張華

摘? 要：LNG管路分為低溫管和常溫供氣管。本文將重點(diǎn)介紹船用LNG管路設(shè)計(jì)，安裝注意事項(xiàng)及要點(diǎn)，供借鑒參考。

關(guān)鍵字：液相管，供氣管，雙壁管，焊接

LNG燃料作為一種新型的清潔能源，作為船用燃料時(shí)可以有效減少SOx ，NOx，CO2 排放，滿足日益嚴(yán)格的船舶排放法規(guī)要求，且會(huì)降低船舶燃料成本，提高船舶的燃料經(jīng)濟(jì)性。LNG從字面理解為液化天然氣，船用天然氣管道主要由液相管路及氣相管路組成。液相管主要是從LNG加注站至LNG儲(chǔ)罐的加注管路，氣相管主要為氣化&加熱器與主/輔機(jī)之間供氣管路及加注站，儲(chǔ)罐安全閥氣體釋放管路。按照主機(jī)選型不同，供氣管路又分為高壓供氣管路及低壓供氣管路。

1? 低溫液相管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1低溫液相管材質(zhì)選型

因LNG低溫特性（-163°），常規(guī)鋼板，鋼管在此低溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生低溫脆化，造成碎裂。適用于低溫的材料：高錳鋼、鎳合金鋼、鎳鐵合金鋼（INVAR鋼，36%鎳）、不銹鋼、鋁。船用LNG管路材質(zhì)通常選用不銹鋼。

1.2 低溫液相管穿艙件及管支撐選型

為維持介質(zhì)的低溫及安全需要，液相管外表面需要外包絕緣，絕緣層厚度根據(jù)管徑尺寸確定。液相管不能直接與鋼制甲板或管路支撐焊接，液相管穿甲板需要用專用的低溫管穿艙件，液相管管夾為保溫型。低溫管穿艙件及保溫管夾尺寸均比常規(guī)穿艙件及管夾尺寸大很多，需要提前考慮開孔尺寸及布置空間。

1.3 低溫液相管低溫應(yīng)力分析

因LNG介質(zhì)特性，在儲(chǔ)罐充裝過程中需要經(jīng)歷巨大的溫差，會(huì)造成管路產(chǎn)生低溫應(yīng)力，而且船體變形，管路支架的布置對(duì)低溫管應(yīng)力變化影響非常大。所以需要用有限元分析軟件建模對(duì)低溫管進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算，通過分析，在管路上設(shè)置必要的膨脹彎管及優(yōu)化管支架位置，降低管路應(yīng)力。該應(yīng)力分析需要盡可能的提前，避免后期管線及支撐調(diào)整修改，尤其當(dāng)空間狹小時(shí)，會(huì)造成后期調(diào)整更改困難。

1.4 低溫液相管連接形式

因LNG液體的低溫特性，泄漏后的液體會(huì)損壞船體結(jié)構(gòu)，所以防止液相管接頭泄漏顯得尤為重要。低溫液相管可以使用法蘭和對(duì)接焊連接，但應(yīng)盡可能用對(duì)接焊連接，避免使用法蘭連接，因?yàn)榻?jīng)檢測(cè)合格的對(duì)接焊連接可靠性遠(yuǎn)高于法蘭連接。法蘭連接通常用于通岸接口，且法蘭接口處需要設(shè)置不銹鋼集液盤。按照各船級(jí)社要求，低溫管對(duì)接焊縫均需100%探傷，以保證焊接質(zhì)量。為此，焊縫周邊需要預(yù)留足夠空間供焊接和檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)焊縫。

2? 供氣管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1? 機(jī)艙外的供氣管路為單壁管，選用不銹鋼316L材質(zhì)，但需按照主/輔機(jī)廠家要求選型，部分主機(jī)廠家要求供氣管為雙相不銹鋼。該供氣管通常為對(duì)接焊連接，可使用普通U型管夾，但需用軟性材料將管子與U型管夾隔離，防止管子竄動(dòng)與U型夾碼摩擦損傷供氣管。管路介質(zhì)為常溫氣體，為保證至各用戶的氣體溫度不受環(huán)境溫度影響，該管路位于機(jī)艙外露天部分通常也需做絕緣包扎。

2.2? 機(jī)艙內(nèi)為了盡可能避免因供氣管路焊接等缺陷造成的管路泄漏危險(xiǎn)，依照IMO及船級(jí)社的規(guī)范要求，機(jī)械處所的燃?xì)夤懿捎秒p壁管形式。一旦內(nèi)管發(fā)生泄漏，還有外套管進(jìn)行隔離保護(hù)，減少火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)外管之間有不間斷通風(fēng)或者注入惰性氣體方式防液化氣泄漏，后者理論可行，通常使用通風(fēng)方案。通風(fēng)方案：內(nèi)外管之間的腔體有風(fēng)機(jī)不間斷地抽風(fēng)，一旦發(fā)生內(nèi)管泄漏，漏出的燃?xì)鈺?huì)立即被抽風(fēng)機(jī)排出至露天安全區(qū)域。

3? 機(jī)艙雙壁管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

機(jī)艙雙壁管內(nèi)管材質(zhì)與機(jī)艙外供氣管材質(zhì)相同，雙壁管外管材質(zhì)通常為不銹鋼304。因雙壁內(nèi)外管之間需要不間斷抽風(fēng)，以保證管路負(fù)壓，并且每小時(shí)需達(dá)到一定量的換氣次數(shù)。所以雙壁管要盡量少的設(shè)置彎頭以降低管路阻力。同時(shí)為了泄漏檢測(cè)，在每一處彎頭處均需設(shè)置檢測(cè)螺紋接口，在規(guī)定長(zhǎng)度的直管段上也需設(shè)置檢測(cè)螺紋接口。檢測(cè)螺紋接口周邊需要預(yù)留足夠檢測(cè)空間。同時(shí)雙壁管外管采用對(duì)接焊連接，管段連接處需要在船上現(xiàn)場(chǎng)焊接，為保證焊接質(zhì)量及焊縫檢測(cè)，需要在雙壁管周圍預(yù)留足夠空間供焊接及焊縫檢測(cè)。為此，管路布置時(shí)需優(yōu)先布置雙壁管，給其周圍預(yù)留足夠空間，避免后期無法焊接或無法進(jìn)行焊縫無損檢測(cè)。雙壁管在內(nèi)外管之間徑向布置一定數(shù)量的滑動(dòng)支架和固定支架。以保證內(nèi)管有足夠的支撐?；瑒?dòng)支架與外管間設(shè)置PTFE襯墊，以減少金屬管壁之間因直接接觸造成嚴(yán)重摩擦。

4? 雙壁管連接形式及焊接順序

雙壁管典型連接形式

首先焊接內(nèi)管對(duì)接焊縫①。內(nèi)管對(duì)接焊縫，進(jìn)行焊縫探傷和內(nèi)管密性試驗(yàn)合格后才可以裝配外管HALF型外套。外管HALF型外套裝配后，先點(diǎn)焊②和③兩道橫向焊縫，將焊縫②旋轉(zhuǎn)到方便施焊的位置，完成焊縫②的焊接;再將焊縫③旋轉(zhuǎn)到方便施焊的位置，完成焊縫③的焊接。將②和③兩道橫向焊縫旋轉(zhuǎn)到方便觀察和補(bǔ)焊的位置;然后點(diǎn)焊④和⑤兩道外管對(duì)接環(huán)形焊縫。依次完成④和⑤兩道外管對(duì)接環(huán)形焊縫。

結(jié)語： 面對(duì)日益嚴(yán)格的船舶排放要求及各國對(duì)LNG燃料船舶的大力支持，LNG作為船用動(dòng)力燃料將會(huì)成為趨勢(shì)。因LNG燃料的特殊性，防止燃料泄漏顯得尤為重要，作為燃料輸送的管路系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)布置合理，安裝及焊接合格能有效提高系統(tǒng)的安全性。了解LNG管路設(shè)計(jì)及布置要點(diǎn)，可使同類型船設(shè)計(jì)之初少走彎路，也能減少后期現(xiàn)場(chǎng)返工。

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