CN102027282A - 液化天然气运输船货舱隔热结构和构造该隔热结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种LNG运输船的货舱隔热结构和构造该隔热结构的方法。通过提供一种LNG运输船的货舱的隔热结构和构造所述隔热结构的方法,其包括附接和安装在所述顶部隔热面板和底部隔热面板之间的第一金属薄片,附接和安装在第一金属薄片上位于所述底部隔热面板之间形成的缝隙上方处的第二金属薄片,以及附接和安装在所述第二金属薄片的上侧的顶部桥接面板,可以改善所述货舱的密封完整性。
Description
技术领域
本发明涉及一种液化天然气运输船货舱的隔热结构以及用于构造该液化天然气运输船货舱的隔热结构的方法,特别是涉及液化天然气运输船货舱的隔热结构以及用于构造能够改善所述货物的隔热面板之间形成的缝隙的密封完整性的LNG运输船货舱的隔热结构的方法。
背景技术
LNG(液化天然气)通常指的是将天然气(主要成份为甲烷)冷却到大约-163℃并浓缩到其气体体积的1/600的无色、透明的低温液体。
随着LNG作为一种能源的出现,人们已经在寻找高效的运输装置将LNG大规模地从一个供应场所运输到一个需要的场所,以便将LNG作为能量来使用。这样的努力一部分结果是要使用能够大量海运LNG的LNG运输船。
LNG运输船需要装备有能够保有和储存低温液化的LNG的货舱(cargo tank),但是这样的运输船需要复杂和费力的条件。也就是说,由于LNG具有比大气压力高的气压和大约-163℃的沸点,储存LNG的货舱需要由能够承受超低温的材料来构造,例如,用铝钢、不锈钢和33%的镍钢来构造,并需要被设计为一种独特的隔热结构,可以承受热应力(thermal stress)和热收缩,并可以防止热量泄漏,以便安全地保有和储存LNG。
此处,下文描述的LNG运输船的货舱隔热结构。图1是图示现有技术的LNG运输船的货舱结构剖视图。如图1所示,底部隔热面板10通过用固定板10a经由环氧树脂涂料13和双头螺栓14粘在和固定在LNG运输船的船体1的内表面上。设置在底部隔热面板10上的是顶部隔热面板20,夹在底部隔热面板10和顶部隔热面板20之间的是刚性夹层板22。
附装到底部隔热面板10和顶部隔热面板20上的刚性夹层板22是一个隔热面板,在工厂里预先制造好并提供到所述货舱来组成所述货舱的辅助阻挡板。
当所述隔热面板,诸如底部隔热面板10和顶部隔热面板20,粘在货舱壁部时,在相邻的底部隔热面板10之间形成一个缝隙40,使得由玻璃丝材料制成的平灰缝18可以塞在缝隙40之间。
然后,通过将填充夹层板26粘在已经用环氧树脂胶24附接好的刚性夹层板22上,然后将顶部桥接面板28用环氧树脂胶24粘在填充夹层板26上,这样将顶部桥接面板28粘在顶部隔热面板20之间。
顶部隔热面板20和顶部桥接面板28的上方部分具有一个共面的表面,在该共面的表面上附有一个作为主阻挡板的波纹状的膜(corrugated membrane)30,完整地形成所述LNG运输船货舱的隔热结构,所述波状的膜具有多个波纹。
发明内容
[技术问题]
虽然现有技术通过在底部隔热面板10之间的缝隙40上使用填充夹层板26,形成一个确保密封的阻挡板,但是如果当浸入在所述夹层板中的粘接剂黏度很高时,可能会有密封效果减弱的问题。另外,在有热负荷重复施加在所述夹层板的合成材料上时,由于其内部用于加固的纤维和树脂之间的热膨胀系数不同,会出现裂缝,从而可能会造成气体泄漏。
因此,本发明提供一种LNG运输船的货舱隔热结构,通过使用一个第二金属薄片取代现有技术的填充夹层板并将第一金属薄片安装在所述底部隔热面板的上表面,使得所述第二金属薄片直接安装在所述底部隔热面板上,可以改善针对于反复出现的热负荷的可靠性,并增强金属材料的优良表面属性上的粘接强度。
[技术方案]
为了解决前述的问题,本发明的一个方面提供一种由顶部隔热面板和底部隔热面组成的辅助阻挡板构造的LNG运输船的货舱的隔热结构,它可以包括:附接和安装在所述顶部隔热面板和所述底部隔热面板之间的第一金属薄片;附接和安装在所述第一金属薄片上位于所述底部隔热面板之间形成的缝隙上方处的第二金属薄片;以及附接和安装在所述第二金属薄片上侧的顶部桥接面板。
此处,所述第一金属薄片和所述第二金属薄片可以由铝或者不锈钢制成,并可以涂覆有底漆或者硅烷。
在所述第一金属薄片和所述第二金属薄片上形成的粘接部分上可以安装一个保护膜,防止粘到异物。
可替换的是,在所述第一金属薄片和所述第二金属薄片上形成的所述粘接部分可以预先覆有粘接构件,所述隔热结构还可以包括安装在所述粘接构件上用于防止粘到异物的保护膜。
所述粘接构件可以包括填料颗粒,可以是在合成树脂膜的表面上涂覆有粘接剂的粘接膜,或者是预浸材料。
所述第二金属薄片可以具有扁平的形状或者在中间区域有弧形突出槽,其中,所述突出槽沿着所述缝隙的长度方向朝下突出。
本发明的另一个方面提供一种构造LNG运输船的货舱的隔热结构的方法,其包括:将粘接膜附接在所述第二金属薄片的下表面上;将所述第二金属薄片以一种方式放置在盖住所述缝隙的粘接位置上,使得所述第二金属薄片的下表面的两个相对侧分别与一对相邻的第一金属薄片接触;将粘接夹具安装在所述第二金属薄片的上表面上;以及通过用所述粘接夹具加热和按压所述第二金属薄片将所述第二金属薄片附接在所述第一金属薄片上。
所述方法还可以包括,在附接所述粘接膜之前,先对所述第二金属薄片的表面进行表面处理。所述表面处理可以是喷砂或者蚀刻的方式。所述方法还可以包括,在预处理所述第二金属薄片的表面和附接所述粘接膜的中间,在所述第二金属薄片的所述表面上涂覆底漆或者硅烷。
所述粘接夹具可以包括:被配置以将所述第二金属薄片朝下按压的按压装置;以及安装在所述按压装置的下方部分中的加热垫。所述按压装置可以包括空气袋,且所述加热垫可以包括一个平面加热器。
所述第一金属薄片和所述第二金属薄片接触的宽度可以在70mm和90mm之间。所述第二金属薄片可以通过所述粘接夹具压在50mbar和350mbar之间,并在110℃和140℃之间加热1个小时30分钟到2个小时。所述第二金属薄片可以通过所述粘接夹具施压到300±1mbar,并加热到130±1℃。所述加热垫的宽度和长度可以分别比所述第二金属薄片的宽度和长度大100mm和400mm,或者更多。
[优点效果]
如前所述,通过将所述第一金属薄片附接在所述隔热面板的上表面上并安装所述第二金属薄片,不会由于重复的热负荷而变形,在所述第一金属薄片上,根据本发明的LNG运输船的货舱的隔热结构可以提高所述密封完整性,抵御所述热负荷以更好地封闭整个货舱,并且通过预先附接一个粘接膜在所述第二金属薄片上节省所述隔热结构的构造时间。
附图说明
图1图示的是现有技术的LNG运输船的货舱结构的剖视图。
图2是根据本发明一个实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的分解透视图。
图3是根据本发明一个实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的剖视图。
图4和5是图示根据本发明实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的构造方法的剖视图。
图6是根据本发明实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的构造方法的流程图。
具体实施方式
下文将参考附图来描述本发明的一些实施例。
图2是根据本发明一个实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的分解透视图,图3是根据本发明一个实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的剖视图。
在图2和图3所示的LNG运输船的低温液体的货舱的结构中,底部隔热面板110用环氧树脂胶泥102和双头螺栓104粘在和固定在所述LNG运输船的船体100的内表面上,在所述底部隔热面板110上安装有顶部隔热面板120构成辅助阻挡板的一部分。
此处,在底部隔热面板110和顶部隔热面板120之间粘有并安装有第一金属薄片140。
第一金属薄片140由平且薄的铝或者不锈钢制成,第一金属薄片140通过诸如环氧树脂胶之类的粘接剂以与所述底部隔热面板110相同的面积粘接和安装。
另外,为了增强粘接强度,在第一金属薄片140上涂覆有底漆或者硅烷。
另外,可以在处于所述底部隔热面板110之上的第一金属薄片140中暴露到缝隙130上方的粘接部分上安装用于防止粘到异物的保护膜,这在下文进一步描述。可替换的是,有可能在第一金属薄片140的粘接部分上预先覆盖粘接构件144然后在所述粘接构件144上安装有防止粘到异物的保护膜142。
粘接构件144可以包括填料颗粒,所述填料颗粒的具体例子包括诸如天然二氧化硅、合成二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和玻璃之类的电绝缘无机颗粒,以及诸如聚四氟乙烯、交联丙烯、苯代三聚氰胺、交联聚亚安酯、交联苯乙烯和三聚氰胺之类的有机颗粒。
用作粘接构件144的可以是粘接膜,在该粘接膜上,在合成树脂膜或者为纤维强化复合材料的预浸料表面上涂覆粘接剂。此处,前述的填料颗粒可以包括在所述粘接剂中。
在工厂里,通过将底部隔热面板110附接在顶部隔热面板120上,第一金属薄片140放在二者之间,预先制成所述隔热面板。
所述隔热面板粘在货舱壁部,有一个在缝隙130之间供插入玻璃丝材料制成的平灰缝132的空间。用于使密封性连续的第二金属薄片150粘在底部隔热面板110上暴露于缝隙130上方的第一金属薄片140上。
所述第二金属薄片150是由板状的诸如铝或者不锈钢之类的金属材料制成,并且被制成具有平的形状。可替换的是,如前所述,第二金属薄片150的中间区域可以形成为具有弧形的突出槽151,该突出槽151沿着缝隙130的纵向方向朝其底部突出,以应对热收缩。通过这样的方式安装金属薄片150,使得突出的凹槽151正对着平灰缝132。
可以在第二金属薄片150上涂覆底漆或者硅烷来改善粘接强度,在形成于第二金属薄片150表面上的粘接部分上可以安装保护膜152,用于防止粘到异物。可替换的是,在第二金属薄片152的粘接部分上可以预先覆有粘接构件154,然后再在粘接构件154上安装有所述用于防止粘到异物的保护膜。
在所述粘接构件154中可以包括填料颗粒。用作粘接构件154的可以是粘接膜,在该粘接膜上,在合成树脂膜或者纤维强化复合材料的预浸料的表面上涂覆有粘接剂。
然后,例如通过用环氧树脂胶将顶部桥接面板160附接在第二金属薄片150上。
顶部隔热面板120的上方部分和顶部桥接面板160的上方部分具有相同的共面的表面,在该共面的表面上附接有波纹状的膜170作为主要阻挡板,完整地形成所述货舱的隔热结构。
具有上述结构的LNG运输船货舱的隔热结构功能如下。
参考图3所示,通过使用电阻焊接或者分开的螺栓枪将多个双头螺栓104安装在船体100的内表面上。
然后,将由底部隔热面板110和顶部隔热面板120组成的第二阻挡面板固定在船体100上。
此处,在底部隔热面板110和另一个底部隔热面板110之间的缝隙130中插入和安装有平灰缝132。
然后,从暴露到缝隙130上侧的底部隔热面板110上的第一金属薄片140上去掉保护膜142,使用带涂覆层的粘接构件144或者粘接膜的粘结剂附接第二金属薄片150。
此处,也去掉第二金属薄片150的粘接部分上的保护膜152,通过使用带涂覆层的粘接构件154或者粘接膜的粘接剂154将第二金属薄片150与第一金属薄片140的粘接构件144粘在一起。此处,将第二金属薄片150的突出槽151对着缝隙130的平灰缝132安装,从而吸收膨胀和收缩的热变形来避免密封完整性下降。
然后,在第二金属薄片150的上侧涂覆环氧树脂胶,再附接顶部桥接面板160。然后,通过使用锚条(图中未示)将波纹状膜170作为主阻挡部附接在顶部隔热面板120和顶部桥接面板160上,完成所述货舱的隔热结构,所述波形膜170中形成有多个波纹。
至此已描述了所述货舱的平整区域的隔热结构,但是,前面没有进行说明的所述货舱的角落区域的隔热结构,需要比所述平整区域的隔热结构构造得更具有刚性。也可以将根据本发明的实施例的、使用第一金属薄片140和第二金属薄片150的LNG运输船的货舱的隔热结构应用在所述货舱的角落区域中。
因此,本发明通过将金属材料制成的第一金属薄片140插入在底部隔热面板110和顶部隔热面板120之间,取代合成材料制成的夹层板,该夹层板由于内部加强的纤维和树脂之间的热膨胀系数不同造成破裂从而会漏气,以及通过将第二金属薄片150安装在缝隙130的上方的第一金属薄片140上,可以防止热变形并改善密封的完整性。
图4和5是图示根据本发明实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的构造方法的剖视图,图6是根据本发明的实施例的LNG运输船的货舱的隔热结构的构造方法的流程图。以下参考图4至图6来描述根据本发明实施例的LNG运输船的货舱隔热结构的构造方法。
参考图4至图6所示,将粘接膜184粘在第二金属薄片150的下表面(S20)。如前所述,可以用涂覆有粘接剂的合成材料作为粘接膜184。
在将粘接膜184附接在第二金属薄片150的下表面之前,为了使粘性更好,去掉第二金属薄片150下表面的异物或者腐蚀物,并可以对第二金属薄片150进行表面处理(S10)。例如,可以通过喷砂或者蚀刻的方式进行所述表面处理。
在将第二金属薄片150的下表面进行表面处理之后(S10),在附接粘接膜184之前(S20),可以在第二金属薄片150的下表面上涂覆底漆或者硅烷,使粘性更好。
附接有所述粘接膜的第二金属薄片150,放在粘接位置,然后将粘接夹具190安装在第二金属薄片150上(S30)。
第二金属薄片150的粘接位置是形成于一对相邻的底部隔热面板110之间的缝隙130处(图3所示),通过这样的方式使得第二金属薄片150的下表面的两侧与一对相邻的第一金属薄片140接触。
粘接夹具190包括有可以压下第二金属薄片150的按压装置193,和安装在所述按压装置193下方部分的加热垫191。此处,在按压装置193中可以包括一个气袋192。加热垫191可以具有一个平的下端部,并可以与加热线圈或者诸如陶瓷加热器的平板加热器(图中未示)构成在一起。
在将粘接夹具190安装在第二金属薄片150的上表面之后,以这样一种方式设置施加在第二金属薄片150上的温度和压力,使得所述温度和压力适用于粘接膜184的属性(S40)。然后根据所述设置值用粘接夹具190加热和按压所述第二金属薄片150(S50)。
将加热垫191的宽度和长度形成为比第二金属薄片150的宽度和长度更大,便于均匀地加热和按压第二金属薄片150。当将加热垫191安装在第二金属薄片150的上表面时,将加热垫191的边缘制成为突出到第二金属薄片150的外面。
根据一个试验,当加热垫191的边缘在其宽度方向突出到第二金属薄片150之外50mm并在其长度方向突出到第二金属薄片150之外200mm时,第二金属薄片150被均匀加热和按压。因此,优选的是,加热垫191的宽度和长度比第二金属薄片150的宽度和长度分别大100mm和400mm或者更多。
此处,如果将气袋192与按压装置193一起使用,会均匀地施加力量在加热垫191上,从而可以防止施加在第二金属薄片150上的压力出现偏差。结果是,施加在第二金属薄片150上的热和压力变得均匀,可以均匀地附接粘接膜184。
根据一个实验,当用粘接夹具190将第二金属薄片150加热到110℃和140℃之间,并在50mbar和350mbar之间按压1小时30分钟到2个小时,会观察到粘接膜184的粘接效果好。特别是,当加热温度是130±1℃压力为300±1mbar时,可以观察到粘接效果最好。
在将第二金属薄片150加热和按压特定的一段时间之后,将加热夹具190松开(S60)。也就是说,将粘接夹具190与第二金属薄片150分开。然后,进行测试,以检查第一金属薄片140和第二金属薄片150的粘接部分是否足够紧地密封在一起(S70)。
如果测试到第一金属薄片140和第二金属薄片150粘得很差,对所述粘接部分进行修补。也就是说,在第二金属薄片150上粘有新的粘接膜184,然后将第二金属薄片150放在所述粘接位置上。
如果测试到第一金属薄片140和第二金属薄片150恰当地粘在一起,以具有充分的密封完整性,顶部桥接面板160(图3所示)、波纹状膜170(图3所示)等等安装在第二金属薄片150上,完成所述隔热结构的构造。
供参考,当所述第一金属薄片和所述第二金属薄片进行接触的宽度在70mm和90mm之间时,会观察到充分完整地密封了。
虽然可以使用上述的粘接构件144、154(图3中未示)来代替粘结膜184,但是通过使用粘接膜184,第一金属薄片140和第二金属薄片150之间的粘接部分可以形成有一致的厚度,使所述粘接部分的密封完整性均匀。
另外,由于粘接膜184可以预先附接在第二金属薄片150上,当将粘接膜184提供在构造场所时,可能会加快所述构造。
虽然至此已经根据本发明实施例描述了LNG运输船的货舱的隔热结构和构造所述隔热结构的方法,显而易见的是,本发明并不局限于当前的实施例,并可以由本领域技术人员容易地通过补充、修改、删除和/或添加同样技术构想中的元素应用在别的实施例中。但是,这样修改的或者变化的实施例也应当包含在权利要求中。
Claims (20)
1.一种由具有顶部隔热面板和底部隔热面板的辅助阻挡板构造的液化天然气运输船的货舱的隔热结构,包括:
附接和安装在所述顶部隔热面板和所述底部隔热面板之间的第一金属薄片;
附接和安装在所述第一金属薄片上位于所述底部隔热面板之间形成的缝隙上方处的第二金属薄片;和
附接和安装在所述第二金属薄片的上方的顶部桥接面板。
2.根据权利要求1所述的隔热结构,其中所述第一金属薄片和所述第二金属薄片由铝或者不锈钢制成,并涂覆有底漆或者硅烷。
3.根据权利要求1所述的隔热结构,其进一步包括安装在形成于所述第一金属薄片和所述第二金属薄片上的粘接部分上的保护膜,防止沾到异物。
4.根据权利要求1所述的隔热结构,其中在形成于所述第一金属薄片和所述第二金属薄片上的粘接部分上预先覆有粘接构件,且所述隔热结构进一步包括安装在所述粘接构件上的保护膜,防止粘到异物。
5.根据权利要求4所述的隔热结构,其中所述粘接构件包括填料颗粒。
6.根据权利要求4所述的隔热结构,其中所述的粘接构件是粘接膜,其是在合成树脂膜的表面上涂覆有粘接剂。
7.根据权利要求4所述的隔热结构,其中所述的粘接构件是预浸料。
8.根据权利要求1所述的隔热结构,其中所述的第二金属薄片具有扁平的形状或者在中心区域具有弧形的突出槽,所述突出槽沿着所述缝隙的长度方向朝下突出。
9.一种构造根据权利要求1至8任意一项权利要求所述的液化天然气运输船货舱的隔热结构的方法,包括:
将粘接膜附接在所述第二金属薄片的下表面;
将所述第二金属薄片放置在盖住所述缝隙的粘接位置上,通过这样的方式使得所述第二金属薄片的下表面的两个相对侧分别与一对相邻的第一金属薄片接触;
将粘接夹具安装在所述第二金属薄片上表面上;以及
通过用所述粘接夹具加热和按压所述第二金属薄片,将所述第二金属薄片附接在所述第一金属薄片上。
10.根据权利要求9所述的方法,其进一步包括,在附接所述粘接膜之前,对所述第二金属薄片的表面进行表面处理。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述的表面处理是喷砂或者蚀刻。
12.根据权利要求10所述的方法,其进一步包括,在对所述第二金属薄片的表面进行表面处理和附接所述粘接膜的中间,将底漆或者硅烷涂覆在所述第二金属薄片的表面上。
13.根据权利要求9所述的方法,其中所述的粘接夹具包括
被配置为朝下按压所述第二金属薄片的按压装置;和
安装在所述按压装置的下方部分的加热垫。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述的按压装置包括气袋。
15.根据权利要求13所述的方法,其中所述的加热垫包括平板加热器。
16.根据权利要求9所述的方法,其中所述的第一金属薄片和所述第二金属薄片接触的宽度在70mm和90mm之间。
17.根据权利要求9所述的方法,其中所述的第二金属薄片由所述粘接夹具按压到50mbar和350mbar之间,并在110℃和140℃之间加热1小时30分钟到2个小时。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述的第二金属薄片由所述粘接夹具加压到300±1mbar,并加热到130±1℃。
19.根据权利要求15所述的方法,其中所述加热垫的宽度和长度分别比所述第二金属薄片的宽度和长度大。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述加热垫的宽度和长度分别比所述第二金属薄片的宽度和长度大100mm和400mm或者更多。
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