山東LNG接收站管道保冷技術(shù)研究

生 動 胡 超 趙 星 陳禹澄 李 瀟

1中國石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司2西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院

山東LNG接收站管道保冷技術(shù)研究

生 動1 胡 超1 趙 星2 陳禹澄1 李 瀟1

1中國石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司2西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院

LNG的沸點是-162℃，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，低溫、氣液膨脹比大等特性使得LNG在儲存和運輸過程中，管道保冷尤為重要。結(jié)合中國石化山東LNG接收站一期工程的保冷施工現(xiàn)狀，從保冷材料性能、保冷施工、質(zhì)量控制等方面與傳統(tǒng)硬質(zhì)保冷材料以及新型柔性保冷材料加以比較，分析了材料的優(yōu)缺點。建議使用柔性保冷材料作為LNG項目的主要材料。若考慮到工程投資等多方面因素，也可同時選用硬質(zhì)與柔性兩種保冷材料作為LNG接收站主要保冷材料，但對于取樣器、流量計等異形件，建議采用柔性保冷的方式。

LNG接收站；管道保冷；硬質(zhì)保冷材料；柔性保冷材料；材料對比

LNG的沸點是-162℃，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，低溫、氣液膨脹比大等特性使得LNG在儲存和運輸過程中，管道保冷尤為重要。管道保冷效果的好壞不僅影響到整個管路的輸送效率，還為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障[1-4]。

山東LNG作為中國石化首個LNG接收站，其在管線保冷材料的選型上既選擇了傳統(tǒng)的PIR+泡沫玻璃的硬質(zhì)保冷形式，又大量地采用了LTD+LT柔性保冷形式[5-6]。本文主要從材料性能、工藝、質(zhì)量3個方面對山東LNG保冷施工進行了研究，并進一步對比了硬質(zhì)保冷材料與柔性保冷材料的優(yōu)缺點，為其他LNG項目管道保冷材料的選型、安裝提供參考。

1 保冷材料

山東LNG一期項目中碼頭及卸料設(shè)施、儲罐區(qū)采用硬質(zhì)保冷絕熱材料進行保冷，其他單元均采用彈性體發(fā)泡制品柔性保冷材料。硬質(zhì)保冷材料性能如表1所示，柔性保冷材料性能如表2所示。

表1 硬質(zhì)保冷材料性能

2 保冷施工質(zhì)量控制

2.1 硬質(zhì)保冷材料常見施工問題

（1）材料預(yù)制尺寸不合格。硬質(zhì)保冷材料常需要現(xiàn)場根據(jù)使用情況預(yù)制，在這個過程中，工人的經(jīng)驗成了影響預(yù)制材料是否合適的重要因素。硬質(zhì)保冷材料不具備彈性，材料偏大或偏小都不能用于安裝，對于偏大的材料，現(xiàn)場工人會對材料進行調(diào)整；但對于偏小的材料，現(xiàn)場工人會采用兩種方法處理：①直接安裝，然后在接縫處填充大量密封劑來彌補；②如果材料偏差較大，則使用在接縫處填塞小塊材料的方法來彌補。一旦管道預(yù)冷，這兩種方法所處理的接縫都很有可能出現(xiàn)漏冷，所以現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)類似問題，必須要求施工單位重新下料[7]。

（2）錯縫不合格。硬質(zhì)保冷材料的接縫是其整個保冷系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，因此硬質(zhì)保冷材料的錯縫安裝尤為重要。合理的錯縫安裝可以有效地減少漏冷情況的發(fā)生。

（3）外護層密封膠涂抹不嚴。外護層主要起到保護保冷材料的作用，在外護層的所有接縫處應(yīng)覆蓋密封膠，其作用是阻擋水汽、甚至是雨水的侵入。如果外護層的密封膠覆蓋不嚴密，雨水就有可能滲入到外護層內(nèi)部，嚴重的甚至?xí)谕庾o層內(nèi)部空間形成積水，長時間的積水會使防潮層失效，保冷材料受潮從而喪失保冷效果[8-9]。

2.2 柔性保冷材料常見施工問題

（1）擠縫不合格。所謂擠縫就是在保冷材料與管托的接縫處和材料與材料之間的接縫處都要擠30～50 mm的余量，打個比方來說，如果需要對1 000 mm的管道進行保冷，那在預(yù)制材料的時候，就要預(yù)制長度為1 030～1 050 mm的材料，這樣安裝好的保冷層就始終處在一個受擠壓的狀態(tài)，這多出來的30～50 mm實際上是為材料預(yù)冷收縮而預(yù)留的形變余量，預(yù)先留好形變余量就不至于材料因為收縮變形而產(chǎn)生拉力，從而損傷材料，影響保冷效果[10]。日常巡檢過程中如果發(fā)現(xiàn)此類問題，必須要求施工單位拆除擠縫不合格的保冷材料，重新保冷。

（2）材料預(yù)制不合格。材料預(yù)制不合格的主要情況是預(yù)制材料的長度、周長、形狀不符合被保冷的管線或設(shè)備，這種情況是因為現(xiàn)場測量錯誤或預(yù)制工人預(yù)制錯誤造成的，實際施工過程中這類問題是時有發(fā)生的，并且這種不合格的預(yù)制材料與合格材料之間往往只存微小差距。對于材料尺寸不合格的情況，如果是預(yù)制材料略大于安裝所需材料，可以視情況允許施工單位使用，因為柔性材料安裝時本就要求擠縫粘結(jié)，材料略大正好可以為材料預(yù)冷后留出充分的形變余量；如果預(yù)制材料小于安裝所需材料，現(xiàn)場的工人有時會拉伸材料去進行安裝，這樣材料在管道未遇冷之前就已經(jīng)受了一個拉伸力，柔性保冷材料抗拉伸的能力弱，在管道預(yù)冷收縮后這個拉伸力會逐漸加強，就很容易出現(xiàn)材料斷裂。因此必須要求施工單位重新下料，決不允許這種材料應(yīng)用于安裝中。

（3）刷膠不合格。刷膠不合格對于柔性保冷材料施工來說最易發(fā)生，對保冷效果影響也最大。刷膠質(zhì)量不達標(biāo)一般有兩點原因：①材料清潔度不夠，材料與材料之間存在薄薄的一層灰塵，膠水刷上去之后不能充分接觸材料表面，影響粘接效果；②刷膠的方式不正確，現(xiàn)場施工時只有在材料與材料受到擠壓力的斷面（例如材料與材料的擠縫位置）允許在膠水未干化的情況下粘接，其余接觸面都必須等待膠水干化，現(xiàn)場工人時常為了方便，不等膠水干化就進行粘接，從而影響粘接效果?，F(xiàn)場巡檢過程中如發(fā)現(xiàn)上述情況必須要求施工單位立刻整改，重新粘接。

3 材料優(yōu)缺點對比

（1）材料防潮性。PIR材料的防潮性能較差，在整個保冷過程中需要設(shè)置兩層防潮層，防潮層設(shè)置的好壞直接影響保冷材料的使用壽命。此外，較差的防潮性能也給整個材料的運輸、儲存增加了難度，相比柔性保冷材料，其在運輸儲存過程中防潮要求更高。柔性保冷材料本身具有較高的防潮能力，施工過程中不需要設(shè)置防潮層，消除了防潮層設(shè)置對保冷效果的影響，考慮到LNG項目都靠海較近，空氣比較潮濕，柔性保冷材料更適合LNG項目的工作環(huán)境。

（2）材料可塑性。硬質(zhì)保冷材料可塑性較差，下料時精確度要求很高，用于單純的管道保冷尚可，但用于流量計、儀表接管、取樣器等形狀復(fù)雜的設(shè)備施工時，硬質(zhì)保冷材料難以預(yù)制成所需要的形狀。相比硬質(zhì)保冷材料，柔性保冷材料的彈性較強、可塑性很高，材料可以任意變形，不管是多么復(fù)雜的施工情況，都可以緊密貼合設(shè)備表面，保證保冷效果。

（3）接縫處理。硬質(zhì)保冷材料的接縫數(shù)量是柔性保冷材料的幾倍以上，此外硬質(zhì)保冷材料的所有接縫均采用的是密封膠進行連接，密封膠具有一定的厚度，但其本身起不到保冷的效果，所以說硬質(zhì)保冷的接縫是整個保冷層的薄弱點，硬質(zhì)保冷的漏冷也主要發(fā)生在接縫處。對于柔性保冷材料而言，接縫采用專用的膠水進行連接，可以使兩塊材料通過化學(xué)反應(yīng)而緊密地結(jié)合在一起，消除材料與材料間的縫隙，杜絕了材料縫隙漏冷這一問題。

（4）適應(yīng)管道收縮的能力。硬質(zhì)保冷材料除因施工問題導(dǎo)致的漏冷外，不能跟隨預(yù)冷后管道的變形而做出調(diào)整也是其主要的漏冷原因，預(yù)冷后的管道長度可能會發(fā)生變化，硬質(zhì)保冷材料不能完全適應(yīng)這種變化，常常會出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致漏冷。柔性材料具有很好的彈性，并且材料的表面是與管道粘接在一起，這樣當(dāng)管道長度發(fā)生變化時，柔性保冷材料能夠跟隨管道同時變化，杜絕了因管道與材料預(yù)冷后收縮量不同而出現(xiàn)縫隙。

4 結(jié)語

結(jié)合山東LNG項目的保冷施工情況可知，柔性保冷材料施工工藝簡單，保冷效果明顯強于硬質(zhì)保冷材料，但其材料價格也明顯地高于硬質(zhì)保冷材料。若僅僅考慮項目的運行效果，建議使用柔性保冷材料作為項目的主要材料；若考慮到工程投資等多方面因素，也可同時選用硬質(zhì)與柔性兩種保冷材料作為項目主要保冷材料，但對于取樣器、流量計等異形件，建議采用柔性保冷的方式。

[1]劉玉晗，劉寶玉，蘇鵬．基于ANSYS的LNG管道保冷結(jié)構(gòu)分析[J]．當(dāng)代化工，2012（2）：189．

[2]翟俊紅，田德永．淺談LNG管道保冷材料的發(fā)展和應(yīng)用[J]．氮肥技術(shù)，2011，32（6）：48-50．[3]尤海英，馬國光，黃孟，等．LNG長距離管道輸送保冷層厚度的計算方法[J]．管道技術(shù)與設(shè)備，2008（1）：11-13.

[4]馮若飛，李學(xué)新，焦光偉，等．液化天然氣長輸管道輸送技術(shù)[J]．天然氣與石油，2012，30（2）：8-10.

[5]韓帥，沈孝風(fēng)，徐超，等．LNG工程保冷層施工[J]．管道技術(shù)與設(shè)備，2013（6）：24.

[6]李鴻發(fā)．設(shè)備及管道的保冷與保溫[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：327-337.

[7]賈琦月，劉志偉．LNG項目保冷系統(tǒng)國產(chǎn)化的管道保冷施工[J]．化工設(shè)計，2013，23（4）：32.

[8]張敏丹．LNG低溫輸送管路的絕熱保冷[J]．深冷技術(shù)，2005（5）：19-21.

[9]丁雪佳，薛海蛟，李洪波，等．硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料研究進展[J]．化工進展，2009，28（2）：278-282.

[10]生動．LNG項目柔性材料管道保冷施工[J]．管道技術(shù)與設(shè)備，2014（6）：35-36.

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.001

生動：2013年畢業(yè)于榆林學(xué)院油氣儲運工程專業(yè)，主要從事液化天然氣（LNG）項目建設(shè)管理工作。

2015-05-26

15908997039、710180896@qq.com