阅读说明：本技术 一种lng低温预制保冷管及其制造方法 (LNG low-temperature prefabricated cold insulation pipe and manufacturing method thereof ) 是由 郭宏新 张由素 吴然 刘艳平 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种LNG低温预制保冷管及其制造方法,该低温预制管由内至外依次为工作管、保冷层和外护层；其中,保冷层采用至少1层PIR泡沫形成PIR保冷层,每层PIR泡沫外均设置防潮层,外护层采用紫外线硬化玻璃钢；其中保冷层采用整体预制的PIR结构,材料利用率从60%提高到90%,结构拼缝减少90%以上,胶类产品使用量减少70%,采用紫外线固化玻璃钢完全无接缝外护,抗踩踏、抗紫外线、抗盐雾腐蚀,综合性能大幅提高；85%保冷工作在预制车间完成,现场施工量降低到15%,提高保冷质量、施工效率,降低现场安全隐患,保证项目工期,成本较传统保冷系统节省20%以上。(The invention discloses an LNG low-temperature prefabricated cold insulation pipe and a manufacturing method thereof, wherein the low-temperature prefabricated pipe sequentially comprises a working pipe, a cold insulation layer and an outer protective layer from inside to outside; the cold insulation layer is formed by at least 1 layer of PIR foam, a moisture-proof layer is arranged outside each layer of PIR foam, and the outer protective layer is made of ultraviolet hardened glass fiber reinforced plastic; the cold insulation layer adopts an integrally prefabricated PIR structure, the material utilization rate is improved to 90% from 60%, the structural joint is reduced by more than 90%, the usage amount of glue products is reduced by 70%, the ultraviolet curing glass fiber reinforced plastics are adopted to completely protect the glue products without seams, the trample resistance, the ultraviolet resistance and the salt mist corrosion resistance are realized, and the comprehensive performance is greatly improved; 85% of cold insulation work is finished in a prefabricating workshop, the field construction amount is reduced to 15%, the cold insulation quality and the construction efficiency are improved, the potential safety hazard on the field is reduced, the project construction period is ensured, and the cost is saved by more than 20% compared with the traditional cold insulation system.)

一种LNG低温预制保冷管及其制造方法

技术领域

本发明涉及低温介质输送领域内的管道保冷技术，特别涉及一种LNG低温预制保冷管及其制造方法。

背景技术

近年来，国家一直大力提倡节能减排，鼓励使用清洁能源，天然气的燃烧比煤的燃烧产物更清洁，液化天然气(LNG)在能源占比越来越高。LNG管线保冷常用的保冷材料有聚氨酯(PIR)、泡沫玻璃FG或者二者的复合，该技术主要存在以下问题：1)PIR、FG预制管壳切割成型材料损耗率高，利用率仅55％～60％，且废弃物处理困难，对健康、安全、环境造成压力；2)预制管壳状粘接贴合接缝多、辅料多，施工繁复，施工质量、施工周期不可控；3)保冷结构接缝多，后期运行容易出现凝露结冰、冷能损失；4)泡块类材料体积大、密度低，运输、仓储、施工复杂、辅料多等原因造成整体成本较高；5)密封剂与保冷胶均为化学品，运输、存储条件苛刻，且对健康、安全、环境不利；6)外护层采用金属材料在潮湿多雨的海边地区极易腐蚀损坏导致保护失效等问题。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种LNG低温预制保冷管及其制造方法。本申请的低温预制保冷管结构简单，冷损失小，比传统结构减少30％冷损失；且材料损耗率低，自动化程度高，辅料量少，可大大缩短施工工期，降低总成本，综合性能大幅提高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种LNG低温预制保冷管，所述保冷管由内至外依次为工作管、保冷层和外护层；其中，保冷层采用至少1层PIR泡沫形成PIR保冷层，每层PIR泡沫外均设置防潮层，外护层采用紫外线硬化玻璃钢。上述结构均在厂区完成预制，在施工现场只需要进行少量补口作业，低温预制管整体保冷效果满足防凝露要求和最大冷损失不超过25W/m²的要求。

优选的，所述工作管、保冷层、防潮层和外护层两端部呈台阶状分布，方便接头处保冷材料的错缝搭接，有利于减少冷量损失。

优选的，成型后的PIR泡沫为管状结构，单层厚度为50～80mm，长度与工作管匹配，1～3层PIR管壳套装在一起，组成总厚度约50～200mm的PIR保冷层，保冷材料分层设置，有利于防潮层的设置，多层防潮层能有效减少雨水浸入，保护保冷材料；更重要的保冷材料分层设置，有利于吸收管道热位移，保证内层保冷材料与管道热位移量一致，不至于被撕裂。

优选的，所述保冷层分层套装在工作管外，台阶宽度为50±5mm，保冷层两端工作管的裸露长度为250±10mm，方便现场补口作业。

优选的，所述的防潮层为PAP铝箔，PAP铝箔的厚度为1mm，宽度为1m，裁剪后设置于每层PIR的外表面，铝箔层朝外，相邻PAP铝箔的搭接长度不少于40mm。

优选的，每层PIR保冷层外均应设置PAP防潮层，PAP卷材的外面为正面，使用时必须使正面朝外，否则将影响使用寿命。

优选的，所述的紫外线硬化玻璃钢管常用管径为DN200～DN600，厚度为6～10mm，玻璃钢管做外护层，机械强度高，防腐性能好。

优选的，所述外护层是以树脂为基体，以连续玻璃纤维及织物为增强材料，通过计算机控制缠绕工艺加工而成。

一种LNG低温预制保冷管的制造方法，采用专用设备生产法进行制造，具体步骤如下：

(1)将表面处理过的工作管安装在工作台上，工作管能够在工作台上沿轴向匀速旋转，转速为20～40r/min；

(2)借助聚氨酯浇注机，将事先调配好的A、B组合料(A料和B料的体积比例为1:(1～1.5)；A料为聚醚、聚酯多元醇及多种助剂，助剂包含一种或多种发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂及阻燃剂，B料为异氰酸酯)浇注到工作管表面，形成聚氨酯保冷层；使浇注机喷头沿工作管轴向移动，移动速度为0.01～0.05m/s；注料口的出料量为1.5～2×10^-6m³/s；

(3)对聚氨酯保冷层进行表面滚压处理，保证熟化后的保冷层外表面光滑平整；

(4)将防潮层裁剪后贴于PIR保冷层外表面，接缝处满足搭接要求；

(5)接着按照步骤(2)的处理方法，在第一层保冷层的外表面浇筑出第二层保冷层，注意两端台阶状控制；

(6)重复实施步骤(3)、步骤(4)，直至完成所有保冷层及防潮层的预制；

(7)借助玻璃钢缠绕机，保冷层外加工出紫外线硬化玻璃钢外护层；

(8)待玻璃钢外护层熟化后，将预制好的保冷管从工作台上取下，放在平坦的地面上自然养护；

(9)最后用PE膜或者密封胶带对预制管的两端进行防潮、防水密封处理。

一种LNG低温预制保冷管的制造方法，采用专用模具生产法进行生产，具体步骤如下：

(1)准备好标准管径的环形圆筒状模具，并在模具中涂脱模剂；

(2)将实现调配好的A、B组合料(A料和B料的体积比例为1:(1～1.5)；A料为聚醚、聚酯多元醇及多种助剂，助剂包含一种或多种发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂及阻燃剂，B料为异氰酸酯)按照0.01～0.03m³/s的注料速度，灌注到环形圆筒状模具里，待熟化成型后脱模，预制出管状结构内层PIR保冷层；

(3)重复实施步骤(1)、步骤(2)在与之相配套的模具里预制出其他PIR保冷层；

(4)将防潮层裁剪后贴于PIR保冷层外表面，接缝处满足搭接要求；

(5)将贴面处理过的PIR保冷材料逐层套装在工作管外，注意两端台阶状控制；

(6)借助玻璃钢缠绕机，保冷层外加工出硬质玻璃钢外护层；

(7)待玻璃钢外护层熟化后，将预制好的保冷管从工作台上取下，放在平坦的地面上自然养护；

(8)最后用PE膜或者密封胶带对预制管的两端进行防潮、防水密封处理。

优选的，PIR的发泡工艺如图1所示。

优选的，所述PIR泡沫密度控制在50±5kg/m3，导热系数≤0.02W/m·k，氧指数达到30，燃烧等级B1级，压缩强度≥230Kpa。

有益效果

本发明所述的一种LNG低温预制保冷管及其制造方法，采用整体预制的PIR结构，材料利用率从60％提高到90％，结构拼缝减少90％以上，胶类产品使用量减少70％，使用紫外线固化玻璃钢完全无接缝外护，抗踩踏、抗紫外线、抗盐雾腐蚀，综合性能大幅提高；85％保冷工作在预制车间完成，现场施工量降低到15％，提高保冷质量、施工效率，降低现场安全隐患，保证项目工期，成本较传统保冷系统节省20％以上。

附图说明

图1为PIR的发泡工艺；

图2是低温预制保冷管断面图；

图3是低温预制保冷管剖面局部放大图；

图4是低温预制保冷管结构示意图；

图中：1-工作管；2-防潮层；3-保冷层；4-外护层。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。

实施例1：

如图2所示，一种LNG低温预制保冷管包含工作管1、防潮层2、保冷层3、外护层4，四种结构紧密贴合，层间无缝隙；如图3所示，其防潮层2为PAP铝箔，PAP铝箔的厚度为1mm，宽度为1m，裁剪后设置于每层PIR的外表面，铝箔层朝外，相邻PAP铝箔的搭接长度不小于40mm；保冷管两端的工作管1裸露在外，裸露长度约为250mm，方便现场补口作业；多层保冷层3与防潮层2交替分布，内层材料均比相邻内层材料凸出，形成台阶状接头，每层台阶宽度为50mm；

如图4所示，上述保冷管成型后的PIR泡沫为管状结构，单层厚度为60mm，长度与工作管1匹配，2层PIR管壳套装在一起，组成总厚度约120mm的PIR保冷层。这种整体预制的PIR结构，材料利用率从60％提高到90％，结构拼缝减少90％以上，胶类产品使用量减少70％，PIR泡沫密度控制在50±5kg/m³，导热系数≤0.02W/m·k，氧指数达到30，燃烧等级B1级，压缩强度≥230Kpa。

如图4所示，保冷管外护层4是一种紫外线硬化玻璃钢，表面能够清楚的看到玻璃纤维及织物在缠绕过程中产生的螺旋状纹路，玻璃钢缠绕密实，对内部结构起到一定的紧固效果，使得整个保冷结构整体性更强。

其中，紫外线硬化玻璃钢管常用管径为DN500，厚度为6mm；紫外线硬化玻璃钢管完全无接缝外护，抗踩踏、抗紫外线、抗盐雾腐蚀，综合性能大幅提高。

实施例2

实施例1的LNG低温预制保冷管的制造方法具体有以下两种：

1.专有设备生产法

(1)将表面处理过的工作管安装在工作台上，工作管能够在工作台上沿轴向匀速旋转，转速为20～40r/min；

(2)借助聚氨酯浇注机，将事先调配好的A、B组合料(A料和B料的体积比例为1:(1～1.5)；A料为聚醚、聚酯多元醇及多种助剂，助剂包含一种或多种发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂及阻燃剂，B料为异氰酸酯，本配方可以保证生产出的聚氨酯保冷材料的密度为50±5kg/m3，导热系数≤0.02W/m·k，氧指数达到30，燃烧等级B1级，压缩强度≥230Kpa。)浇注到工作管表面，使浇注机喷头沿工作管轴向移动，移动速度为0.01～0.05m/s；注料口的出料量为1.5～2×10^-6m³/s，最终在工作管上形成一层50mm厚的聚氨酯保冷层；

(3)对PIR层进行表面滚压处理，保证熟化后的保冷层外表面光滑平整；

(4)将PAR铝箔防潮层裁剪后贴于PIR保冷层外表面，PAP铝箔面朝外，接缝处满足搭接要求；

(5)接着按照步骤(2)的处理方法，在第一层保冷层的外表面浇筑出第二层保冷层，注意两端台阶状控制；

(6)重复实施步骤(3)、步骤(4)，直至完成所有保冷层及防潮层的预制；

(7)进一步借助玻璃钢缠绕机，保冷层外加工出紫外线硬化玻璃钢外护层；

(8)待玻璃钢外护层熟化后，将预制好的保冷管从工作台上取下，放在平坦的地面上自然养护；

(9)最后用PE膜或者密封胶带对预制管的两端进行防潮、防水密封处理；

(10)在预制管表面打上公司铭牌及其他标识。

2.专有模具生产法

(1)准备好一系列标准管径的环形圆筒状模具，并在模具中涂脱模剂；

(2)将实现调配好的A、B组合料(A料和B料的体积比例为1:(1～1.5)；A料为聚醚、聚酯多元醇及多种助剂，助剂包含一种或多种发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂及阻燃剂，B料为异氰酸酯)按照0.01～0.03m³/s的注料速度，灌注到环形圆筒状模具里，待熟化成型后脱模，预制出管状结构内层PIR保冷层；

(3)重复实施步骤(1)、步骤(2)，在与之相配套的较大模具里预制出第二层、第三层PIR保冷层；

(4)将PAR铝箔裁剪后贴于PIR保冷层外表面，使得PAP铝箔面朝外，接缝处满足搭接要求；

(5)将贴面处理过的PIR保冷材料逐层套装在工作管外，注意两端台阶状控制；

(6)进一步借助玻璃钢缠绕机，保冷层外加工出紫外线硬化玻璃钢外护层；

(7)待玻璃钢外护层熟化后，将预制好的保冷管从工作台上取下，放在平坦的地面上自然养护；

(8)最后用PE膜或者密封胶带对预制管的两端进行防潮、防水密封处理；

(9)在预制管表面打上公司铭牌及其他标识。

本实施例阐述了一种LNG保冷管道的预制技术，解决保冷材料损耗率高、拼缝多、辅料量多，施工复杂，质量不可控等问题。除了少量补口作业需要项目现场施工外其余85％保冷工作均在车间完成预制，提高了施工效率，降低了安全隐患，减少了对人员、环境的污染，成本较传统保冷系统节省20％以上。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。