LNG船的儲(chǔ)罐保冷結(jié)構(gòu)型式

LNG船的儲(chǔ)罐保冷結(jié)構(gòu)型式分為獨(dú)立型和薄壁型兩大類(lèi)。獨(dú)立型儲(chǔ)罐有Conch型、SPB(IHI)型和MOSS型。薄壁型儲(chǔ)罐有GT型和TGZ型。
　　1、獨(dú)立型儲(chǔ)罐
　　獨(dú)立型儲(chǔ)罐是船體與儲(chǔ)罐為各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，在船體上布置的獨(dú)立儲(chǔ)罐，其熱收縮變形不會(huì)直接傳遞到船體。由于絕熱材料是覆蓋在儲(chǔ)罐外面或者布置在船體的里面，不受貨物的荷重作用，因此絕熱材料的選擇只需要重視絕熱效果。
　　(1)Conch型(半圓頂蓋型)
　　   早的LNG船是1954年   芝加哥斯托斯科船廠建造的“甲烷”號(hào)平底船(5500m³)，擬在密西西比河上運(yùn)輸，為實(shí)用化邁出了   步。該船采用圓筒型儲(chǔ)罐、內(nèi)襯絕熱的方式，材料采用巴爾沙輕質(zhì)木材條，   終因木材發(fā)生損傷而宣告失敗。在此基礎(chǔ)上，英美兩國(guó)于1958年共同建造了“甲烷先鋒”號(hào)LNG船(5100m³)，1959年進(jìn)行橫渡大西洋試驗(yàn)取得成功。1964年，商用第1艘LNG船“甲烷公主”號(hào)(24700m³)建造成功。該船采用半圓形頂蓋方式(Conch型)的棱柱型鋁合金制獨(dú)立型裝載儲(chǔ)罐。
　　Conch型儲(chǔ)罐的保冷絕熱材料分為兩種：Conch-I型，采用巴爾沙輕質(zhì)木材；Conch-II型，采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫。采用泡沫塑料保冷可以提高絕熱性能，降低LNG蒸發(fā)率。
　　由于Conch棱柱型儲(chǔ)罐的絕熱層表面承受拉應(yīng)力，容易造成絕熱材料撕裂，從而使船體內(nèi)板發(fā)生低溫脆化開(kāi)裂；另一方面，此種結(jié)構(gòu)制造復(fù)雜，因此現(xiàn)已不采用。
　　(2)SPB(IHI)型
　　SPB型也稱(chēng)獨(dú)立型棱柱式儲(chǔ)罐，是由Conch型發(fā)展而成的。因Conch型的絕熱材料受到拉應(yīng)力容易造成撕裂，為這種情況，日本石川島播磨重工于1990年出新的獨(dú)立型棱柱式SPB(IHI)儲(chǔ)罐。其特點(diǎn)是改變了儲(chǔ)罐絕熱層位置，將絕熱層貼在儲(chǔ)罐外邊，通過(guò)真空層與船體內(nèi)殼相連。這樣，絕熱層表面因溫度差而受壓，使材料免于撕裂。該型的絕熱材料可采用加強(qiáng)聚乙烯泡沫或塊狀硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
　　SPB型保冷結(jié)構(gòu)，采用工廠預(yù)制的硬質(zhì)聚氨酯泡沫板材，安裝在儲(chǔ)罐外表面，在板與板中間接縫處采用緩沖材料結(jié)合，板通過(guò)柱狀螺栓作機(jī)械固定。儲(chǔ)罐與保冷層之間的熱伸縮依靠緩沖墊吸收，使保冷結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力。緩沖墊與保冷板之間采用粘接劑結(jié)合。船體內(nèi)殼和保冷層之間為了   ，設(shè)有氣體探測(cè)器，萬(wàn)一發(fā)生貨液泄漏，就能馬上反映出來(lái)，并能立即噴涂屏層加以堵漏。采用這種保冷結(jié)構(gòu)型式，1993年以后成功地建造了2艘LNG船。
　　該型船的儲(chǔ)罐主屏壁采用9%鎳鋼或鋁合金，次屏壁為簡(jiǎn)化部分阻擋層采用膠合板。滴水槽也采用絕熱材料噴涂屏蔽(層)。通過(guò)雙層殼船體內(nèi)部安裝膠合板支撐棱形儲(chǔ)罐。
　　(3)MOSS型
　　MOSS型球形儲(chǔ)罐系根據(jù)挪威莫斯公司的型式引入新的概念部分二次防壁(次屏壁)而成。采用這種保冷結(jié)構(gòu)型式，1973年建造了“諾爾曼人淑女”號(hào)(87500m³)，1975年又建造了125000m³級(jí)船。
　　該型船的儲(chǔ)罐主屏壁(球體)采用900鎳鋼或鋁合金，球體上的絕熱材料采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫和酚醛泡沫雙重絕熱板塊系統(tǒng)。板塊長(zhǎng)1200mm、寬900mm，低溫一側(cè)采用酚醛泡沫，常溫一測(cè)采用聚氨酯泡沫，用柱狀螺栓在球形罐表面作機(jī)械固定。另一種是采用螺旋方式((SG型)連接輸出聚苯乙烯泡沫棒(片)狀的絕熱材料，隨旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在球表面上纏繞，相互之間采用熱熔方式連接封縫，但在球形兩端還是采用板塊的絕熱材料。
　　在LNG運(yùn)輸中，貨液儲(chǔ)罐的絕熱不僅要經(jīng)濟(jì)，而且要。三菱重工與工業(yè)公司為了MOSS球形儲(chǔ)罐研制了   新絕熱系統(tǒng)—長(zhǎng)面板系統(tǒng)。
　　所謂長(zhǎng)面板系統(tǒng)就是在儲(chǔ)罐外壁安裝長(zhǎng)約2.4m、高為0.3m的硬質(zhì)聚氨酯泡沫成形品。它由表面材(聚酯薄膜鋁箔)、絕熱材(硬質(zhì)聚氨酯泡沫)和補(bǔ)強(qiáng)材(玻璃布)組成。
　　在低溫一側(cè)，為了緩和周?chē)较虻膽?yīng)力，在儲(chǔ)罐上布置U字形槽安裝的絕熱材料是非粘接的；在常溫一側(cè)，絕熱材料上下方向采用凹凸形狀以粘接劑連接結(jié)構(gòu)。施工方法是：在儲(chǔ)罐球面，長(zhǎng)面板按圓周方向順次安裝，北半球的長(zhǎng)面板基本依靠自重覆蓋在儲(chǔ)罐上，南半球依靠帶有彈性的支撐條支持。
　　該絕熱系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
　?、匍L(zhǎng)面板的種類(lèi)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
　　②儲(chǔ)罐表面附著物少，提高了儲(chǔ)罐本體的性；
　?、劢^熱長(zhǎng)面板可在工廠預(yù)制生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定性好；
　?、芙^熱主體材料采用獨(dú)立氣泡率高(閉孔率高)的硬質(zhì)聚氨酯泡沫。
　　該絕熱系統(tǒng)實(shí)施了基于   規(guī)則的典型試驗(yàn)，已取得船級(jí)協(xié)會(huì)的使用型式認(rèn)可，且已提供了實(shí)用產(chǎn)品。
　　整個(gè)球形儲(chǔ)罐由球赤道處的一個(gè)圓柱形筒裙支撐，這樣儲(chǔ)罐可自由膨脹和收縮，而艙殼所受的負(fù)荷   小。圍裙與船體支撐結(jié)構(gòu)件焊接并能吸收船體結(jié)構(gòu)的撓曲變形，柔性圍裙可吸收球的水平收縮，球殼本身不會(huì)受多大的彎曲負(fù)荷。這種儲(chǔ)罐的優(yōu)勢(shì)在于壓力式的液貨儲(chǔ)罐不需要提供次屏壁。
　　2、薄壁型儲(chǔ)罐
　　薄壁型儲(chǔ)罐是在船體內(nèi)部安裝絕熱材料以覆蓋在薄金屬板上，薄金屬板僅僅是保持液密，液貨的荷重直接作用在絕熱材料和船體上。因此絕熱結(jié)構(gòu)不僅要有絕熱要求，而且也要有強(qiáng)度要求。薄壁型儲(chǔ)罐的保冷結(jié)構(gòu)型式有GT型和TGZ型兩種。
　　(1)GT型
　　GT型薄壁儲(chǔ)罐是法國(guó)GTT公司于1965年的，1969年建造的“性阿拉斯加”號(hào)(71500m³)船是世界上   早的薄壁型儲(chǔ)罐LNG船。此后，該型船大型化并達(dá)到130000m³。GT薄壁型儲(chǔ)罐有兩種型式產(chǎn)品。   種是箱型絕熱系統(tǒng)(箱內(nèi)充滿膨脹珍珠巖顆粒)。絕熱箱是用膠合板制造的，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為長(zhǎng)1200mm，寬1000mm、厚200~300mm，由箱體承受強(qiáng)度，靠箱內(nèi)膨脹珍珠巖顆粒保持絕熱性能。主屏壁與次屏壁均采用0.7mm厚的36%鎳鋼(殷鋼)，均由絕熱箱保冷。   種是法國(guó)GTT公司和   MD(公司共同的GT/MDC型薄壁型液貨儲(chǔ)罐。其主屏壁采用0.7mm厚的36%鎳鋼，次屏壁是三層復(fù)合膜和絕熱材料，采用玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯泡沫。比較上述兩種產(chǎn)品，GT/MDC型薄壁液貨儲(chǔ)罐   有利于提和絕熱性能，降低貨物液的蒸發(fā)率。由于僅是主屏壁采用0.7mm厚的3600鎳鋼，所以降低了產(chǎn)品成本。另外，由于殷鋼的線性熱膨脹系數(shù)非常小，所以幾乎沒(méi)有熱變形的影響。該產(chǎn)品雖然絕熱性較好，但安裝難度較大。
　　(2)TGZ型
　　TGZ型薄壁儲(chǔ)罐保冷形式已出3型產(chǎn)品，其中I、II型產(chǎn)品類(lèi)似。
　　TGZ型也是法國(guó)GTT公司的。I型產(chǎn)品   先用于1971年建成的“笛卡爾”號(hào)(50000m³)LNG船。此后，該型船逐漸大型化，1978年建造了125000m³級(jí)船。
　　此種薄壁型儲(chǔ)罐采用1.2mm薄膜波紋不銹鋼。波紋部分的變形能吸收熱伸縮，從而避免產(chǎn)生熱應(yīng)力。其主屏壁采用1.2mm厚不銹鋼板，次屏壁采用膠合板，絕熱材料采用巴爾沙輕質(zhì)木材。
　　III型產(chǎn)品為   新的絕熱結(jié)構(gòu)，在雙層殼的船體內(nèi)殼采用增強(qiáng)聚氨酯泡沫與波紋形不銹鋼板組合的絕熱結(jié)構(gòu)。
　　對(duì)LNG泄漏的對(duì)策是：在增強(qiáng)聚氨酯泡沫的層疊間作為次屏壁(二次防壁)，安裝3層以玻璃布膠粘劑補(bǔ)強(qiáng)的鋁薄片為復(fù)合材料。薄壁采用1.2mm厚不銹鋼板，并以340mm間隔在縱、橫方向壓制成波紋以吸收熱伸縮。絕熱材料需承受液貨物的荷重并滿足絕熱性能，故采用玻璃纖維增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫。II型產(chǎn)品于1993年   用于18800m³的小型LNG船，1999年韓國(guó)設(shè)計(jì)的138200m³級(jí)LNG船也采用了該型產(chǎn)品。