某LNG模块防火涂层区域电仪支架优化设计及应用

2018-06-11张万期仝力强张一璇丁鹏飞

中国修船 2018年3期

张万期，仝力强，唐　松，王　超，张一璇，丁鹏飞

(天津修船技术研究所，天津　300456)

本文介绍的LNG模块化工厂位于北极地区，环境温度最低-50 ℃，是全球首例极寒地区液化天然气开采项目，并且还是生产线的核心工艺模块。根据电仪专业设计，模块内存在大量支架需要安装，包括电缆托架支架、照明系统、电伴热系统、接地系统、火气系统、通讯系统和仪表监控系统的设备支架等。电仪支架通常都是焊接在模块的主结构和次级结构上，一般在室外场地模块搭建成型后完成焊接工作。

本项目采用了被动防火设计，防火涂料价格昂贵,对施工环境及施工程序的要求非常苛刻,需要在车间内完成。若是后期安装电仪支架时砸除，一方面防火涂料和前期投入工时浪费，另一方面由于电仪支架数量繁多，砸除防火涂料需要耗费大量时间，后期还需修补，工程成本将大大增加。为了解决此问题，项目组详细分析了防火涂料的特点及图纸，最终优化了电仪支架设计及施工，成功应用于此项目。

1　防火涂料及其应用

钢结构在538 ℃时，其强度会降低50%，液化天然气一旦发生爆炸，其碳氢火焰燃烧所产生的高温将很快使钢结构强度失效；另外，泄露的液化天然气(-196 ℃)飞溅到钢结构上，可引发钢结构脆性断裂，给生产和人员安全带来潜在危害。因此被动防火(PFP)和防低温飞溅(CSP)设计在LNG钢结构模块化工厂被广泛采用。防低温飞溅涂层是LNG核心工艺模块特有的涂层系统，该涂层厚度大，施工时加热温度高，工艺复杂，在国内海洋工程界也是先例。[1]此项目模块按照业主安全和防腐专业要求，采用了国际涂料供应商提供的环氧膨胀型防火涂料Chartek 1709和防低温飞溅涂料Intertherm 7050。2种防火涂料现场施工见图1。

图1　防火涂料钢结构施工典型图

2　一体化设计及应用

由于防火涂料按照环境条件和施工程序需要在模块车间内喷涂，相应的要求电仪支架安装比常规项目提前，在甲板片涂装之前焊接安装。

一体化建造就是在建造过程中以某一甲板片为基础，在不影响吊装的前提下，将安装在此甲板片的各专业支架、设备底座、护管、配管管线、电仪托架、结构格栅、栏杆、塔楼等可安装的附件进行焊接安装，然后完成整体涂装作业，再用专用小车运输到施工现场，直接把各部分甲板片吊装焊接为一个整体，达到提高施工效率节省成本的目的。[2]

电仪支架一体化，前期需要完成如下精细化设计：电仪支架PDMS建模，抽取支架数据，完成支架预制工作，提供支架精确定位图；核查吊点、甲板片运输图和喷涂垫墩及顶升布置图，核实不能安装电仪支架区域；制作一体化清单，提供具备安装条件支架的详细信息，进行一体化安装。甲板片电仪支架一体化安装施工见图2。一体化建造图纸精细化程度高，各甲板片可以同时施工，无需等待脚手架的逐层安装，减少高空作业，缩短安装周期，减少后期总装压力，节省大量建造安装费用。[2]此项目应用一体化建造最大的亮点在于降低了防火涂层反复施工及材料成本，为项目节省大量时间。

图2　电仪支架一体化安装施工图

3　防火涂层预留图设计

由于一部分电仪支架前期不具备安装条件，或者赶不上一体化施工进度，造成防火涂料涂装前未能完成焊接。根据电仪支架精确定位，分析了支架焊接位置结构梁的特点，设计了工字梁防火涂层典型预留示意图(见图3)，根据防火涂层范围图设计了甲板片防火涂层预留示意图(见图4)。在防火区域喷涂前，可以根据预留图给电仪支架预留出相应的位置，用于后期焊接，避免重复施工，节省成本。电仪支架防火涂层预留典型施工图见图5。

图3　结构工字梁防火涂层典型预留示意图

图4　甲板片防火涂层预留示意图

图5　电仪支架防火涂层预留施工图

4　T型支架设计及应用

LNG模块除了甲板存在大量防火涂层外，主结构立柱上也存在。立柱上的电仪支架主要包括垂直托架支架、照明灯具及仪表探头类小设备安装支架，本项目一体化建造主要应用于甲板片，立柱上的支架没有实施。针对在主结构立柱上焊接支架的情况，经过分析后设计了“T”型支架，将“T”型支架焊接于立柱上，再通过螺栓将电仪支架固定安装。“T”型支架预制安装图见图6，灯具支架固定于“T”型支架上，其安装图见图7。

图6　“T”型支架预制安装图

图7　立柱灯具支架安装图

根据电仪设备位置及托架建模路径，一般情况下，将“T”型支架布置于立柱0°、45°、135°、180°、225°、315°位置，以满足后期安装托架支架、设备支架等的需要。若是“T”型支架与纵焊缝位置冲突，整列“T”型支架需要旋转15°安装。主结构立柱“T”型支架分布安装图见图8，如果立柱横焊缝恰与“T”型支架焊接位置冲突，“T”型支架应当上下移动，避开焊缝。