冷凝現象如何避免?保溫層下腐蝕CUI 該怎麼解決?管線保溫材料如何選擇?

冷凝現象帶來的危害

金屬表面的冷凝現象乍看之下似乎只是一個小問題,但若出現在水處理廠或高架水塔、或是複雜管線中,日積月累的濕氣則可能引發更大的問題,特別是腐蝕將會對設施整體影響巨大!

最新的保溫層下腐蝕CUI解決技術

為了控制冷凝效應以及其帶來的後續麻煩,美國政府水務單位正在採用一項新技術:由 Tnemec 推出的含氣凝膠(Aerogel-filled)熱保溫塗層 Series 971 Aerolon。這種塗料能有效抑制鋼鐵和球墨鑄鐵表面的結露冷凝問題。採用此技術的單位包括賓州約克市的 The York Water Company 和阿肯色州拉塞爾維爾的 City Corp.

200年企業約克水公司(The York Water Company)的選擇

成立於1816年,約克水公司是美國歷史最悠久的投資人持股水務公司,並且擁有美國公司中最長連續發放股息的紀錄。目前服務約68,000個水與污水客戶,分布於賓州約克與亞當斯郡。

在其中一個每日處理量達 3,900 萬加侖的表面水處理廠中,該公司正在翻新其過濾設備與管線。然而,該廠地下管廊的供水管線有嚴重的冷凝問題。每當水溫與環境空氣溫度差異過大時,管線上會出現凝結水,造成潮濕環境,進而導致電子設備故障及管線腐蝕惡化。

在此之前,水處理廠使用包覆式保溫材料,但效果不佳:包覆物下仍會出現冷凝水,造成保溫層下腐蝕(CUI)而且保溫層容易在維修時受損。

後來,他們發現了一種噴塗型氣凝膠塗層。氣凝膠是一種低熱傳導固體,能有效阻隔濕熱空氣與冷金屬的接觸,讓管表溫度高於露點,從而防止冷凝形成

這種新產品是首批有效使用氣凝膠添加劑的保溫塗料。相較於傳統保溫塗料,它能提升熱效能、減少塗層層數,降低施工成本。

約克公司CUI管線 Series971施作前後對比圖

使用精確計算輔助決定塗層厚度

操作人員使用一套由北美絕熱材料製造商協會(NAIMA)開發的軟體,根據材料的熱傳導率(K值)來計算應用厚度。Aerolon 的 K值為 35 mW/mK,為市面上最佳表現,經計算後決定採用 兩層、每層厚 80–100 mils 的噴塗方式。

施工流程如下

  1. 管線處理:清除鏽蝕與舊塗層。
  2. 底漆:使用 Tnemec 的 Series 394 PerimePrime,一種含雲母氧化鐵與鋅的單液型底漆,具備三重防鏽機制。
  3. 保溫層:施作兩層 Aerolon 氣凝膠丙烯酸塗料,每層厚 40–50 mils(乾膜厚度)。
  4. 面漆:施作 Tnemec Series 1028 Enduratone 水性丙烯酸塗層,可選多色,符合 AWWA 識別標準,且低氣味、低 VOC 適合密閉空間。

塗裝完成後,幾乎完全消除了冷凝與腐蝕問題,地板也維持乾燥,進一步提升了安全與衛生環境。


羅斯威爾 Russellville 的使用案例:City Corp.

City Corp 為阿肯色州 Russellville 市提供水與污水系統服務,也面臨同樣的冷凝問題。夏季高溫潮濕時,處理廠的管廊內會因冷凝產生積水與提前腐蝕。

與其安裝除濕設備(需額外控制系統與電費),他們選擇與工程師與塗料顧問合作,採用絕緣塗料解決方案:

  • 底漆:Tnemec Series 1224 Epoxoline WB(無機水性環氧底漆)
  • 保溫塗料:兩層氣凝膠塗料,總厚度約 100 mils
  • 面漆:與 York 工廠相同的水性丙烯酸面漆(2–3 mils)

該專案完成後,不僅抑制了腐蝕,也提供所需的熱絕緣保護,還因其成效而榮獲美國阿肯色州工程公司協會(ACEC)頒發的工程卓越獎。

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多重效益總結

冷凝在冷金屬表面上是水處理與污水設施常見問題。若配合耐腐蝕底漆與耐久面漆使用,含氣凝膠的絕緣塗料系統能顯著降低冷凝的發生頻率與嚴重程度,同時預防絕熱層下的腐蝕問題。

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