Le tuyau de support en acier forme le noyau des tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane, Fournir une résistance structurelle et une capacité de transport des fluides. Ses normes de matériau et de fabrication sont adaptées au diamètre et à l'application du pipeline. Pour les tuyaux avec un diamètre nominal (DN) de ≤150 mm, Le tuyau de porte-avions est généralement un 20# tuyau en acier en carbone sans couture conforme au GB / T 8163-2018 standard. Cette norme garantit une résistance à la traction élevée (≥410 MPa) et excellent soudabilité, Le rendre idéal pour les applications de plus petit diamètre comme l'eau chaude souterraine ou l'approvisionnement en eau réfrigérée. Les tuyaux sans couture sont préférés dans ces tailles en raison de leur structure uniforme, qui minimise le risque de fuites sous pression.

Pour les tuyaux plus grands avec du DN ≥200 mm, Q235 Les tuyaux en acier en carbone soudé en spirale sont utilisés, adhérer au GB / T 9711-2017 standard, couramment appliqué dans les industries du pétrole et du gaz. Le Q235 Steel offre une limite d'élasticité ≥235 MPa et une bonne ductilité, Convient pour le transport à volume élevé sur de longues distances, comme les oléagnes du pétrole brut. Le soudage en spirale permet une production rentable de tuyaux de grand diamètre tout en maintenant l'intégrité structurelle. Le choix des tuyaux soudés en spirale pour les plus grands diamètres équilibre les performances et les considérations économiques, La réduction des coûts des matériaux de 10 à 15% par rapport aux alternatives transparentes.

La flexibilité des normes est un avantage clé, Comme le tuyau de support en acier peut également se conformer aux spécifications internationales comme API 5L, ASTMA53, ou votre seul 10217, en fonction des exigences du client. Par exemple, Les tuyaux API 5L sont largement utilisés dans les pipelines de pétrole brut en raison de leur forte résistance à la corrosion et de la capacité à résister aux pressions 25 MPa. Tuyaux ASTM A53, Disponible en formulaires sans couture ou soudés, sont courants dans les systèmes de chauffage district, offrant des performances fiables à des températures jusqu'à 150 ° C. Les normes DIN garantissent la compatibilité avec les projets d'infrastructure européenne, mettre l'accent sur la précision et la durabilité. Cette adaptabilité permet aux tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane de répondre, Assurer le respect des réglementations locales et des spécifications du projet.

La surface du tuyau de porte-acier est souvent traitée pour améliorer l'adhésion avec la couche d'isolation en mousse de polyuréthane. Des processus comme le sable 2.5 Niveau de propreté éliminer l'échelle du moulin et la rouille, Amélioration de la résistance aux liaisons de 20 à 30%, Selon ISO 8501-1 normes. Une bonne préparation de surface est essentielle pour éviter le délaminage, ce qui pourrait compromettre l'efficacité thermique ou entraîner une corrosion sous isolation (LEQUEL). En combinant des matériaux robustes et des normes personnalisables, Le tuyau de porte-acier assure la fiabilité et la longévité de l'ensemble du système de tuyauterie, Applications de soutien des réseaux de chauffage urbain aux champs de pétrole distants.

Propriétés de la couche d'isolation en polyuréthane

La couche d'isolation est le cœur des tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane, offrir des performances thermiques exceptionnelles. Composé de mousse de polyuréthane rigide sans CFC provenant de fabricants réputés comme BASF ou Bayer, Cette couche assure la conformité environnementale en évitant. La mousse est produite en utilisant des agents de soufflage avancés comme N-Pentane, qui ont un potentiel de réchauffement climatique presque zéro (GWP), alignement sur des réglementations telles que le règlement F-GAS de l'UE (517/2014). Cette formulation respectueuse de l'environnement maintient la forte efficacité d'isolation de la mousse, Le rendre adapté à des projets d'infrastructure durables.

La densité de la mousse est un paramètre critique, avec un minimum de ≥60 kg / m³, comme spécifié. Des densités plus élevées améliorent la résistance à la compression (≥0,3 MPa), Permettre à l'isolation de résister aux contraintes mécaniques dans les applications souterraines ou à haute pression. Par rapport aux mousses à densité plus basse (35–40 kg / m³) Utilisé dans des systèmes moins exigeants, La densité ≥60 kg / m³ garantit la durabilité dans des environnements difficiles, comme les oléagnes du pétrole brut, où des charges de sol ou une expansion thermique peuvent se produire. La structure à cellules fermées, avec un taux de fermeture cellulaire de 92 à 95%, minimise l'absorption de l'eau à ≤0,2 kg / m², Protéger le tuyau de porte-acier contre la corrosion et le maintien des performances d'isolation au fil des décennies.

La conductivité thermique est une autre caractéristique remarquable, avec des valeurs ≤0,033 w /(m · k) à 50 ° C, significativement inférieur à la laine minérale (0.035–0.045 avec(m · k)) ou fibre de verre (0.033–0.048 avec(m · k)). Cette faible conductivité réduit la perte de chaleur jusqu'à 40% dans les systèmes de chauffage district, Traduction en économies d'énergie de 300 à 500 kWh par kilomètre par an, Basé sur des données de réseau urbain typiques. La mousse est appliquée à l'aide de machines moussantes à haute pression, qui injectent le mélange de polyuréthane entre le tuyau de support en acier et la veste extérieure. Ce processus assure une épaisseur uniforme (30–100 mm, en fonction de l'application) et élimine les vides, Amélioration de l'efficacité thermique et de l'intégrité structurelle.

Le processus de moussage est étroitement contrôlé pour atteindre une qualité cohérente. Paramètres comme la température de mélange (20–25 ° C), pression (100–150 bar), et le temps de durcissement (20–30 minutes) sont optimisés pour produire une mousse avec un minimum de défauts. Inspections post-monnaie, comme ceux décrits dans EN 253, Vérifier la densité, conductivité thermique, et adhérence au tuyau en acier et à la veste extérieure. Le résultat est une couche d'isolation qui offre des performances fiables à une large plage de température (-50° C à 150 ° C), Le rendre idéal pour les applications de l'approvisionnement en eau réfrigéré à la distribution de l'eau chaude dans les réseaux de chauffage de district.

Spécifications de la veste extérieure

La veste extérieure des tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane offre une protection essentielle contre les facteurs environnementaux, Assurer la longévité de l'isolation et du tuyau porteur. Deux matériaux principaux sont utilisés: polyéthylène à haute densité (PEHD) vestes à tuyaux ou vestes en acier galvanisées. Le HDPE est le choix le plus courant en raison de sa résistance à la corrosion, flexibilité, et la rentabilité. Le HDPE subit un traitement corona, un processus d'activation de surface qui augmente son énergie de surface à partir de 30 Mn / m à 38–42 mn / m, Amélioration de l'adhésion à la mousse de polyuréthane de 25 à 30%, Selon les normes ASTM D2578. Cette forte liaison empêche la délamination, Même sous cyclisme thermique ou contrainte mécanique.

La veste HDPE a une densité de polyéthylène minimale ≥940 kg / m³, Assurer une résistance à la traction élevée (≥20 MPa) et résistance aux chocs. Cette densité contribue également à l'imperméabilité de la veste, avec des taux d'absorption d'eau en dessous 0.05%, Protéger la couche d'isolation de l'entrée d'humidité dans les installations souterraines. L'épaisseur de la veste varie généralement de 2 à 5 mm, en fonction du diamètre du tuyau et des conditions environnementales. Par exemple, vestes plus épaisses (4–5 mm) sont utilisés dans des pipelines de pétrole brut pour résister aux charges du sol et à l'abrasion, tandis que les vestes plus minces (2–3 mm) suffit pour les systèmes de chauffage district en milieu urbain.

Les vestes en acier galvanisées sont une alternative pour les applications nécessitant une protection mécanique supplémentaire, comme les pipelines hors sol exposés à l'impact ou au vandalisme. L'acier est recouvert d'une couche de zinc (70–100 µm d'épaisseur) Pour éviter la corrosion, Réponse des normes comme ASTM A653. Tandis que l'acier galvanisé est plus robuste, il est plus lourd et plus coûteux que le HDPE, Augmentation des coûts d'installation de 15 à 20%. Son utilisation est généralement limitée aux environnements à haut risque, comme les plantes chimiques ou les zones côtières à haute salinité.

Les deux types de vestes sont conçus pour résister aux défis environnementaux, y compris le rayonnement UV, fluctuations de température, et exposition chimique. Les vestes HDPE sont souvent stabilisées par UV avec des additifs en noir en carbone, prolonger leur durée de vie à 30 à 50 ans dans les applications en plein air. Les vestes en acier galvanisées nécessitent des inspections périodiques pour garantir que le revêtement de zinc reste intact, Comme la corrosion peut compromettre la protection au fil du temps. Le choix entre le HDPE et l'acier galvanisé dépend de facteurs comme l'emplacement d'installation, budget, et capacités de maintenance, Le HDPE étant l'option préférée pour la plupart des applications souterraines en raison de sa balance des performances et de son coût.

Applications et analyse des performances

Les tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane sont conçus pour une large gamme d'applications, Tirant parti de leur isolation thermique supérieure et de leur durabilité. Une utilisation principale est dans les systèmes souterrains d'eau chaude et d'eau réfrigérée, où ils maintiennent des températures de liquide avec une perte d'énergie minimale. Dans les systèmes d'eau chaude fonctionnant à 80–120 ° C, la faible conductivité thermique (≤0,033 w /(m · k)) de la mousse de polyuréthane réduit la perte de chaleur à 1 à 2%, Comparé à 8 à 10% pour les pipelines traditionnels. Systèmes d'eau réfrigérée, fonctionnant à 5 à 10 ° C, bénéficier de la résistance de la mousse à la condensation, Prévenir la corrosion et maintenir l'efficacité du refroidissement.

Les réseaux de chauffage et de refroidissement en district sont une autre application clé. En milieu urbain, Ces tuyaux offrent de l'eau chaude ou froide sur de longues distances, Servir les bâtiments résidentiels et commerciaux. Par exemple, un réseau de chauffage de district à Stockholm, Suède, utilise des tuyaux isolés en polyuréthane pour obtenir une efficacité énergétique de 90%, réduisant les émissions de CO2 par 200 tonnes par an par 10 km de pipeline. La possibilité de personnaliser les tailles de tuyaux (DN 6–1220 mm) et les épaisseurs d'isolation garantissent la compatibilité avec différents débits et exigences de température, faire de ces tuyaux une pierre angulaire des infrastructures urbaines modernes.

Les oléagnes de pétrole brut représentent une application exigeante, où l'isolation en polyuréthane maintient la viscosité de l'huile en empêchant les chutes de température sur de longues distances. Dans les environnements arctiques, comme le pipeline Sakhalin-II en Russie, Ces tuyaux fonctionnent à des températures aussi basses que -40 ° C, avec des épaisseurs d'isolation de 80 à 100 mm garantissant que les températures de l'huile restent supérieures à 50 ° C. La résistance de la veste HDPE à la corrosion du sol et la conformité du tuyau de porte-acier avec les normes API 5L assurent la fiabilité sous des pressions élevées (10–20 MPA) et des conditions difficiles.

Autres pipelines d'isolation thermique, comme ceux des systèmes d'énergie de traitement chimique ou géothermique, bénéficier également de l'isolation en polyuréthane. Dans les applications géothermiques, Les tuyaux manipulent des fluides à 100–150 ° C, avec la résistance à la compression de la mousse et une faible absorption d'eau assurant des performances à haute pression, environnements humides. Études comparatives, comme ceux du Journal of Energy Engineering, Montrez que les tuyaux isolés en polyuréthane réduisent les coûts d'énergie de 20 à 30% par rapport à la laine minérale ou en fibre de verre dans ces applications, En raison de leur efficacité thermique supérieure et de leur durabilité.

Tableau de résumé des spécifications

Le tableau suivant résume les spécifications clés des tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane, Sur la base des détails fournis:

Ce tableau fournit une référence concise pour les ingénieurs et les chefs de projet, mettre en évidence les matériaux, normes, et applications qui définissent les performances des tuyaux en acier d'isolation en polyuréthane.