某LNG模塊防火涂層區域電儀支架優化設計及應用

張萬期，仝力強，唐　松，王　超，張一璇，丁鵬飛

(天津修船技術研究所，天津　300456)

本文介紹的LNG模塊化工廠位于北極地區，環境溫度最低-50 ℃，是全球首例極寒地區液化天然氣開采項目，并且還是生產線的核心工藝模塊。根據電儀專業設計，模塊內存在大量支架需要安裝，包括電纜托架支架、照明系統、電伴熱系統、接地系統、火氣系統、通訊系統和儀表監控系統的設備支架等。電儀支架通常都是焊接在模塊的主結構和次級結構上，一般在室外場地模塊搭建成型后完成焊接工作。

本項目采用了被動防火設計，防火涂料價格昂貴,對施工環境及施工程序的要求非常苛刻,需要在車間內完成。若是后期安裝電儀支架時砸除，一方面防火涂料和前期投入工時浪費，另一方面由于電儀支架數量繁多，砸除防火涂料需要耗費大量時間，后期還需修補，工程成本將大大增加。為了解決此問題，項目組詳細分析了防火涂料的特點及圖紙，最終優化了電儀支架設計及施工，成功應用于此項目。

1　防火涂料及其應用

鋼結構在538 ℃時，其強度會降低50%，液化天然氣一旦發生爆炸，其碳氫火焰燃燒所產生的高溫將很快使鋼結構強度失效；另外，泄露的液化天然氣(-196 ℃)飛濺到鋼結構上，可引發鋼結構脆性斷裂，給生產和人員安全帶來潛在危害。因此被動防火(PFP)和防低溫飛濺(CSP)設計在LNG鋼結構模塊化工廠被廣泛采用。防低溫飛濺涂層是LNG核心工藝模塊特有的涂層系統，該涂層厚度大，施工時加熱溫度高，工藝復雜，在國內海洋工程界也是先例。[1]此項目模塊按照業主安全和防腐專業要求，采用了國際涂料供應商提供的環氧膨脹型防火涂料Chartek 1709和防低溫飛濺涂料Intertherm 7050。2種防火涂料現場施工見圖1。

圖1　防火涂料鋼結構施工典型圖

2　一體化設計及應用

由于防火涂料按照環境條件和施工程序需要在模塊車間內噴涂，相應的要求電儀支架安裝比常規項目提前，在甲板片涂裝之前焊接安裝。

一體化建造就是在建造過程中以某一甲板片為基礎，在不影響吊裝的前提下，將安裝在此甲板片的各專業支架、設備底座、護管、配管管線、電儀托架、結構格柵、欄桿、塔樓等可安裝的附件進行焊接安裝，然后完成整體涂裝作業，再用專用小車運輸到施工現場，直接把各部分甲板片吊裝焊接為一個整體，達到提高施工效率節省成本的目的。[2]

電儀支架一體化，前期需要完成如下精細化設計：電儀支架PDMS建模，抽取支架數據，完成支架預制工作，提供支架精確定位圖；核查吊點、甲板片運輸圖和噴涂墊墩及頂升布置圖，核實不能安裝電儀支架區域；制作一體化清單，提供具備安裝條件支架的詳細信息，進行一體化安裝。甲板片電儀支架一體化安裝施工見圖2。一體化建造圖紙精細化程度高，各甲板片可以同時施工，無需等待腳手架的逐層安裝，減少高空作業，縮短安裝周期，減少后期總裝壓力，節省大量建造安裝費用。[2]此項目應用一體化建造最大的亮點在于降低了防火涂層反復施工及材料成本，為項目節省大量時間。

圖2　電儀支架一體化安裝施工圖

3　防火涂層預留圖設計

由于一部分電儀支架前期不具備安裝條件，或者趕不上一體化施工進度，造成防火涂料涂裝前未能完成焊接。根據電儀支架精確定位，分析了支架焊接位置結構梁的特點，設計了工字梁防火涂層典型預留示意圖(見圖3)，根據防火涂層范圍圖設計了甲板片防火涂層預留示意圖(見圖4)。在防火區域噴涂前，可以根據預留圖給電儀支架預留出相應的位置，用于后期焊接，避免重復施工，節省成本。電儀支架防火涂層預留典型施工圖見圖5。

圖3　結構工字梁防火涂層典型預留示意圖

圖4　甲板片防火涂層預留示意圖

圖5　電儀支架防火涂層預留施工圖

4　T型支架設計及應用

LNG模塊除了甲板存在大量防火涂層外，主結構立柱上也存在。立柱上的電儀支架主要包括垂直托架支架、照明燈具及儀表探頭類小設備安裝支架，本項目一體化建造主要應用于甲板片，立柱上的支架沒有實施。針對在主結構立柱上焊接支架的情況，經過分析后設計了“T”型支架，將“T”型支架焊接于立柱上，再通過螺栓將電儀支架固定安裝。“T”型支架預制安裝圖見圖6，燈具支架固定于“T”型支架上，其安裝圖見圖7。

圖6　“T”型支架預制安裝圖

圖7　立柱燈具支架安裝圖

根據電儀設備位置及托架建模路徑，一般情況下，將“T”型支架布置于立柱0°、45°、135°、180°、225°、315°位置，以滿足后期安裝托架支架、設備支架等的需要。若是“T”型支架與縱焊縫位置沖突，整列“T”型支架需要旋轉15°安裝。主結構立柱“T”型支架分布安裝圖見圖8，如果立柱橫焊縫恰與“T”型支架焊接位置沖突，“T”型支架應當上下移動，避開焊縫。

圖8　主結構立柱“T”型支架分布安裝圖

“T”型支架可根據電儀支架建模位置精確定位，靈活應用于防火涂層的立柱，提高了施工效率，降低了施工成本。

5　結束語

LNG生產線核心工藝模塊都存在著低溫液化天然氣泄露和燃燒的風險,按照安全及防腐專業規范要求，需要涂裝大量的專用防火涂料。此項目防火涂層工藝應用屬于國內海洋工程首例，在防火涂層區域如何安裝電儀支架，避免砸除防火涂料，節省材料和施工成本值得借鑒。