O tubo de transportadora de aço forma o núcleo dos tubos de aço de isolamento de poliuretano, fornecendo força estrutural e capacidade de transporte de fluidos. Seus padrões de material e fabricação são adaptados ao diâmetro e aplicação do oleoduto. Para tubos com um diâmetro nominal (DN) de ≤150 mm, O tubo da transportadora é tipicamente um 20# tubo de aço carbono sem costura em conformidade com o GB/T 8163-2018 padrão. Este padrão garante alta resistência à tração (≥410 MPa) e excelente soldabilidade, tornando-o ideal para aplicações de diâmetro menor, como água quente subterrânea ou abastecimento de água gelada. Tubos sem costura são preferidos nesses tamanhos devido à sua estrutura uniforme, que minimiza o risco de vazamentos sob pressão.

Para tubos maiores com DN ≥200 mm, Q235 tubos de aço carbono soldados em espiral são usados, aderência ao GB/T 9711-2017 padrão, comumente aplicado em indústrias de petróleo e gás. O aço Q235 oferece uma resistência ao escoamento ≥235 MPa e boa ductilidade, Adequado para transporte de alto volume a longas distâncias, como oleodutos de petróleo bruto. A soldagem em espiral permite a produção econômica de tubos de grande diâmetro, mantendo a integridade estrutural. A escolha de tubos soldados em espiral para diâmetros maiores equilibra o desempenho e considerações econômicas, Reduzindo os custos do material em 10 a 15% em comparação com alternativas perfeitas.

A flexibilidade nos padrões é uma vantagem essencial, Como o tubo de transportadora de aço também pode atender às especificações internacionais como a API 5L, ASTM A53, ou seu único 10217, Dependendo dos requisitos do cliente. Por exemplo, Os tubos da API 5L são amplamente utilizados em oleodutos de petróleo bruto devido à sua alta resistência à corrosão e capacidade de suportar pressões até 25 MPa. Tubos ASTM A53, Disponível em formas sem costura ou soldada, são comuns nos sistemas de aquecimento distrital, Oferecendo desempenho confiável em temperaturas de até 150 ° C. Os padrões DIN garantem a compatibilidade com projetos de infraestrutura europeia, enfatizando a precisão e a durabilidade. Essa adaptabilidade permite que os tubos de aço de isolamento de poliuretano atendam a diversas necessidades de mercado global, Garantir a conformidade com os regulamentos locais e as especificações do projeto.

A superfície do tubo de aço é frequentemente tratada para melhorar a adesão com a camada de isolamento de espuma de poliuretano. Processos como jateamento de areia para um SA 2.5 Nível de limpeza Remova a escala do moinho e a ferrugem, Melhorando a força de ligação em 20 a 30%, Conforme ISO 8501-1 padrões. A preparação adequada da superfície é fundamental para evitar a delaminação, o que poderia comprometer a eficiência térmica ou levar à corrosão sob isolamento (QUAL). Combinando materiais robustos e padrões personalizáveis, O tubo de transportadora de aço garante a confiabilidade e a longevidade de todo o sistema de tubulação, Apoiando aplicativos de redes de aquecimento urbano a campos petrolíferos remotos.

Propriedades da camada de isolamento de poliuretano

A camada de isolamento é o coração dos tubos de aço de isolamento de poliuretano, proporcionando desempenho térmico excepcional. Composto por espuma de poliuretano rígido sem CFC, proveniente de fabricantes respeitáveis ​​como BASF ou Bayer, Esta camada garante a conformidade ambiental, evitando substâncias que destroem ozônio. A espuma é produzida usando agentes avançados de sopro como n-pentane, que têm um potencial de aquecimento global quase zero (Gwp), alinhando-se com regulamentos como o regulamento F-Gas da UE (517/2014). Esta formulação ecológica mantém a alta eficiência de isolamento da espuma, tornando -o adequado para projetos de infraestrutura sustentável.

A densidade da espuma é um parâmetro crítico, com um mínimo de ≥60 kg/m³, conforme especificado. Densidades mais altas aumentam a força de compressão (≥0,3 MPa), permitindo o isolamento suportar tensões mecânicas em aplicações subterrâneas ou de alta pressão. Comparado às espumas de menor densidade (35–40 kg/m³) usado em sistemas menos exigentes, A densidade ≥60 kg/m³ garante durabilidade em ambientes severos, como oleodutos de petróleo bruto, onde cargas do solo ou expansão térmica podem ocorrer. A estrutura de células fechadas, com uma taxa de fechamento de células de 92 a 95%, minimiza a absorção de água para ≤0,2 kg/m², Protegendo o tubo de transportadora de aço da corrosão e mantendo o desempenho do isolamento ao longo de décadas.

A condutividade térmica é outro recurso de destaque, com valores ≤0,033 w/(m · k) a 50 ° C., significativamente menor que a lã mineral (0.035–0.045 com(m · k)) ou fibra de vidro (0.033–0.048 com(m · k)). Esta baixa condutividade reduz a perda de calor até 40% em sistemas de aquecimento distrital, Traduzindo para economia de energia de 300 a 500 kWh por quilômetro por ano, com base em dados típicos de rede urbana. A espuma é aplicada usando máquinas de espuma de alta pressão, que injeta a mistura de poliuretano entre o tubo de transportadora de aço e a jaqueta externa. Este processo garante espessura uniforme (30–100 mm, dependendo da aplicação) e elimina os vazios, Melhorando a eficiência térmica e a integridade estrutural.

O processo de espuma é fortemente controlado para obter qualidade consistente. Parâmetros como a temperatura de mistura (20–25 ° C.), pressão (100–150 bar), e tempo de cura (20–30 minutos) são otimizados para produzir uma espuma com defeitos mínimos. Inspeções pós-cálculo, como os descritos em EN 253, verifique a densidade, condutividade térmica, e adesão ao tubo de aço e jaqueta externa. O resultado é uma camada de isolamento que oferece desempenho confiável em uma ampla faixa de temperatura (-50° C a 150 ° C.), Tornando -o ideal para aplicações de abastecimento de água refrigerada a distribuição de água quente em redes de aquecimento distrital.

Especificações da jaqueta externa

A jaqueta externa de tubos de aço de isolamento de poliuretano fornece proteção essencial contra fatores ambientais, garantir a longevidade do isolamento e tubo de transportadora. Dois materiais primários são usados: polietileno de alta densidade (PEAD) Jaquetas de tubo ou jaquetas de aço galvanizado. HDPE é a escolha mais comum devido à sua resistência à corrosão, flexibilidade, e custo-benefício. O HDPE passa por tratamento corona, um processo de ativação da superfície que aumenta sua energia superficial de 30 mn/m a 38–42 mn/m, Melhorando a adesão à espuma de poliuretano em 25 a 30%, De acordo com os padrões ASTM D2578. Este vínculo forte impede a delaminação, mesmo sob ciclagem térmica ou estresse mecânico.

A jaqueta HDPE tem uma densidade mínima de polietileno ≥940 kg/m³, garantindo alta resistência à tração (≥20 MPa) e resistência ao impacto. Essa densidade também contribui para a impermeabilidade da jaqueta, com taxas de absorção de água abaixo 0.05%, Protegendo a camada de isolamento da entrada de umidade em instalações subterrâneas. A espessura da jaqueta normalmente varia de 2 a 5 mm, Dependendo do diâmetro do tubo e das condições ambientais. Por exemplo, jaquetas mais grossas (4–5 mm) são usados ​​em oleodutos de petróleo bruto para suportar cargas e abrasão do solo, enquanto jaquetas mais finas (2–3 mm) basta para sistemas de aquecimento distrital em ambientes urbanos.

Jaquetas de aço galvanizadas são uma alternativa para aplicações que requerem proteção mecânica adicional, como oleodutos acima do solo expostos ao impacto ou vandalismo. O aço é revestido com uma camada de zinco (70–100 µm de espessura) para evitar corrosão, atendendo a padrões como ASTM A653. Enquanto o aço galvanizado é mais robusto, é mais pesado e mais caro que o HDPE, aumentando os custos de instalação em 15 a 20%. Seu uso é normalmente limitado a ambientes de alto risco, como plantas químicas ou áreas costeiras com alta salinidade.

Ambos os tipos de jaqueta são projetados para suportar desafios ambientais, incluindo radiação UV, flutuações de temperatura, e exposição química. Jackets HDPE são frequentemente estabilizados por UV com aditivos negros de carbono, estendendo sua vida útil para 30 a 50 anos em aplicações ao ar livre. Jaquetas de aço galvanizadas requerem inspeções periódicas para garantir que o revestimento de zinco permaneça intacto, Como a corrosão pode comprometer a proteção ao longo do tempo. A escolha entre HDPE e aço galvanizado depende de fatores como o local da instalação, orçamento, e recursos de manutenção, com o HDPE sendo a opção preferida para a maioria das aplicações subterrâneas devido ao seu equilíbrio de desempenho e custo.

Aplicações e análise de desempenho

Os tubos de aço de isolamento de poliuretano são projetados para uma ampla gama de aplicações, Aproveitando seu isolamento térmico superior e durabilidade. Um uso primário é em água quente subterrânea e sistemas de abastecimento de água gelada, onde eles mantêm temperaturas fluidas com perda mínima de energia. Em sistemas de água quente que operam a 80-120 ° C, a baixa condutividade térmica (≤0.033 w/(m · k)) da espuma de poliuretano reduz a perda de calor para 1-2%, comparado a 8 a 10% para os pipelines tradicionais. Sistemas de água gelada, operando a 5 a 10 ° C., beneficiar a resistência da espuma à condensação, prevenir a corrosão e manter a eficiência de resfriamento.

As redes de aquecimento e refrigeração distritais são outro aplicativo -chave. Em ambientes urbanos, Esses tubos entregam água quente ou fria a longas distâncias, Servindo edifícios residenciais e comerciais. Por exemplo, uma rede de aquecimento distrital em Estocolmo, Suécia, usa tubos isolados de poliuretano para obter uma eficiência energética de 90%, reduzindo as emissões de CO2 por 200 toneladas anualmente por 10 km de pipeline. A capacidade de personalizar tamanhos de tubo (DN 6–1220 mm) e espessuras de isolamento garantem compatibilidade com taxas de fluxo variadas e requisitos de temperatura, Tornando esses tubos uma pedra angular da infraestrutura urbana moderna.

Oleodutos de petróleo bruto representam uma aplicação exigente, Onde o isolamento de poliuretano mantém a viscosidade do petróleo, impedindo queda de temperatura em longas distâncias. Em ambientes árticos, como o oleoduto Sakhalin-II na Rússia, Esses tubos operam em temperaturas tão baixas quanto -40 ° C, com espessuras de isolamento de 80 a 100 mm, garantindo que as temperaturas do óleo permaneçam acima de 50 ° C. A resistência da jaqueta HDPE à corrosão do solo e à conformidade do tubo de aço com os padrões da API 5L garantem confiabilidade sob alta pressões (10–20 MPA) e condições adversas.

Outros oleodutos de isolamento térmico, como aqueles em processamento químico ou sistemas de energia geotérmica, também se beneficia do isolamento de poliuretano. Em aplicações geotérmicas, Os tubos lidam com fluidos a 100 a 150 ° C, com a resistência à compressão da espuma e a baixa absorção de água, garantindo o desempenho em alta pressão, ambientes úmidos. Estudos comparativos, como os do Journal of Energy Engineering, Mostre que os tubos isolados por poliuretano reduzem os custos de energia em 20 a 30% em comparação com a lã mineral ou a fibra de vidro nessas aplicações, Devido à sua eficiência térmica superior e durabilidade.

Tabela de resumo da especificação

A tabela a seguir resume as principais especificações para tubos de aço de isolamento de poliuretano, com base nos detalhes fornecidos:

Esta tabela fornece uma referência concisa para engenheiros e gerentes de projeto, destacando os materiais, padrões, e aplicações que definem o desempenho dos tubos de aço de isolamento de poliuretano.