岩棉密度对导热系数及机械性能的影响

  岩棉板厂家 http://www.sdfpjd.com 摘要:我国标准GB和美国标准ASTM关于岩棉保温材料密度指标值等的规定不同,这导致对在国际项目中采用国标要求生产的岩棉产品产生争议。文章比较了GB和ASTM标准中岩棉制品各项参数值的不同,并通过试验研究了岩棉密度、服役温度对岩棉制品各项性能指标的影响(包括导热系数、抗压强度、线性收缩率等),为解决岩棉制品因采用不同标准进行生产而产生的争议提供依据。
关键词:岩棉保温材料;GB和ASTM标准;争议;密度;服役温度;导热系数中图分类号:T0176.74TE973.3文献标识码:B文章编号:1001-2206(2010)06-0054-03

0引言
在化工、电力、船舶、汽车和建筑等行业中,常需用各种保温材料对管道和设备进行保护,以期达到保温、防火或吸音的目的,这些保温材料对确保工艺装置稳定运行、降低运行风险、节能减排等也起到了关键的作用u。常用的保温材料有玻璃棉、硅酸钙、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、岩棉、硬质聚氨酯等。其中岩棉保温产品由于价格低廉、导热系数小、容重轻、无腐蚀性,并具有较好的化学稳定性和吸声性能而在保温材料市场中占据重要的地位[4。近年来随着摆锤法等先进生产工艺的应用,岩棉产品的应用范围得到了进一步的拓展。由于国际交流与合作,国内外工程技术标准都趋于接近。但国内外标准关于岩棉产品的密度指标存在显著的差异,这导致对在国际项目中采用国标要求生产的岩棉产品存在争议。例如在阿尔及利亚某石化项目中业主就对我国生产的岩棉产品密度、厚度等指标提出异议,甚至一度拒绝已经到场的价值数百万元人民币的岩棉制品。虽然经多次技术澄清和计算验证使得业主最终接受了此批产品,但对项目进展还是产生了一定影响。因此有必要对国内外岩棉保温材料标准进行比较和分析,并研究岩棉密度对其性能的影响,以便为此类产品的设计、生产、质检和施工提供依据,为解决岩棉制品因采用不同的标准进行生产而产生的争议提供依据,同时也为国内产品顺利进入国际市场提供参考。

1国内外岩棉相关标准技术参数差异分析目前,国内保温材料的权威标准为GB/T
11835-2007《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》,该标准对岩棉板、带、毡、管壳等产品性能指标都进行了限定。而国际工程通用的岩棉保温材料标准为美国材料与试验协会的ASTM系列标准,该系列标准将岩棉管壳、岩棉毡和岩棉板分别用不同的标准来描述,其最新的版本分别为ASTMC547-2007、ASTMC592-2008和ASTMC612-2009。虽然近年国内外都对与岩棉制品相关的标准进行了升版,但技术参数仍然存在差别,如表1所示。
可以看出,国内外标准中岩棉制品的主要性能


 
参数包括岩棉的密度、导热系数和线性收缩率等都存在差异。ASTM标准只规定了各种岩棉制品密度的最大值,而国标中把各岩棉制品的密度限定在一定范围内,两个标准中对密度值的要求也不一致。对于导热系数和线性收缩率,国内外标准都是限定了最大值。ASTM标准对于管壳导热系数的要求严于国标,而对其他两种岩棉制品的导热系数要求稍低于国标。对于各种岩棉产品线性收缩率的要求美标都高于国标。与另外两个参数相比,岩棉的密度为一个相对独立的参数,它受外界影响较小并可以对上述另外两个参数和保温层的其他性能产生影响。因此为便于理解国内外标准对岩棉的性能要求,本文研究了岩棉密度对保温层性能的影响。
2密度和服役温度对岩棉导热系数的影响导热系数是决定保温材料性能的最重要的参数之一,保温材料的材质、密度以及使用温度等条件对导热系数都有重要影响。为研究岩棉密度对导热系数的影响,采用摆锤法分别生产了不同密度的岩棉块,在150℃的温度条件下进行测试,试验结果见图1。由ASTM标准可以看出定义某种材料的保温性能需要各种温度条件下的导热系数值,因此本文取密度为105kg/m3的岩棉测试了不同使用温度下岩棉的导热系数,以研究温度与导热系数之间的关系,试验结果见图2。岩棉的导热系数按照ASTMC335中的方法进行测试。

 
从图1中可以看出,岩棉的导热系数随着密度的增加先减小,而后在80kg/m3的条件下达到谷值后又逐渐增加。保温材料的散热主要通过固体导热、气体导热和辐射以及对流传热。空气的导热系数通常小于0.03W/(m·K),而岩棉的导热系数则通常大于0.04W/(m·K)。因此仅考虑岩棉保温材料固体与气体比例,则保温材料密度越高其导热系数也越大。但气体的空间越大则岩棉材料内空间的热辐射和对流热损失就越多,导致密度小到一定程度后岩棉的导热系数也开始变大国。综合各种因素的影响,岩棉保温材料的密度需要控制在一定范围内才能起到理想的保护效果。
图2中岩棉的导热系数与温度近似呈线性关系。对所测数据的线性拟合结果为Y=0.026+
1.56X,相关性系数为0.9812,所测温度范围内的导热系数值与线性拟合结果均在10%的误差之内。导热系数与温度呈近似直线关系可能有两方面的原因,一方面材料本身的性质随温度的升高发生了改变,另一方面则主要归因于热辐射对实测导热系数的影响。因为辐射散热量与材料温度的四次方相关,所以温度越高保温层外侧热损失量就越大,试验中根据内外侧温差计算的导热系数就越大。因此实际应用中可以将温度近似看作导热系数的线性函数,由已知数据推出其他温度条件下的导热系数,或用保温层内外壁的平均温度来计算保温厚度。
3密度对岩棉制品其他性能的影响(见表2)实际应用中虽然保温层外面有铝皮或镀锌铁皮表2密度为75kg/m2和85kg/m2的岩棉材料性能参数比较
当前文章地址:http://www.sdfpjd.com/xinwenzhongxin/changjiadongtai/20190715/149.html

伯爵彩票APP下载 宝马彩票APP下载 博易彩票APP下载 乐仑彩票平台 爱尚彩票平台 爱淘彩票平台 河北快3走势图 爱波彩票平台 河北快3开奖直播 爱乐彩票平台