LNG加气站管道保冷材料的选用与施工.doc

LNG加气站保冷材料的选用与施工朱永东（山东胜利股份有限公司 山东济南 高新区 天辰大街2238号 250100）摘要：如何选用保冷材料与控制施工质量，以提高LNG管道保冷效果Abstract: how to select cold material and control construction quality to improve the pipe cold insulation effect关键词：管道保冷；保冷材料与施工Key words:Pipe cold insulation; Cold insulating material and construction液化天然气（简称LNG）具有-160左右的超低温特性，在其从储罐经管道到加气机输送时，会吸收环境热量加速LNG汽化，不仅浪费能源，而且会使系统内压力升高，增加系统运行的不安全因素。因此需要提高LNG管道的保冷效果，以节省能源和消除不安全因素。本文从LNG保冷材料的选用与施工两方面阐述，如何提高LNG管道保冷效果。1 保冷材料的选用本部分包括保冷材料的选择与保冷层厚度的计算两方面，既满足工业设备及管道绝热工程设计规范GB50264-97对保冷材料选材的规定，又从经济方面考虑选取合适的保冷层厚度，以降低加气站的建设成本。1.1 保冷材料的选择规范GB50264-97对LNG管道保冷材料的要求如下： 导热系数低，导热系数不大于0.064 W/(mK)； 抗压性、抗曲性高；冷缩率低；使用温度范围广； 闭孔率高，不吸水； 阻燃性能好，氧指数大于 28%；由于聚异氰脲酸脂泡沫（简称PIR）材料自身特性满足上述要求，且在深冷工程运用中保冷效果表现优异，如福建LNG、广东LNG、江苏港华LNG接收站（-163）、上海华林气体等，使其在深冷保冷领域得到了广泛的应用。相比于聚苯乙烯(EPS)、硬质聚氨酯(PUR)、橡塑(NBR)等其它保冷材料，尤其是PIR高达98%闭孔率和在-200160良好的稳定性，使其成为LNG管道最佳的保冷材料。PIR与聚苯乙烯(EPS)、硬质聚氨酯(PUR)、橡塑(NBR)四种保冷材料部分性能参数比较见表1。表1 保冷材料部分性能参数比较性质吸水率%热导率W/（mK）线膨胀系数10-5-1氧指数%使用温度范围试验方法ASTMD-2842 GB/T 8810ASTMC-177 GB/T10244-45ASTMD-693 GB/T6342-96ASTMD-3014 GB/T8332-87PIR20.0190.433-200160EPS30.0317.225-4080PUR20.0221.426-60110NBR40.04032-401101.2 保冷材料厚度计算参考工业设备及管道绝热工程设计规范对LNG管道保冷的要求，规定LNG管道热损失量每平米不大于12.5W，以确保管道的保冷效果。从技术经济等方面考虑，保冷层厚度按照“控制最大冷损失量方法”进行计算，计算公式如下： Ln（）式中：D0-管道外径（m）； D1-保温层外径（m）； Ta-环境温度（）； T0-管道外表面温度（）； Q-热流密度，热流密度为12.5W/m2； -保冷层材料在平均温度下的导热系数W/（m）； s-绝热层外表面向周围环境的放热系统；以三级LNG加气站常用管道为例计算，D57保冷层厚度为138.4mm，D48保冷层厚度为138.3mm，D32保冷层厚度为137.9mm。根据PIR材料实际生产情况，保冷层厚度均应取150mm。2 保冷材料的施工工艺高质量的保冷施工是提高LNG保冷效果的重要环节，因此在保冷施工过程中必须监管到位，要求安装队伍提供符合规范的保冷施工方案，并严格按照方案进行施工。PIR的施工要点及注意事项如下：2.1 保冷材料施工 保冷材料块与块接缝用JN-1型粘结剂均匀涂抹，粘结剂的涂抹厚度为2.53mm。并应涂满、挤紧和粘贴牢固，确保粘接表面胶水涂抹平整、均匀。粘结剂应符合下列规定： 粘结剂应符合使用温度的要求，并应和保冷层材料相匹配，不对金属壁产生腐蚀。 粘结剂应固化时间短、粘结力强。在使用前，应进行实地试粘。 施工中粘结剂取用后，应及时密封。2.1.1 对保冷层厚度80mm应采取分层保冷，同层错缝，上下层压缝，其错缝的距离不应小于150mm。分层保冷结构如图1所示。图1 分层保冷结构示意图2.1.2 保冷材料粘贴时，挤出缝外的粘贴剂应及时刮去，缝口用密封剂或不干胶带密封。接缝必须挤紧、刮平、严密。2.1.3 分层的保冷时，应逐层粘贴，并应对各层表面进行刮平和接缝处理。2.1.4 弯头部位保冷时，应先将直管段保冷完成后再进行弯头处保冷，弯头两端的直管段保冷层应尽量敷设至弯头处，以弯头两端直管段保冷层外层为支点用铝皮做成虾米腰连接，直管段与铝皮缝隙处用玛蹄脂、密封剂填满，用钻在铝皮最高点开一直径30mm注料孔，注入PIR现场发泡料，注料结束后立刻将注料孔密封。现场发泡做法：发泡料中黑料与白料质量比为1.5：1，料温在15以上。若现场环境温度达不到要求，将黑料加温至30以上，与室温下的白料混合，必须在10s内充分搅拌，15s内注入弯头孔内。2.1.5 阀门保冷时，管道保冷层应尽量敷设至阀门两边的焊缝处，阀门两端的管道保冷外层再安装50mm的PIR保冷层，以阀门两端直管段保冷外层为支点将阀门包起来，阀门上需涂抹黄油。在阀门保冷外层最上端开直径30mm的注料孔，注入PIR现场发泡料。PIR现场发泡做法参见2.1.4。2.2 防潮层施工要点 保冷层外面用阻燃黑色玛蹄脂涂抹二遍，厚度为2mm2遍，中间隔放一层中碱玻璃纤维布，第一遍玛蹄脂涂抹后，即安装玻璃布，待稍干后进行第二遍玛蹄脂涂抹。管道上的防潮层应连续施工，不得有断开、断层现象，防潮层在封口处应形成封闭。 玻璃布搭接宽度不应小于50mm，搭接处必须粘贴密实。 垂直管道防潮层玻璃布的环向接缝，均应上搭下。水平管道的环向接缝应两侧搭接，且缝口朝下。 防潮层应粘贴密实，无张口、开裂、厚度均匀，干固后要达到5mm。2.3 铝合金防护层施工要点 直管段铝合金保护层的下料要比防潮层的外圆长3050mm，环向和纵向搭接应压出凸筋，环向搭接不小于50mm。纵缝用自攻螺钉连接。 保护层应紧贴防潮层，弯头部位要做成虾米腰连接。 水平管道环向接缝应沿管道坡向搭向低处。纵向接缝布置在水平中心线下方1545处，缝口朝下。当侧面或底部有障碍物时，纵向接缝可移至水平中心线上方60以内。 金属保护层接缝部位，以及管道支架穿出金属护壳的部位，必须按规定填密封剂或在接缝处包缠密封带。3 结语管道的保冷效果关系到LNG加气站运行的稳定性，因此必须选择合适的保冷材料，严格控制施工质量来提高管道的保冷