泡沫玻璃在LNG管道保冷中的应用

张国中,李涛,杨公升,苏龙龙

（海洋石油工程股份有限公司，天津300452）

泡沫玻璃在LNG管道保冷中的应用

张国中,李涛,杨公升,苏龙龙

（海洋石油工程股份有限公司，天津300452）

随着液化天然气项目的不断发展，新型的管道保冷材料逐渐被采用。论文分析了泡沫玻璃的特点，重点对泡沫玻璃的保冷结构形式、泡沫玻璃砖的切割、泡沫玻璃的管道保冷安装进行详细的阐述,可为其他LNG管道保冷材料选用及LNG管道施工提供参考。

LNG管道;泡沫玻璃;保冷;安装

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.026

1 引言

随着国家能源结构的调整和对环境保护要求的提高，天然气的应用越来越广泛。液化天然气（LiquefiedNaturalGas，简称LNG）是经净化和液化处理形成的液态天然气，主要成分为甲烷。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体，同时体积约变为原来体积1/600，这一技术的应用很好地解决了天然气的存储和运输问题，而LNG低温特点又促进了保冷技术的发展。

在我国运行的LNG项目中，LNG管道的保冷通常采用以聚异三聚氰酸脂（PIR）为代表的有机合成材料作为保冷主材料。随着泡沫玻璃砖成本的降低及切割、安装技术的发展，泡沫玻璃砖在LNG管道保冷中应用逐步得到推广。

2 泡沫玻璃的特点

泡沫玻璃生产一般以石英砂为基料，与发泡剂、助熔剂、改性剂等添加剂混合成配合料，经过预热、发泡、稳定、退火4个阶段制成1种多空玻璃材料[1]。泡沫玻璃根据孔型分类可以分为开孔泡沫玻璃和闭孔泡沫玻璃，开孔泡沫玻璃主要用作吸声材料，闭孔泡沫玻璃材料主要用作隔热保温材料。

泡沫玻璃属于无机材料，具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性、耐紫外线及热辐射性能，高温下不分解，低温下不变质，而且不燃烧，不氧化，材料的持久性好。同传统邮寄保冷材料相比，泡沫玻璃具有许多优良的性能，主要体现在：不吸湿、吸水，长年使用不会降低隔热保冷效果；隔热性能良好，不燃烧，可在-268～480℃范围内使用；吸声性能良好；机械强度较高，易于加工、切割成各种形状；使用寿命长，不存在风化、老化等现象；本身无毒、无放射性和腐蚀性；化学稳定性良好，可耐除氢氟酸外的所有化学侵蚀。由于泡沫玻璃具备良好的物理、化学性能，现在广泛地应用在石化尧电力尧国防军工及厂房装饰等领域，在石油化工领域主要用于：深冷、低温管道、设备、容器与储罐；中温和高温管道、设备；流体换热设备；流体换热系统；石油化工换热系统。表1为某管道用泡沫玻璃性能参数[1]。

表1 某泡沫玻璃产品参数

3 深冷管道的保冷设计

同其他保冷材料相比，在使用泡沫玻璃作为保冷主要材料的时候，除了需要考虑玻璃砖厚度外，还需要根据保冷材料的特点，设计合适的保冷结构形式。

3.1 管道保冷厚度设计

对于保冷材料厚度设计目前业界内比较常用的标准有国家标准（如GB 50264—2013）、英国标准（BSENISO12241—2008）和日本标准（JISA 9501—2006）等。从计算方法上来说，主要有最大允许冷损失、经济厚度和防结露法等方法。一般，当无特殊要求时，使用最大允许冷损失方法，在使用不同种类保冷材料时用经济厚度调整，使用经济厚度计算的保冷厚度用防结露厚度核实[2]。

3.2 管道保冷结构形式

泡沫玻璃在管道保冷中作为主要保冷材料的应用主要分两大类保冷结构形式：全泡沫玻璃和双层（含多层）异材保冷结构形式。

图1 全泡沫玻璃保冷结构

图1为全泡沫玻璃的保冷结构形式，该形式根据保冷厚度需求和泡沫玻璃初产品的特点，将玻璃砖设计成1层或者多层，取用泡沫玻璃砖的材料稳定等优点，但同时存在保冷层的厚度大、投资大等缺点。

图2 双层异材保冷结构

4 泡沫玻璃的加工

泡沫玻璃具有机械强度高且易于加工的特点，能够加工成合适的结构形式以适用于管道、法兰、弯头及阀门等部件的保冷。在LNG工程管道保冷中，目前泡沫玻璃加工参照的标准主要是美标ASTMC1639，同时考虑加工后的保冷材料满足美标ASTMC585对加工尺寸的要求。

按照需要保冷管道的外径，结合泡沫玻璃产品的特性、加工的便利性及材料的利用率等因素，通常将泡沫玻璃加工成“管壳”或者“弧板”。如图3所示，一般对于12"及以下的管道，将泡沫玻璃加工成“管壳”，两个管壳组成圆环形保冷层；对于14～24”的管道加工成1/4“弧板”，4个弧板组成圆环形保冷层；对于26”及以上的管道设计成“弧板”，4个弧板组成圆环形保冷层。

图3 泡沫玻璃保冷层组合方式

5 泡沫玻璃的安装

在泡沫玻璃中，重点是根据泡沫玻璃的特性，对保冷材料保护及采用合适的方法保证施工质量。

5.1 泡沫玻璃的保护

由于泡沫玻璃属于脆性材料，加之组成小“泡沫”的玻璃材料很薄很容易发生泡沫玻璃材料的破碎，在安装中应采取合理的措施保证对“管壳”、弧板等材料的保护，如临时绑扎中采用柔性宽帮扎带，而不是使用细绑丝。

5.2 安装注意事项

泡沫玻璃在材料持久性及透湿性等方面性能良好，施工重点是控制各接缝问题。在施工中应注意以下问题：

1）多层泡沫玻璃安装时候纵缝和环缝都需要交错布置。

2）泡沫玻璃在安装时，需要对泡沫玻璃涂抹密封剂，以加

3）泡沫玻璃在安装时，需在管道与阀门、法兰、管托等部位连接处设置“气阻”，以防止气体流通。

6 结语

随着人们环保意识的增加及对工程质量持久性要求的提高，加之泡沫玻璃生产技术成熟及成本下降，泡沫玻璃在LNG工程管道保冷中的应用日益得到人们的关注，应用范围也越来越广泛，其在LNG工程管道保冷中将有更大的发展空间。

【1】吴川林.泡沫玻璃的性能与应用[J].广东建材，2000（7）：28-30.

【2】GB50264—2013工业设备及管道绝热工程设计规范[S].

Application of Foam Glass in LNG Engineering Pipe Insulation

ZHANG Guo-zhong,LI Tao,YANG Gong-sheng,SULong-long
（Offshore Oil Engineering Corp,Tianjin 300452,China）

Withthecontinuousdevelopmentofliquefiednaturalgasproject,thenewtypeofpipeinsulationmaterialhasbeenwidelyused. This paper analyzes the characteristics of the foam glass,focus on the insulation structure of the foam glass,reprocessing of foamed glass bricks,theinsulationofthepipe,forotherLNGpipeinsulationmaterialselection,LNGpipelineinstallationprovidesareference.

LNGpipe;foamglass;insulation;installation

TU996.7

B

1007-9467（2016）06-0102-02

2015-12-09

张国中（1980～），男，河北沧县人，高级工程师，从事LNG工程设计与研究，（电子信箱）zhanggz@mail.cooec.com.cn。