低温储罐绝热技术同现役无损检测

 <一>、LNG低温储罐绝热技术以及真空应用大揭秘
一、绝热的目的和方法
低温绝热的目的主要是为了减少由环境与LNG的热传导，即减少冷损。对于低温储罐来说，可以减小气化损失，或为长时间储存及远距离运送创造条件。特别是对于低温储罐及LNG储存容器，如果没有良好的绝热，液化和储存都难以实现。因此，低温绝热不仅具有经济意义，而且具有技术意义。除此之外，对设备、管道进行绝热还可以避免在外表面上结露、结霜，也可以避免人的皮肤与之接触时有冷的感觉甚至。这对改变工作条件及防止意外事故的发生都是有的。
二、绝热方法的分类
低温绝热分为普通绝热和真空绝热。
1、普通（堆积）绝热
普通绝热是一种使用较早的传统的绝热方法，它是在设备、容器，管道的外侧敷设固体的多孔性绝热材料，而在绝热材料的空隙中充满着大气压力下的空气（或其它气体）。这种绝热方法的绝热性能较差，但其结构简单、造价低廉，故在绝热要求不高的情况下普遍使用。现在LNG加液站的管道多采用这种绝热方法。
2、真空绝热
真空绝热是将绝热结构做成密闭的夹层，内部空间抽至的真空度，以减少热量的传入。真空绝热有三种基本类型：高真空绝热、真空多孔绝热及真空多层绝热。
2.1、高真空绝热
亦称单纯真空绝热，它只是单纯地将夹层空间抽至1.38*10-3Pa(1.0*10-5mmHg)1的真空。常见的真空保温杯即采用这种绝热方式。在真空夹层中，只有两个壁面之间的辐射传热及夹层内残余气体的导热。如果将夹层内表面抛光，或者涂上一层反射性物质，就形成反射性能良好的真空夹层，辐射传热量即可减小。这种绝热结构因有辐射热交换，故绝热性能不是很好；但它的结构较简单，重量轻，热容量小，故自上世纪初以来它一直应用很普遍。
2.2、真空多孔绝热
它是在夹层中充填多孔性绝热材料，然后再抽至的真空。从工艺的方便性考虑，一般都是充填粉末材料或纤维材料，故这种绝热方式也称为真空粉末绝热或真空纤维绝热。真空夹层中的绝热材料削弱了壁面之间的辐射换热，所以它的绝热性能比高真空绝热要好，对真空的要求可以降低，一般达1.33Pa（10-2mmHg）左右即可。如果向粉末或纤维材料中加入比例的反射性强的金属粉末，例如铝粉或铜粉，以减小材料内粉粒或纤维之间的辐射换热称为阻光作用，则可使绝热性能大为提高。真空粉末及真空纤维绝热现在广泛用于LNG液体的贮存及运输设备。
2.3、真空多层绝热
它是在真空夹层中装入许多辐射屏，用来减少壁面之间的辐射换热。多层绝热有两种基本形式，一种是用金属箔作辐射屏，屏间填入导热性能低的间隔材料；一种是用单面喷铝的涤纶薄膜作辐射屏，且压制成波纹形成凹凸形，以减少屏间的接触传热。真空多层绝热要求真空达1.3*10-2Pa左右（10－4mmHg）左右即可。真空多层绝热是当前绝热性能较好的绝热方式之一，常称为“绝热”，多用于LNG/液氢及液氦储运容器，现也用于小型液氧、液氮容器。真空多层绝热的缺点是施工比较麻烦，造价比较高，且绝热性能随施工质量而变。
三、绝热性能的评定分级
绝热结构的绝热性能可用其导热系数（或称表观导热系数，包括对流及辐射换热在内）来评定，它的数值越小，则绝热性能越好。在图4-2中示出各种绝热方式导热系数的变化范围。由图可以看出，多层绝热比其它绝热方式具有高得多的绝热性能，而非真空绝热方式的绝热性能较差。
LNG常用低温绝热技术
在各种绝热方式中，除高真空绝热外都要应用绝热材料。绝热材料是用来增强绝热结构的绝热性能，以减小通过绝热结构的传热量。对绝热材料性质的了解是设计绝热结构的基础。
1、绝热材料的种类及一般特性
绝热材料的品种较多，它们的性质相互差别也较大。绝热材料按材质可分为矿物质材料及质材料两类。在低温装置中多应用矿物质材料。绝热材料按其组织结构可分为泡沫状材料、粉末状材料及纤维状材料三类，它们的组织结构不同，在其中所进行的传热过程的机理不同，用它们构成的绝热结构的型式也不一样。
1.1泡沫塑料
以聚合物或合成树脂为原料，加发泡剂和稳定剂经加热发泡而成。泡沫塑料用作绝热材料的优点是密度和导热系数都较小，能适用于低温，吸水性小，能抗酸碱的侵蚀，燃烧性差（离开火源后能自熄），易于切割和施工，因而它们的应用日益广泛。
1.2矿棉
矿棉或称矿渣棉，是将熔铁炉渣（也可用泥灰岩）在熔融状态时用高压水蒸汽吹成的矿质纤维（纤维中往往含有玻璃状小球），它耐火耐冻、无味不霉、密度及导热系数都较小，廉，故是一种较好的绝热材料。矿棉常用于空分装置及运输式设备。
矿棉1.3珠光砂
珠光砂也称膨胀珍珠岩。珍珠岩是一种火山喷出的酸性玻璃质熔岩，其主要成分为SiO2和AlO2。当岩浆流出地表时，由于急剧冷却，水分来不及逸出，因而岩石中便含有量的结晶水。将岩石粉碎成细粒后，加热至700~1000°C，结晶水汽化，岩石体积可增大4~20倍，便色白质轻的珠光砂，其尺寸大部分在0.3~0.6mm之间。珠光砂的密度和导热系数都很小，故是一种良好的绝热材料。珠光砂不燃烧、不霉烂、无味、不会腐蚀；它的流动性好，可用风压输送；此外，还具有隔音和线的性能，加之来源较广，故应用较多。珠光砂主要用于空分装置及气体液化装置中，其缺点是吸水率较高，且有下沉现象。珠光砂还具有吸附气体的能力，当它吸附有时，在检修施工前应予置换，以施工。
1.4碳酸镁
粉末状碳酸镁的绝热性能良好，价格较低，故以往多用于低温装置及设备的真空绝热。但碳酸镁在易结块（且结块后较难），又其中常含有量的水分，使抽真空较困难，因而逐渐被其他材料代替。
1.5气凝胶及硅胶粉
气凝胶也称硅酸气凝胶，它是用从硅酸凝胶中除去液体而不明显压缩其骨架的方法的材料，是目前已知的较绝热材料。气凝胶的导热系数小，流动性好，稍具有弹性，一次装填之后不会因震动而下沉，且在真空绝热中易于抽空。但气凝胶很贵，且浸入水中后即形成硅酸凝胶，密度增大将近十倍，不能用再作绝热材料。硅胶粉是由二氧化硅构成的粉末，其密度及导热系数均较气凝胶大。
2、目前常用的LNG低温绝热技术
2.1真空多孔绝热，多采用珠光砂作为填充介质。
2.2真空多层绝热：
多采用铝箔复合材料缠绕内胆，夹层抽成高真空以获得较优绝热效果。代表产品为：，车载瓶，快易冷，低温槽车，罐箱等。
<二>、现役储罐的无损检测
1、射线检测
工业无损检测较重要的门类之一是射线检测。射线检测较主要的应用是探测被检物内部的宏观几何缺陷(检测)。按照不同特征(例如使用的射线种类、记录的器材、工艺和技术特点等)，可将射线检测分为许多不同的方法。射线照相法是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，这种方法是较基本、应用较广泛的一种射线检测方法。对于LNG储罐来说，因为LNG储罐不能进入人来检测，只能借助的设备，比如采用γ射线照相来检测LNG储罐的内部缺陷。这就能及时发现LNG储罐内部存在的缺陷，并及时进行处理，LNG储罐的运行。
2、超声检测
超声检测就是通过超声波与试件互相作用，对被检物进行宏观缺陷检测、几何相关特性测量、组织结构变化和力学性能的进行检测，进而对其特性进行评价的技术。超声波检测的优点为：
(1)适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；
(2)穿透，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1~2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；
(3)缺陷定位较准确；
(4)对面积型缺陷的检出率较高；
(5)，可检测试件内部尺寸很小的缺陷。
但是我们也应该认识到，超声波检测同样存在着局限性，如：不能准确的定量和定性缺陷；对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；试件缺陷的位置、取向和形状对检测结果有影响等。超声检测法可以检测LNG储罐焊接缝内部的裂纹，也可用于气储罐锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。
3、涡流检测
涡流检测是以电磁感应原理为基础的。其将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外。线圈内产生交变磁场，使被检物呈旋涡状的感应交变电流，形成涡流。在保持其他因素相对不变的条件下，用探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。它可以检测出表面和近表面的缺陷。由于它采用非接触式检测，所以检测速度很快。由于涡流检测的探测结果是以电信号输出，所以很容易实现自动化检测。