气凝胶在管道带压开孔作业应用前景

所谓的气凝胶是一种固体物质形态，截止目前所发现的物质中，它是密度最小的固体。密度为3千克每立方米。一般常见的气凝胶为硅气凝胶。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。因为气凝胶密度极低，最轻的气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果。

气凝胶的实际应用领域更加广泛，今后将逐步应用于管道带压开孔领域。由于气凝胶具有高孔隙率、低密度、低折射率、低热导率等诸多特性，使得气凝胶在管道带压开孔及管道防爆切割等领域具有广泛的应用或潜在的应用前景。

一、气凝胶超级隔热性能的应用：

在我们所认知的热传导理论中，所有材料的热传导都是由气态传导、固态传导和热辐射传导方式来实现的。由于气凝胶材料具有纳米多孔网状结构，因此气态热导率很小。而在真空状态下热传导由固态传导和热辐射传导决定。纳米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中链的局部激发的传播，使得固态热导率仅为非多孔玻璃态材料热导率的几百分之一。由于气凝胶的超级绝热性能，其早期应用在航天、军工、国防领域，后来发现气凝胶可以应用在科研、工业等保温隔热场合而逐渐民用，诸如新能源汽车、建筑隔热（板材、玻璃）、衣物保暖、冰箱隔热、管道保温、冷链物流的储运装备等等。

而管道带压开孔领域由于许多场合有特殊的要求限制（如防爆、隔热等），需要使用很多防爆和隔热的条件及设备进行辅助作业生产，因此成本控制很难实现。而使用工业级气凝胶则会大幅降低这些设备的使用，从而在管道带压开孔工程中降低了成本，提高了安全性和可靠性。

在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域，管道设备的维修和维护工作大量存在。尤其是带压开孔和带压堵漏技术的应用使这些行业的管道维修节省了大量的停产和人工成本。在带压开孔过程中，区域性的使用气凝胶进行防护和保护，使气体泄露问题可以解决。并在带压开孔和堵漏过程中使用气凝胶作业中对带压开孔机底座充满气凝胶后，可以有效地保护有害、有毒气体以及易燃易爆气体的泄漏，保证了带压开孔的顺利进行。

以DN800带压开孔机为例，其底座容积约为1.21立方米（容积为圆底面积X高），而相应地阀门完全打开后的容积为1.4立方米，短节形状为马鞍型，是由一个圆柱体的体积与管道外沿相差的数据约为0.4立方米。使用气凝胶可以有效地代替氮气的置换，并结合带压开孔机的底座缝隙紧密结合后，气体不容易外泄。由于气凝胶耐高温防火特性，在化工领域化工设备的保温、防爆等领域的应用更加适合。

气凝胶良好的吸附性能也同样应用于管道带压开孔的环保特点，在管道传输的物质中，尤其是石油、化工、电力等管道中，工业领域排放的废水大多含有大量的有毒、难降解的有机污染物，这类污染物可使生态环境遭受严重的破坏。SiO2气凝胶的高孔隙率、大比表面积使其具有很大的吸附能力，是性能良好的吸附剂。在带压开孔作业毕拆卸带压开孔机时内部的有害物质会随着气凝胶的吸附而大大减少对周边环境的影响。

SiO2气凝胶具有极高的比表面积和孔隙率，使用气凝胶后带压开孔的噪音会减小一半以上，它可以作为一种理想的声学延迟或高效隔音材料而被使用。

总之，气凝胶会随着人们在管道带压开孔领域的逐步应用，并且加强了对气凝胶在这一领域的研究和普及推广工作，相信其应用领域会逐渐扩大。