LNG船的储罐保冷结构型式

LNG船的储罐保冷结构型式分为独立型和薄壁型两大类。独立型储罐有Conch型、SPB(IHI)型和MOSS型。薄壁型储罐有GT型和TGZ型。
　　1、独立型储罐
　　独立型储罐是船体与储罐为各自独立的结构，在船体上布置的独立储罐，其热收缩变形不会直接传递到船体。由于绝热材料是覆盖在储罐外面或者布置在船体的里面，不受货物的荷重作用，因此绝热材料的选择只需要重视绝热效果。
　　(1)Conch型(半圆顶盖型)
　　   早的LNG船是1954年   芝加哥斯托斯科船厂建造的“甲烷”号平底船(5500m³)，拟在密西西比河上运输，为实用化迈出了   步。该船采用圆筒型储罐、内衬绝热的方式，材料采用巴尔沙轻质木材条，   终因木材发生损伤而宣告失败。在此基础上，英美两国于1958年共同建造了“甲烷先锋”号LNG船(5100m³)，1959年进行横渡大西洋试验取得成功。1964年，商用第1艘LNG船“甲烷公主”号(24700m³)建造成功。该船采用半圆形顶盖方式(Conch型)的棱柱型铝合金制独立型装载储罐。
　　Conch型储罐的保冷绝热材料分为两种：Conch-I型，采用巴尔沙轻质木材；Conch-II型，采用硬质聚氨酯泡沫。采用泡沫塑料保冷可以提高绝热性能，降低LNG蒸发率。
　　由于Conch棱柱型储罐的绝热层表面承受拉应力，容易造成绝热材料撕裂，从而使船体内板发生低温脆化开裂；另一方面，此种结构制造复杂，因此现已不采用。
　　(2)SPB(IHI)型
　　SPB型也称独立型棱柱式储罐，是由Conch型发展而成的。因Conch型的绝热材料受到拉应力容易造成撕裂，为这种情况，日本石川岛播磨重工于1990年出新的独立型棱柱式SPB(IHI)储罐。其特点是改变了储罐绝热层位置，将绝热层贴在储罐外边，通过真空层与船体内壳相连。这样，绝热层表面因温度差而受压，使材料免于撕裂。该型的绝热材料可采用加强聚乙烯泡沫或块状硬质聚氨酯泡沫。
　　SPB型保冷结构，采用工厂预制的硬质聚氨酯泡沫板材，安装在储罐外表面，在板与板中间接缝处采用缓冲材料结合，板通过柱状螺栓作机械固定。储罐与保冷层之间的热伸缩依靠缓冲垫吸收，使保冷结构不会产生过大的应力。缓冲垫与保冷板之间采用粘接剂结合。船体内壳和保冷层之间为了   ，设有气体探测器，万一发生货液泄漏，就能马上反映出来，并能立即喷涂屏层加以堵漏。采用这种保冷结构型式，1993年以后成功地建造了2艘LNG船。
　　该型船的储罐主屏壁采用9%镍钢或铝合金，次屏壁为简化部分阻挡层采用胶合板。滴水槽也采用绝热材料喷涂屏蔽(层)。通过双层壳船体内部安装胶合板支撑棱形储罐。
　　(3)MOSS型
　　MOSS型球形储罐系根据挪威莫斯公司的型式引入新的概念部分二次防壁(次屏壁)而成。采用这种保冷结构型式，1973年建造了“诺尔曼人淑女”号(87500m³)，1975年又建造了125000m³级船。
　　该型船的储罐主屏壁(球体)采用900镍钢或铝合金，球体上的绝热材料采用硬质聚氨酯泡沫和酚醛泡沫双重绝热板块系统。板块长1200mm、宽900mm，低温一侧采用酚醛泡沫，常温一测采用聚氨酯泡沫，用柱状螺栓在球形罐表面作机械固定。另一种是采用螺旋方式((SG型)连接输出聚苯乙烯泡沫棒(片)状的绝热材料，随旋转轴旋转，在球表面上缠绕，相互之间采用热熔方式连接封缝，但在球形两端还是采用板块的绝热材料。
　　在LNG运输中，货液储罐的绝热不仅要经济，而且要。三菱重工与工业公司为了MOSS球形储罐研制了   新绝热系统—长面板系统。
　　所谓长面板系统就是在储罐外壁安装长约2.4m、高为0.3m的硬质聚氨酯泡沫成形品。它由表面材(聚酯薄膜铝箔)、绝热材(硬质聚氨酯泡沫)和补强材(玻璃布)组成。
　　在低温一侧，为了缓和周围方向的应力，在储罐上布置U字形槽安装的绝热材料是非粘接的；在常温一侧，绝热材料上下方向采用凹凸形状以粘接剂连接结构。施工方法是：在储罐球面，长面板按圆周方向顺次安装，北半球的长面板基本依靠自重覆盖在储罐上，南半球依靠带有弹性的支撑条支持。
　　该绝热系统具有如下特点：
　　①长面板的种类少，结构简单；
　　②储罐表面附着物少，提高了储罐本体的性；
　　③绝热长面板可在工厂预制生产，质量稳定性好；
　　④绝热主体材料采用独立气泡率高(闭孔率高)的硬质聚氨酯泡沫。
　　该绝热系统实施了基于   规则的典型试验，已取得船级协会的使用型式认可，且已提供了实用产品。
　　整个球形储罐由球赤道处的一个圆柱形筒裙支撑，这样储罐可自由膨胀和收缩，而舱壳所受的负荷   小。围裙与船体支撑结构件焊接并能吸收船体结构的挠曲变形，柔性围裙可吸收球的水平收缩，球壳本身不会受多大的弯曲负荷。这种储罐的优势在于压力式的液货储罐不需要提供次屏壁。
　　2、薄壁型储罐
　　薄壁型储罐是在船体内部安装绝热材料以覆盖在薄金属板上，薄金属板仅仅是保持液密，液货的荷重直接作用在绝热材料和船体上。因此绝热结构不仅要有绝热要求，而且也要有强度要求。薄壁型储罐的保冷结构型式有GT型和TGZ型两种。
　　(1)GT型
　　GT型薄壁储罐是法国GTT公司于1965年的，1969年建造的“性阿拉斯加”号(71500m³)船是世界上   早的薄壁型储罐LNG船。此后，该型船大型化并达到130000m³。GT薄壁型储罐有两种型式产品。   种是箱型绝热系统(箱内充满膨胀珍珠岩颗粒)。绝热箱是用胶合板制造的，标准尺寸为长1200mm，宽1000mm、厚200~300mm，由箱体承受强度，靠箱内膨胀珍珠岩颗粒保持绝热性能。主屏壁与次屏壁均采用0.7mm厚的36%镍钢(殷钢)，均由绝热箱保冷。   种是法国GTT公司和   MD(公司共同的GT/MDC型薄壁型液货储罐。其主屏壁采用0.7mm厚的36%镍钢，次屏壁是三层复合膜和绝热材料，采用玻璃纤维增强聚氨酯泡沫。比较上述两种产品，GT/MDC型薄壁液货储罐   有利于提和绝热性能，降低货物液的蒸发率。由于仅是主屏壁采用0.7mm厚的3600镍钢，所以降低了产品成本。另外，由于殷钢的线性热膨胀系数非常小，所以几乎没有热变形的影响。该产品虽然绝热性较好，但安装难度较大。
　　(2)TGZ型
　　TGZ型薄壁储罐保冷形式已出3型产品，其中I、II型产品类似。
　　TGZ型也是法国GTT公司的。I型产品   先用于1971年建成的“笛卡尔”号(50000m³)LNG船。此后，该型船逐渐大型化，1978年建造了125000m³级船。
　　此种薄壁型储罐采用1.2mm薄膜波纹不锈钢。波纹部分的变形能吸收热伸缩，从而避免产生热应力。其主屏壁采用1.2mm厚不锈钢板，次屏壁采用胶合板，绝热材料采用巴尔沙轻质木材。
　　III型产品为   新的绝热结构，在双层壳的船体内壳采用增强聚氨酯泡沫与波纹形不锈钢板组合的绝热结构。
　　对LNG泄漏的对策是：在增强聚氨酯泡沫的层叠间作为次屏壁(二次防壁)，安装3层以玻璃布胶粘剂补强的铝薄片为复合材料。薄壁采用1.2mm厚不锈钢板，并以340mm间隔在纵、横方向压制成波纹以吸收热伸缩。绝热材料需承受液货物的荷重并满足绝热性能，故采用玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫。II型产品于1993年   用于18800m³的小型LNG船，1999年韩国设计的138200m³级LNG船也采用了该型产品。