LNG船的儲罐保冷結構型式

LNG船的儲罐保冷結構型式分為獨立型和薄壁型兩大類。獨立型儲罐有Conch型、SPB(IHI)型和MOSS型。薄壁型儲罐有GT型和TGZ型。
　　1、獨立型儲罐
　　獨立型儲罐是船體與儲罐為各自獨立的結構，在船體上布置的獨立儲罐，其熱收縮變形不會直接傳遞到船體。由于絕熱材料是覆蓋在儲罐外面或者布置在船體的里面，不受貨物的荷重作用，因此絕熱材料的選擇只需要重視絕熱效果。
　　(1)Conch型(半圓頂蓋型)
　　   早的LNG船是1954年   芝加哥斯托斯科船廠建造的“甲烷”號平底船(5500m³)，擬在密西西比河上運輸，為實用化邁出了   步。該船采用圓筒型儲罐、內襯絕熱的方式，材料采用巴爾沙輕質木材條，   終因木材發生損傷而宣告失敗。在此基礎上，英美兩國于1958年共同建造了“甲烷先鋒”號LNG船(5100m³)，1959年進行橫渡大西洋試驗取得成功。1964年，商用第1艘LNG船“甲烷公主”號(24700m³)建造成功。該船采用半圓形頂蓋方式(Conch型)的棱柱型鋁合金制獨立型裝載儲罐。
　　Conch型儲罐的保冷絕熱材料分為兩種：Conch-I型，采用巴爾沙輕質木材；Conch-II型，采用硬質聚氨酯泡沫。采用泡沫塑料保冷可以提高絕熱性能，降低LNG蒸發率。
　　由于Conch棱柱型儲罐的絕熱層表面承受拉應力，容易造成絕熱材料撕裂，從而使船體內板發生低溫脆化開裂；另一方面，此種結構制造復雜，因此現已不采用。
　　(2)SPB(IHI)型
　　SPB型也稱獨立型棱柱式儲罐，是由Conch型發展而成的。因Conch型的絕熱材料受到拉應力容易造成撕裂，為這種情況，日本石川島播磨重工于1990年出新的獨立型棱柱式SPB(IHI)儲罐。其特點是改變了儲罐絕熱層位置，將絕熱層貼在儲罐外邊，通過真空層與船體內殼相連。這樣，絕熱層表面因溫度差而受壓，使材料免于撕裂。該型的絕熱材料可采用加強聚乙烯泡沫或塊狀硬質聚氨酯泡沫。
　　SPB型保冷結構，采用工廠預制的硬質聚氨酯泡沫板材，安裝在儲罐外表面，在板與板中間接縫處采用緩沖材料結合，板通過柱狀螺栓作機械固定。儲罐與保冷層之間的熱伸縮依靠緩沖墊吸收，使保冷結構不會產生過大的應力。緩沖墊與保冷板之間采用粘接劑結合。船體內殼和保冷層之間為了   ，設有氣體探測器，萬一發生貨液泄漏，就能馬上反映出來，并能立即噴涂屏層加以堵漏。采用這種保冷結構型式，1993年以后成功地建造了2艘LNG船。
　　該型船的儲罐主屏壁采用9%鎳鋼或鋁合金，次屏壁為簡化部分阻擋層采用膠合板。滴水槽也采用絕熱材料噴涂屏蔽(層)。通過雙層殼船體內部安裝膠合板支撐棱形儲罐。
　　(3)MOSS型
　　MOSS型球形儲罐系根據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。采用這種保冷結構型式，1973年建造了“諾爾曼人淑女”號(87500m³)，1975年又建造了125000m³級船。
　　該型船的儲罐主屏壁(球體)采用900鎳鋼或鋁合金，球體上的絕熱材料采用硬質聚氨酯泡沫和酚醛泡沫雙重絕熱板塊系統。板塊長1200mm、寬900mm，低溫一側采用酚醛泡沫，常溫一測采用聚氨酯泡沫，用柱狀螺栓在球形罐表面作機械固定。另一種是采用螺旋方式((SG型)連接輸出聚苯乙烯泡沫棒(片)狀的絕熱材料，隨旋轉軸旋轉，在球表面上纏繞，相互之間采用熱熔方式連接封縫，但在球形兩端還是采用板塊的絕熱材料。
　　在LNG運輸中，貨液儲罐的絕熱不僅要經濟，而且要。三菱重工與工業公司為了MOSS球形儲罐研制了   新絕熱系統—長面板系統。
　　所謂長面板系統就是在儲罐外壁安裝長約2.4m、高為0.3m的硬質聚氨酯泡沫成形品。它由表面材(聚酯薄膜鋁箔)、絕熱材(硬質聚氨酯泡沫)和補強材(玻璃布)組成。
　　在低溫一側，為了緩和周圍方向的應力，在儲罐上布置U字形槽安裝的絕熱材料是非粘接的；在常溫一側，絕熱材料上下方向采用凹凸形狀以粘接劑連接結構。施工方法是：在儲罐球面，長面板按圓周方向順次安裝，北半球的長面板基本依靠自重覆蓋在儲罐上，南半球依靠帶有彈性的支撐條支持。
　　該絕熱系統具有如下特點：
　　①長面板的種類少，結構簡單；
　　②儲罐表面附著物少，提高了儲罐本體的性；
　　③絕熱長面板可在工廠預制生產，質量穩定性好；
　　④絕熱主體材料采用獨立氣泡率高(閉孔率高)的硬質聚氨酯泡沫。
　　該絕熱系統實施了基于   規則的典型試驗，已取得船級協會的使用型式認可，且已提供了實用產品。
　　整個球形儲罐由球赤道處的一個圓柱形筒裙支撐，這樣儲罐可自由膨脹和收縮，而艙殼所受的負荷   小。圍裙與船體支撐結構件焊接并能吸收船體結構的撓曲變形，柔性圍裙可吸收球的水平收縮，球殼本身不會受多大的彎曲負荷。這種儲罐的優勢在于壓力式的液貨儲罐不需要提供次屏壁。
　　2、薄壁型儲罐
　　薄壁型儲罐是在船體內部安裝絕熱材料以覆蓋在薄金屬板上，薄金屬板僅僅是保持液密，液貨的荷重直接作用在絕熱材料和船體上。因此絕熱結構不僅要有絕熱要求，而且也要有強度要求。薄壁型儲罐的保冷結構型式有GT型和TGZ型兩種。
　　(1)GT型
　　GT型薄壁儲罐是法國GTT公司于1965年的，1969年建造的“性阿拉斯加”號(71500m³)船是世界上   早的薄壁型儲罐LNG船。此后，該型船大型化并達到130000m³。GT薄壁型儲罐有兩種型式產品。   種是箱型絕熱系統(箱內充滿膨脹珍珠巖顆粒)。絕熱箱是用膠合板制造的，標準尺寸為長1200mm，寬1000mm、厚200~300mm，由箱體承受強度，靠箱內膨脹珍珠巖顆粒保持絕熱性能。主屏壁與次屏壁均采用0.7mm厚的36%鎳鋼(殷鋼)，均由絕熱箱保冷。   種是法國GTT公司和   MD(公司共同的GT/MDC型薄壁型液貨儲罐。其主屏壁采用0.7mm厚的36%鎳鋼，次屏壁是三層復合膜和絕熱材料，采用玻璃纖維增強聚氨酯泡沫。比較上述兩種產品，GT/MDC型薄壁液貨儲罐   有利于提和絕熱性能，降低貨物液的蒸發率。由于僅是主屏壁采用0.7mm厚的3600鎳鋼，所以降低了產品成本。另外，由于殷鋼的線性熱膨脹系數非常小，所以幾乎沒有熱變形的影響。該產品雖然絕熱性較好，但安裝難度較大。
　　(2)TGZ型
　　TGZ型薄壁儲罐保冷形式已出3型產品，其中I、II型產品類似。
　　TGZ型也是法國GTT公司的。I型產品   先用于1971年建成的“笛卡爾”號(50000m³)LNG船。此后，該型船逐漸大型化，1978年建造了125000m³級船。
　　此種薄壁型儲罐采用1.2mm薄膜波紋不銹鋼。波紋部分的變形能吸收熱伸縮，從而避免產生熱應力。其主屏壁采用1.2mm厚不銹鋼板，次屏壁采用膠合板，絕熱材料采用巴爾沙輕質木材。
　　III型產品為   新的絕熱結構，在雙層殼的船體內殼采用增強聚氨酯泡沫與波紋形不銹鋼板組合的絕熱結構。
　　對LNG泄漏的對策是：在增強聚氨酯泡沫的層疊間作為次屏壁(二次防壁)，安裝3層以玻璃布膠粘劑補強的鋁薄片為復合材料。薄壁采用1.2mm厚不銹鋼板，并以340mm間隔在縱、橫方向壓制成波紋以吸收熱伸縮。絕熱材料需承受液貨物的荷重并滿足絕熱性能，故采用玻璃纖維增強硬質聚氨酯泡沫。II型產品于1993年   用于18800m³的小型LNG船，1999年韓國設計的138200m³級LNG船也采用了該型產品。