低溫儲罐絕熱技術同現役無損檢測

 <一>、LNG低溫儲罐絕熱技術以及真空應用大揭秘
一、絕熱的目的和方法
低溫絕熱的目的主要是為了減少由環境與LNG的熱傳導，即減少冷損。對于低溫儲罐來說，可以減小氣化損失，或為長時間儲存及遠距離運送創造條件。特別是對于低溫儲罐及LNG儲存容器，如果沒有良好的絕熱，液化和儲存都難以實現。因此，低溫絕熱不僅具有經濟意義，而且具有技術意義。除此之外，對設備、管道進行絕熱還可以避免在外表面上結露、結霜，也可以避免人的皮膚與之接觸時有冷的感覺甚至。這對改變工作條件及防止意外事故的發生都是有的。
二、絕熱方法的分類
低溫絕熱分為普通絕熱和真空絕熱。
1、普通（堆積）絕熱
普通絕熱是一種使用較早的傳統的絕熱方法，它是在設備、容器，管道的外側敷設固體的多孔性絕熱材料，而在絕熱材料的空隙中充滿著大氣壓力下的空氣（或其它氣體）。這種絕熱方法的絕熱性能較差，但其結構簡單、造價低廉，故在絕熱要求不高的情況下普遍使用。現在LNG加液站的管道多采用這種絕熱方法。
2、真空絕熱
真空絕熱是將絕熱結構做成密閉的夾層，內部空間抽至的真空度，以減少熱量的傳入。真空絕熱有三種基本類型：高真空絕熱、真空多孔絕熱及真空多層絕熱。
2.1、高真空絕熱
亦稱單純真空絕熱，它只是單純地將夾層空間抽至1.38*10-3Pa(1.0*10-5mmHg)1的真空。常見的真空保溫杯即采用這種絕熱方式。在真空夾層中，只有兩個壁面之間的輻射傳熱及夾層內殘余氣體的導熱。如果將夾層內表面拋光，或者涂上一層反射性物質，就形成反射性能良好的真空夾層，輻射傳熱量即可減小。這種絕熱結構因有輻射熱交換，故絕熱性能不是很好；但它的結構較簡單，重量輕，熱容量小，故自上世紀初以來它一直應用很普遍。
2.2、真空多孔絕熱
它是在夾層中充填多孔性絕熱材料，然后再抽至的真空。從工藝的方便性考慮，一般都是充填粉末材料或纖維材料，故這種絕熱方式也稱為真空粉末絕熱或真空纖維絕熱。真空夾層中的絕熱材料削弱了壁面之間的輻射換熱，所以它的絕熱性能比高真空絕熱要好，對真空的要求可以降低，一般達1.33Pa（10-2mmHg）左右即可。如果向粉末或纖維材料中加入比例的反射性強的金屬粉末，例如鋁粉或銅粉，以減小材料內粉粒或纖維之間的輻射換熱稱為阻光作用，則可使絕熱性能大為提高。真空粉末及真空纖維絕熱現在廣泛用于LNG液體的貯存及運輸設備。
2.3、真空多層絕熱
它是在真空夾層中裝入許多輻射屏，用來減少壁面之間的輻射換熱。多層絕熱有兩種基本形式，一種是用金屬箔作輻射屏，屏間填入導熱性能低的間隔材料；一種是用單面噴鋁的滌綸薄膜作輻射屏，且壓制成波紋形成凹凸形，以減少屏間的接觸傳熱。真空多層絕熱要求真空達1.3*10-2Pa左右（10－4mmHg）左右即可。真空多層絕熱是當前絕熱性能較好的絕熱方式之一，常稱為“絕熱”，多用于LNG/液氫及液氦儲運容器，現也用于小型液氧、液氮容器。真空多層絕熱的缺點是施工比較麻煩，造價比較高，且絕熱性能隨施工質量而變。
三、絕熱性能的評定分級
絕熱結構的絕熱性能可用其導熱系數（或稱表觀導熱系數，包括對流及輻射換熱在內）來評定，它的數值越小，則絕熱性能越好。在圖4-2中示出各種絕熱方式導熱系數的變化范圍。由圖可以看出，多層絕熱比其它絕熱方式具有高得多的絕熱性能，而非真空絕熱方式的絕熱性能較差。
LNG常用低溫絕熱技術
在各種絕熱方式中，除高真空絕熱外都要應用絕熱材料。絕熱材料是用來增強絕熱結構的絕熱性能，以減小通過絕熱結構的傳熱量。對絕熱材料性質的了解是設計絕熱結構的基礎。
1、絕熱材料的種類及一般特性
絕熱材料的品種較多，它們的性質相互差別也較大。絕熱材料按材質可分為礦物質材料及質材料兩類。在低溫裝置中多應用礦物質材料。絕熱材料按其組織結構可分為泡沫狀材料、粉末狀材料及纖維狀材料三類，它們的組織結構不同，在其中所進行的傳熱過程的機理不同，用它們構成的絕熱結構的型式也不一樣。
1.1泡沫塑料
以聚合物或合成樹脂為原料，加發泡劑和穩定劑經加熱發泡而成。泡沫塑料用作絕熱材料的優點是密度和導熱系數都較小，能適用于低溫，吸水性小，能抗酸堿的侵蝕，燃燒性差（離開火源后能自熄），易于切割和施工，因而它們的應用日益廣泛。
1.2礦棉
礦棉或稱礦渣棉，是將熔鐵爐渣（也可用泥灰巖）在熔融狀態時用高壓水蒸汽吹成的礦質纖維（纖維中往往含有玻璃狀小球），它耐火耐凍、無味不霉、密度及導熱系數都較小，廉，故是一種較好的絕熱材料。礦棉常用于空分裝置及運輸式設備。
礦棉1.3珠光砂
珠光砂也稱膨脹珍珠巖。珍珠巖是一種火山噴出的酸性玻璃質熔巖，其主要成分為SiO2和AlO2。當巖漿流出地表時，由于急劇冷卻，水分來不及逸出，因而巖石中便含有量的結晶水。將巖石粉碎成細粒后，加熱至700~1000°C，結晶水汽化，巖石體積可增大4~20倍，便色白質輕的珠光砂，其尺寸大部分在0.3~0.6mm之間。珠光砂的密度和導熱系數都很小，故是一種良好的絕熱材料。珠光砂不燃燒、不霉爛、無味、不會腐蝕；它的流動性好，可用風壓輸送；此外，還具有隔音和線的性能，加之來源較廣，故應用較多。珠光砂主要用于空分裝置及氣體液化裝置中，其缺點是吸水率較高，且有下沉現象。珠光砂還具有吸附氣體的能力，當它吸附有時，在檢修施工前應予置換，以施工。
1.4碳酸鎂
粉末狀碳酸鎂的絕熱性能良好，價格較低，故以往多用于低溫裝置及設備的真空絕熱。但碳酸鎂在易結塊（且結塊后較難），又其中常含有量的水分，使抽真空較困難，因而逐漸被其他材料代替。
1.5氣凝膠及硅膠粉
氣凝膠也稱硅酸氣凝膠，它是用從硅酸凝膠中除去液體而不明顯壓縮其骨架的方法的材料，是目前已知的較絕熱材料。氣凝膠的導熱系數小，流動性好，稍具有彈性，一次裝填之后不會因震動而下沉，且在真空絕熱中易于抽空。但氣凝膠很貴，且浸入水中后即形成硅酸凝膠，密度增大將近十倍，不能用再作絕熱材料。硅膠粉是由二氧化硅構成的粉末，其密度及導熱系數均較氣凝膠大。
2、目前常用的LNG低溫絕熱技術
2.1真空多孔絕熱，多采用珠光砂作為填充介質。
2.2真空多層絕熱：
多采用鋁箔復合材料纏繞內膽，夾層抽成高真空以獲得較優絕熱效果。代表產品為：，車載瓶，快易冷，低溫槽車，罐箱等。
<二>、現役儲罐的無損檢測
1、射線檢測
工業無損檢測較重要的門類之一是射線檢測。射線檢測較主要的應用是探測被檢物內部的宏觀幾何缺陷(檢測)。按照不同特征(例如使用的射線種類、記錄的器材、工藝和技術特點等)，可將射線檢測分為許多不同的方法。射線照相法是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，這種方法是較基本、應用較廣泛的一種射線檢測方法。對于LNG儲罐來說，因為LNG儲罐不能進入人來檢測，只能借助的設備，比如采用γ射線照相來檢測LNG儲罐的內部缺陷。這就能及時發現LNG儲罐內部存在的缺陷，并及時進行處理，LNG儲罐的運行。
2、超聲檢測
超聲檢測就是通過超聲波與試件互相作用，對被檢物進行宏觀缺陷檢測、幾何相關特性測量、組織結構變化和力學性能的進行檢測，進而對其特性進行評價的技術。超聲波檢測的優點為：
(1)適用于金屬、非金屬和復合材料等多種制件的無損檢測；
(2)穿透，可對較大厚度范圍內的試件內部缺陷進行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1~2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；
(3)缺陷定位較準確；
(4)對面積型缺陷的檢出率較高；
(5)，可檢測試件內部尺寸很小的缺陷。
但是我們也應該認識到，超聲波檢測同樣存在著局限性，如：不能準確的定量和定性缺陷；對具有復雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；試件缺陷的位置、取向和形狀對檢測結果有影響等。超聲檢測法可以檢測LNG儲罐焊接縫內部的裂紋，也可用于氣儲罐鍛件和高壓螺栓可能出現裂紋的檢測。
3、渦流檢測
渦流檢測是以電磁感應原理為基礎的。其將通有交流電的線圈置于待測的金屬板上或套在待測的金屬管外。線圈內產生交變磁場，使被檢物呈旋渦狀的感應交變電流，形成渦流。在保持其他因素相對不變的條件下，用探測線圈測量渦流所引起的磁場變化，可推知試件中渦流的大小和相位變化，進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量(如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。但由于渦流是交變電流，所檢測到的信息僅能反映試件表面或近表面處的情況。它可以檢測出表面和近表面的缺陷。由于它采用非接觸式檢測，所以檢測速度很快。由于渦流檢測的探測結果是以電信號輸出，所以很容易實現自動化檢測。