LNG船用耐火型岩棉的研制开发与应用

陈 辉，谢肃君

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引 言

由澳大利亚、中国（STASCO）、美国及英国壳牌（SHELL）等四方合资投资建造， SHELL及STASCO派员监造，由法国ALSTOM公司下属大西洋船厂（CdA）负责设计，美国ABS船级社（英国伦敦分部）作为审图机构，沪东中华造船集团公司参与联合设计和承建的147210m3超大容量液化天然气船（LNG），是一艘在常温常压下装运-163℃液化天然气的特殊船舶，是世界上建造难度最大、要求最高，建造风险最大同时也是利润最高的一类船舶，被誉为世界造船业皇冠上的一颗明珠。

根据船东及CdA要求，该船上禁止使用硅酸铝材料（陶瓷棉）。这是因为其纤维比岩棉细，特别是存在着少量直径小于 1μm 的过细纤维，容易被人体吸收，影响人体健康。因此在设计中，CdA明确了该船的耐火材料为岩棉。耐火型浮动地板也是采用岩棉作为基层防火材料。

将岩棉[1]作为耐火材料使用，这在国内造船业并不常见，且船用绝缘材料生产厂也不提供这种产品。采用进口产品则价格昂贵，而且在使用过程中存在诸多不便。自主研制虽需承担较大的风险，目前国内岩棉生产厂家中，还没有一家的岩棉制品能达到船用耐火标准。传统的岩棉配方都是采用以玄武岩、石灰石（白云石）和矿渣为主要原料的，其耐火温度无法满足标准耐火试验程序中对温度的要求。但研制成功后，将可节约一笔很大的费用。

1 研制立项

在立项初期，首先要解决以下几个问题：

1)绝缘材料既要满足CdA的设计要求，又可广泛适用于其他船舶。因此，必须考虑到舱壁及甲板的防火级别的不同，对绝缘的厚度及容重要求也不相同。同时，还要考虑到耐火型浮动地板对岩棉的要求以及该船对绝缘材料重量的限制要求等；

2)从绝缘节点的图纸看，其分类很多，有A-15级，A-30级和A-60级，从耐火舱壁绝缘到耐火甲板绝缘，其绝缘节点形式均不相同。必须进行必要的归纳和调整, 以达到既能满足设计要求, 又能节约研制费用的目的；

3)在国内，岩棉材料主要用于隔热及隔声，因其渣球含量过高，耐火温度一般都在 800℃左右，如要满足防火要求，其耐火温度必须达到1100℃甚至更高。为此需要尽量减少岩棉中的渣球含量，还需对岩棉内的成分进行重新配比，以减少岩棉在高温时产生的横向收缩现象。同时其生产设备必须调整及更新；

4)2004年7月计划立项，要求岩棉耐火材料在当年年底以前完成耐火试验[2,3]，耐火型甲板敷料在2005年2月完成耐火试验。

2 研制项目的制定

通过对CdA提供的绝缘节点标准，以及国外的耐火型岩棉技术资料的分析，再根据 LNG船全船绝缘布置图，对各种可能在实船上出现的情况进行仔细研究、分析并归纳汇总后，确定了耐火型岩棉材料的技术要求，并制定了研制开发项目。

2.1 绝缘材料

确定研制以下3种耐火结构的绝缘岩棉：

1)容重100kg/m3、总厚度为75mm的岩棉，达到A60级耐火舱壁绝缘，见图1；

2)容重100kg/m3、总厚度为50mm的岩棉，达到A30级耐火舱壁绝缘，见图1；

3)容重100kg/m3、厚度为50mm的岩棉，达到A60级耐火甲板绝缘，见图2。

在第一种及第二种耐火型岩棉节点确定后，由于包覆在结构件上的绝缘厚度太薄，耐火试验时会有风险，希望加厚结构件上的绝缘厚度与舱壁等同。由此，绝缘材料重量将增加20%，约6～7t的重量，同时管子放样及电缆放样等也必须修改，经对国外类似产品研究之后，决定对设计节点不做修改。

图1 A60/A30级耐火舱壁绝缘

图2 A60级耐火甲板绝缘

对第三种A60级耐火甲板绝缘节点的确定，原来设计节点有2种，一种是以厚度为50mm的绝缘容重 100kg/m3的岩棉,来满足防火及隔热和隔声要求，另一种是以厚度为40mm的绝缘容重100kg/m3的岩棉，来满足防火要求。但这2种节点尤其是后一种节点难度都很大，根据国内一些厂家的标准，A60级甲板耐火甲板绝缘是采用厚度30mm，容重170kg/m3的陶瓷棉，且陶瓷棉本身的性能要优于岩棉。为此，估算了全船需使用的厚度为 40mm的A60级防火要求的面积，如果改用50mm厚度的岩棉，全船重量增加约为1.2t。虽然重量增加了但可以减少很多风险，因此，决定将A60级耐火甲板的岩棉厚度改为50mm。

2.2 甲板敷料

1)图3为TX-2型A-60级浮动地板。

2)图4为TX-3型A-60级浮动地板。

图3 TX-2型浮动地板

图4 TX-3型浮动地板

由于TX-3型甲板敷料的厚度比TX-2型增加了10mm绝缘厚度，经与ABS船级社联系，并征得其同意，免做了TX-3型耐火甲板试验，在取得TX-2型的试验报告的同时即可取得TX-3型耐火浮动地板证书。经过各方密切协调与通力合作，A60级和A30级绝缘材料顺利地通过了远东防火中心的耐火试验。并获得有关船级社的认可证书。甲板敷料也顺利通过了A60级耐火浮动地板的耐火试验。

3 产品技术指标

3.1 耐火型岩棉（XN-5型）的技术指标：

3.2 耐火型浮动地板（TX-2/3型）的技术指标：

4 产品的经济性

按照LNG船的使用面积计算，用于防火的岩棉总用量约为 38.5t/船，进口价格（到岸价）应在人民币10000元/t左右。耐火岩棉材料国产化，在不考虑研制费用的前提下（该费用将在前两条船中消化）预计其销售价格为人民币6000元/t（包含运输，表面敷设材料）可节约人民币 154000元，甲板敷料全船用量约为582m2，进口价格约100美元/m2，国产的预计销售价格为人民币150元/m2， 每船可节约人民币393432元，总共节约人民币547432元。

5 结 语

LNG船用绝缘材料和甲板敷料材料的研制最终获得了成功，经实船应用[4]，100kg/m3容重的岩棉较之玻璃棉及陶瓷棉其通用性更好。而TX-2型浮动地板的隔声性能经同济大学噪声与振动工程中心测试, 隔声指数达到了42.4dB(A)，其综合性能比A60级防火陶瓷棉耐火型浮动地板的防火、隔热、隔声性能均有改善, 并具有更广泛的用途。目前, 这2种耐火材料也已被大量应用于在建船舶上。

[1]石明伟，张天财，齐 曦. 海洋平台防火材料的应用技术[J]. 上海造船，2010, (1)∶ 63-65.

[2]IMO. International Code for Application of Fire Test Procedures(FTPC)Part1[S].

[3]IMO. International Code for Application of Fire Test Procedures(FTPC)Part3[S].

[4]陈建国，楼丹平，张丽萍. LNG船建造技术的消化吸收与自主创新[J]. 上海造船，2010, (1)∶ 22-24.