Teknisk Isolering FOAMGLAS Kompendium Undervisningsministeriet, februar 2014. Materialet er udviklet for Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Preben Kristensen, AMU Syd Kolding. Materialet kan frit viderebearbejdes med angivelse af følgende tekst: Dette materiale indeholder en bearbejdning af undervisningsmateriale for Teknisk Isolering - Foamglas, februar 2014, udviklet for Undervisningsministeriet af Efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri i samarbejde med Preben Kristensen AMU Syd Kolding.
Forord Dette hæfte er udviklet af efteruddannelsesudvalget for bygge/anlæg og industri (BAI) med støtte fra ministeriet for børn og undervisning. Hæftet behandler emnet: Køleisolering - Foamglas, og understøtter uddannelsesmål 47951. Mål Deltagerne kan gennemføre opmåling og tilskæring af foamglas i forskellige udformninger, skåle bøjninger og tee stykker, samt montere disse på relevante emner. Deltagerne kan vurdere om varmetab samt kuldetab bliver reduceret i forhold til produktets isoleringsevne, samt vælge den metode, der giver den bedste isoleringsevne. Desuden kan deltagerne beskrive, hvilke sikkerhedskrav, der stilles ved arbejdet med montering af foamglas i forbindelse med såvel on- som offshorearbejde, samt sikre, at disse overholdes. Endelig kan deltagerne foretage evaluering og kvalitetssikring af eget arbejde, samt dokumentere og redegøre for valg af løsning. Målgruppe Ufaglærte og faglærte, der har eller søger beskæftigelse inden for isolering af tekniske installationer med specielle krav til isoleringsevne Varighed 3 dage. Illustrationerne på de følgende sider, er alle udført af faglærer Preben Kristensen, AMU Syd Kolding, Billederne er hentet fra AMU Syds værksted med tilladelse af undertegnede, samt med tilladelse og vejledninger fra firmaet Pittsburgh Corning. Der hvor materialet indeholder citater eller illustrationer fra anden kilde, vil det fremgå af teksten. Efteruddanelsesudvalget for bygge/anlæg og industri takker faglærere og andre, der har medvirket i udarbejdelsen af dette materiale. Herudover takker vi branchen for ideer til og konstruktiv kritik af materialet. 1
2
Indhold Forordet:... 4 Polymer Terostat... 5 Isoleringsevnen... 7 Montering og bearbejdning... 8 Før du går i gang... 8 Bøjninger.... 10 Efter skabelon... 13 Frihånds tilskæring.... 16 Forskudte samlinger.... 17 Flange og ventilkasser.... 18 Produktdata... 20 3
Forordet: Foamglas har været anvendt inden for teknisk isolering i over 50 år, og fremstilles stadig kun af firmaet Pittsburgh Corning. 1 Som meget andet materiale til industrien er Foamglas patent og varebeskyttet, derfor har jeg indhentet tilladelse til at anvende deres varemærke i forbindelse med dette undervisning materiale. Som navnet Foamglas angiver, er materialet fremstillet af glas der er op skummet ved meget høje temperaturer, til blokke på ca. 300 mm. tykkelse, hvorefter de er tilpasset efter mål, enten som færdige isoleringsplader, eller ud fræset til rørskåle i forskellige diametre. Foamglas er et uorganisk produkt, der hovedsageligt består af rent glas, der i pulveriseret form tilsættes carbon og varmes op, hvorved materialet ekspanderer 20 gange. Dermed dannes en helt lukket struktur af små glasceller, der indeholder den karakteristisk svovlbrinte sammensætning, der kan give materialet en særegen lugt ved forarbejdning. Det siger sig selv at da spildproduktet ved forarbejdning ikke kan genanvendes, vil prisen være relativ høj, men til gengæld har dette helt specielle materiale så mange gode egenskaber at man i visse tilfælde kun kan løse opgaven vha. Foamglas, og samtidig opnår man en meget lang levetid, da der i bund og grund er tale om uorganisk materiale. Materialet Foamglas S3 og Foamglas T4 har en anvendelsestemperatur der springer fra 260 til + 430 grader celsius, og er dermed af sin art det materiale der tåler den laveste temperatur i nærheden af det absolutte nulpunkt der er på 273 grader. Selv om materialet er porøst, er Foamglas velegnet, hvor der kræves stor trykstyrke og en varig dimensionsstabilitet, desuden opnår man en usædvanlig modstandsdygtighed over for olier, syrer og deres gasser samt angreb fra skadedyr. Foamglas T4 anvendes primært til isolering af proces- og fryseanlæg, hvor Foamglas S3 har højere trykstyrke og anvendes til isolering af tankbunde samt til isolerende fundament for tanksvøbet.. Foamglas S3 og T4 leveres i pap-kartoner - normalt på paller med folie omkring. Pakkerne skal behandles med forsigtighed. Under transport og opbevaring på byggeplads skal produkterne beskyttes mod overlast. Foamglas er opbygget af 100% lukkede glasceller, hvilket bevirker at produktet er diffusions tæt mod indtrængning af fugt. Normalt ser man ikke andre isoleringsprodukter med 1 Foamglas er et registreret varemærke og vil derfor i de fleste tilfælde være angivet med 4
så høj en my. værdi, der ved Foamglas er opgivet til uendelig, hvor f.eks. cellegummi er opgivet til 10.000, hvilket i princippet også er uendeligt. Den meget høje diffusions modstand bevirker at lambda værdien forbliver konstant ved de forskellige temperaturer, og en lille rids i overfladen vil ikke ændre denne egenskab, men til gengæld er man nødt til at sikre alle kolde installationer med pittcote 404 coating, eller pittseal 444 sealing, for at alle samlinger forbliver tætte. Der er altså forskel på metode i forhold til anvendelses temperaturen. Pittburg Corning anbefaler selv 4 metoder fordelt over følgende anvendelses temperaturer: 1: 181 til 400 fahrenheit. Dvs. +83 til +205 celsius 2: 36 til 180 fahrenheit. Dvs. +2 til +82,9 celsius 3: -60 til -35 fahrenheit. Dvs. -51,9 til 1,9 celsius 4-61 til 289 fahrenheit. Dvs. -52 til -179 celsius Det er vigtigt at montøren holder sig ajour med disse metoder, ved blandt andet at anvende den aktuelle trykte vejledning, eller ved for eksempel at følge udviklingen på YouTube, hvor flere af metoderne er lagt ud som små kortfilm. Under udarbejdelsen af kompendiet her havde følgende film interesse. 2 http://www.youtube.com/watch?v=zctpxlcru5i http://www.youtube.com/watch?v=lnowpmznhsq http://www.youtube.com/watch?v=nxqtpfeisti Polymer Terostat Kompendiet her vil efterfølgende henvise til metodevalg på baggrund af den mest gængse metode med en overflade af Terostat belægning. Terostat er en Polymer film i elastisk materiale der giver overfladen alt hvad der skal til for at Foamglas skålen er beskyttet mod vind og vejr. Polymer overfladen skal dog afsluttes med spændebånd i rustfri stål for at skålene ikke løsner sig ved rørets skiftende temperaturer. Terostat PC FR er en silanmodificeret polymer og fungerer sammen med en yderst fleksibel fugemasse og lim. Isoleringsmaterialer såsom skumplast eller mineraluld, som ikke er uigennemtrængelige for vanddamp, kræver en dampspærre for at beskytte mod fugt indtrængning. 2 YouTube er en internet site, med gratis adgang til meget nyttigt film materiale, blandt andet manualer til montage. 5
En sådan dampspærre består generelt af en meget skrøbelig, tynd folie, mastik eller ikke metalliske film. Normalt vil disse typer af damp spærre ikke kunne beskytte mod vejrforhold som regn, haglbyger, sne, sol eller andet angreb, men det kan Terostaten. Desuden vil Foamglas ikke kunne opsuge og tilbageholde eventuelle fugt problemer, så det udgør derfor en effektiv beskyttelse mod vejrliget. Som filmene der er henvist til på YouTube viser, er den traditionelle overflade ofte metal og ikke metallisk beklædning, men disse har vist sig meget sårbare over tæring og skader, derfor går flere kunder over til at bruge Terostat løsningen Billedet herover, beskriver en Terostat løsning med spændebånd af rustfrit stål, her skal man blot sikre sig ikke at stramme båndet så meget at det gør skade på rørskålen. Polymer fugemassen afslutter rørskålens ende, så de blottede celler beskyttes af Polymer massen, der ind mod røret skal afsluttes med en fuge bredde på op til 25 mm. Hvis medietemperaturen ikke overstiger 100 C. kan fugemassen også fyldes ind imellem den smule luft rum der er ved de rørstudser der passerer gennem Foamglas skålen, som vist ved det lodrette rør. Temperaturer over 100 c. kræver en løsning med Pittcote 700 K Systemet tilbyder derfor en løsning der egner sig både til indendørs og udendørs installationer, og kan generelt bruges på alle de 4 metoder der er beskrevet i starten af kompendiet. 6
Alt materialer der er belagt med Terostat polymer, skal derfor også bruges sammen med fugemasse Terostat PC FR polymer. Brugen af præfabrikerede og precoated FOAMGLAS isolering med Terostat, reducerer desuden installationstiden, hvor de fleste komplekse figurer som tee stykker og bøjninger kan være præfabrikeret. På trods af dette vil vi i kompendiet her arbejde med fremstilling af både bøjninger og tee, i det tilfælde at man er nødt til at ty til en løsning der ikke er præfabrikeret, eller på lager. At samlinger og gennemføringer er forseglet langt mere effektivt end med alternative systemer, giver en langsigtet termisk effektivitet og giver mulighed for øget drift eller processtyring. Den overordnede brand beskyttelse som Foamglas yder i forvejen, kan kombineret med Terostat løsningen, give en fremragende beskyttelse i forhold andre isolerings systemer der indeholder organiske, det vil sige brændbart materiale. Isoleringsevnen Som tallene i rammen for isoleringsevnen herunder angiver, er lambda værdien ved ca. 0 grader omkring 0, 040, hvilket ikke er det bedste resultat i forhold til eksempelvis cellegummi, men ved 150 grader opnår man den hidtil laveste værdi på 0,029. Varmeledningsevnen ved middeltemperaturer fra -150 C til +20 C. Temperatur ºC Foamglas T4 λ W/m K -150 0,029-100 0,030-70 0,032-50 0,034-40 0,035-20 0,037 +10 0,042 +20 0,044 7
Montering og bearbejdning Foamglas tildannes med en almindelig fintandet håndsav. Tildannelsen bør ske på en plan og hård flade så som en træplade eller lignende. I langt de fleste tilfælde kan færdige bøjninger og tee stykker købes i de forskellige dimensioner, men da det kan være nødvendigt at tildanne specielle bøjninger og tee på andre mål, vil vi bruge lidt tid på metode og anvendelse. Før du går i gang Det er vigtigt at du benytter det rigtige værktøj, men først og fremmest sikkerhedsbriller og handsker. Da støv fra Foamglas hovedsageligt består at rester fra de små glasceller, vil det meget ubehageligt at få det i øjnene, derfor vil jeg anbefale briller der slutter tæt, samt handsker der ikke er for klodsede. Derforuden skal du bruge måleværktøj, eventuelt en talmeter, en sav med fine tænder, evt. en fuksvans. Til en overfladebeklædning med fiber klæde, pvc og sealing, kan du få brug for en spartel, en spandske, en lille rulle med riller til fiberklædet, en skarp kniv og en saks. Hvis overfladen skal beklædes med alukapper, skal du bruge en metal håndsaks, en båndstrammer og rustfrie bånd og låse. Til sidst skal du bruge en skærekasse der er bred nok til at tage de dimensioner du skal arbejde med. Hvor de fleste skærekasser har riller til 90 og 45 grader, bør du også have skære riller til 22,5, 15 og 11,25 grader, så du kan lave bøjninger i bløde buer. Et udkast til skærekassen ses på næste side. Som alternativ til skærekassen, kan du bruge udfoldede og valsede segmenter fra den bøjning der passer på emnet, hvor du blot holder segmentet fast rundt om 2 halvskåle af Foamglas, efterfølgende kan du skære langs kanten af dit segment. 8
Du kan beregne graderne vha. tangens, eller du kan bruge en grademåler til formålet. De lodrette snit skal være helt i vinkel i forhold til kassens bundplade. 9
Bøjninger. Som tidligere nævnt i forbindelse med skærekassen, er gradernes forskelle afgørende for hvilken af de 4 forskellige udformning af bøjninger du ser herunder. Her kan du se hvor mange segmenter der skal bruges i hver af de 4 metoder. 45 grader 22,5 grader 15 grader 11,25 grader Du opnår det bedste resultat, såfremt du samler 2 halvskåle med en tapestrimmel, sådan at det snit du laver i begge halvdele af skålen, bliver glat med den halvdel det hører sammen med. Den langsgående samling på de 2 halvskåle, bør lægges i siden når du skærer smiget, således at den del af bøjningssegmentet der er smallest, munder ud i en samling. På den måde vil man undgå af få et halvt segment der er let knækker på det smalleste sted. Herunder ser du et eksempel på en skål der skåret op i 15 graders segmenter. Snittet er lagt skiftevis mod højre og mod venstre, og begynder og slut segmenterne skal være lige i den ene ende, altså uden smig som det segment der ligger yderst til højre. Den langsgående samling er nu i top og bund som du ser segmenterne her. Det er den metode der mest brugt. 10
Når vejledningen foreskriver det, og specielt ved kolde rør, limes alle samlinger med Seal 444 eller nyere udgaver. Udtrængende fugemasse fjernes og glattes Det er vigtigt at du beregner segment bredden på segmenterne, så de passer til bøjningens krumnings radius. Hvis bøjningen er 60 mm. i diameter, og isoleringen er 30 mm. bliver dem færdige isolerede diameter 120 mm. Ifølge en tabel over svejse bøjninger har det 60 mm. rør en krumningsradius på 76 mm. Brug følgende formel for at finde målet på det bredeste stykke i segmentet. Krumningsradius plus rørets isolerede diameters radius er X. - Dvs. 76 + 60 = 136 (X = 136) X gange 3,14 delt med 2 er Y. - Dvs. 136 * 3,14 = 427,04 delt med 2 = 213,52 (Y = 213,52) Y delt med antal hele segmenter = Det bredeste sted. (ved 11,25 grader herover er der 4 hele) Dvs. 213,52 delt med 4 = 53,38 (Nakkens bredde er 53,38 mm., men det smalleste sted bliver kun 5.6 mm. bred) Som hovedregel bør segmenterne skæres lidt bredere en de skal være, hvorefter man med kan tilpasse stykket ved at trække det let hen over et stykke sandpapir, der ligger på et fladt underlag. På den måde kan du ændre smiget og bredden så stykket passer perfekt. Det er netop vigtigt at samlingerne slutter helt tæt. 11
Når alt dette så er sagt, vil det være mest almindeligt at du bestiller færdige bøjninger, der skal samles i 2 halvdele som her til venstre. Det er betydelig lettere, men bøjningen passer til gengæld kun til den ene type bøjning med dens krumningsradius, det vil sige at du skal bestille bøjningerne så de passer. Pittsburgh Corning har udarbejdet 4 udmærkede film, der viser fremgangsmåde med montage, billedet her til venstre er fra denne film. Læg i den forbindelse mærke til hvor lidt plads der er på det smalleste sted på bøjningen (i kværken). Dette skyldes blandt andet at isoleringstykkelsen udgør en stor procentdel af den samlede diameter, hvilket medfører meget lidt plads. Husk: Alle rør overfladebehandles inden montering af foamglas. 12
Efter skabelon Hvis du kan udfolde segmenter i aluminium, kan du lave en skabelon der udgør den halve omkreds som tilfældet her. Skabelonen passer til 45 grader, og rørskålen er her en type der har en behandlet overflade af Terostat af Polymer. Da overfladen er en del af den færdige finish på skålen, skal den behandles skånsomt, derfor har vi lagt et lille snit en savs skære bredde, så overfladen ikke flosser. Hold skabelonen hen mod markeringen og skær skålen mens den ligger på en fladt underlag. Det er vigtigt at holde rytmen når du fører saven, så du ikke trykker saven hårdt gennem materialet til slut, det vil medføre at den porøse skål knækker, og efterlader en overflade der efterfølgende skal slibes glat. Snittet i 45 grader har flere anvendelses muligheder. Blandt andet kan den bruges til en knæbøjning, eller 45 graders bøjning som vi normalt kalder den. Dog skal du her sørge for at have en skabelon der modsvarer det smig du lige har skåret, så du får 2 halvskåle der danner bøjningens ene halvdel. 13
Når bøjningen monteres, samler du den med fibertape, der rundt gående overlapper i omkredsen med 50 %. Eller med rustfri stålbånd. Den fugemasse der skal bruges til Polymeren, kan bruges både i de langsgående og rundgående samlinger, så du får en helt tæt isolering Det er nøjagtigt det samme snit du lægger til fremstilling af et tee stykke. Dog skal kun den model der modsvarer det første snit til bøjningen bruges, sådan som du ser her på illustrationen. Når du har skåret 4 stykker efter denne skabelon har du til dit tee stykke. Men husk igen ikke at være for ivrig med saven, men træk den gennem materialet i lange seje bevægelser, uden alt for meget tryk på klingen, ellers kan der som sagt resultere i at snittet knækker før du er nået helt gennem halvskålen. Samlingen af dit tee stykkes 4 dele, foregår som sagt med det fugemateriale der er bestemt til formålet, og du kan opnå en pæn overflade hvis du glitter fugen udvendig med en våd pensel. Hvis du sikrer dig at de 2 dele nu står i 90 grader i forhold til hinanden, er du klar til at samle resten af tee stykket. Læg en pæn fuge i de kanter der støder op mod hinanden, så der er nok til at materialet næsten kan fylde samlingen ud når den presses sammen. (se næste side) 14
Når du skal montere tee stykket, gøres det inden du fuldmonterer resten af rørstrengen, da det er betydeligt lettere at tilskære passtykker på de lige rør. Når tee stykket monteres på emnet, bruges evt. igen fibertabe, som rundt gående overlapper med 50 %. På bagsiden af tee stykket, monteres en halvskål uden nogen form for tilskæring. Glit overfladen af den udvendige samling med en våd pensel. 15
Frihånds tilskæring. Det er ikke alle tilskæringer der kan laves ved hjælp af skærekassen. Ind i mellem er det nødvendigt at lave frihånds tilskæring, som i tilfældet her med et tee stykke i nakken af en bøjning. Da alle samlinger skal være tætte på grund af kulde og varmetab, er det vigtigt at tilpasningerne bliver så præcise som muligt. Hvis du skal lave tee stykket her, kan du måske være så heldig at du har modellen fra fremstilling af pladebeklædningen til tee stykket. Læg modellen rundt om rørskålen, og lad saven følge kanten af modellen, mens du sikrer dig at modellen bliver i samme position. Det er klart at det snit du får lavet ikke kan passe 100 % mod bøjningens nakke før du har modificeret det med et stykke sandpapir. Ved forsøg tildannes åbningen med sandpapir, mens skålens 2 halvdele fastholdes midlertidig med tape. Prøv med passende mellemrum skålens pasform mod bøjningen. 16
Forskudte samlinger. Hvis der er valgt en anden løsning end den med Terostaten af Polymer. Anbefaler Pittburg Corning at der skal være forskudte samlinger, som du ser herover. Men ud over at montagen bliver lettere, vil du også få en mere stabil installation da samlingerne ikke får lov til at udgøre det svage led i konstruktionen. Skålene fastgøres med armeret tape ca. 70 mm. fra kanten, og med en afstand af ca. 300 mm. mellem hver omgang. Tapen skal overlappe 50 % af omkredsen Metoden her er uden coating kan bruges på rør med en medietemperatur fra 38 til 483 grader. Ved denne temperatur anbefales det dog at afslutte bøjninger med Polyester fiberdække påført med Pittcote 300 eller 404, der påføres i 2 lag, Første lag af fiberdækket lægges på Pittcote 300 eller 404 som er påført skålen i et tyndt lag. Når første lag er tør, påføres endnu et lag Pittcote 300 eller 404 på ydersiden af polyesterlaget, De lige rørskåle beklædes enten med fiberdækket på samme måde som ved bøjningen, eller med rørkapper i aluminium eller rustfri. Polyester fiberdække skal have 50 mm. overlæg i langsgående retning 17
Metoden ved udendørs brug og ved 2 til 83 grader, er magen til metoden ved 83 til 205 grader, dog må der ikke arbejdes med Pittcote 300 eller 404 i temperatur området under 5 grader samt hvis der forventes regn inden for de næste 24 timer. Lad 1. lag tørre i 24 til 48 timer inden næste lag monteres. Såfremt isoleringstykkelsen kræver 2 lag skåle, skal de forskudte samlinger blot drejes 90 grader, så samlingen på inderste lag ligger i siden, mens samlingen i yderste lag så ligger i top og bund. Som nævnt tidligere, kræver visse konstruktioner mere end fibertapen til at fastholde skålene med. Herover er et rustfrit stålbånd sat på rørskålen og fastgjort med en båndstrammer, her skal afstanden mellem hvert bånd være max. 300 mm. Flange og ventilkasser. Flanger overisoleres med Foamglas skåle i en diameter der svarer til flangens diameter, plus 3 til 4 mm. i sikkerhed. Ende bundene tilskæres efter rørskålens ydre diameter af plan plade med samme isoleringstykkelse, og på limes rørskålens ender. Du får herved 2 halvdele af en flangekasse der tildannes på stedet med udskæringer af huller til de tilstødende rør. De 2 halvdele monteres med 2 stk. rustfrie stålbånd, evt. med snap låse, så den kan afmonteres. 18
En ventilboks består ligeledes af både en halvskål og plader. Når du køber den hos Pittsburgh, vil den være limet sammen så den består af 2 halvdele, men også her kan man selv fremstille en kasse hvis du finder de 3 mål. Flangens diameter, kassens isolerede længde, og spindelhøjden der måles fra ventilens centerlinje, og op til spindlens udgangshul. En Tee boks kan langt hen af vejen sammenlignes med en ventilboks, her er blot ingen plane flader, men kun rørskåle, og det vil sikkert være den model du møder flest af på din vej, da den er let at fremstille. Enten skal der bruges skåle af samme diameter til hele opgaven, eller også skal selve tee stykket laves med en skål af mindre diameter. Ud over hvad du har set i dette kompendium, findes der løsninger der arbejder med Foamglas til beholdere, til tagkonstruktioner, til Clamp bøjninger, eller victaulic bøjninger, og meget mere, men hensigten er ikke her at lave et omfattende program der dækker hele området, men kun det område vi kender fra de opgaver der er på Offshore delen. Hvis du får brug for materiale til andre områder kan jeg anbefale at hente folderen: Foamglas prefabricated insulation, på Pittsburgh Cornings hjemmeside. 3 3 http://www.industry.foamglas.com/en/products/fabricated_systems_and_custom_solutions/prefabrication/ 19
Produktdata Område Specifikation Foamglas S3 Foamglas T4 Dimension Rumvægt kg/m 3 ca. 135 ca. 120 Varme Varmeledningsevne, λ10 Temperaturområde 0,046-0,042 Se tabel Længdeudvidelse Længdeudvidelseskoefficie nt K -1 9x10-6 9x10-6 Brand Ubrændbar i.h.t. DIN 10571 Ja Ja Fugt Diffusionsmodstand Z (pr. 100 mm) Diffusionsmodstandsfaktor GPa s m 3 /kg µ Lyd Lydisolationsevne ved 100 mm tykkelse, R db 28 28 Holdbarhed Trykstyrke Elasticitetsmodul, E Bøjningsstyrke, σ N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 0,9 1200 0,5 0,7 800 0,4 Miljø Foamglas fremstilles uden brug af skadelige drivgasser som CFC eller HCFC. Herunder flere illustrationer fra Foamglas vejledningen der er et besøg værd. Facts and Figures 2013_ENG Low Res.pdf 20