泡沫玻璃在LNG管道保冷中的應(yīng)用

張國(guó)中,李濤,楊公升,蘇龍龍

（海洋石油工程股份有限公司，天津300452）

泡沫玻璃在LNG管道保冷中的應(yīng)用

張國(guó)中,李濤,楊公升,蘇龍龍

（海洋石油工程股份有限公司，天津300452）

隨著液化天然氣項(xiàng)目的不斷發(fā)展，新型的管道保冷材料逐漸被采用。論文分析了泡沫玻璃的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)泡沫玻璃的保冷結(jié)構(gòu)形式、泡沫玻璃磚的切割、泡沫玻璃的管道保冷安裝進(jìn)行詳細(xì)的闡述,可為其他LNG管道保冷材料選用及LNG管道施工提供參考。

LNG管道;泡沫玻璃;保冷;安裝

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.026

1 引言

隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高，天然氣的應(yīng)用越來越廣泛。液化天然氣（LiquefiedNaturalGas，簡(jiǎn)稱LNG）是經(jīng)凈化和液化處理形成的液態(tài)天然氣，主要成分為甲烷。LNG是通過在常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃，使之凝結(jié)成液體，同時(shí)體積約變?yōu)樵瓉眢w積1/600，這一技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了天然氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸問題，而LNG低溫特點(diǎn)又促進(jìn)了保冷技術(shù)的發(fā)展。

在我國(guó)運(yùn)行的LNG項(xiàng)目中，LNG管道的保冷通常采用以聚異三聚氰酸脂（PIR）為代表的有機(jī)合成材料作為保冷主材料。隨著泡沫玻璃磚成本的降低及切割、安裝技術(shù)的發(fā)展，泡沫玻璃磚在LNG管道保冷中應(yīng)用逐步得到推廣。

2 泡沫玻璃的特點(diǎn)

泡沫玻璃生產(chǎn)一般以石英砂為基料，與發(fā)泡劑、助熔劑、改性劑等添加劑混合成配合料，經(jīng)過預(yù)熱、發(fā)泡、穩(wěn)定、退火4個(gè)階段制成1種多空玻璃材料[1]。泡沫玻璃根據(jù)孔型分類可以分為開孔泡沫玻璃和閉孔泡沫玻璃，開孔泡沫玻璃主要用作吸聲材料，閉孔泡沫玻璃材料主要用作隔熱保溫材料。

泡沫玻璃屬于無機(jī)材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐紫外線及熱輻射性能，高溫下不分解，低溫下不變質(zhì)，而且不燃燒，不氧化，材料的持久性好。同傳統(tǒng)郵寄保冷材料相比，泡沫玻璃具有許多優(yōu)良的性能，主要體現(xiàn)在：不吸濕、吸水，長(zhǎng)年使用不會(huì)降低隔熱保冷效果；隔熱性能良好，不燃燒，可在-268～480℃范圍內(nèi)使用；吸聲性能良好；機(jī)械強(qiáng)度較高，易于加工、切割成各種形狀；使用壽命長(zhǎng)，不存在風(fēng)化、老化等現(xiàn)象；本身無毒、無放射性和腐蝕性；化學(xué)穩(wěn)定性良好，可耐除氫氟酸外的所有化學(xué)侵蝕。由于泡沫玻璃具備良好的物理、化學(xué)性能，現(xiàn)在廣泛地應(yīng)用在石化堯電力堯國(guó)防軍工及廠房裝飾等領(lǐng)域，在石油化工領(lǐng)域主要用于：深冷、低溫管道、設(shè)備、容器與儲(chǔ)罐；中溫和高溫管道、設(shè)備；流體換熱設(shè)備；流體換熱系統(tǒng)；石油化工換熱系統(tǒng)。表1為某管道用泡沫玻璃性能參數(shù)[1]。

表1 某泡沫玻璃產(chǎn)品參數(shù)

3 深冷管道的保冷設(shè)計(jì)

同其他保冷材料相比，在使用泡沫玻璃作為保冷主要材料的時(shí)候，除了需要考慮玻璃磚厚度外，還需要根據(jù)保冷材料的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的保冷結(jié)構(gòu)形式。

3.1 管道保冷厚度設(shè)計(jì)

對(duì)于保冷材料厚度設(shè)計(jì)目前業(yè)界內(nèi)比較常用的標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（如GB 50264—2013）、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（BSENISO12241—2008）和日本標(biāo)準(zhǔn)（JISA 9501—2006）等。從計(jì)算方法上來說，主要有最大允許冷損失、經(jīng)濟(jì)厚度和防結(jié)露法等方法。一般，當(dāng)無特殊要求時(shí)，使用最大允許冷損失方法，在使用不同種類保冷材料時(shí)用經(jīng)濟(jì)厚度調(diào)整，使用經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算的保冷厚度用防結(jié)露厚度核實(shí)[2]。

3.2 管道保冷結(jié)構(gòu)形式

泡沫玻璃在管道保冷中作為主要保冷材料的應(yīng)用主要分兩大類保冷結(jié)構(gòu)形式：全泡沫玻璃和雙層（含多層）異材保冷結(jié)構(gòu)形式。

圖1 全泡沫玻璃保冷結(jié)構(gòu)

圖1為全泡沫玻璃的保冷結(jié)構(gòu)形式，該形式根據(jù)保冷厚度需求和泡沫玻璃初產(chǎn)品的特點(diǎn)，將玻璃磚設(shè)計(jì)成1層或者多層，取用泡沫玻璃磚的材料穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在保冷層的厚度大、投資大等缺點(diǎn)。

圖2 雙層異材保冷結(jié)構(gòu)

4 泡沫玻璃的加工

泡沫玻璃具有機(jī)械強(qiáng)度高且易于加工的特點(diǎn)，能夠加工成合適的結(jié)構(gòu)形式以適用于管道、法蘭、彎頭及閥門等部件的保冷。在LNG工程管道保冷中，目前泡沫玻璃加工參照的標(biāo)準(zhǔn)主要是美標(biāo)ASTMC1639，同時(shí)考慮加工后的保冷材料滿足美標(biāo)ASTMC585對(duì)加工尺寸的要求。

按照需要保冷管道的外徑，結(jié)合泡沫玻璃產(chǎn)品的特性、加工的便利性及材料的利用率等因素，通常將泡沫玻璃加工成“管殼”或者“弧板”。如圖3所示，一般對(duì)于12"及以下的管道，將泡沫玻璃加工成“管殼”，兩個(gè)管殼組成圓環(huán)形保冷層；對(duì)于14～24”的管道加工成1/4“弧板”，4個(gè)弧板組成圓環(huán)形保冷層；對(duì)于26”及以上的管道設(shè)計(jì)成“弧板”，4個(gè)弧板組成圓環(huán)形保冷層。

圖3 泡沫玻璃保冷層組合方式

5 泡沫玻璃的安裝

在泡沫玻璃中，重點(diǎn)是根據(jù)泡沫玻璃的特性，對(duì)保冷材料保護(hù)及采用合適的方法保證施工質(zhì)量。

5.1 泡沫玻璃的保護(hù)

由于泡沫玻璃屬于脆性材料，加之組成小“泡沫”的玻璃材料很薄很容易發(fā)生泡沫玻璃材料的破碎，在安裝中應(yīng)采取合理的措施保證對(duì)“管殼”、弧板等材料的保護(hù)，如臨時(shí)綁扎中采用柔性寬幫扎帶，而不是使用細(xì)綁絲。

5.2 安裝注意事項(xiàng)

泡沫玻璃在材料持久性及透濕性等方面性能良好，施工重點(diǎn)是控制各接縫問題。在施工中應(yīng)注意以下問題：

1）多層泡沫玻璃安裝時(shí)候縱縫和環(huán)縫都需要交錯(cuò)布置。

2）泡沫玻璃在安裝時(shí)，需要對(duì)泡沫玻璃涂抹密封劑，以加

3）泡沫玻璃在安裝時(shí)，需在管道與閥門、法蘭、管托等部位連接處設(shè)置“氣阻”，以防止氣體流通。

6 結(jié)語

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增加及對(duì)工程質(zhì)量持久性要求的提高，加之泡沫玻璃生產(chǎn)技術(shù)成熟及成本下降，泡沫玻璃在LNG工程管道保冷中的應(yīng)用日益得到人們的關(guān)注，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，其在LNG工程管道保冷中將有更大的發(fā)展空間。

【1】吳川林.泡沫玻璃的性能與應(yīng)用[J].廣東建材，2000（7）：28-30.

【2】GB50264—2013工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Application of Foam Glass in LNG Engineering Pipe Insulation

ZHANG Guo-zhong,LI Tao,YANG Gong-sheng,SULong-long
（Offshore Oil Engineering Corp,Tianjin 300452,China）

Withthecontinuousdevelopmentofliquefiednaturalgasproject,thenewtypeofpipeinsulationmaterialhasbeenwidelyused. This paper analyzes the characteristics of the foam glass,focus on the insulation structure of the foam glass,reprocessing of foamed glass bricks,theinsulationofthepipe,forotherLNGpipeinsulationmaterialselection,LNGpipelineinstallationprovidesareference.

LNGpipe;foamglass;insulation;installation

TU996.7

B

1007-9467（2016）06-0102-02

2015-12-09

張國(guó)中（1980～），男，河北滄縣人，高級(jí)工程師，從事LNG工程設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）zhanggz@mail.cooec.com.cn。