بازرگانی فولاد کوثر با سعی و تلاش شبانه روزی و با مدیریت صحیح ، نیروهای ساعی و تحقیقات مقالات و مطالب مرتبط و مهمترین عامل یاری خداوند متعال گامهای مثبت و بسیار سریعی را برداشته و توانسته است در این راه به توفیق روز افزون برسد.

 

زمینه فعالیت:

 الف: فعالیتهای بازرگانی فولاد کوثر در بخش عایق گرم شامل موارد ذیل می باشد:

 

1-     تامین مواد مصرفی عایق کاری شامل روکش، مواد عایق و کلیه ملزومات مربوط به عایق کاری

2-     ساخت و نصب روکشهای فلزی برای لوله ها ، مخازن، سطوح و کلیه اتصالات مربوطه

3-     نصب و اجرای عایق گرم و پوشش های مربوط به آن

 

ب: فعالیت های بازرگانی فولاد کوثر در بخش عایق سرد بصورت پیش ساخته و تزریقی واسپری:

 

1-     تامین کلیه مصالح و لوازم مصرفی ورق کاری، ورق آلومینیوم ، ورق استیل، تسمه استیل و غیره

2-     تامین کننده و واردات مواد اولیه پلی اورتان ( پلی یول و ایزو سیانات)

3-     ساخت و نصب روکش فلزی جهت عایق خطوط لوله ، سطوح و مخازن و کلیه اتصالات

4-     اجرای پلی اورتان در پروژه ها و طرح های مختلف  به صورت تزریقی ، پیش ساخته و اسپری

5-     تولید عایقهای نیم لوله پلی اورتان با اندازه هایی از 2/1 تا 52 اینچ و با ضخامتهای مختلف

6-     تولید عایق های پیش ساخته ( فوم پلی اورتان) به اشکال تخت و مکعب.

 

 

مزایای عایق کاری:

 

1-     کاهش بهر حرارتی

2-     فراهم نمودن کنترل میعان

3-     محافظت در برابر برودت و یخ زدگی

4-     محافظت از لوله (حفاظت کارکنان، حفاظت در برابر خوردگی)

5-     کنترل دماهای فرایند

6-     حفاظت در برابر حریق

7-     صرفه جویی در هزینه ها

8-     ایمنی

دلایل عایق کاری:

      اتلاف حرارت

      بازدهی بالای عایق کاری

      صرفه جویی سالیانه انرژی ناشی از عایق کاری

      هزینه سالیانه اتلاف انرژی

 

مهمترین خاصیت عایق پایین بودن رسانایی حرارت آن است که از جمله خواص مهمی که می بایست یک عایق مناسب داشته باشد عبارتند از:

 

1-     مقاومت در برابر اثرات دراز مدت

2-     استحکام فیزیکی

3-     استحکام در برابر فشردگی

4-     پایداری مکانیکی

5-     مقاومت در برابر خوردگی

6-     وزن مخصوص و ضخامت عایق

7-     مقاومت در برابر نفوذ بخار آب و جذب آب

8-      مقاومت در برابر جانوران موذی و گیاهان قارچی

 

از جمله بهترین عایقهایی که در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی می توان از آنها نام برد عبارتند از :

 

1-     فوم گلاس

2-     فوم پلی اورتان

3-     پشم سنگ

4-     پشم شیشه

5-     سیلیکات کلسیم

پلی اورتان

جهت آشنایی بیشتر به شرح مشخصاتی از این ماده می پردازیم . این ماده برای اولین بار اواخر دهه 1930 در لورکوزن آلمان غربی ساخته شد . پلی اورتان یکی از اجزای گروه پلیمری است که کاملا از پلاستیکهای دیگر متفاوت است . این ماده، از ترکیب دو ماده واکنش پذیر مولکولهای کوچک Poly Functional که ساختمان مولکولی بزرگتری را تشکیل می دهند، پلی اورتان بدست می آید که این واکنش با اضافه شدن کاتالیزور تسریع می گردد.

پلی اورتان سخت دارای ساختار مولکولی متغیری بوده که محدوده تراکم ( دانسیته) آن 8 تا 400 کیلوگرم بر متر مکعب بوده(kg/m5400-8  ) که این دانسیته مناسبترین ترکیب جهت عایفکاری با توجه به شرایط از 30 تا 60 کیلوگرم بر متر مکعب قابل تغییر است.

1-     مشخصات فیزیکی پلی اورتان با وزن مخصوص 35 کیلوگرم بر متر مکعب

 

1- حبابهای میکروسکوپی کاملا بسته( بیشتر از 90 درصد)

طبق استاندارد

ASTM D1940

2- نفوذ بخار آب

25 گرم بر متر مکعب

طبق اسنتاندارد

ASTM C355

3- جذب آب 

2 درصد حجمی

طبق استاندارد

ASTM D2127

4- اثر رطوبت 100% و حرارت 70 درجه سانتیگراد 5-10 در صد تغییر حجمی

طبق استاندارد

ASTM D2126

 

2-     مشخصات مکانیکی پلی اورتان

مهترین خواص مکانیکی پلی اورتان مقاومت فشاری و خمشی آن است که در جدول زیز مقایسه فوم پلی اورتان با سایر عایقها مشخص شده و نشان دهنده برتری این عایق است.

 

وزن مخصوص(KgM3)

مقاومت فشاری (Kg/m3)

مقاومت خمشی(Kg/m3)

فرم جامد پلی اورتان

30

2

3

فوم جامد پلی اورتان

60

5

10

فوم جامد پلی اورتان

90

9

18

فوم پلی استایرن

30

2

5

فوم پلی استایرن اکسترود شده

30

5

7

چوب پنبه

90

1

2

پشم شیشه

90

2/0

5/5

 

1-     مشخصات عایقی  و ضریب حرارت

 

ضریب هدایت حرارتی پلی اورتان mhc/kcal 019/0 الی 016/0 می باشد که در جدول زیر مقایسه فوم پلی اورتان با سایر عایقها نشان دهنده برتری این عایق در زمینه ضریب هدایت حرارتی است.

 

فوم جامد پلی اورتان

019/0- 016/0

پلی استایرن منبسط شده

043/0- 036/0

پلی استایرن اکسترود شده

043/0- 032/0

پشم شیشه

049/0- 042/0

چوب پنبه

055/0- 049/0

شیشه

090/0- 062/0

 

2-     مقاومت آتشگیری

 

 اصطلاح غیر آتشگیر در مورد پلی اورتان صحت ندارد و باید توجه داشت که فوم پلی اورتان مانند تمام مواد آلی در درجه حرارت بالا تجزیه شده و می سوزد که در مورد فوم این درجه حرارت از 300 الی 350 درجه سانتیگراد می باشد در این درجه فوم تجزیه شده و تولید گازهای اشتغال زا می کند. با توجه به اینکه حرارت بوجود آمده در آتش سوزی ها در بعضی مواقع به 1000 درجه سانتیگراد می رسد، در نتیجه فوم غیر آتشگیر وجود نداشته و آزمایشات انجام شده روی نمونه بیانگر این است که در شرایط آزمایشگاهی در زمان معین آتش خود به خود خاموش می گردد.( در برخی موارد می توان با افزایش مواد دیگر خاصیت آتشگیری فوم را کمی تغییر داد) بنابر تحقیقات بعمل آمده فوق می توان از واژه ای بنام مقاوم به آتش نام برد. موادیکه می توانند خاصیت فوق الذکر را در فوم ایجاد نماید از دو اصل بهره می گیرند.

 

4-1 : پوشش روی فوم جهت حفاظت از شعله

 

در صنایع با پوشش دادن فوم با انواع ورق های فلزی زمان آتشگیری آنرا به تاخیر می اندازد . باید یادآور شد یکی از محاسن پوشش فلزی روی فوم افزایش عمر عایق در برابر نور خورشید و اشعه ماورا بنفش است . اشعه ماورا بنفش خورشید باعث سوختگی سطح فوم و شکنندگی  سلولهای آن می شود . همچنین ، در زمان آتش سوزی پوششهای فلزی مقاومت بیشتری  در مقابل حرارت از خود نشان می دهند و باعث به تاخیر انداختن آتشگیری فوم می شوند. همچنین، با پوشش دادن فوم بوسیله مواد معدنی مانند سیمان و گچ می توان در مقابل آتش از آنها حفاظت نمود.

 

 

4-2: جذب بنیانهای شیمیایی که باعث آتشگیری فوم می باشند:

در شرایط آزمایشگاهی ترکیبهای شامل فسفر، اکسید آنتیموان یا هالوژنها به تنهایی یا با هم باعث تخفیف خاصیت آتشگیری فوم پلی اورتان به شرح زیر می شوند:

      به صورت مخلوط در پلی یول فعال

      به صورت افزوده که مانند پرکننده یا روان کننده عمل می کنند.

اشکال روش دوم این است که با مرور زمان ماده افزوده تمایل به خروج از فوم ساخته شده دارد و این حالت در زمانی که فوم فاقد پوشش باشد تشدید می گردد.

به همین دلیل از پلی یولهای فعال در تولید حجیم و از نوع غیر فعال در تولید عایقهای پیش ساخته استفاده می شود. با این حال در صنعت پلی اورتان تاکید بیشتری در خصوص استفاده از پوشش محافظ شده و عملا این کار نتیجه بهتری را دارد.

پلی اورتان به سه روش اعمال می گردد:

      روش تزریقی

      روش اسپری

      روش پیش ساخته

 

      روش تزریقی

       ابتدا سطح مورد نظر جهت عایقکاری سند بلاست و رنگ آمیزی شده و از هرگونه چربی یا گرد و غبار پاک می گردد.سپس بر اساس جداول استاندارد، ضخامت عایق تعیین شده و با همان ضخامت اسپیسرهای مخصوص تولید می گردد.

پس از تولید اسپیسر و نصب آنها در فواصل معین به وسیله چسب مخصوص، پوشش فلزی فوم که معمولا از جنس ورق آلومینیوم است برشکاری شده و پس از ساخت قطعات، روی سطح و اسپیسرهای نصب شده به وسیله پیچ یا پرچ فیکس می شود.

روش تزریقی در سطوح به دو صورت است:

1-     حالت اول مربوط به لوله ها و مخازن و سطوحی است که می بایست کاملا ورقکاری شود، سپس در فواصل معین سوراخکاری شده و با قرار دادن نازل تزریق فوم در سوراخ تعیین شده مواد پلی اورتان در حجم خالی ریخته می شود که مایع تزریق شده بعد از فوم شدن به حالت جامد در می آید.

در این حالت اپراتور قسمتهای خالی که فوم در آن گسترده نشده را با زدن ضربه تشخیص داده و با تزریق مجدد در آن محلها ، کلیه فضاهای خالی را پر می کند. این عمل با دقت انجام شده و پس از تکرار چند مرحله تست، کلیه قسمتهای خالی تزریق می شود.

2-     حالت دوم مربوط به مخازن بزرگ عمودی است که می توان مرحله به مرحله عملیات اسپیسر گذاری، کاورینگ، تسمه کشی و تزریق فوم را انجام داد. در این حالت گروه پلیت بندی عملیات مربوط به اسپیسر گذاری و ورق بندی و درزبندی را با رعایت ضخامت عایق مورد نیاز انجام می دهند که بعد از آن اپراتور از قسمتهای بالای ورق نصب شده تزریق انجام میدهد در این روش اپراتور دید کافی نسبت به گستردگی و حرکت فوم داشته و پس از پر شدن تمامی نقاط خالی مجددا پلیت گذاری آغاز و پس از نصب مجدد ورق ، تزریق فوم انجام می شود.

 

 

در هر دو حالت می توان برای بهتر آب بندی شدن و تمیز بودن سطح ورق بعد از تزریق ف ماستیک درزبندی یا چسب سیلیکون استفاده نمود.

پس از اتمام ورقکاری، تسمه کشی در سطوح انجام شده و ورقها به وسیله پیچ یا پرچ به هم متصل می گردند. پس از اتمام مراحل کاور کاری با چند مرحله تزریق فضای خالی بین کاور و سطح مورد نظر از فوم پلی اورتان پر می گردد. این شیوه به دلیل چسبندگی فوق العاده فوم به سطوح و قطع کانال تبادل حرارتی و برودتی و نفوذ هوا از مطلوبترین روشهاست.

یکی از محاسن دیگر روش تزریقی عدم خوردگی در سطح فلز و اکسیداسیون سطوح عایفکاری شده است.

 

      روش اسپری

در این روش نیز پس از پاکسازی سطح و اجرای سند بلاست و پرایمر ، پلی اورتان آماده شده جهت اسپری به صورت مایع در سطح پاشیده شده و بلافاصله بعد از برخورد در مواد به سطح مورد نظر تبدیل به فوم می گردد. چون سطح فوم تشکیل شده به صورت نامنظم است و نیاز به تسطیح کردن  در مرحله نهایی دارد، در صورت لزوم چنانچه فوم در مقابل اشعه خورشید و عوامل جوی باشد یک لایه ماستیک محافظ پلی اورتان اعمال می گردد. در هر پاشش فوم، ضخامت بدست آمده از 5/1 تا 5/2 سانتی متر می باشد. چنانچه ضخامت بالاتری نیاز باشد با چند مرحله پاشش می توان به ضخامت مورد نظر دست یافت.

 

      روش پیش ساخته

در این روش قطعات ، بر مبنای سفارش کارفرما تولید شده که این قطعات شامل عایقهای پیش ساخته ، نیم لوله یا یک چهارم لوله در سایز ها و ضخامتهای مختلف ، عایقهای تخت یا اسلب در ابعاد و ضخامتهای مختلف و اسلبهای با انحنا می باشد.

قطعات پیش ساخته جهت نصب بر روی لوله ها، اتصالات ، مخازن، مبدلها و کلیه سطوح استفاده می شود. ضخامت پیش ساخته ها بر مبنای دمای محیط و دمای سطح مورد نظر تعیین و تولید می گردد.

برای اتصال قطعات پیش ساخته به سطح از چسب مخصوص پلی اورتان استفاده  و سپس روی عایق با ماستیک یا ورق فلزی پوشش داده می شود.

در سطوحی که برودت بالا دارند از قطعات پیش ساخته کمتر استفاده می شود و معمولا روش تزریقی توصیه می شود ولی در برخی موارد که امکانات تزریق در محل نباشد از قطعات آماده برای عایقکاری مخازن، راست لوله ها و اتصالات استفاده می شود.

لازم به ذکر است به دلیل تنوع و تغییراتی که در اشکال اتصالات می باشد، ساخت قالب مخصوص به همان شکل هزینه زیادی در بردارد و قسمتهای همچون والو و فلنج قابلیت اجرای دقیق عایقکاری با قطعات پیش ساخته را ندارد و در صورت داشتن برودت بالا تبادل حرارتی موجب اتلاف انرژی و یخ زدگی سطح مورد نظر و در نهایت خوردگی  سطح فلزی و اکسید شدن آن می شود. بنابراین، توصیه ما در زمینه سطوح با برودت بالا، استفاده از روش تزریق در محل است.