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1、为什么要用导热胶泥?
    在石油、化工生产过程中,经常会遇到高粘度、易结焦、结晶等温度敏感物质的储存与运输,工艺上一般采用蒸汽伴热方式使温度敏感物质保持在一定温度范围内,常用的加热方式有伴热管(单根或多根伴热管)和夹套管加热两种方法;
(1)伴热管伴热方式(图1): 采用伴热管方式伴热,由于伴热管与物料管之间是线接触,两管之间没有热传导,外部的保温材料与外保护层形成密闭空间,故热对流在石化工程设计忽略不计,两管之间主要靠热辐射来传递热量,而热辐射传热效率是比较低的。

 
图1

(2)夹套管伴热方式(图2):采用夹套管是最好的伴热方式,传热效率高,但工程难度大,投资大,检修困难,内管道一旦出现泄漏很难发现漏点。

图2

(3)为了解决传统伴热效果不佳的问题,可采用伴热管与物料管或设备之间填充导热胶泥的方法(图3),导热胶泥的导热系数可达到≥17W/m·k,伴热管与物料管之间由原来的线接触改为面接触,大大增加伴热管和工艺管间的传热面积,从根本上改变传统传热方式,由热辐射改为热传导,,提高伴热管和工艺管间的传热效率,导热胶泥的使用对化工生产设备的安全可靠运行无疑是具有重要意义的。
 
 
 
  图3

2、导热胶泥的传热原理是什么?

    导热胶泥是以石墨、胶黏剂为主要原材料、外加多种添加剂复合而成的高热导率产品,导热胶泥产品传热主要靠声子振荡,胶黏剂随着导热填料石墨填入量的增加,逐渐形成有效的传热网络,热量可以在网络中有效的传递,导热胶泥的导热系数升高,直到传热网络饱和。
 
3、影响导热胶泥导热系数的主要因素是什么?

    影响导热胶泥导热系数的主要因素是导热填料石墨的种类、纯度、碳含量、粒度配比、添加量。

4、导热胶泥产品的主要功能是什么?

(1)改变了伴热的传热方式,由热辐射改为热传导+热辐射,提高传热效率,使传热均匀、稳定。
(2)用伴热管加导热胶泥的伴热方式来代替夹套伴热方式,伴热效果完全可以达到套管伴热要求,比夹套管施工可节省工程费16%,减轻管架负重,施工简单易操作,检修方便快捷。节约20%蒸汽用量;
(3)伴热温度同比可降低到15%,有利于老化设备伴热系统改造、升级;
(4)对间歇伴热的管线或设备热启动时间同比减少50%。
(5)降低工程造价,方便施工及检修
 
5、导热胶泥应用领域?

石油化工领域:主要用于沥青、硫磺、脱蜡、润滑油、渣油、高压聚乙烯、改性聚乙烯、苯甘、顺甘、三聚氰胺、己内酰胺、氨纶、核电、煤气化及油船运输管道等工程项目的生产与储运;

6、用与不用导热胶泥的对比
  
伴热管线用与不用导热胶泥对比:


某高粘度、易凝固物料为例:设定某物料可流动温度下限为117℃,他以下两种传输方式分别进行对比计算;
■输送物料管选用(图1)或不选用(图2)导热胶泥(或传热水泥)时热传递的性能对比(图3),通过图3分析,可以得出以下结论:
对伴热管用导热胶泥(或传热水泥)比伴热管不用导热胶泥(或传热水泥)在保证物料正常运输温度最终相同时
■散热损失可以减少5%
■伴热温度可以降低15%


 
 
伴热管加导热胶泥代替夹套管对比:

■ 物料输送管用夹套管(图4)加热或用伴热管加导热胶泥(图5)加热传热性能对比(图6)。通过(图6)分析可以得出以下结论:
在同样蒸汽加热温度下:
●完全可以用三或四根伴热管加导热胶泥(或传热水泥)伴热方式替代夹套管的加热方式;
●用伴热管加导热胶泥(或传热水泥)的加热方式比夹套管的加热方式可节约25%;
●可以减少施工难度,提高施工效率,降低工程造价15%左右。



 
6、为什么各生产厂家的检测标准各不相同?

企业采用检测标准的次序是:国家标准→行业标准→企业标准

    导热胶泥目前还没有国家标准与行业标准,各企业根据自己产品质量或市场占有率来选择或制定自己的企业标准,标准选择应用体现各个企业的利益诉求。
我公司依托完备生产管理体系,雄厚的技术储备,结合导热胶泥产品的使用部位,在选用检测标准时,尽量选用接近实际、要求严格的检测标准,以求对其它厂家产品形成技术壁垒,目的是以质取胜。
部分公司或因为技术力量不足,为使自己产品合格;或为价格战,无底线的降低材料成本;在采用检测标准时有意选择不适合导热胶泥的检测标准,利用知识不对称对客户进行误导或欺诈,目的是以低价取胜。
    目前,标准的选用已不仅仅是技术问题,牵扯巨大的利益输送,腐败已经到了明目张胆的地步。

以下两个事例可以说明:

(1)导热系数的检测:

    市场上部分企业的导热系数采用的检测标准是GB/T10297-2015《非金属固体材料导热系数的测定》此标准采用的是热线法;该标准简介里明确表示“本标准只适合用于导热系数≤2W/m·k的同性质非金属固体材料”,并要求“非导电材料”;而导热胶泥的导热系要求≥15W/m·k,而且导热胶泥产品的主要导热填料是石墨,导电性能很好;显然GB/T10297-2015检测标准无法检测导热胶泥的导热系数,甚至连导热系数方程式都无法推导,所得的数据只是估值。
    从以上可以看出,利用GB/T10297-2015检测方法制造的导热胶泥产品可以随意造,即使是砂浆它的导热系数都是合格的,产品的成本可以无底线;
    检测导热胶泥导热系数正确的检测标准应该是GB/T10294-2008,该标准采用的检测方法是防护热板法,要求测试样块尺寸大300cm×300cmx2cm,可以直接测出导热胶泥的导热系数。
    两家公司采用两种检测标准制造同一种产品,成本相差数倍,怎么竞争?

(2)氯离子含量检测:

   
在石油化工行业生产过程中,会使用大量不锈钢材质的的设备或管线,而国家对与不锈钢直接接触的的材料氯离子有明确要求≤25ppm,才不会对不锈钢造成腐蚀,对导热胶泥产品来说有很多不可控因素,从原材料的采购到加工工艺都需格外注意,还需添加贵金属化合物;要做到合格产品成本高昂;
    部分企业不是在产品上下功夫,而是在检测标准上下功夫,在选择导热胶泥产品氯离子检测标准时,采用的是GB/T13025.5-2012《制盐工业通用试验方法》,氯离子的测定(附件1:GB/T13025.5-2012适用范围文件截图)


 
附件1:
 
1.此标准不适合导热胶泥产品的检测,原因如下:
1.)本标准只适合于水溶性的氯化盐;其氯离子含量在34-47%之间。误差0.1%,不说测量值,就测量值误差也超过本次招标标的物氯离子要求≤25ppm的40倍;显然采用本标准根本无法有效检测导热胶泥中的氯离子含量。
 
2.)本标准采用氯离子检测采用标准,其制取样品的方法不适用于导热胶泥产品;
(附件2:GB/T13025.5-2012.制样部分2.4试验程序截图)
 
附件2:



本标准在实验程序中,只规定了导热胶泥试样在水中加热致近沸,使样品全部溶解,既没有明确温度又没有规定浸泡时间,重点是溶解;对于固化后不溶解的导热胶泥产品试样来说,只是在热水中涮一涮,怎么能够测出材料内部氯离子呢?
 
2.导热胶泥应该采用的标准JC/T618-2005《绝热材料中可溶出氯化物、氟化物,硅酸盐及钠离子的化学分析方法》(附加3:JC/T618-2005适用范围文件截图
 
附件3:


 
本公司认为此标准适用于导热胶泥氯离子检测原因有二点:

1.)绝热材料与导热胶泥在管道或设备上使用部位相同,都与奥氏体不锈钢直接接触,测量值量程相同,都要求≤25PPM。
2.)制样方法科学(附件4:JC/T618-2005制样部分 5试液制备截图),需要将试样在水中:置于电炉上加热煮沸,并保持30min+5min,即使导热胶泥固化后,将其放在100度的沸水中煮30min,内部的氯离子也能溶解在沸水中。
 
附件4:



3.)两种标准比较:


标准 适用范围 制样方法条件 与导热胶泥关系
GB/T13025.5-2015 氯化钠、氯化钙、氯化镁
 
试样在热水浸泡≯100℃
没有规定浸泡时间
无关系
JC/T618-2005 绝热材料 试样在沸水中煮.≥100℃
浸泡保持30min+5min
同样使用在奥氏体
不锈钢表面
 
显然如果采用GB/T13025.5-2015的检测方法,同样产品根本检测不到导热胶泥产品中的氯离子,所以不管什么材料、工艺制造的导热胶泥产品氯离子都是合格的;同样产品采用标准JC/T618-2005检测方法检测不合格,氯离子检测数据相差8倍以上。
 采用前一个检测标准(GB/T13025.5-2015),生产厂家就可以在生产中不处理氯离子产品也是合格的,但对于生产企业采用后者检测标准(JC/T618-2005)生产, 就必须处理氯离子产品才能合格,  采用两个不同检验标准,产品的生产成本将增加数倍多。
这就是企业千方百计做设计院工作,采用自己企业标准的原因。
 
6、如何判断导热胶泥产品的优劣?

导热胶泥产品质量的优劣取决于它均衡的综合性能指标,如果单一提高某项技术指标,如导热系数,其它性能指标就会发生相应变化,如果技术指标不均衡,固化后的导热胶泥会产生老化、龟裂、粉化,反而影响导热胶泥的使用效果。
 
导热胶泥产品性能指标的提出及实现都是以理论为基础,结合科学实验来论证,下面就以导热系数为例,简单讲解综合技术指标对产品的重要性:
导热胶泥的主要原材料是石墨,再加入胶粘剂、增塑剂、耦合剂、纤维等材料复合而成;作为导热材料的石墨填入量在30%以内,导热胶泥的导热系数升高幅度很小,主要原因是在低填充量的情况下石墨粒子被胶黏剂隔离,没有形成有效的传热网络,体系的界面热阻过大,声子散射严重;但随着导热材料石墨的增加,逐渐形成有效的传热网络,热量可以在网络中有效的传递,导热胶泥的导热系数骤然升高,在石墨的添加量达到60%以上时导热胶泥的导热系数升高幅度趋于平缓,这是因为传热网络已经饱和(如图所示)。

 
 
 
 
    从上图可以看出,作为导热材料的石墨填入量与剥离强度(粘结强度)的关系:在石墨的填入量15%以内时,粘结强度急剧升高,填入量30%时粘结强度达到最大,填入量30%-52%时粘结强度缓慢下降到15%填入量时的数值,填入量大于52%时粘结强度急剧下降,这是因为少量的加入石墨可以使胶黏剂更均匀,剥离强度增加,而过多的加入石墨使胶黏剂中引入更多的气泡而造成剥离强度的减小。
其它参数雷同;
    因此,用户在选用导热胶泥的时候,要综合考虑,如果单独拔高任意一项指标,都是不科学的,往往形成产品的短板效应,将影响产品的整体性能。