胡 伟，王 银，邵长颖

（中石化第四建设有限公司，天津 300270）

目前，炼化企业设备绝热效果不佳会引起能量损失及防腐涂层失效，造成设备故障、产品泄漏，导致设备维护成本大幅增加，甚至引起安全事故［1-2］。近年来随着新技术、新工艺的不断开发与应用，石油化工装置越来越复杂，对温度的要求也越来越苛刻，尤其是在低温方面，-50℃以下的低温工况已非常普遍，如乙烯装置最低温度在-170℃以下，LNG 低温储罐运行温度也在-160℃以下。装置温度越低，与外部环境的温差越大，装置运行时冷能量的损失也就越大。因此，为了防止冷能量流失以降低生产经营成本，需要提高绝热工程施工质量。

基于石化设备和管道细部结构防潮处理难度大的问题，结合绝热工程施工标准和工程实践经验，提出了防潮隔汽层的设计优化方案和施工要求，并制定了针对性的应用推广措施，从而有效地提高了绝热效果，实现了生产装置的保温节能降耗。

1 细部结构存在的问题及解决措施

1.1 存在的问题

无论是规范的编制，还是现场施工作业的监督与管理，均将设备和管道细部结构的处理作为绝热工程施工控制的重点。绝热工程施工中细部结构对保冷效果的影响主要反映在四个方面。

1.1.1 绝热材料拼接缝隙

绝热材料尤其是保冷材料现场拼接施工时，由于作业人员的水平差异、现场障碍影响以及异形设备与管道的表面不规则，无论拼接多么严密，始终存在较大的拼接缝隙，在保冷层层间形成冷能量流失通道，缝隙越大，冷能量损失越大。

1.1.2 冷能量流失通道

目前，在低温工况下，保冷材料多为聚氨酯泡沫塑料和泡沫玻璃等硬质绝热材料，均具有易破碎、易开裂的特性，材料破碎、开裂后产生的裂缝也可以形成冷能量流失的通道，降低保冷效果，并且其处理难度较大。

1.1.3 设备和管道的伸缩

随着温度的变化，设备和管道均具有一定的伸缩性，特别是在深冷条件下，内外温差较大，伸缩量也较大；而保冷材料却不具备伸缩性，这容易导致设备和管道在伸缩过程中与其发生相对运动，撕裂保冷材料，从而形成缝隙，降低保冷效果。

1.1.4 接口断面部位

在石化设备和管道绝热施工过程中，一般情况下是先进行主体结构施工，后进行阀门、法兰等配件施工，而其相接部位在大气环境中裸露时间很长。接口断面部位裸露期间，外部环境中的水汽很容易进入保冷层内部，使保冷材料的含水率和导热系数增大，加速了冷能量的流失；另外，在冷热交替的环境影响下，保冷材料还会产生冻胀并形成裂缝，从而引起冷能量的流失。

1.2 常见的解决措施

针对石化设备和管道细部结构在绝热施工中存在的几个问题，随着国际标准的逐步引入、国家及行业标准的不断更新、新型绝热施工材料与工艺的不断出现以及绝热工程施工经验的积累，行业内已经采取了相应的解决措施。

1.2.1 保冷材料拼接缝的处理

针对绝热材料拼接缝隙问题，国家标准和行业标准均要求保冷材料的拼接缝施工采用粘贴法，无论是横缝还是纵缝，均必须采用与保冷材料性质相同或相似的黏接剂进行粘贴，保证拼接粘贴紧密，使保冷层形成一个整体，且低温运行时不开裂，共同起到保冷作用。

1.2.2 选择成型制品

针对冷能量流失通道问题，可以从材料的加工与制作上进行考虑，尽量选择成型制品，减少现场对材料的多次倒运，避免材料在二次加工过程中产生磕碰和损坏，降低破损率。目前国内很多保冷材料生产厂家已通过工艺技术及设备的改进来加工成型制品，如针对球形表面、设备封头、管道变径处等部位，采用数控加工设备可加工相应的成型制品。成型制品的使用，减少了绝热材料拼接缝的数量，避免了因材料二次加工而造成的裂缝，减少了冷能量流失的通道，也使得绝热层外表面更加平整顺滑，提高了材料美观度；同时由于中间加工环节的减少，降低了材料的破损率，避免了材料浪费，间接降低了施工成本。

1.2.3 耐磨剂的使用与伸缩缝的设置

针对温度变化引起的设备和管道伸缩，无论是现行的国家标准还是行业标准或企业标准，对重点部位中耐磨剂的使用、伸缩缝的设置等均有明确规定。为了避免保冷材料的撕裂，一般要求在设备及管道外表面涂抹耐磨剂，其作用是保证设备及管道与保冷材料发生相对运动时减小阻力。伸缩缝的设置可有效地避免因保冷材料撕裂而形成的缝隙，且温度越低，伸缩缝间距越小。另外，多层保冷层施工时层间不得相互粘贴，这也能有效避免保冷材料的撕裂。

1.2.4 防潮隔汽层的引入

在石化设备和管道的阀门、法兰等接口断面部位裸露期间，外部环境中的水汽进入保冷层内部，这一问题在实际绝热工程施工中往往被忽视或遗忘。接口断面部位长时间的裸露必将造成较大的保冷质量隐患，并将实质性地影响保冷效果，而且外部环境温度越低，影响越严重。为了解决这一问题，依据国外绝热工程施工标准及经验引入 “防潮隔汽层”这一概念。

2 防潮隔汽层的设计与优化

2.1 防潮隔汽层的设计

最新编制的中石化企业标准《设备及管道绝热工程施工技术规定》中对 “防潮隔汽层”的定义为 “用于保冷层断开部位隔绝外部水汽向保冷层内部扩散的特殊防潮结构层”。防潮隔汽层的特殊性和功能主要体现在三个方面：

（1）防潮隔汽层所使用的部位是阀门、法兰等保冷层断开部位。

（2）防潮隔汽层所达到的目的是隔绝外部水汽向保冷层内部扩散、阻断冷能量传送。

（3）防潮隔汽层是一种特殊的防潮结构层，与各层保冷层紧密结合，形成一个整体封闭面，防潮效果更佳。

2.2 防潮隔汽层的引入与规定

目前，在美国ASTM标准、英国BS标准、挪威NORSOK标准等国外标准体系中，针对防潮隔汽层的实施均有比较详细的规定，并且提供了阀门、法兰等断开部位的细节处理方法及相应配图，通过采取特殊的防潮处理措施，消除了接口断面部位在外部环境中长时间裸露对保冷质量的潜在影响。国内绝热工程施工标准引入防潮隔汽层采用的是渐进模式。首先在石油化工行业标准《石油化工绝热工程施工技术规程》2003版的修订过程中，及时加入了防潮隔汽层的施工技术要求，并对如何施工进行了具体规定，2017修订版已于2018年1月1日起实施［3］；同时在中石化企业标准《设备及管道绝热工程施工技术规定》的起草中，对防潮隔汽层的规定进行了更进一步的细化；随着行业标准、企业标准的实施，在国家标准《工业设备及管道绝热工程施工规范》的修订中，也增加了对防潮隔汽层的相关规定，且已进入报批稿审查阶段。因此，国家标准、行业标准及企业标准均对防潮隔汽层的施工要求进行了相应规定，确保了阀门、法兰等断开部位的保冷质量。

2.3 中石化企业标准

2.3.1 防潮隔汽层施工的总体要求

针对防潮隔汽层的规定，中石化企业标准《设备及管道绝热工程施工技术规定》内容更加详细、具体与准确，主要体现在三个方面：

（1）对防潮隔汽层进行了明确定义，将其定义为 “用于保冷层断开部位隔绝外部水汽向保冷层内部扩散的特殊防潮结构层”，以显示与防潮层的区别。

（2）提出对防潮隔汽层施工的总体要求为“设备和管道的阀门、法兰断开处的保冷层及成型保冷支座两侧的保冷层宜设置防潮隔汽层。”

（3）对防潮隔汽层进行详细的施工技术要求规定，施工的可操作性强。

2.3.2 防潮隔汽层的具体规定

中石化企业标准《设备及管道绝热工程施工技术规定》针对防潮隔汽层的具体规定如下所述。

（1）法兰和阀门断开处宜设置防潮隔汽层，其结构见图1，施工宜符合下列规定：防潮隔汽层宜采用阻燃型沥青玛蹄脂或防水冷胶料等材料；断开处保冷层层间、保冷层与金属表面压接部位应形成封闭的防潮隔汽层，封闭面长度（l1）不宜小于100 mm，厚度不宜小于3 mm；断开处的保冷层外露表面及端面、保冷层最外层表面及裸露的金属表面应涂抹防潮隔汽层材料，其涂抹长度（l2）不宜小于50 mm，厚度不宜小于3 mm。

图1 法兰、阀门断开处防潮隔汽层

（2）管道成型保冷支座与管道保冷层之间宜设置防潮隔汽层，其结构见图2，施工应符合下列规定：防潮隔汽层宜采用阻燃型沥青玛蹄脂或防水冷胶料等材料；保冷层端部、层间及最外层表面、保冷层与金属外表面之间压接面均宜涂抹防潮隔汽层材料形成封闭面，其长度不宜小于100 mm，厚度不宜小于3 mm。

图2 支座与保冷层之间防潮隔汽层

2.3.3 防潮隔汽层结构的特殊性

从中石化企业标准《设备及管道绝热工程施工技术规定》中可以看出，防潮隔汽层结构的特殊性表现在以下几个方面：

（1）防潮隔汽层与各层保冷层紧密结合，形成一个整体封闭面，防潮效果更佳。

（2）防潮隔汽层与保冷层同时施工，由于防潮隔汽层的保护作用，断开部位即使长期裸露，外部水汽也无法进入保冷层内部。

（3）防潮隔汽层施工完成后，对后续阀门、法兰的绝热施工及后期运行不存在任何影响。

（4）当阀门、法兰部位需要拆卸进行检修时，受影响区域仅为阀门、法兰部位的保冷层，而设备及管道本体部位的保冷层几乎不受影响，降低了检修成本。

因此，在石油化工装置绝热工程施工过程中，国家标准、行家标准及企业标准中均明确规定了防潮隔汽层的施工技术要求，为防潮隔汽层的实施提供了依据，保证了绝热工程施工质量，消除了施工质量隐患，从而为实现装置的安、稳、长、满、优运行打下了基础。

3 防潮隔汽层的应用推广

3.1 防潮隔汽层在国内的应用现状

在美国、英国等欧美国家，防潮隔汽层的实施起步较早，其应用也较普及，但在国内目前仅在规范层面开始实施，并未在实际工程项目中实施。国内标准对防潮隔汽层的施工要求，条文里用的是 “宜”，而不是 “应”或 “必须”，并非强制执行，防潮隔汽层的实施还处于起步阶段，需要加大力度进行应用推广。目前防潮隔汽层的实施还存在一定的难度，主要体现在以下五个方面。

（1）绝热工程施工的作业人员和现场管理的技术员、质检员认识高度不够是主因。在绝热工程施工过程中，广大作业人员多按过去的经验作业，对深层次的安全隐患问题往往视而不见，而现场管理的技术员、质检员也往往只依据规范行事，对规范未要求的，一般不会去深究，未充分认识到阀门、法兰等断开部位可能引起的质量隐患。

（2）施工人员接触国外工程较少，对国外标准的要求不熟悉，既无法借鉴国外的标准，也无法对国内、国外的标准进行比较。

（3）国内标准修订周期较长，一般为5 a，但实际上绝大部分标准的修订周期超过5 a，甚至10 a以上未进行修订的标准占比还很大，修订周期越长，新规定、新要求从纳入到接受，再到自觉执行也需要较长的适应期。

（4）施工技术要求越高，对应的施工成本越高。由于工作量增加，费用必然增加，但在效益增加未确定之前，任何施工单位都不愿主动去增加施工成本。

（5）一般情况下，施工的依据为设计要求，但目前设计单位还未将防潮隔汽层的设计纳入设计规范范畴，因此，单独依靠施工方推动，难度相对较大。

3.2 防潮隔汽层的应用推广措施

结合在绝热工程领域国家标准和行业标准的编制修订及工程实践经验，就防潮隔汽层的应用提出以下相关措施与建议。

（1）在标准层面，从国家标准到行业标准再到企业标准，应更加明确地给予规定，如在程度用词中将 “宜”变为 “应”；同时，不仅要在施工标准上有所体现，而且要在验收标准上同步跟进，并提出相应的具体要求。

（2）要积极主动地将防潮隔汽层纳入设计规范，实现设计、施工和验收的全面配套。

（3）要加强国内、国际的融合，强化 “走出去、引进来”的发展思路，通过不断的交流，取长补短，让更多的技术人员、作业人员熟悉各种标准。

（4）标准的编制单位、编制人要采用宣贯和释疑等形式，主动宣传和讲解。

（5）在费用方面，标准主管单位与定额主管单位应加强横向合作，及时进行定额调整，以便让施工单位无后顾之忧。

4 结 论

在阀门、法兰等断开部位，防潮隔汽层的应用能有效地隔绝外部水汽进入保冷层内部，阻断冷能量传送，提高绝热效果。在绝热工程施工过程中，国家标准、行业标准及企业标准逐步引入了防潮隔汽层概念，并明确规定了防潮隔汽层的施工技术要求，为防潮隔汽层的实施提供了依据；同时，在中石化全面推行节能降耗、提升防腐保温工程施工水平的大背景下，防潮隔汽层的应用能够提高工程施工质量和绝热效果。