超低溫管道保溫模具和超低溫管道保溫施工方法

2023-04-25 01:05:16

超低溫管道保溫模具和超低溫管道保溫施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種超低溫管道保溫模具和一種超低溫管道保溫施工方法，特別是一種應用於火箭氫燃系統的超低溫管道保溫模具和超低溫管道保溫施工方法。本發明提供了一種可以防止因管道冷卻收縮造成保溫層與管道脫落、開裂、結霜等現象的超低溫管道保溫方法：包括以下幾個步驟，a、將超低溫管道保溫模具安裝在超低溫管道上；b、向超低溫管道保溫模具內灌注保溫漿；c、等保溫漿凝固完成形成保溫層後，拆除超低溫管道保溫模具。採用脫模劑及脫模布為脫模襯裡，並嚴格控制脫模的時間，確保了保溫材料成型後的質量。保溫施工時管道全塗特殊防凍液，保證不同材質之間收縮膨脹過程的同步性。
【專利說明】超低溫管道保溫模具和超低溫管道保溫施工方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種超低溫管道保溫模具和一種超低溫管道保溫施工方法，特別是一 種應用於火箭氫燃系統的超低溫管道保溫模具和超低溫管道保溫施工方法。

【背景技術】
[0002] 燃料是火箭發射升空的能量來源，國際上通常是採用液態氫作為火箭的燃料，當 火箭燃料灌注完畢後，剩餘氫氣將排放至大氣中燃燒。在排放至燃燒過程中液態氫減壓後 逐漸變為氣體，在由液態轉變成氣態的過程中將吸收大量熱量，造成輸送管道溫度迅速降 低，最低可達_250°C。如管道保溫不到位或有破損，液氫在排放過程中管道表面將迅速結 霜，一旦人體直接接觸管道低溫部位將被嚴重凍傷，極大威脅著工作人員的人身安全，因此 液氫排放管道的保溫質量的好壞顯得尤為重要。
[0003] 傳統的保溫方法做法是在工廠預製成管殼，運至現場後兩片組合成形，直接覆蓋 在管道表面，用膠水粘接連接而成。在系統使用過程中，因溫度驟降，保溫層和管道收縮膨 脹率不同步，造成保溫層極易破碎、開裂，脫落髮生，形成管道結霜現象。因此現有技術中還 沒有一種可以解決因管道冷卻收縮造成保溫層與管道脫落、開裂、結霜等現象方法及實施 該方法的工具。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種可以防止因管道冷卻收縮造成保溫層與 管道脫落、開裂、結霜等現象的超低溫管道保溫模具。
[0005] 為解決上述技術問題所採用的超低溫管道保溫模具，包括模具主體和法蘭，所述 模具主體為圓筒狀，所述法蘭設置在模具主體的兩端，模具主體上還設置有灌漿口。
[0006] 本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種可以防止因管道冷卻收縮造成保 溫層與管道脫落、開裂、結霜等現象的超低溫管道保溫施工方法：包括以下幾個步驟，
[0007] a、將超低溫管道保溫模具安裝在超低溫管道上；
[0008] b、向超低溫管道保溫模具內灌注保溫漿；
[0009] c、等保溫漿凝固完成形成保溫層後，拆除超低溫管道保溫模具。
[0010] 進一步的是，在a步驟進行前先在超低溫管道保溫模具的內壁塗抹脫模劑，然後 將內壁用脫模布包裹起來。
[0011] 進一步的是，在a步驟進行前先在超低溫管道外壁上塗刷防凍液。
[0012] 進一步的是，所述防凍液由去離子水、乙二醇、壬二酸二辛脂、二乙二醇單甲醚、 三聚磷酸鈉，多聚磷酸鉀、丙烯酸鹽，磷酸二氫銨，次磷酸鉀，亞磷酸鈉組成；前述組成成 分的質量百分比範圍為：去離子水佔30 % -65. 5 %、乙二醇佔30 % -60 %、壬二酸二辛 脂佔1% -10%、二乙二醇單甲醚佔1% -10%、三聚磷酸鈉佔0.2% -0.3%，多聚磷酸鉀 佔0.4 % -0.5 %、丙烯酸鹽佔1. 1% -1.2%，磷酸二氫銨佔0.2 % -0.4%，次磷酸鉀佔 0· 2% -0· 4%，亞磷酸鈉佔 0· 3% -0· 5%。
[0013] 進一步的是，按照下述方法配製保溫漿：
[0014] 先將液體形式的添加劑放入容器中，然後一邊攪拌一邊向容器中倒入粉料，攪拌 3?5分鐘直至生成無生粉團的均勻保溫漿，保溫漿攪勻後靜置10?15分鐘。
[0015] 進一步的是，在保溫漿完成配製後的2小時內完成向超低溫管道保溫模具內灌注 保溫漿的操作。
[0016] 進一步的是，在b步驟灌注保溫漿時，控制灌注的速度範圍為148克每秒至152克 每秒。
[0017] 進一步的是，利用超低溫管道保溫模具分段在超低溫管道上製成保溫層，相鄰兩 段保溫層採用凹凸式連接結構連接。
[0018] 進一步的是，在b步驟進行前利用夾具對模具進行固定。
[0019] 進一步的是，c步驟完成後，在保溫層外壁上安裝防潮層。
[0020] 本發明的有益效果是：利用超低溫管道保溫模具，可以為火箭氫燃系統的超低溫 管道現場製作保溫層。保溫層可以一次發泡成型，接縫少，與管道的形狀可以更好的匹配， 使成型後的保溫層均勻包裹在管道外壁。採用脫模劑及脫模布為脫模襯裡，並嚴格控制脫 模的時間，確保了保溫材料成型後的質量。管道保溫材料施工時採用凹凸式連接結構連接， 保證了前後兩段保溫層的整體性，實現了保溫材料無縫連接。保溫施工時管道全塗特殊防 凍液，保證不同材質之間收縮膨脹過程的同步性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發明的超低溫管道保溫模具；
[0022] 圖2是本發明利用超低溫管道保溫模具製造保溫層的示意圖；
[0023] 圖中零部件、部位及編號：超低溫管道1、防凍液2、保溫層3、法蘭4、灌漿口 5。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0025] 如圖1所示，本發明的超低溫管道1保溫模具，包括模具主體和法蘭4,所述模具主 體為圓筒狀，所述法蘭4設置在模具主體的兩端，模具主體上還設置有灌漿口 5。
[0026] 具體實施時根據管道現場的實際情況，仔細覆核管道尺寸，按適當的距離分配模 具長度，拆分成若干段，按保溫的最外層厚度及管道的尺寸用薄鋼板加工出模具，採用兩片 組合成管道的方式，在每片的四周用角鋼焊接成法蘭4的樣式，並在角鋼上按100mm的距離 鑽10mm的螺栓孔。模具內徑尺寸為保溫後管道的外徑，模具端頭按管道內徑採用圓環的形 式中空，內圓尺寸為管道外徑，外圓尺寸同模具內徑相同，即管道加上保溫層3後的外徑尺 寸。
[0027] 模具組合安裝後上方的留邊長為100mm方孔的或直徑為100mm的小孔，以便保溫 漿料的灌入。在預留保溫漿料灌入口特殊加工一擋板，用來防止保溫漿料外溢，待專用模 具加工完成後，將模具運輸至防腐油漆處作防腐處理。
[0028] 如圖2所示，本發明的超低溫管道1保溫方法：包括以下幾個步驟，
[0029] a、將超低溫管道保溫模具安裝在超低溫管道1上；
[0030] b、向超低溫管道保溫模具內灌注保溫漿；
[0031] c、等保溫漿凝固完成形成保溫層3後，拆除超低溫管道保溫模具。
[0032] 現有技術中火箭氫燃系統的超低溫管道1是在工廠預製成管殼瓦片，運至現場後 兩片組合成形、包裹管道表面，採用鐵絲等固定、嵌縫處理後敷設外保護層的施工方法，由 於接縫較多，在系統使用過程中，因溫度驟降，保溫層3和管道收縮膨脹率不同步，在接縫 處容易出現碎、開裂等現象，影響其正常使用，其使用範圍也受到限制，只適合應用在溫度 為-50°C至_150°C的場合。而本發明的超低溫管道1保溫方法利用超低溫管道1保溫模 具，可以為火箭氫燃系統的超低溫管道1現場製作保溫層3,省去了運輸保溫層3的和現場 組裝保溫層3的環節。所製作的保溫層3可以一次發泡成型，成型後的保溫層3為一整體 結構而非由兩片組合而成的拼接結構，因此接縫少。由於保溫漿直接灌注到模具與管道外 壁的空隙中，因此保溫層3與管道的形狀可以更好的匹配，使成型後的保溫層3均勻包裹在 管道外壁，不會出現現有技術中保溫層3與管道貼合不緊密，保溫層3各個部位厚薄不一致 的情況。由於按照本發明的方法製成的保溫層3對管道溫度急劇變化的耐受力更強因此可 以應用在-KKTC?_250°C的溫度範圍。
[0033] 具體實施時，模具製作完成後，運輸到保溫現場，將模具按原分段圖安裝在已清理 完畢的管道上，模具之間採用專用鉗子緊緊夾住牢固。不得有脫落，可以採用螺栓連接的方 式緊固。安裝時預留灌漿口 5朝上，以便保溫漿料灌入。安裝時注意與管道接縫處密封嚴 密，不得有空洞，防止保溫漿料灌入後洩露。如有模具與管道不相匹配，更換模具直至嚴密 無縫。在管道適當的位置加裝專用夾子，使其固定住模具位移，防止應熱脹冷縮模具移位影 響保溫性能。
[0034] 為了在拆除保溫層3外面的模具時，模具可以迅速與保溫層3分離，從而保證保溫 層3廣泛平整，在a步驟進行前先在超低溫管道1保溫模具的內壁塗抹脫模劑，然後將內壁 用脫模布包裹起來。由脫模劑和脫模布組成的脫模結構將注入模具中的保溫漿和模具內壁 分隔開來，使得保溫漿在凝固成形的過程中不會粘接在模具的內壁上，這樣拆除模具時就 不會損壞已經成形的保溫層3。
[0035] 具體實施時先在模具的內層塗抹脫模劑，塗抹需均勻，不得有堆積，氣泡等，也不 得有漏塗現象。然後採用塑料薄膜製成的脫模布將模具四周包裹，脫模布包要求不得有褶 皺，不得有破裂和空洞，以免無法脫模。脫模劑可以採用黃油。
[0036] 為了在系統使用過程中，防止因溫度驟降，保溫層3和管道收縮膨脹率不同步，造 成保溫層3破碎、開裂，脫落髮生，形成管道結霜的現象，在a步驟進行前先在超低溫管道 1外壁上塗刷防凍液2。當保溫漿完全凝固形成保溫層3後防凍液2位於保溫層3運管道 外壁之間，當遇到溫度驟變時管道和保溫層3在收縮或者膨脹的過程中會產生不同步的現 象，這時，保溫層3可以相對防凍液2做適應性的滑動，而不會受管道影響產生受迫性的拉 伸和壓縮。
[0037] 所述防凍液2由去離子水、乙二醇、壬二酸二辛脂、二乙二醇單甲醚、三聚磷酸鈉， 多聚磷酸鉀、丙烯酸鹽，磷酸二氫銨，次磷酸鉀，亞磷酸鈉組成；前述組成成分的質量百分比 範圍為：去離子水佔30% -65. 5%、乙二醇佔30% -60%、壬二酸二辛脂佔1% -10%、二乙 二醇單甲醚佔1% -10%、三聚磷酸鈉佔0.2% -0.3%，多聚磷酸鉀佔0.4% -0.5%、丙烯 酸鹽佔1. 1% -1.2%，磷酸二氫銨佔0.2% -0.4%，次磷酸鉀佔0.2% -0.4%，亞磷酸鈉佔 0.3%-0.5%。採用上述組合的防凍液2冰點低、防腐、阻垢、高沸點、阻燃。配料時嚴格按 照配合比進行配合且混合均勻。配合完成後要抽樣檢查並做好試樣存本。用容器將防凍液 2均勻的塗抹在管道上，然後用毛刷均勻塗抹，保證圖層均勻，厚度一致，不得有漏塗，堆積 和氣泡。
[0038] 按照下述方法配製保溫漿：
[0039] 先將液體形式的添加劑放入容器中，然後一邊攪拌一邊向容器中倒入粉料，攪拌 3?5分鐘直至生成無生粉團的均勻保溫漿，保溫漿攪勻後靜置10?15分鐘。採用前述方 法配製的保溫漿充分分布均勻，凝固前流動性好，可以充分填充模具和管道外壁的間隙，可 以保證最終成型的保溫層3密度均勻，厚度一致。
[0040] 在保溫漿完成配製後的2小時內完成向超低溫管道1保溫模具內灌注保溫漿的操 作。由於現場配製的保溫漿會逐漸凝固，其流動性降低，因此需要在上述時間範圍內完成灌 注保溫漿的操作，以免保溫漿流動性過低而無法將空隙填充滿。
[0041] 在b步驟灌注保溫漿時，控制灌注的速度範圍為148克每秒至152克每秒。待模 具安裝完成，保溫漿料可以使用後，用合適的容器從預留灌漿口 5緩慢灌入保溫漿料，灌漿 時一定要控制灌入速度，灌注的速度範圍在148克每秒至152克每秒時可以防止產生氣泡、 空洞。待保溫漿料灌滿後用擋板密封，防止漿料洩露，一直待保溫漿料凝固成固體。
[0042] 利用超低溫管道1保溫模具分段在超低溫管道1上製成保溫層3,相鄰兩段保溫 層3採用凹凸式連接結構連接。凹凸式連接結構是指在一段保溫層3上加工出凹槽，並在 與之相鄰的一段保溫層3上加工出凸起，並且凸起與凹槽配合，然後將凸起嵌入凹槽中。模 具拆除後，用美工刀片或鋸弓把保溫層3多餘或不規則的地方緩慢輕輕削掉，在在相鄰兩 段保溫層3連接的地方加工成凹凸式接口，保證每次保溫形成凹凸形狀的契形接口。凹凸 式的連接結構使保溫層3的連接緊密，縫隙小，對管道的保溫效果好。
[0043] 在b步驟進行前利用夾具對模具進行固定。夾具可以選擇夾子，防止模具因為熱 脹冷縮產生位移，影響凝固成型後保溫層3的保溫效果。
[0044] c步驟完成後，在保溫層3外壁上安裝防潮層。在發泡工作完成以後，即可以進行 防潮層的安裝，在保溫層3的表面纏繞玻纖布，防潮層表面應光滑平整、厚度均勻，表面無 氣孔、鼓泡或開裂等缺陷，端部應密封。防潮層搭接、搭接寬度為30-50mm，縱向接縫應放在 下部並互相錯開。每隔300mm綑紮鍍鋅鐵絲或箍帶一道。纏繞玻纖布前在保溫層3塗環氧 樹脂，纏繞後在玻纖布外再塗3mm厚的環氧樹脂，玻纖布的搭接寬度為30-50mm。纏繞後檢 查鐵絲網有無鬆動部位並對有缺陷的部位進行休整，纏繞的起點和終點用鍍鋅鐵絲後箍帶 綑紮結實。防潮層可以使保溫層3保持乾燥，防止潮溼環境對保溫層3造成損害。
[0045] 在整個管道保溫系統的最外層還可以加裝一層保護層，具體實施時金屬薄板保護 層用厚度為〇. 5--0. 8mm的鋁皮製作，施工時先按管道防潮層外徑加工成型，再套在管道保 溫層3上，搭接寬度均保持30?40mm，為了順利排除雨水，縱向接縫朝向視線背面，接縫一 般用自攻螺釘固定，先用手提式電鑽打孔，打孔鑽頭直徑為螺釘直徑的〇. 8倍，螺釘間距為 200_左右。禁止用衝孔和其他方式打孔。保護層應箍緊，不得有凸凹不平或脫殼、接縫開 裂等缺陷。縱縫應咬口連接或搭接，接縫放在下部，環縫應起線，端部應封閉。用自攻螺釘 緊固時，螺釘間距應不大於200mm，螺釘端部不得刺破防潮層。保護層的搭接應符合下列要 求：水平管道，應按管道坡度由低處向高處施工，形成以高壓低的搭接；垂直管道，應由下 部向上部施工，形成以高蓋低的搭接；所有搭接部位應順雨水或水流的方式，避免雨水進入 內部，搭接時儘量選在管道保溫層3的側面。
【權利要求】
1. 超低溫管道保溫模具，其特徵在於：包括模具主體和法蘭（4)，所述模具主體為圓筒 狀，所述法蘭（4)設置在模具主體的兩端，模具主體上還設置有灌漿口（5)。
2. 採用權利要求1的超低溫管道保溫模具進行超低溫管道保溫施工方法，其特徵在 於：包括以下幾個步驟， a、 將超低溫管道保溫模具安裝在超低溫管道（1)上； b、 向超低溫管道保溫模具內灌注保溫漿； c、 等保溫漿凝固完成形成保溫層（3)後，拆除超低溫管道（1)保溫模具。
3. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：在a步驟進行前先在 超低溫管道保溫模具的內壁塗抹脫模劑，然後將內壁用脫模布包裹起來。
4. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：在a步驟進行前先在 超低溫管道（1)外壁上塗刷防凍液（2)。
5. 如權利要求4所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：所述防凍液（2)由 去離子水、乙二醇、壬二酸二辛脂、二乙二醇單甲醚、三聚磷酸鈉，多聚磷酸鉀、丙烯酸 鹽，磷酸二氫銨，次磷酸鉀，亞磷酸鈉組成；前述組成成分的質量百分比範圍為：去離子 水佔30% -65. 5%、乙二醇佔30% -60%、壬二酸二辛脂佔1% -10%、二乙二醇單甲 醚佔1% -10%、三聚磷酸鈉佔0.2% -0.3%，多聚磷酸鉀佔0.4 % -0.5 %、丙烯酸鹽 佔1. 1% -1.2%，磷酸二氫銨佔0.2 % -0.4%，次磷酸鉀佔0.2 % -0.4%，亞磷酸鈉佔 om。
6. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：按照下述方法配製保 溫漿： 先將液體形式的添加劑放入容器中，然後一邊攪拌一邊向容器中倒入粉料，攪拌3?5 分鐘直至生成無生粉團的均勻保溫漿，保溫漿攪勻後靜置10?15分鐘。
7. 如權利要求6所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：在保溫漿完成配製後 的2小時內完成向超低溫管道保溫模具內灌注保溫漿的操作。
8. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：在b步驟灌注保溫漿 時，控制灌注的速度範圍為148克每秒至152克每秒。
9. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：利用超低溫管道保溫 模具分段在超低溫管道（1)上製成保溫層（3)，相鄰兩段保溫層（3)採用凹凸式連接結構連 接。
10. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：在b步驟進行前利用 夾具對模具進行固定。
11. 如權利要求2所述的超低溫管道保溫施工方法，其特徵在於：c步驟完成後，在保 溫層外壁上安裝防潮層。
【文檔編號】F16L59/12GK104089148SQ201410234029
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】王超, 湯志遠, 胡笳, 曾偉, 曾憲友, 林吉勇, 李維, 馮身強, 王旭 申請人:成都建築工程集團總公司