1 低溫管托保冷結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

1.1一般設(shè)計要求

(1)低溫管托的長度設(shè)計應(yīng)考慮 LNG 管道熱脹冷縮量;

(2管線的固定架和導(dǎo)架應(yīng)管系的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力和過度振動;
(3)低溫管托設(shè)計應(yīng)考試驗和其他附加載荷包括風(fēng)雪荷載、地震因素，壓力試驗,操作,開停車等所有工況荷載
（4)低溫管托自帶的絕熱厚度應(yīng)與相連的管道一致，層數(shù)及各分層厚度也應(yīng)一致，一般絕熱厚度超過80mm就要分層設(shè)計;
(5)機械強度要滿足設(shè)計承載要求作用在管部上的所有荷載會通過管部傳到支架上,因此要求保冷
材料和支架均應(yīng)有足夠的強度;

(6)管道與保冷層之間要有較大的接觸摩擦力,以防止相對滑脫,造成管道失穩(wěn):

(7)是低溫管道要求管部結(jié)構(gòu)嚴密，防水和防蒸汽滲透性能良好。

1.2保冷結(jié)構(gòu)要求

1.2.1 結(jié)構(gòu)整體要求
LNG 低溫管托通常采用管夾式結(jié)構(gòu),將支架底部緊固在保冷結(jié)構(gòu)外,這樣不僅降低了施難度和工程造價,而且對日后管道的維護也提供了很大的方便

1.2.2 保冷性能要求
選用材料應(yīng)提供有效的保冷,否則當(dāng)外部空氣侵入時,包含的水蒸氣也會一同侵入,水蒸氣如在露點以下,就會產(chǎn)生結(jié)露,保冷材料的導(dǎo)熱系數(shù)就變大,導(dǎo)致保冷效果下降。若形成凍結(jié),保冷材料就會產(chǎn)生永久性的破壞。
1.2.3 與管道本體搭接及分層要求
低溫管托的保冷材料厚度及分層與管道本體保持一致,采用同層錯縫,內(nèi)外層壓縫方式敷設(shè),內(nèi)外層接縫應(yīng)錯開 100~150 mm[!]
一般采取內(nèi)層至外層 PUF(聚氨酷泡沫)長度逐漸縮短的方式,使得與管道保冷材料層層搭接,管支架最外層 PUF 外部采用可粘貼的防潮層,將搭接部分的管道保冷材料一同粘貼。

1.2.4 機械強度要求
低溫管托保冷結(jié)構(gòu)應(yīng)有一定的強度,不因受自重或偶然外力作用而破壞。對振動管道支承的保冷結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取減振和加固措施。

1.2.5 防潮要求
低溫管托必須設(shè)置防潮層防潮層應(yīng)切實起到防水、防潮及保護保冷層的作用,還應(yīng)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性，如自熄和阻燃、耐低溫、不透水、耐腐蝕、耐老化、收縮性小等性能,并要求運輸、儲存、施工方便,價格低廉。2低溫管托具體結(jié)構(gòu)及其材料要求

2.1低溫管具體結(jié)構(gòu)
低溫管托的各組件位置及名稱見圖 1

2.2保冷材料
LNG 管道用保冷材料通常為聚異氰脈酸泡沫(PIR)其常用密度只有40~80 kg/m低密度導(dǎo)致其

機械抗壓強度較低,達不到承受管道荷載的要求，因此低溫管托的保冷材料選用阻燃的高密度聚氨醋泡沫體(HD-PUF),這種料機械抗壓強度好承重性能好。按照管道公稱直徑及所承受荷載的大小，一般選用密度為160kg/m224 kg/m和320 kg/m若承受荷載特別大,也可選擇密度更大的聚氨酷泡沫

保冷材料的導(dǎo)熱系數(shù)是衡量保冷性能的重要標志，如果冷流沿著管道直接滲透到保冷層外面,在空氣中會形成較強的對流冷損,造成管支架部位長期掛冰,導(dǎo)致保冷材料產(chǎn)生永久性的損壞。同時,冷橋的存在會造成支架鋼結(jié)構(gòu)低溫冷脆,鋼架強度顯著降低,嚴重的還會導(dǎo)致支架鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生低溫脆性斷裂使整個管線失穩(wěn),影響管道的安全運行

綜上所述，高密度聚氨酷泡沫的密度、機械抗壓強度和導(dǎo)熱系數(shù)都是重要性能參數(shù),直接影響管道的保冷效果,但三者又有相互制約的關(guān)系:材料的密度越高,機械強度越高,但其導(dǎo)熱系數(shù)及質(zhì)量也越大，因此當(dāng)要求較高的機械強度時,則無法兼顧熱導(dǎo)率和運行質(zhì)量。所以要根據(jù)管支架承重選擇密度適宜的保冷材料。借鑒國外眾多LNG 接收站的使用經(jīng)驗對常用密度的聚氨醋泡沫性能指標要求如表 1所示

2.3 管支架外殼(Steel Cradle)

管支架外殼一般為 Q345 號低合金制金屬外殼。外殼帶吊耳,分上下兩部分,安裝完成后用螺栓緊固。

管支架外殼必須起到保護防潮層和保冷層的作用,防止環(huán)境和外力對保冷結(jié)構(gòu)帶來的有害影響,延長保冷結(jié)構(gòu)的使用壽命,并使外形整齊美觀

2.4 金屬保護層(Metal Protection Shield)

金屬保護層一般采用304 不金保層的長度需超出管支架最外層 PUF 長度，以便將相連管道的保冷層一同覆蓋。

金屬保護層厚度選用如表2所示

2.5 防潮層( Vapor Barrier Foil)
防潮層用于防水(或水蒸氣)防潮,維持保冷層保冷效果。LNG 低溫管道必須設(shè)置防潮層,要求防潮層搭接適度,厚薄均勻,完整嚴密,無氣孔,無鼓泡或開裂等缺陷。材料要求有一定耐溫性,夏季不軟化不起泡不流淌;有一定抗凍性,冬季不脆化、不開裂不脫落。本文建議采用復(fù)合的mylar/aluminum/mylar(聚薄膜/鋁/聚薄膜)三層薄膜貼在 HD-PUF的外側(cè),應(yīng)該覆蓋整個PUF 的外表面并超出邊緣50 mmo

2.6縫隙填充物(Gap Filler)
因熱脹冷縮原理，上下HD-PUF 之間會留出適當(dāng)縫隙(gap),應(yīng)填充柔軟的材料以避免冷量的流失,較常用的材料(Basotect G玻璃棉)彈性好密度低適用于低溫工況。上下 HD-PUF 之間需填充部分見圖2

2.7保冷粘結(jié)劑、密封材料
保冷采用的粘接劑應(yīng)在使用的低溫范圍內(nèi)保持粘接性能,密封材料應(yīng)能耐低溫、易固化,對保冷層材料不溶解,對金屬壁無腐蝕,粘結(jié)力強、密封性好。保冷粘結(jié)劑在- 196C時的粘結(jié)強度應(yīng)大于0.05MPal。

3結(jié)束語

目前,這種結(jié)構(gòu)的 LNG 低溫管托在國內(nèi)在建的LNG 接收站中已開始應(yīng)用,實踐證明其保冷結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料的各項性能均符合生產(chǎn)要求,與管道本體的搭接處有較好的保護,也能滿足管道承重的要求，基本解決冷量泄漏的問題。根據(jù)使用的方式不同,可以改變低溫管托底部結(jié)構(gòu),實現(xiàn)滑動、導(dǎo)向、固定、防振動等多種支架類型，這些低溫管托為保證 LNG接收站正常運行起非常重要的作用。