大型液化气(LPG)船液罐绝缘技术

何建平, 田穗穗, 张学辉

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司， 上海 200137)

大型液化气(LPG)船液罐绝缘技术

何建平, 田穗穗, 张学辉

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司， 上海 200137)

简要介绍了大型LPG船液罐的保温技术要求，并针对性地介绍了聚氨酯绝缘和涂层的技术特点，提出了绝缘技术要求、施工工艺、修补及检验要求。

液化气 LPG 液罐 绝缘

1 前言

随着世界能源需求的不断增长和能源消费结构的转变，液化石油气正在日益受到各国的青睐，海运量也得到了快速增长。虽然近几年全球新造船市场持续低迷，市场竞争激烈，新船订单逐年下滑，价格连连下跌，但液化石油气运输船却是一枝独秀，在新船订单及价格方面呈现出反弹趋势，出现整体走强形式。目前，全球能够建造83 km3液化气(LPG)船的船厂只有四家，分别是日本的三菱重工和川崎重工、韩国的现代重工和大宇造船，其他船厂在这个领域都没有涉足。国外建造技术较为成熟，在建造方面的体系也较为齐全，但技术壁垒很高。而在国内，此船型可借用的相关经验很少。尽管中国造船业近年来迅速崛起，但在此类高技术含量、高建造难度、高附加值船舶的建造方面与日韩船企相比仍有很大差距。液化气船的关键技术集中于液货舱区域，液罐内部最低温度在-50℃，因此，液罐的绝缘保温技术也成为液化气船的关键技术之一。

2 简介

大型LPG船船体结构相对于其他船型最大的区别在于多出四个大型的A型液货舱，该类结构首次在国内实现自主的设计及建造工作。目前，在国内成功建造的小型液化气船，其罐体为小型罐，体积较小，且多为球形整体，与大型液化气船的全冷式独立液罐建造方法差异较大，而大型液化气船的液货舱绝缘技术还处于探索阶段。液货舱作为液化气船的主屏蔽区域，需用绝缘敷料全部覆盖，以保证其良好的保温效果。保温的主要目的是为了防止外部的热量进入液灌，减少液体的蒸发量。根据液罐的结构特点以及工作温度，拟采用聚氨酯泡沫作为绝缘材料，外部覆涂聚合物涂层作为防护层的绝缘保温体系。聚氨酯喷涂发泡是比较推崇的保温方式，经历过多种测试，并应用于低温保温领域，是一种可靠和耐久的保温方法。聚氨酯发泡材料本身具有导热系数低、闭孔率高和机械性能好的物理特征，而且材料弹性较好，能够适应温度差造成的液灌变形。

3 绝缘材料技术要求

喷涂发泡保温主要由两类材料组成，聚氨酯发泡材料和表面保护涂层，这两种材料都是无溶剂双组份材质，通过专门的喷涂机器，按照一定的比例，在液灌的表面进行喷涂施工。表1为聚氨酯发泡材料的基本产品特性要求，实际施工的材料标准需以材料供应商提供的产品技术数据表为准。

表面涂层可以给聚氨酯发泡材料提供非常好的机械保护和防水作用。涂层和聚氨酯的粘结强度甚至大于聚氨酯材料本身的抗拉强度。行走在涂层上不会对其产生负面的影响。表2为表面涂层的基本产品特性，实际施工的材料标准需以材料供应商提供的产品技术数据表为准。

表1 聚氨酯发泡材料的基本产品特性

表2 表面涂层的基本产品特性

4 施工程序

4.1 防腐涂层的施工

液罐结构整体完成后，对液罐表面进行除锈，然后施工防腐涂料，一般为环氧油漆，厚度在100 μm左右，表面处理等级要求根据油漆商的推荐。防腐油漆与泡沫的兼容性/结合力需预先经绝缘材料厂家试验认可。

4.2 聚氨酯泡沫的施工

聚氨酯泡沫用喷涂施工，喷涂前须保证液灌表面无锈迹、灰尘、油迹、油脂、水，保证干燥。热作业及油漆作业必须在泡沫施工开始前完全结束。聚氨酯泡沫和表面涂层厚度标准如表3所示。

喷涂一层一层实施，每层表面固化后进行下一层喷涂。最终总厚度必须满足120 mm(+15/-5 mm)。喷涂人员必须随时自检厚度。材料需离开有热切割和焊接的部位1 m，以保证材料不会受到损坏。喷涂人员通过控制设备、喷枪或者姿态来保证表面的平整性。

表3 聚氨酯泡沫和表面涂层厚度标准

4.3 表面涂层的施工

聚氨酯发泡表面必须覆盖保护涂层，起到机械保护和防水的作用。表面涂层的防火等级应该与聚氨酯一样。人需要行走的区域上，比如罐体顶部， 涂层的厚度必须大于3 mm，其它部位厚度大于1 mm。局部区域，比如支撑、防浮地方，涂层需要等罐子上船安装后进行。

在涂层喷涂作业前，聚氨酯发泡表面需要干燥，并且要清除发泡材料剩余的粉尘。不需要喷涂的区域事先要用塑料纸防护好。

涂层也逐层喷涂，直至厚度满足要求。一般的经验是喷涂每层的厚度大约是0.5 mm，每层固化后进行下一层的施工，确保每层中间没有分层。在人行走的罐体部位，比如罐体顶部，涂层厚度要求大于3 mm，其它部位厚度大于1 mm。

5 修补要求

5.1 聚氨酯泡沫的修补

泡沫表面如果有损坏、厚度不够、气泡等缺陷发生，但不影响保温效果的，应视为表面缺陷。如果由于保温问题所造成的明显的保温失效，这类区域和周边附件的区域应视为保温缺陷。

泡沫表面缺陷修补以更换代替和补充类似材料为主。如果缺陷面积大于0.5 m2，修补区域应重新喷涂施工。如果缺陷面积小于0.5 m2，应该清理去除缺陷部位，可以用同类的材料或者密封剂修补。

如果出现小裂纹，并且是聚氨酯裂缝造成的，必须除去修补区域聚氨酯材料，补充新材料再用密封剂缝合。所用材料均需和涂层材料有很好的粘结性。

液罐冷却试验中出现的冷点，应视为保温失效。如果冷点出现，该部位的涂层和聚氨酯发泡材料要全部去除直到发现质量好的材料。一般可以通过在冷点取样的方法，用30 mm～40 mm开孔钻确定缺陷的深度和部位，再修补上保温层和涂层。如果冷点面积比较大或者开孔钻取样不能发现缺陷位置，则要全部去除保温和涂层材料,并重新安装。

5.2 表面涂层的修补

全面检查整个液罐的表面。发现裂纹的所有区域，无论大小，均应标记为“待修补区域”。所有裂纹(包括微裂纹)均可经由目测检出，通常分为3类：

A类：细裂纹，裂宽≤1 mm；

B类：宽裂纹，裂宽>1 mm；

C类：单个裂纹，裂纹不连续，大范围内仅有个别出现。

所有检出裂纹均应直接标识裂纹类型。

应使用乙二醇乙醚或二氯甲烷彻底清洁待修补区域的表面，去除灰尘、油、脂及水等。整个修补过程中相关表面均应保持此状态。如果防护层已经从聚氨酯保温层脱落，或可手工撕落，则此处防护层均应去除重新修复。

修补工作应处于可控环境中。通常情况下，待修补表面温度应高于0℃，环境温度应处于5℃～50℃之间，且环境湿度不能高于75%。表面温度应由修补工作开始前记录，环境温、湿度在修补过程中每小时记录一次。

修补工作根据裂纹类型不同有所区别。

(1) A类裂纹修补。覆盖喷涂整个待修补区域，并延伸喷涂区域200 mm。重新喷覆的涂层厚度应小于1 mm。

(2) B类裂纹修补。宽裂纹在修补时应先填充Mastic或者Sikaflex。3～5天后当填充料完全固化后，先对填料自身的固化效果及其与原涂层的粘结效果进行检测，满足质量要求则继续按A类裂纹修补方法重新喷覆该区域；不满足质量要求则清理掉重新修复。

(3) C类裂纹修补：将Mastic或Sikaflex填入裂纹内，填料涂覆区域应两倍于原裂纹区域。

6 检验要求

6.1 聚氨酯泡沫检查

(1) 发泡材料颜色应当符合材料本身正常颜色。

(2) 用探针对泡沫厚度进行检测。按规格要求，保温厚度应不低于标准值5 mm，低于标准值的面积不得大于总面积的2%。

6.2 表面保护涂层厚度检查

按规格要求，保护涂层厚度不低于标准值的20%，低于标准值的面积不得大于总面积的5%，其连续单片面积不得大于5 m2。保护涂层无裂缝、破损，并与聚氨酯发泡完全粘合。保护涂层须完全铺盖全部聚氨酯泡沫表面，且在金属接触边缘超出至少10 mm。

6.3 修补区域质量检查

修补层在修补后1天及10天分别做100%全检，应保证防护层无裂纹产生、修补部分粘结牢固，修补与未修补接合部分无脱落。

6.4 冷点检查

在液灌冷却试验中进行冷点检查，查看是否有隐藏的质量缺陷。结霜点是指在保温层表面出现了白色霜点。由于液灌本身的设计特性，在寒冷环境下,有些区域的保温层表面温度要比其它部位明显低，比如底部的支撑部位，由于保温厚度受空间的影响比较薄。同样结霜也和舱内露点温度有关，类似这样的结霜不能视为保温的失效。如果结霜面积大于300 cm2可以视为冷点，即保温失效。修改区域需要做仔细检查。

7 结束语

大型LPG船液罐的绝缘技术在国内才刚刚起步，绝缘及防护涂层材料的选用、施工及修补工艺都有待进一步的研究和探索。

[1] 丛树枫.聚氨酯涂料[M]. 北京：化学工业出版社，2004.

[2] 徐培林，张淑琴.聚氨酯材料手册[M]. 北京：化学工业出版社，2002.

[3] 庞启财.防腐蚀涂料涂装和质量控制[M]. 北京：化学工业出版社，2004.

[4] 汪国平.船舶涂料与涂装技术[M]. 北京：化学工业出版社，2006.

[5] NACE. Corrosion Prevention by Protective Coatings[S].1999.

Insulation Technology of Liquid Tanker for Large Liquefied Petroleum Gas (LPG) Vessel

HE Jian-ping, TIAN Sui-sui, ZHANG Xue-hui

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding and Offshore Design Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

Briefly introduce the technical requirements of thermal insulation for liquid tankers of large liquefied petroleum gas vessel. And introduce the technical features of polyurethane insulation layer and coating accordingly. Propose insulation technical requirements, application procedures, repairing and inspection requirements.

Liquefied petroleum gas LPG Liquid tanker Insulation

何建平(1978-)，男，工程师。

U671

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