LNG低温管道支架设计

2012年第13期广东化工

第39卷总第237期 · 107 ·

LNG低温管道支架设计

方锦坤

(广东寰球广业工程有限公司，广东广州 510655)

[摘要]管道支架是用以保持管道稳固和保证管线安全运行的重要组成部分。文章介绍了LNG低温管道支架设计中支架保冷结构和管部设计的要求，以及一种常用的滑动支架结构详图。

[关键词]低温支架；保冷结构；管部

[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)13-0107-02

Introduce the Designing for Liquefied Natural Gas Cryogenic Support

Fang Jinkun

(HQCEC(GuangYe)Co., Ltd., Guangzhou 510655, China)

Abstract: Pipe support is a significant part for fixing the pipeline and ensuring the safely operation of pipeline. The paper introduced the requirement for the structure of heat proof and support design in Liquefied Natural Gas cryogenic support, as well as a detail structural drawing of slide support in common use.

Keywords: cryogenic pipe support；structure of heat proof；support

随着国家对能源需求的不断增长，LNG产业的发展将对优化我国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。

文章结合笔者几年来的设计经验和现场经验，主要介绍LNG 低温管道支架保冷结构、支架结构及一种常用的低温支架结构详图。

1 LNG低温管道支架保冷结构设计

1.1 支架保冷结构的基本要求

为减少(控制)冷量损失和防止表面凝露，在管道表面上覆盖的绝热措施，以保冷层、防潮层和保护层为主体及其支承、固定的附件构成的统一体，称为保冷结构。支架保冷结构的基本要求如下所述：

1.1.1 保冷性能要求

如果在管道支承部位没有实施有效的保冷措施，那么冷流就会沿着管道直接到保冷层外面，在空气中形成较强的对流冷损，造成冷输管道支架部位长期挂冰。而对超低温管线而言，如果没有在其支承部位实施有效的保冷措施，冷桥的存在会造成支架钢结构低温冷脆，钢架温度大大降低，严重的还会导致支架钢结构发生低温脆性断裂，使整个管线失稳，影响管道的安全运行。

保冷材料的导热系数是衡量保冷性能的重要标志，为了保证所设计的保冷支架具备良好的保冷性能，要求保冷支架的保冷结构具有良好的绝热性能。如果管道支承部位不能实施有效的保冷，加上外气的侵入，包含在空气中的水蒸气也一起侵入，水蒸气如在露点以下，就会产生结露，保冷材料的热导率就变大，促使保冷效果下降。若形成冻结，保冷材料就会产生永久性的破坏。1.1.2 机械强度要求

支架保冷结构应有一定的机械强度，不因受自重或偶然外力作用而破坏。对振动管道支承的保冷结构，应采取减振和加固措施。一般来说，保冷材料的机械强度越高，其热导率也越高，但当要求较高的机械强度时，则要牺牲低热导率，想两者并兼，往往难以实现。所以要选择机械强度适宜的保冷材料。

1.1.3 保护性要求

保冷支架必须设置防潮层，防潮层应切实起到防水、防潮、保护保冷层的作用，还应具有较好的化学稳定性和环境适应性，如自熄和阻燃、耐低温、不透水、耐腐蚀、耐老化、收缩性小等性能并要求运输、储存、施工方便、价格低廉。

外保护层必须切实起到保护防潮层和保冷层的作用，防止环境和外力对保冷结构带来的有害影响，延长保冷结构的使用寿命，并使外形整齐美观。

1.2 支架保冷结构设计

LNG低温管道支架保冷结构的设计涉及到保冷层、防潮层和保护层的设计，同时还涉及到保冷粘结剂、密封材料的选用等。

1.2.1 保冷层设计

(1)保冷层总厚度≥80 mm时应分层敷设[1]，当内外层采用同种保冷材料时，内外层厚度宜大致相等。

(2)当内外层为不同保冷材料时，内外层厚度的比例应保证内外层界面处温度不超过外层材料安全使用温度的0.9倍(以摄氏度计算)[2]。1.2.2 防潮层的设计

防潮层是保冷结构用于防水(或水蒸气)、防潮，维持保冷层保冷效果的关键。LNG低温管道必须设置防潮层，防潮层有粘贴、涂膜及包缠等结构，要求防潮层的搭接适度，厚薄均匀，完整严密，无气孔，无鼓泡或开裂等缺陷。

1.2.3 保护层

保护层一般宜选用金属外壳保护层，腐蚀性严重的环境宜采用非金属保护层。

1.2.4 保冷粘结剂、密封材料

保冷粘结剂、密封材料应能耐低温、易固化、对保冷层材料不溶解、对金属壁无腐蚀、粘结力强、密封性好。保冷粘结剂的使用温度范围为-196 ℃~+50 ℃，在使用温度范围内，粘结强度应大于0.05 MPa[3]。

2 LNG低温管道支架结构设计

2.1 LNG低温管道支架结构设计

管道支架(通常指管道支吊架)是用以承受管道荷载，限制管道位移，控制管道振动，并将荷载传递至承载结构上的各类组件或装置。

支架部件通常由管部、功能件、连接件和根部组成[4]。在文章中，管部(即管道连接部件)指的是与管道外保冷层直接相连的部件；功能件是实现各种类型支架功能的部件，如拉撑杆、弹簧组件、弹簧减震器和阻尼装置等；连接件指的是用以连接管部与功能件、管部与根部、功能件与根部以及自身连接的部件(刚性件)，如吊杆、连接螺母、连接板、拉撑杆、U型吊板等；根部是与承载结构直接相连的部件，如各种型式的辅助钢结构件等。2.2 低温支架一般技术要求

为保证管道长期的安全运行，所设计的低温支架应满足以下技术要求：

(1)机械强度要满足设计承载要求。作用在管部上的所有荷载会通过管部传到支架上，因此要求保冷材料和支架均应有足够的强度。

(2)管道与保冷层之间要有较大的接触摩擦阻力，以防止相对滑脱，造成管道失稳。

(3)对于要求滑动的支架，滑动机构要灵活。

(4)滑动机构应耐腐蚀、耐候性能好。

(5)由于是低温管道，要求管部结构严密，防水和防水蒸汽渗透性能良好。

(6)低温管道应设置保护层，以保护保冷层和防潮层。

2.3 低温支架管部设计

为了满足工艺输送LNG的要求，减少冷量损失，防止外部热量导入LNG管道中引起汽化或防止管道外表面结露现象的发生，LNG低温管道应进行整体保冷设计。

低温管道支架作为管道设施的有效支撑，其作用不言而喻。LNG低温管道支架采用卡箍式结构[5]，将支架管部紧固在保冷结构外，这样不仅降低了施工难度和工程造价，而且对日后管道的维护也提供了很大的方便。

2.3.1 管部结构

管部结构通常分为整体式结构和非整体式结构。

[收稿日期] 2012-08-06

[作者简介] 方锦坤(1984-)，男，广西人，本科，主要从事化工及天然气设计工作。