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工業用パイプ断熱材の種類: 温度制限と材料の選択

300 °C で動作する DN100 飽和蒸気ヘッダーと 40 °C の冷水ライザーはどちらも「パイプ断熱」を必要としますが、この 2 つの仕事にはほとんど同じ点がありません。蒸気ラインは熱損失と人員保護の問題を引き起こします。冷却ラインは結露と蒸気バリアの問題です。ファミリーを誤ると、材料間の価格差よりもはるかに大きなコストがかかります。そのため、ほとんどの仕様ミスは、バインダーの焼け落ち、断面のひび割れ、またはステンレス鋼への塩化物の攻撃として、試運転から 2 ~ 3 年後に表面化します。

短い答え: オーステナイト系ステンレスが含まれる場合は、最初に連続使用温度、次に湿気への曝露、次に塩化物のリスクによって工業用パイプの断熱タイプを選別します。約 450 °C 未満では、グラスファイバーとミネラルウールがほとんどの役割を果たします。 450 °C から 650 °C までは、ケイ酸カルシウムとエアロゲルブランケットが引き継ぎます。 650 °C を超える温度では、セラミック ファイバー システム (アルミナケイ酸塩セクション、ブランケット、ボード、および多結晶ムライト グレード) のみが、定格を下げることなく制限内に留まります。

実際に耐えられる温度で分類した6種類

材料データシートには、分類温度、つまり実験室サンプルが定義されたパーセンテージだけ収縮する温度が記載されています。これは製品が使用中に維持される温度ではありません。繊維状断熱材の場合、連続使用温度を分類番号より 100 ~ 150 °C 低く保ち、パイプが振動したり、熱サイクルが発生したり、ステンレス表面が付着したりする場所にはマージンを追加してください。それに基づいて、6 つの家族はきれいに分類されます。

グラスファイバーセクション

予備成形され分割され、通常は 450 °C 付近でキャップされ、平均 200 °C で k は約 0.040 W/m・K になります。安くて在庫が豊富で、小さなボアにもすぐに取り付けられます。バインダーは約 350 ~ 400 °C を超えると燃え落ち始め、繊維が浸されると性能が完全に戻ることはありません。

ミネラル(ロック)ウール

650 ~ 750 °C、蒸気本管やボイラー配管のデフォルトであるグラスウールよりも密度が高く、耐火性に優れています。水をはじきにくいので、寒いときはジャケットと防湿剤が必要です。ショットの内容と振動の沈静は両方とも、時間の経過とともに取り付けられた厚さを減少させます。

ケイ酸カルシウム

約 650 °C まで耐熱性があり、高い圧縮強度を備えています。そのため、熱油ライン、支持サドル、および断熱材が人通りを必要とするあらゆる場所に発生します。 k は 0.06 ~ 0.07 W/m·K と高く、浸出性塩化物が 304 または 316 パイプに接触する前に確認する必要があります。

セルラーガラス

-200 °C から約 430 °C までの温度範囲で実質的に吸水性のないクローズドセル - 地下配管、チルド配管、LNG 配管に最適なオプションです。脆く、衝撃で亀裂が入るため、正確なパイプ処理が必要です。高温に耐える材質ではありません。

エアロゲルブランケット

650 °C、k は約 0.018 ~ 0.023 W/m·K であるため、混雑した領域やトレースの背後では、10 mm が 30 ~ 40 mm のミネラルウールに代わることがよくあります。立方メートルあたりのコストはグループの中で最も高く、取り付け時の過剰な圧縮によりその利点が静かに損なわれます。

セラミックファイバー(アルミナシリケート、ムライト)

標準アルミナケイ酸塩の 1260 °C 分類。多結晶ムライトおよびアルミナグレードは 1500 ~ 1600 °C に達します。低蓄熱性、強力な熱衝撃耐性があり、予備成形されたパイプ部分、ブランケット、ボード、および真空成形された形状として供給されます。防湿層ではないため、ジャケットが耐用年数を決定します。

650 °C を超えると、最初の 5 つのファミリーは競合の対象外になります。炉の煙道、改質装置の出口ヘッダー、キルンの排気ダクト、バーナーライン、およびバスバーカバーはセラミックファイバーに属します。アルミナケイ酸塩セクションでは 1260 °C まで、多結晶グレードでは 1500 °C が日常的です。密度は化学と同じくらい重要です。プレフォーム配管の場合は 128 ~ 160 kg/m3 が一般的ですが、平らな面や煙道壁には 180 ~ 200 kg/m3 のボードが適しています。

これらのシステムが通常失敗するのは、化学反応ではなく取り付けです。接合部は圧縮してしっかりと突き合わせ、バンドはメーカーのテーブルと間隔をあけて配置し、拡張のための余裕を残しておかなければなりません。の性能、選択、取り付けに関する注意事項 工業炉のセラミックファイバーチューブセクション その仕事の機械的な側面をさらに深く掘り下げます。

Ceramic Fiber Tube for High-Temperature Furnace Insulation 高温炉断熱用セラミックファイバーチューブ 耐熱衝撃性と低い熱伝導率を備えた高温耐火管セクション。設置品質と平均温度性能が炉の信頼性を決定する場合に役立ちます。 製品を見る→

請求書を変える数字の種類を比較する

公表されている k 値は平均温度で引用されているため、50 °C で測定された数値は 400 °C の線にあるすべての材料に匹敵します。以下の比較では、実際の蒸気と熱油の使用量に近い 200 °C の平均温度を使用しています。

種類
連続最高温度 °C
200℃におけるk (W/m・K)
密度 (kg/m3)
典型的な義務
主なリスク
グラスファイバー
450
0.040
60~100
400℃までの蒸気と熱水
バインダーの焼失。湿った繊維
ミネラルウール
700
0.045
90~140
蒸気本管、ボイラー配管
塩化物、ショット、沈降
ケイ酸カルシウム
650
0.065
200~250
高温の油、耐荷重セクション
浸出性塩化物;脆い
セルラーガラス
430
0.045
110~130
チルド、地下、LNG
衝撃割れ
エアロゲルブランケット
650
0.020
100~200
狭い空間、人員の保護
単価。圧縮
セラミックファイバー
1260–1600
0.10~0.14
128~200
煙道、改質装置、650 °C 以上
蒸気バリアではありません。ほこり
仕様スクリーニングのみのための参考値。実際の平均温度での K 値を確認し、リリース前にサプライヤーに浸出性塩化物を確認してください。

隠された数字: 平方メートルあたりではなく、メートルあたりの熱損失

裸の場合、DN100 ラインは 300 °C で長さ 1 メートルごとに数百ワットの電力を消費しますが、この数値はパイプ壁ではなく外表面によって支配されます。最初の 25 mm の断熱材がほとんどの役割を果たします。その後はすべて材料費の利益が減少します。以下の指数は、裸のパイプを 100 に設定して、静止空気中の 300 °C のラインの 1 メートルあたりの相対損失を比較しています。

ベア 100
カルシル 50mm:12
ミネラルウール 50 mm: 10
セラミックファイバー 50 mm: 9
エアロゲル 50mm: 7
セラミックファイバー 100 mm: 5

2 つの実践的な読み物が続きます。まず、ラインが絶縁されると、残る最大の損失はほとんどの場合、機械的なものであり、絶縁されていないフランジ、バルブ、ハンガー、および伸縮継手の隙間です。第二に、高温のパイプでは、2 つの材料の間の決定が k について行われることはほとんどありません。重要なのは、選択したタイプがその温度で 10 年間無傷でいるかどうかです。生き残るわずかに高い k は、収縮したり亀裂が入ったり、パイプ表面が汚染されたりする低い k よりも優れています。

これらのタイプが実際に行き着く場所

高温パイプ断熱工事全体では、部門間の配分はかなり安定しています。以下の指標分布は、公表された市場調査ではなく、一般的なプロジェクトの構成を反映していますが、サプライヤーが 1 つのファミリーに落ち着くのではなく、6 つのファミリーを存続させている理由を説明しています。

石油化学および精製 — 32%
発電および蒸気分配 — 24%
冶金および熱処理 — 20%
化学処理 — 14%
ガラス、セラミックス、その他 — 10%

購入するときはパターンが重要です。蒸気分配プロジェクトは、1 つのミネラル ウール ファミリと 1 つのジャケットの詳細を標準化できます。同じ建物内に煙道、取鍋予熱器、熱処理炉を備えた冶金現場では、通常、ユーティリティ配管にミネラルウールまたはケイ酸カルシウム、高温経路にセラミックファイバーという 2 つのシステムを並行して稼働させることになります。

審査に耐える 5 段階の選択シーケンス

1

設計の基礎を書き留めます。 連続温度、アプセットまたはエクスカーション温度とその継続時間、周囲条件、屋内または屋外の場所、風への曝露、およびラインがオーステナイト系ステンレスかどうか。可動範囲の数値が欠落していることが、再仕様の最も一般的な原因です。

2

温度と化学的性質によってスクリーニングします。 繊維製品は分級限界の 100 ~ 150 °C 以内で、硬い製品は天井の 10 ~ 15% 以内で取り除きます。ステンレスについては、ASTM C871 に対する浸出性塩化物の結果を要求し、材料が ASTM C795 を満たしていることを確認してください。

3

厚さではなくターゲットを設定します。 メートルあたりの許容熱損失と接触の可能性がある最大表面温度を定義します。人員保護のための通常の上限は 60 °C です。その後、厚さは古い図面からコピーされるのではなく、計算から除外されます。

4

素材だけでなくシステムについても詳しく説明します。 総厚約 100 mm を超える千鳥状ジョイントを備えた 2 層、ホット ライン上に間隔をあけた拡張ジョイント、シールされたオーバーラップを備えたアルミニウムまたはステンレスのジャケット、習慣ではなくメーカーの表から取得したバンド間隔。

5

事後的に検証する。 試運転時の熱画像とスポット熱流束の測定により、請負業者がまだ現場にいる間に、接合部の隙間、圧縮部分、バルブの欠落を明らかにします。検査とテストの計画は、作業開始後ではなく、開始前に依頼してください。

煙道壁、炉ドア、バーナー クォール、フラット ダクトなど、ラップされたセクションよりも剛性の高いホットフェイス システムの方が形状に適している場合、アルミナ ベースのボードを使用すると、一貫した密度ときれいな切断が得られます。その家族の一例がこれです

Alumina Ceramic Fiber Board for Rigid Hot-Face Linings 硬質ホットフェイスライニング用アルミナセラミックファイバーボード 煙道壁、炉ドア、バーナークォール用の硬質アルミナベースの断熱ボード。一貫した密度ときれいなカットが重要なホットフェイスのライニングに適しています。 製品を見る→

。標準外の直径、カスタム形状、および混合材料システムは、通常、図面レビューの費用がかかるポイントです。エンジニアリング チームには次の方法で連絡できます。 技術サポート .

メンテナンスとコンプライアンス: 絶縁が実際に失敗する場所

  • 水が主な故障モードです。炭素鋼では、断熱材の下の腐食を意味します。オーステナイト系ステンレスでは塩化物応力腐食割れを意味します。低塩化物材料を指定し、ジャケットを密閉した状態に保ち、あらゆる破損を表面的なものではなく腐食イベントとして扱います。
  • ジャケットは天候を遮断します。重なり部分は一般的な天候の反対側を向いている必要があり、バンドの間隔は仕様に従っている必要があり、シーラントはその上に置かれる表面温度に応じて評価される必要があります。
  • 人員保護には限界があります。表面温度、接触時間、表面が滑らかかテクスチャかがすべて重要となるため、数値を個別に引用するのではなく、想定される接触状態を仕様に記録してください。
  • スケジュールに従って再検査します。重要なヘッダーの年に一度の熱画像検査と、スチーム トラップの故障、ウォーター ハンマー現象、またはジャケットの損傷後の物理的検査により、シャットダウン項目になる前にほとんどの劣化が検出されます。
  • ドキュメントパッケージは保管しておいてください。密度、ショット内容、分類温度、および塩化物試験レポートは、材​​料証明書と一緒に提出する必要があります。これらは、監査人や保険会社が失敗後に要求するものです。

大直径のヘッダー、拡張ループ、バルブ本体が予備成形されたセクションに適合することはほとんどありません。そこでフレキシブルブランケットが活躍します。ブランケットは不規則な形状を包み込み、動きに耐え、特別な工具を使わずに現場で切断できます。あ

Flexible Ceramic Fiber Blanket for Pipes and Furnaces パイプおよび炉用の柔軟なセラミックファイバーブランケット ニードルパンチブランケットがヘッダー、拡張ループ、バルブ本体を包み込み、不規則な移行や修理ゾーンの動きや現場での切断に耐えます。 製品を見る→

それらの移行ゾーンと修復ゾーンに正確に適合します。

実際的な結論は地味なものだ。 10 年間保持できる温度で候補タイプを分類し、天井に近いものをすべて選別し、ステンレスが存在する箇所の塩化物をチェックしてから、k 値の小数点以下の桁ではなく、接合部、ジャケット、および検査に設計労力を費やします。このシーケンスにより、300 °C の蒸気ラインと 1200 °C の煙道が両方とも限界内に保たれます。同じ規律が 2 つのまったく異なる材料に適用されます。

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