Високотемпературни изолации

Инструменти, материалиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 1, 2014

В редица отрасли на промишлеността много от използваните технологии за производство включват процеси, протичащи при високи температури. Такива процеси са например нанасянето на покрития, сушенето, производството на енергия и много други.

В подобни случаи осигуряването на добра топлинна защита на използваното производствено оборудване, както и на техническия персонал, е посредством използването на изолационни материали устойчиви на високи температури, с висока точка на топене и добри противопожарни свойства.

Принципно, разнообразието от изолационни материали е голямо. Предлагат се материали с различни характеристики, структура, специфични свойства, в различни варианти на изпълнение като рула, панели, вата и т.н., с различна дебелина и други.

Изолации от керамични влакна
Керамичните влакна са сред най-често използваните материали за високотемпературни изолации. Те са лек изолационен материал, а направените от тях разнообразни по форма изолационни продукти се характеризират с гъвкавост и устойчивост на повечето киселини.

По отношение на устойчивостта на киселини изключение правят хидрофлуорната киселина, фосфорната киселина, силните алкали. Изолациите от керамични влакна са устойчиви и на основи, както и на корозионни процеси. Издържат на температури, достигащи до около 1400 °C. Съответно, изолационните продукти се характеризират с ниска топлопроводимост, изключителна термоустойчивост, малко тегло и висока корозионна устойчивост.

При намокряне с вода, масло и други след изсушаване температурните и физически характеристики остават същите. Изолационните материали от керемични влакна се предлагат в разнообразни форми, сред които керамична вата на рула, плочи, в насипно състояние, хартия и филц, модули, текстил, покрития и смеси.

Керамичната вата обикновено е с работна температура до 1100 °C. Тя е устойчива на термичен шок. Характеризира се с ниска топлопроводимост, висока гъвкавост, нисък коефициент на свиване. Тя е материал, който не гори и не поддържа горенето.

Като изолационен продукт керамичната вата обикновено се предлага под формата на рула или плочи. Керамичната вата на рула се произвежда от дълги, неорганични фибри, които осигуряват изключителна здравина на материала. Характеризира се с висока ефективност и е устойчива на топлинен шок.

Керамичната вата на плочи се използва предимно в приложения, изискващи изолационният продукт да издържа на ерозия, вибрации, механични въздействия. Плочите обикновено са твърди, неогъваеми, огнеупорни и се предлагат с различна дебелина. Лесно се режат и пробиват. Често използвани са за изолиране на различни видове пещи.

Хартията и филцът от керамични влакна са подходящи за индустриални и битови приложения, като тяхно предимство е възможността за лесно разрязване, без да е необходимо използването на специално предназначени за целта инструменти. Работната температура обикновено е до около 1200 °C.

Предлагат се с различна дебелина и ширина. Сред предимствата им са ниска термопроводимост, добра якост при обработка, лесното огъване и увиване, което гарантира висока ефективност на топлоизолацията в много индустриални приложения.

Считат се за много подходящи в приложения, изискващи висока степен на чистота и устойчивост на материала на високи температури. Намират широко приложение за термоизолация и уплътнение на индустриални и битови уреди, леярска екипировка, като разделящ материал при спойки и заварки, като допълнителна изолация в металолеенето и други.

Технически текстил
Принципно техническият текстил може да бъде разделен в много категории в зависимост от материалите, от които е произведен, технологията на производство му, както и в зависимост от приложението. Топлоизолационните тъкани могат да се използват като материали за защита от топлина, огън, срещу разтопени метали, при изработването на противопожарни одеала, топлинни завеси, защитно облекло, за направата на филтри и др.

Намират приложение и като изолационен материал в строителството, могат да бъдат използвани и при изработването на текстилни компенсатори, уплътнения при високи температури и агресивни среди.

Плат от керамични влакна например се използва за изграждането на топлинни екрани и щитове за температури от порядъка на 800/1200 ° C. Подходящ е за изолиране на машини и системи, изложени на висока температури. Много често се използва за топлинни екрани, изолация в заваръчната техника, пещи или за щитове за кабели и маркучи, намиращи се в близост до източници на висока температура.

За облицоването на високотемпературни съоръжения като котли, пещи, високотемпературни тръби, турбини и други, често използвани са одеялата от керамични влакна. Те са труднозапалими, имат малко тегло и голяма гъвкавост, висока издръжливост на разтягане, ниска свиваемост, отлична издръжливост на корозия, висока еластичност, добра звукова абсорбция.

Считат се за подходящи за температури до около 1400 оС. Характеризират се с много ниска топлопроводимост, висока устойчивост на резки промени в температурата, ниско акумулиране на топлина. Освен топлинна осигуряват и добра звукова изолация. Считат се за подходящо решение и за сухо облицоване на строителна стомана и за защита от пожар.

Сред възможните им приложения са и противопожарни системи, изолация на парни и газови турбини, изолация при заварки, изолация на пещи за стъкло, облицовка на комини и други.
Тъканите, изработени от армидни влакна, се характеризират с много добри топлоизолационни свойства и механична якост. Максималната им работна температура обикновено е около 300 оС.

Максималната работна температура на тъканите, изработени от стъклени нишки, може да достигне и до около 700 оС.
Предлагат се и тъкани от силикатни влакна. Силикатните влакна се получават чрез прибавяне на специални химикали при процеса на получаване на стъклените, третират се термично, за да се получи състав с възможно по-висока чистота на Si. Максималната им работна температура е до около 1000 оС.

Изолационни въжета
Изолационните въжета обикновено се изработват чрез усукване или изплитане на нишки от изолационен материал. Съответно, в зависимост от използваната технология се делят на усукани и плетени въжета. Усуканите се получават чрез взаимното усукване на голям брой нишки. За предаване на по-голяма стабилност на въжетата често те се предлагат с външна оплетка. Използват се за изолиране на тръби, кабели, уплътняване на фуги и други.

Плетените въжета се характеризират с добра еластичност и бърз и лесен монтаж и в трудни работни условия. Плътно изплетените въжета или познати още като набивки се произвеждат чрез преплитане на прежди върху една компактна сърцевина от усукани или оплетени нишки. Това ги прави компактни, плътни, с висока механична устойчивост и уплътняващи свойства. За да се постигне по-голяма механична здравина, твърдост и плътност, могат да се направят две или повече външни оплетки. Предлагат се с кръгло, квадратно и правоъгълно напречно сечение.

За производството на изолационни въжета се използват керамична прежда, стъклени нишки, фибростъкло.
В зависимост от използвания изолационен материал въжетата се използват при различна работни температури. Например плетените въжетата от фирбростъкло са с температурна устойчивост до около 650 °C.

Сред намиращите приложение високотемпературни изолации са и топлоизолационните ленти. Те се произвеждат от различни материали, като изборът на материал определя и границите на приложение. Сред използваните материали са керамични, стъклени, силикатни нишки. За специални приложения те могат да бъдат допълнително обработени: с графит, тефлон (PTFE), силиконизирани, покрити с каучук, алуминиево фолио и др.

Плетените ленти от фибростъкло например са подходящи за температури до около 500 °C. Обикновено се използват за уплътняване на капаци, врати, прозорци в отоплителни камини, котли, печки и др. От своя страна, лентите от керамична прежда могат да се използват до температури от порядъка на 1100 оС.

Самата керамична прежда може да бъде армирана. С оглед на улесняване на монтажа производителите предлагат и самозалепващи се ленти, но е добре в този случай да се вземе предвид температурната издръжливост на самозалепващия се слой.

Вермикулитни плоскости
Вермикулитът е естествен изкопаем минерал, съдържащ комплекс от различни видове силикати. При термична обработка той експандира и формира гранули с различна структура и големина, които притежават много добри топлоизолационни свойства. Изолационните продукти от вермикулит се характеризират с ниско относително тегло и сравнително лесна обработка. Те не съдържат агресивни минерали или азбест и се счита за екологично чист материал. 

Като изолация вермикулитът се предлага предимно под формата на изолационни плочи. Той е устойчив на термошок и може да се монтира в пещи в непосредствен контакт с източника на топлина. Характеризира се с висока термоустоичивост, добра химическа устойчивост на киселини, основи и изгорели газове, добра механична здравина, ниска топлопроводност. При нагряване вермикулитът не отделя вреден дим. Той е незапалим и е лесен монтаж.

Каменна вата
Каменната вата обикновено се произвежда от напълно естествена суровина – вулканична скала. Изолацията от каменна вата притежава освен добри топлоизолационни свойства и много добри звуко- и пожароизолационни свойства. Каменната минерална вата е непромокаема изолация, пропускаща пара и издръжлива на химикали и микроорганизми.

Тя ограничава развитието на бактерии и задържането на прах, а освен това може да бъде рециклирана. Често се определя като една най-ефективните високотемпературни изолации. Предлага се под формата на рула, плоскости и други.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

Top