山东LNG接收站管道保冷技术研究

生 动 胡 超 赵 星 陈禹澄 李 潇

1中国石化青岛液化天然气有限责任公司2西安石油大学石油工程学院

山东LNG接收站管道保冷技术研究

生 动1 胡 超1 赵 星2 陈禹澄1 李 潇1

1中国石化青岛液化天然气有限责任公司2西安石油大学石油工程学院

LNG的沸点是-162℃，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，低温、气液膨胀比大等特性使得LNG在储存和运输过程中，管道保冷尤为重要。结合中国石化山东LNG接收站一期工程的保冷施工现状，从保冷材料性能、保冷施工、质量控制等方面与传统硬质保冷材料以及新型柔性保冷材料加以比较，分析了材料的优缺点。建议使用柔性保冷材料作为LNG项目的主要材料。若考虑到工程投资等多方面因素，也可同时选用硬质与柔性两种保冷材料作为LNG接收站主要保冷材料，但对于取样器、流量计等异形件，建议采用柔性保冷的方式。

LNG接收站；管道保冷；硬质保冷材料；柔性保冷材料；材料对比

LNG的沸点是-162℃，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，低温、气液膨胀比大等特性使得LNG在储存和运输过程中，管道保冷尤为重要。管道保冷效果的好坏不仅影响到整个管路的输送效率，还为企业的安全生产提供了保障[1-4]。

山东LNG作为中国石化首个LNG接收站，其在管线保冷材料的选型上既选择了传统的PIR+泡沫玻璃的硬质保冷形式，又大量地采用了LTD+LT柔性保冷形式[5-6]。本文主要从材料性能、工艺、质量3个方面对山东LNG保冷施工进行了研究，并进一步对比了硬质保冷材料与柔性保冷材料的优缺点，为其他LNG项目管道保冷材料的选型、安装提供参考。

1 保冷材料

山东LNG一期项目中码头及卸料设施、储罐区采用硬质保冷绝热材料进行保冷，其他单元均采用弹性体发泡制品柔性保冷材料。硬质保冷材料性能如表1所示，柔性保冷材料性能如表2所示。

表1 硬质保冷材料性能

2 保冷施工质量控制

2.1 硬质保冷材料常见施工问题

（1）材料预制尺寸不合格。硬质保冷材料常需要现场根据使用情况预制，在这个过程中，工人的经验成了影响预制材料是否合适的重要因素。硬质保冷材料不具备弹性，材料偏大或偏小都不能用于安装，对于偏大的材料，现场工人会对材料进行调整；但对于偏小的材料，现场工人会采用两种方法处理：①直接安装，然后在接缝处填充大量密封剂来弥补；②如果材料偏差较大，则使用在接缝处填塞小块材料的方法来弥补。一旦管道预冷，这两种方法所处理的接缝都很有可能出现漏冷，所以现场发现类似问题，必须要求施工单位重新下料[7]。

（2）错缝不合格。硬质保冷材料的接缝是其整个保冷系统中最薄弱的环节，因此硬质保冷材料的错缝安装尤为重要。合理的错缝安装可以有效地减少漏冷情况的发生。

（3）外护层密封胶涂抹不严。外护层主要起到保护保冷材料的作用，在外护层的所有接缝处应覆盖密封胶，其作用是阻挡水汽、甚至是雨水的侵入。如果外护层的密封胶覆盖不严密，雨水就有可能渗入到外护层内部，严重的甚至会在外护层内部空间形成积水，长时间的积水会使防潮层失效，保冷材料受潮从而丧失保冷效果[8-9]。

2.2 柔性保冷材料常见施工问题

（1）挤缝不合格。所谓挤缝就是在保冷材料与管托的接缝处和材料与材料之间的接缝处都要挤30～50 mm的余量，打个比方来说，如果需要对1 000 mm的管道进行保冷，那在预制材料的时候，就要预制长度为1 030～1 050 mm的材料，这样安装好的保冷层就始终处在一个受挤压的状态，这多出来的30～50 mm实际上是为材料预冷收缩而预留的形变余量，预先留好形变余量就不至于材料因为收缩变形而产生拉力，从而损伤材料，影响保冷效果[10]。日常巡检过程中如果发现此类问题，必须要求施工单位拆除挤缝不合格的保冷材料，重新保冷。

（2）材料预制不合格。材料预制不合格的主要情况是预制材料的长度、周长、形状不符合被保冷的管线或设备，这种情况是因为现场测量错误或预制工人预制错误造成的，实际施工过程中这类问题是时有发生的，并且这种不合格的预制材料与合格材料之间往往只存微小差距。对于材料尺寸不合格的情况，如果是预制材料略大于安装所需材料，可以视情况允许施工单位使用，因为柔性材料安装时本就要求挤缝粘结，材料略大正好可以为材料预冷后留出充分的形变余量；如果预制材料小于安装所需材料，现场的工人有时会拉伸材料去进行安装，这样材料在管道未遇冷之前就已经受了一个拉伸力，柔性保冷材料抗拉伸的能力弱，在管道预冷收缩后这个拉伸力会逐渐加强，就很容易出现材料断裂。因此必须要求施工单位重新下料，决不允许这种材料应用于安装中。

（3）刷胶不合格。刷胶不合格对于柔性保冷材料施工来说最易发生，对保冷效果影响也最大。刷胶质量不达标一般有两点原因：①材料清洁度不够，材料与材料之间存在薄薄的一层灰尘，胶水刷上去之后不能充分接触材料表面，影响粘接效果；②刷胶的方式不正确，现场施工时只有在材料与材料受到挤压力的断面（例如材料与材料的挤缝位置）允许在胶水未干化的情况下粘接，其余接触面都必须等待胶水干化，现场工人时常为了方便，不等胶水干化就进行粘接，从而影响粘接效果。现场巡检过程中如发现上述情况必须要求施工单位立刻整改，重新粘接。

3 材料优缺点对比

（1）材料防潮性。PIR材料的防潮性能较差，在整个保冷过程中需要设置两层防潮层，防潮层设置的好坏直接影响保冷材料的使用寿命。此外，较差的防潮性能也给整个材料的运输、储存增加了难度，相比柔性保冷材料，其在运输储存过程中防潮要求更高。柔性保冷材料本身具有较高的防潮能力，施工过程中不需要设置防潮层，消除了防潮层设置对保冷效果的影响，考虑到LNG项目都靠海较近，空气比较潮湿，柔性保冷材料更适合LNG项目的工作环境。

（2）材料可塑性。硬质保冷材料可塑性较差，下料时精确度要求很高，用于单纯的管道保冷尚可，但用于流量计、仪表接管、取样器等形状复杂的设备施工时，硬质保冷材料难以预制成所需要的形状。相比硬质保冷材料，柔性保冷材料的弹性较强、可塑性很高，材料可以任意变形，不管是多么复杂的施工情况，都可以紧密贴合设备表面，保证保冷效果。

（3）接缝处理。硬质保冷材料的接缝数量是柔性保冷材料的几倍以上，此外硬质保冷材料的所有接缝均采用的是密封胶进行连接，密封胶具有一定的厚度，但其本身起不到保冷的效果，所以说硬质保冷的接缝是整个保冷层的薄弱点，硬质保冷的漏冷也主要发生在接缝处。对于柔性保冷材料而言，接缝采用专用的胶水进行连接，可以使两块材料通过化学反应而紧密地结合在一起，消除材料与材料间的缝隙，杜绝了材料缝隙漏冷这一问题。

（4）适应管道收缩的能力。硬质保冷材料除因施工问题导致的漏冷外，不能跟随预冷后管道的变形而做出调整也是其主要的漏冷原因，预冷后的管道长度可能会发生变化，硬质保冷材料不能完全适应这种变化，常常会出现缝隙，导致漏冷。柔性材料具有很好的弹性，并且材料的表面是与管道粘接在一起，这样当管道长度发生变化时，柔性保冷材料能够跟随管道同时变化，杜绝了因管道与材料预冷后收缩量不同而出现缝隙。

4 结语

结合山东LNG项目的保冷施工情况可知，柔性保冷材料施工工艺简单，保冷效果明显强于硬质保冷材料，但其材料价格也明显地高于硬质保冷材料。若仅仅考虑项目的运行效果，建议使用柔性保冷材料作为项目的主要材料；若考虑到工程投资等多方面因素，也可同时选用硬质与柔性两种保冷材料作为项目主要保冷材料，但对于取样器、流量计等异形件，建议采用柔性保冷的方式。

[1]刘玉晗，刘宝玉，苏鹏．基于ANSYS的LNG管道保冷结构分析[J]．当代化工，2012（2）：189．

[2]翟俊红，田德永．浅谈LNG管道保冷材料的发展和应用[J]．氮肥技术，2011，32（6）：48-50．[3]尤海英，马国光，黄孟，等．LNG长距离管道输送保冷层厚度的计算方法[J]．管道技术与设备，2008（1）：11-13.

[4]冯若飞，李学新，焦光伟，等．液化天然气长输管道输送技术[J]．天然气与石油，2012，30（2）：8-10.

[5]韩帅，沈孝风，徐超，等．LNG工程保冷层施工[J]．管道技术与设备，2013（6）：24.

[6]李鸿发．设备及管道的保冷与保温[M]．北京：化学工业出版社，2002：327-337.

[7]贾琦月，刘志伟．LNG项目保冷系统国产化的管道保冷施工[J]．化工设计，2013，23（4）：32.

[8]张敏丹．LNG低温输送管路的绝热保冷[J]．深冷技术，2005（5）：19-21.

[9]丁雪佳，薛海蛟，李洪波，等．硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展[J]．化工进展，2009，28（2）：278-282.

[10]生动．LNG项目柔性材料管道保冷施工[J]．管道技术与设备，2014（6）：35-36.

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.001

生动：2013年毕业于榆林学院油气储运工程专业，主要从事液化天然气（LNG）项目建设管理工作。

2015-05-26

15908997039、710180896@qq.com