海洋石油平台保温方法对比浅析

海洋石油平台保温方法对比浅析

发表时间：2018-12-15T15:31:41.973Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：杜丰泰

[导读] 海洋石油平台上的管线和设备因所处环境的特殊性，大部分的管线和设备都需要做外部保温

海洋石油工程股份有限公司天津市 300461

摘要：海洋石油平台上的管线和设备因所处环境的特殊性，大部分的管线和设备都需要做外部保温，本文就结合目前海上平台管线和设备常用的保温材料和方法进行归纳比较，对各种保温方法的优缺点和适用条件进行对比浅析。

关键词：保温材料的作用和要求，保温材料，保温方法对比，优缺点

1海洋石油领域对保温材料的作用和要求

1.1保温材料的主要作用

海洋石油作为一个特殊的作业领域，管线、设备的保温材料主要应用于以下几个方面：

1)人身保护：当管线、设备的表面温度高于65℃时，为保护人体被烫伤，需要加保温层。

2)保热：由于油、气处理系统的要求，部分流体有维持温度的要求，当操作温度高于环境温度时，要保温或者伴热+保温来维持温度。

3)保冷：低温管线和设备，为了防止吸热而采用保冷措施。

一般来说，在我国海洋石油平台和FPSO上，保温材料的使用温度范围为：-20℃～210℃。

1.2海洋石油领域对保温材料有以下要求

1）要有良好的耐候性

海洋石油平台上的保温材料多为露天使用，海上潮湿和盐碱性的空气，强烈的日照和海水冲刷都对保温材料形成了严峻的考验，由于潮湿和海浪作用，海水常常浸透到保温层内对金属外层造成强烈的UIC（UnderInsulationCorrosion）腐蚀。因此，保温材料应能抵御由于平台和船体晃动而引起的振动和撞击，应能抵御紫外线照射和盐碱腐蚀，应能避免UIC腐蚀，即要有良好的耐候性。

2）质轻，便于安装、维修

由于海洋平台及FPSO海上建造“寸土寸金”，因此，为了节约空间，各类管线、设备布置相当紧密，保温材料应易于在狭小空间内安装，在同样的保温效果下，材料的应用厚度应尽可能小，密度尽量小。并且由于保温工作需要在管线、设备安装，试验、涂装后才能进行，许多工作需要在海上实施，而海上施工造价昂贵，因此要尽量缩短工期，施工工艺越简单越好。设计寿命一般为15～20年，设备或管道维修时，装拆容易、方便。

3）保温材料应为不燃或阻燃。

4）保温材料应为环保型材料，对人体无伤害。

总之，海洋石油平台对保温材料的要求应为：低导热率（λ），抗水汽渗透能力强即高湿阻因子（μ），密度小，耐候性强、使用寿命较长的环保型材料。

2海洋石油平台常用的保温材料

在我国海洋石油平台上，最常用的管线和设备保温材料有岩棉制品、玻璃棉制品、陶瓷棉制品、橡塑制品等几种。

2.1岩棉制品

岩棉制品是以玄武岩为主要原料，经高温熔融后，由高速离心设备制成无机纤维，同时均匀加入一定比例的粘结剂、防尘油、硅油混

合而成。常用的岩棉制品主要有岩棉板、岩棉管、岩棉缝毡、岩棉瓦块等。岩棉制品的主要技术指标有：

在上面介绍的几种保温材料中，岩棉制品、玻璃棉制品、陶瓷棉制品因价格低廉而广泛被使用，橡塑制品因价格较贵只有为数不多的合资平台使用。岩棉制品、陶瓷棉制品这些材料都为纤维类保温材料，在海洋环境中，如果外护层破损，一旦遇水纤维间的毛细现象及静电吸附作用，就会有海水进入保温层，在日照和高温作用下，纤维成了光导和衍射催化剂，造成UIC腐蚀。而且保温材料进水后，绝热效果便失效，因此需要经常更换（平均3~4年更换一次）。另外纤维在施工和使用时，易引起对人体呼吸道感染及环境污染。玻璃棉制品虽为闭孔结构，但其较脆，不耐冲击及振动。

而橡塑制品为闭孔弹性体，具有柔软、耐热、耐寒、减震、吸音、阻燃、防水、导热系数小等优良性能。由于材质柔软，质轻，拿着方便，回弹高，抗拉抗压强度高，不用轻拿轻放，不易被重物冲压而损坏。一般小尺寸使用管材，大尺寸使用板材，并配用专用胶水，施工时用刀将材料切成各种所需形状，用胶水粘接即可，而且使用厚度薄，基本上单层保温，施工方便。

虽然橡塑制品本身就具有了隔热层和防潮层的作用，但在海洋露天操作环境下，还需要一个外部保护层，其外护层一般有两种。一种是油漆，即涂上足够厚度的抗紫外线和海洋环境的油漆，一般为两层，第一层为深色厚度比较薄，用于隔热层与二层漆的连接，在一层漆后加用于加强作用的纤维，外层漆为抗紫外线和海洋环境的油漆。当使用油漆时有一定的操作温度和干化时间要求。另一种为非金属外护

层，即使用一种抗紫外线和海洋环境的非金属材料粘接在橡塑泡沫的外层。这种外护层有玻璃纤维布、PAP板等。无论哪种外护层，对于板材都可以提供预制产品，对于管材则需要第二道施工工序。

随着科学技术的进步，橡塑产品也在不停的更新、发展，产品中的氯氟烃及氯离子含量不断减少,使用温度范围也扩大到了150℃。

以下是几种保温材料的性能对比，详见下表：

种类

项目岩棉聚氨脂泡沫玻璃棉泡沫玻璃橡塑海绵

密度（Kg/m3） 80-200 30-60 24-120 ≤150 40-80

导热率

W/m·K ≤0.044

@70℃ 0.0275

@25℃ 0.043

@70℃ 0.066℃@24℃ 0.04℃@37℃

抗压强度(10%型变下压缩力Kpa) ≥90 ≥500 回弹

使用温度最高600℃

推荐350℃ -180-100℃最高400℃推荐300℃ 400℃ 120℃

拉伸强度MPa 纤维散出 0.25 纤维散出掉渣 ≥0.6

扯断伸长率离解 2 离解无 ≥135

永久变形(25万次压缩50%)% 成为粉末大部分破碎成为粉末粉末＜7.5

回弹性% 无 8 无无 75-95

透水性(厚0.8~1.5mm)(S) 吸湿 1．8 吸湿 5-18

阻燃性 A1级 B3级 A1级 A1级 B1级

耐候性风化良风化优

对金属腐蚀吸湿腐蚀氯离子含量腐蚀吸湿腐蚀防腐优

湿阻因子 3~5 ~100 3~5 ≥4500

3.2保温方法的比较

目前海洋石油平台常用的保温方法是先放入玻璃棉制品或陶瓷棉制品后，在保温材料外层包裹铝皮再用螺丝钉，硅胶固定最后还需要不锈钢扎带扎紧，工作流程复杂而且难度高，需要高水平技术人员，保温材料对人员身体伤害较大，施工危险系数也大。施工现场必须具备两台中型设备，一台卷管机，一台切板机，需要一定的施工空间。

现在还有一种新兴的保温方法是用橡塑作为保温材料，在保温材料外层包裹U-PVC（特种-PVC）,用胶接和塑钉固定完成。U-PVC （特种-PVC）保温外护系统是由陆地预制工厂根据图纸把各种尺寸的管线，弯头，三通和各种阀门的外形尺寸都预先模压制作成型，现场施工便于携带，安装便利，无需现场制作。U-PVC（特种-PVC）材质轻，隔热效果好，保温阻燃，耐酸碱抗腐蚀，抗弯强度和冲击韧性强，操作简单，安全可靠。

4.保温方法优缺点的比较

通过比较使用橡塑作为保温材料，在保温材料外层包裹U-PVC（特种-PVC）的保温方法相比传统金属铝皮配合玻璃棉制品的保温方法，具有加工组装方便，使用成本低的优点，成本上虽然橡塑材料的价格较高，初期投资较大，但使用寿命长，实际单位时间投资仍较小；再加上U-PVC（特种-PVC）的保温方法的施工成本低，这样和传统铝皮的保温方法成本相差不大；但最重要的一条就是施工人员的安全U-PVC（特种-PVC）的保温方法能充分保障，而传统铝皮配合玻璃棉制品的的保温方法却在施工人员安全问题上存在问题。 5结论

我相信随着科技的发展和人们认识水平的提高，橡塑材料的优良性能及其安全、环保的特点加上U-PVC（特种-PVC）的保温方法，会越来越受到人们的重视，其在海洋石油事业保温领域的应用会越来越广泛的。

6参考文献：

[ 1 ] 我国石油安全中的南海因素探讨[J]. 龙隆. 现代商贸工业. 2013(16)

[ 2 ] 深海管道非线性屈曲理论计算方法[J]. 余建星,李智博,杜尊峰,傅明炀,卞雪航,杨源. 海洋工程. 2013(01)