一、引言
在工业领域中，设备与管道保温（冷）外护层的材料选择与设计对于保证设备正常运行、提高能源利用效率以及减少环境污染具有重要意义。传统的设备与管道保温（冷）外护层材料，如有机聚合物、玻璃纤维等，在面对复杂工况和长期使用的要求时存在一定的局限性。因此，研究开发具有优越性能的新型材料已成为当前的研究热点。然而，传统材料在应对复杂工况和提供长期性能方面存在一些挑战。有机聚合物材料的导热系数较高，导致热量的传递效率较低，同时其在高温或极低温环境下易发生劣化、老化等问题；玻璃纤维材料的强度和耐久性相对较好，但其保温性能和环境适应性相对较差。因此，寻找一种具有卓越性能和潜力的新型材料，成为提高设备与管道保温（冷）外护层性能的关键。
二、传统设备与管道保温（冷）外保护层材料介绍
（一）石棉水泥
石棉水泥是一种常见的保温外护层材料，由石棉纤维和水泥基体组成。它具有优异的耐热性和耐腐蚀性能，广泛应用于高温和化学腐蚀环境下的设备与管道保温。然而，由于石棉纤维存在健康和环境风险，现代工程中逐渐被替代[1]。
（二）沥青胶泥
沥青胶泥是一种黑色胶状物质，由石油沥青和填料混合而成。它具有良好的耐腐蚀性和防水性能，适用于地下管道和储罐的保温外护层。然而，沥青胶泥在高温环境下易软化和流动，对于温度要求较高的设备与管道保温不太适用。
（三）有机玻璃钢
有机玻璃钢，也称为聚酯玻璃钢，是一种由玻璃纤维和有机树脂复合而成的材料。它具有较高的强度、耐腐蚀性和良好的绝缘性能，在化工和海洋工程等领域中得到广泛应用。然而，其导热系数较高，保温性能有限。
（四）铝——玻璃钢材料
铝——玻璃钢复合材料是将铝板和玻璃钢层通过复合工艺粘合在一起的材料。它具有轻质、高强度和耐腐蚀性能，常用于设备和管道的保温外护层。然而，该材料的保温性能相对较差[2]。
（五）防锈铝板、镀锌铁皮
防锈铝板是一种具有防腐蚀涂层的铝合金板材，能够提供良好的耐腐蚀性能和一定的保温效果。它常用于海洋工程和化工设备的保温外护层。然而，由于其导热系数较高，保温性能有限。
镀锌铁皮是一种铁基材料，在表面经过热浸镀锌处理后形成的保护层。热浸镀锌是将铁皮浸入熔化的锌中，使锌与铁发生化学反应，形成具有良好耐腐蚀性的锌铁合金层。然而，镀锌铁皮的保温性能较差，导热系数较高，对于要求较高保温效果的设备与管道来说，单纯使用镀锌铁皮作为保温外护层可能无法满足要求。
三、新型无机复合材料
（一）制备过程
本文提出了一种新型的无机复合材料设备与管道保温（冷）外护层，简称为无机保温(冷)外护层。无机保温(冷)外护层采用了氧化镁（菱苦土粉）和氯化镁（盐卤）作为主要原料，并添加了改性剂和内敷加强筋。该外护层具备多种卓越特性，可用于制造设备和管道的保温(冷)外护板和管壳。
在设备保温(冷)外护层的应用方面，通常可以在工厂预制板材，对于异形板材，则可以现场进行涂抹施工以适应设备的形状。对于管道保温(冷)外护层，可以预制半圆形的管壳，并进行现场安装。针对特殊管道附件，也可以进行现场涂抹施工。
将氧化镁（菱苦土粉）与氯化镁（盐卤）水溶液按一定比例混合，形成稠状物。在环境温度高于20℃时，经过一段时间会自然凝固成坚硬的化合物，难以溶解或受水影响。这一自然现象被应用于制作无机保温(冷)外护层的原理。然而，在制作无机保温(冷)外护层时，需要按比例添加改性剂，并在制品内部敷设玻璃纤维布。这样制作的无机保温(冷)外护层具有可锯、可打眼、扩孔和钉钉子的特性，同时不怕水浸、不吸潮、不泛卤和不变形[3]。
无机保温（冷）外护层的原材料价格经济实惠，并且具有广泛的产地分布和丰富的储量。辽宁和山东地区因其丰富的氧化镁（菱苦土粉）资源而在全国闻名，而氯化镁（盐卤）则是制盐工业的次产品，因此在产盐区都有现货供应。改性剂作为调整产品性能的关键成分，在各地均有销售渠道。此外，无机保温（冷）外护层板材和管壳的制作工艺也相对简单。对于板材的制作，只需平整的工作台和按照工艺尺寸设计的框架式模具。将氧化镁、氯化镁水溶液与改性剂混合调配成具有一定流动性的稠状物（以下称为三料调台物），倒入模具中，并在上面敷上玻璃纤维布作为加强筋。然后使用抹刀进行找平，并将其放置在温度高于20℃的环境中自然养护一段时间后，即可脱模并获得符合要求的产品。当然，为了确保产品的合格性，需要合理的配方、正确的生产工艺，充分的养护时间以及按照配方要求购买的合格原材料进行生产。
生产无机保温（冷）外护板材和管壳是一项投资较少、上手容易、见效迅速的项目，而其产品具有广阔的市场前景。随着工业领域对设备和管道保温（冷）的需求增加，无机保温（冷）外护层作为一种高效、可靠的保温材料将迎来更广泛的应用。
（二）材料性能
该新型无机复合材料设备与管道保温（冷）外护层具有多项优异的性能：
其抗压强度介于39.4～41.9 MPa之间，能够承受较大的压力作用。其拉伸强度为22.5～31.4 MPa，表示在受拉力作用下，材料能够抵抗拉伸和形变。同时，它的弯曲强度达到52.7～61.1 MPa，即便在弯曲应力下也具有较高的抵抗能力。
该材料的冲击韧性为22～25.3 KJ/m2，显示其在受冲击加载时能够吸收较大的能量，从而减缓冲击力对材料的破坏。导热系数为0.52W／m·K，表明该材料在导热方面具有较低的热传导能力，有效地减少热量的传递。
材料的容重范围为1.4~1.82 g／cm3，说明其密度适中，既能提供足够的强度，又不会增加过多的重量。耐碱性方面，经过10%的NaOH溶液浸泡72小时后，材料没有出现明显的变化，表明它能够在碱性环境中保持稳定。
该材料经过耐热试验后发现，在320℃恒温半小时的条件下，材料没有发生明显的变化。在350℃加热半小时后，变化不大，但在450℃加热半小时后，强度会有所下降。这表明材料在高温条件下的性能相对稳定，但超过一定温度后会出现退化。
最后，该材料的氧指数大于99，表示它具有较高的阻燃性能，能够有效抑制火焰的蔓延。
综合来看，这种新型无机复合材料设备与管道保温（冷）外护层具有多项优秀的性能，包括强度高、导热性能好、耐碱性强和阻燃性能优异。这使得它成为一种理想的材料选择，可广泛应用于设备和管道的保温（冷）外护层，提高设备的运行效率和安全性。
四、结语
本文以研究和开发无机复合材料设备与管道保温（冷）外护层为目标，通过对传统材料的分析和对新型材料的开发，取得了一系列令人鼓舞的成果。无机保温（冷）外护层作为一种具有优越性能的新型材料，展现出了在设备和管道保温（冷）应用领域的广阔前景。
参考文献
[1]鲁帅,彭燕斌,陈元庆.蒸汽管道保温性能影响因素及其优化[J].石化技术,2021,30(04):206-208.
[2]商永强,王文峰,王为术,郭嘉伟,郑毫楠,葛学文.超长距蒸汽供热管道保温性能分析[J].综合智慧能源,2021,45(04):47-51.
[3]张伟,王汉林.设备管道保温伴热方式分析及选择[J].大氮肥,2022,45(06):410-413.
