CN114623319A - 导入硅胶板的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液化天然气(LNG)船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，绝热盖部件插入到通过使多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在液化天然气船配管的表面而成的间隙，以覆盖上述绝热盖部件及从两侧与上述绝热盖部件接触的绝热部件的一部分的方式附着硅胶板。
Description
技术领域
本发明涉及导入硅胶板的液化天然气船(LNG carrier)配管绝热系统的收缩及膨胀连接部及包括其的液化天然气船(LNG carrier)配管绝热系统。
背景技术
液化天然气(LNG，Liquefied Natural Gas)罐或船的配管采用了绝热系统，以维持所移送的天然气的液化温度并阻隔因天然气的液化温度与等待温度的温度差所发生的热传递。当液化成-163℃的天然气通过配管移送时，金属配管和绝热材料因温度的下降而发生收缩。在此情况下，金属配管和绝热材料的收缩量根据材料各自的线膨胀系数(coefficient of linear expansion)改变，因不同的收缩量而在绝热材料及外置材料发生应力(Stress)。在此情况下，为了缓解在绝热材料及外置材料发生的应力，在天然气船的配管绝热系统中需要收缩及膨胀连接部(Contraction/expansion joint)。
绝热系统可以由如下的3种主要材料形成：绝热材料；蒸汽隔绝层(vaporbarrier)，用于阻隔通过绝热材料自身及绝热材料之间的连接部的蒸汽移动；以及外置材料(jacket)，保护绝热系统免受外部负荷影响。外置材料附着在绝热材料外部的表面并位于绝热系统的最外部，以防止绝热材料向外部露出。蒸汽隔绝层可附着在绝热材料层的绝热材料外部表面，上述绝热材料层位于具有多个层的绝热系统中最外部层的下方。
以往，在液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部中，蒸汽隔绝层(vaporbarrier)采用了丁基橡胶(Butyl rubber)板。作为一例，在韩国授权专利第10-1117258号中公开了向绝热板之间插入绝热部，用丁基橡胶材质的盖部覆盖多个绝热板上方的液化气体储存罐用绝热板组件。但是，丁基橡胶(Butyl rubber)板因缺乏在作为北冰洋的室外温度的-50℃温度条件下所需要的延伸率而不具有弹性，从而不适合作为极寒(Arctic)液化天然气船的配管绝热系统的蒸汽隔绝层使用。
本发明人员为了缩减液化天然气船的航行日期且节减燃料，将硅胶板用作在北冰洋航路航行的极寒(Arctic)液化天然气船的配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的蒸汽隔绝层。结果，出乎意料的是在-50℃的室外温度条件下呈现出充分的弹性，在极低的温度环境下也可以在收缩及膨胀连接部中起到蒸汽隔绝层的作用，从而完成了本发明。
现有技术文献
专利文献
韩国授权专利第10-1117258号
发明内容
本发明的目的在于，提供在北冰洋的气温(-50℃以下)也具有充分弹性的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部及包括其的液化天然气船配管绝热系统。
为了解决上述问题，本发明提供液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，绝热盖部件插入到通过使多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在液化天然气船配管的表面而成的间隙，以覆盖上述绝热盖部件及从两侧与上述绝热盖部件接触的绝热部件的一部分的方式附着硅胶板。
并且，本发明提供液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部制造方法，上述液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部制造方法包括如下的步骤：多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在配管的表面来形成间隙；向所形成的间隙插入绝热盖部件；在绝热部件的外置材料表面，沿着圆周方向涂敷硅密封胶；以覆盖上述绝热盖部件及上述绝热部件的一部分的方式附着硅胶板；以及附着固定部件来固定上述硅胶板。
并且，本发明提供液化天然气船配管绝热系统，上述液化天然气船配管绝热系统包括本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部。
本发明的液化天然气配管用绝热系统的收缩及膨胀连接部可采用在北冰洋的气温(-50℃以下)条件下也适合使用的硅胶板，由此，可以确保液化天然气船的配管绝热系统的稳定性。
附图说明
图1至图10为本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的分解图。
图11简要示出本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部。
图12a及图12b简要示出本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的制造过程。
图13示出用于本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的硅胶板在23℃温度条件下的延伸率。
图14示出用于本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的硅胶板在-60℃温度条件下的延伸率。
图15示出用于本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的硅胶板在-170℃温度条件下的拉伸测试及延伸率测定结果。
附图标记的说明
10：配管
20：绝热部件
30：绝热盖部件
40：硅胶板
50：硅密封胶
60：长丝带
70：铝箔涂层丁基橡胶
80：蒸汽隔绝层
90：纤维增强复合盖部
100：漏泄间隙
110：纤维增强复合手糊部
120：工艺胶带
130：外置材料
具体实施方式
以下，详细说明本发明。
除非另有定义，否则在本说明书中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)的含义可以与本发明所属技术领域的普通技术人员共同理解的含义相同。并且，除非明确特别定义，否则通常使用的词典定义的术语不能被理想或过度地解释。
并且，在整篇说明书中，当一个部分“包括”其他结构要素时，只要没有特别相反的记载，意味着还可包括其他结构要素，而并非意味着排除其他结构要素。并且，在整篇说明书中，“上方”或“上”意味着位于对象部分的上方或下方的情况和在其中间存在其他部分的情况，并非为以重力方向为基准的上方。
图1至图10为本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部的分解图。
参照图1、图3、图4、图6及图7，在本发明一实施例的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部中，绝热盖部件30向通过使多个绝热部件20以盖形态隔着间隔附着在液化天然气船配管10的表面而成的间隙插入，以覆盖上述绝热盖部件30及从两侧与上述绝热盖部件30接触的绝热部件的一部分的方式附着硅胶板40。
优选地，上述绝热部件20为硬质聚氨酯泡沫绝热材料。作为一例，可以使用选自由聚异氰脲酸酯(polyisocyanurate，PIR)泡沫及聚氨酯(polyurethane，PUR)泡沫组成的组中的一种以上的绝热材料。聚异氰脲酸酯每1mm厚度可呈现出高的绝热性能，耐湿性和压缩强度优秀且寿命长。聚异氰脲酸酯可以与硬质聚氨酯泡沫混合使用。
在本发明中，多个绝热部件20以盖形态隔着间隔附着在液化天然气船配管10的表面来形成间隙，由此缓解在绝热材料及外置材料发生的应力。
上述绝热部件20可具有基于液化天然气船配管的外部面形状的弯曲形状。
间隙的宽度可以为20～70mm。若间隙的宽度小于20mm，则缓解在绝热材料及外置材料发生的应力的效果微弱，从而很难插入绝热盖部件，若大于70mm，则可发生热桥(thermal bridge)变大的问题。
优选地，间隙的宽度可以为30～50mm。
向所形成的间隙插入绝热盖部件30。在本发明中，绝热盖部件30向间隙插入并起到绝热作用和应力缓解作用，是与绝热部件20区分的结构。上述绝热盖部件30可以为选自由玻璃棉(Glass wool)、矿物棉(Mineral wool)及发泡胶(Expanded rubber foam)组成的组中的一种以上的绝热材料。优选地，可以为玻璃棉(Glass wool，密度：24kg/m3)。玻璃棉为在高温条件下熔融玻璃原料之后，利用高速旋转力来进行纤维化之后，使用粘结剂成型成规定形态的无机质的人造矿物纤维绝热材料，其绝热性及保温性卓越，不仅如此，压缩复原力也卓越，因此，作为绝热盖部件有利。
在本发明的一实施例中，玻璃棉(glass wool)向聚异氰脲酸酯(PIR)泡沫之间的间隙压缩插入。
在本发明中，以覆盖上述绝热盖部件30及从两侧与上述绝热盖部件30接触的绝热部件20的一部分的方式附着硅胶板40。
上述硅胶板40可以为常温固化反应型的硅橡胶形成。硅橡胶可以为通过基于添加附加反应系固化催化剂的附加反应交联固化的附加反应型、通过基于有机过氧化物的自由基反应交联成为橡胶状弹性体的自由基反应型，或通过基于空气中的水分的缩合反应固化的缩合反应型，但优选地，为无需低温储存且处理轻松的脱肟型、脱醇型、丙酮霉型等的缩合反应型，其中，脱肟型最为优选。
上述硅胶板40在-163℃的温度条件下的最小延伸率可以为50％以上。
并且，如图14所示，上述硅胶板在23℃的温度条件下的最小延伸率可以为300％。
并且，如图15所示，上述硅胶板在-60℃的温度条件下的最小延伸率可以为200％。
并且，上述硅胶板的肖氏硬度(A型)可以为10～30。
并且，上述硅胶板在-170℃的温度条件下的拉伸强度(MPa)(ASTM D412)可以为20～80。
并且，上述硅胶板在-170℃的温度条件下的延伸率(％)(ASTM D412)可以为40～100。
并且，上述硅胶板的断裂强度(kgf/㎝)可以为2～12。
并且，上述硅胶板的连续使用温度(℃)可以为-50℃～200℃。
在本发明的一实施例中，硅胶板的密度可以为1.30(g/cm3)、肖氏硬度(A型)可以为20、在-170℃的温度条件下的拉伸强度(ASTM D412)可以为20.6(MPa)，在-170℃的温度条件下的伸长率，即，切割伸长率可以为57.8％，断裂强度可以为9kgf/㎝，连续使用温度可以为-40℃～120℃。
在本发明的一实施例中，对准硅胶板的中心与玻璃棉的中心位置，沿着圆周方向卷绕硅胶板并附着在预先涂敷的硅密封胶上。
上述硅胶板40所在的部位可以使用硅密封胶50来密封。
为此，在设置硅胶板40之前，在绝热部件20的表面或附着在绝热部件20的外置材料130的表面，沿着圆周方向涂敷硅密封胶50。
作为一例，硅胶板40可以使用硅密封胶50来与绝热部件20密封粘结。
在本发明的一实施例中，当沿着配管的圆周方向卷绕上述硅胶板40来设置时，硅胶板之间重叠，从而通过硅密封胶50密封所折叠的区间。
上述硅胶板40可以使用选自由塑料带、长丝带、不锈钢带及不锈钢丝组成的组中的一种以上的固定部件来固定。参照图3及图6，通过长丝带60固定硅片的两末端。
参照图2及图4，在绝热部件20的前部面可附着蒸汽隔绝层80(Vapor barrier)。
蒸汽隔绝层80可附着在绝热部件层的绝热部件外部表面，上述绝热部件层在具有多个层的绝热系统中位于最外部层的下方，从而可以阻隔蒸汽及水分的移动。位于最外部层的下方的绝热部件表面的蒸汽隔绝层可以采用铝箔和聚乙烯层压材料。
硅胶板40起到在收缩及膨胀部中的蒸汽隔绝层的作用。外置材料在具有单层或多个层的绝热系统中位于最外部层，同时保护绝热系统免受蒸汽隔绝层及外部负荷影响。
参照图5，在绝热部件20的前部面可附着外置材料130。
外置材料130可以为由纤维增强复合(FRP)树脂形成的纤维增强复合皮肤部。
参照图6及图7，在与硅胶板40相邻位置的绝热部件20表面，以包围配管的方式设置铝(Al)箔涂层丁基橡胶70。
铝箔涂层丁基橡胶70起到如下作用，即，当向配管搬运液化天然气货物时，为了防止纤维增强复合盖部与绝热部件表面的纤维增强复合皮肤(FRP Skin)的摩擦而以维持规定距离的方式形成间隙。
在一实施例中，铝箔涂层丁基橡胶70的宽度可以为50mm，厚度可以为1.2mm。
参照图8，在铝箔涂层丁基橡胶70的滑动侧100(sliding side)可设置漏泄间隙(drain gap)。
漏泄间隙100起到在雨天，当水分流入到纤维增强复合盖部时，排出所流入的水分的排水口的作用和以实现自然干燥的方式起到空气引导件(guide)的作用。
在一实施例中，漏泄间隙100的宽度可以为15mm。
参照图5及图9，纤维增强复合盖部90能够以覆盖硅胶板40的方式设置。
纤维增强复合通过在如玻璃纤维等的高强度的加固垫浸渍如聚酯或环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等的低压层压用热固性树脂来构成，耐蚀性或耐化学性优秀，适合作为连接部盖材料使用。
追加地，纤维增强复合手糊(FRP hand lay-up)部110可适用于固定侧。
参照图10，在将纤维增强复合手糊部110应用于纤维增强复合盖部90之前，为了防止纤维增强复合树脂污染硅片而可以将工艺胶带120(craft tape)应用于纤维增强复合盖90的接头部。
在本发明的一实施例中，绝热部件20在设置之前可预先粘结在蒸汽隔绝层80或外置材料130。
参照图12a，本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部可通过包括如下步骤的方法制作：步骤2，通过使多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在配管的表面来形成间隙；步骤3，向所形成的间隙插入绝热盖部件；步骤4，在绝热部件的外置材料表面，沿着圆周方向涂敷硅密封胶；步骤5，以覆盖上述绝热盖部件及上述绝热部件的一部分的方式附着硅胶板；以及步骤6，附着固定部件来固定上述硅胶板。
在本发明的一实施例中，本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部可以由两个层重叠而成。
参照图12b，可通过在图12a的制作方法的步骤6追加如下的步骤来制作由2个层重叠而成的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部：步骤7，通过使多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在收缩及膨胀连接部上来形成间隙；步骤8，向所形成的间隙插入绝热盖部件；步骤9，在绝热部件的外置材料表面，沿着圆周方向涂敷硅密封胶；步骤10，以覆盖绝热盖部件及绝热部件的一部分的方式附着硅胶板；步骤11，附着固定部件来固定上述硅胶板；步骤12，将铝箔涂层丁基橡胶附着在绝热部件的表面；以及步骤13，设置纤维增强复合盖；以及步骤14，设置纤维增强复合手糊部。
在图12a及图12b中，绝热部件为聚异氰脲酸酯(polyisocyanurate，PIR)泡沫及聚氨酯(polyurethane，PUR)泡沫，绝热盖部件为玻璃棉。并且，固定部件使用长丝带。
在本发明的一实施例中，在由两个层重叠而成的结构中，形成于与配管直接接触的绝热部件的间隙的宽度与形成于重叠而成的绝热部件的间隙相同，为40mm。
并且，间隙之间的间隔可维持100～200mm，由此使热交换部之间隔开距离来将热传递最小化。
在本发明的优选实施例中，间隙之间的间隔可以为150mm。
在本发明的一实施例中，附着在直接与配管接触的绝热部件的硅胶板和附着在重叠形成的绝热部件的硅胶板的尺寸可以为100～150mm(宽度)×1～2mm(厚度)。
在本发明中，应用于配管的各个部件以沿着圆周方向包围配管的方式设置。
由如上所述的结构形成的本发明的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部可以吸收因温度差异而发生的绝热材料的长轴方向收缩应力，可以防止因温度差异引起的应力移动(stress movement)而导致绝热材料发生裂痕。
Claims (13)
1.一种液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，绝热盖部件插入到通过使多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在液化天然气船配管的表面而成的间隙，以覆盖上述绝热盖部件及从两侧与上述绝热盖部件接触的绝热部件的一部分的方式附着硅胶板。
2.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述绝热部件为选自由聚异氰脲酸酯泡沫及聚氨酯泡沫组成的组中的一种以上的绝热材料。
3.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述间隙的宽度为20～70mm。
4.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述绝热盖部件为选自由玻璃棉、矿物棉及发泡胶组成的组中的一种以上的绝热材料。
5.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述硅胶板在-163℃的温度条件下的最小延伸率为50％以上。
6.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述硅胶板在-60℃的温度条件下的最小延伸率为200％。
7.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述硅胶板在23℃的温度条件下的最小延伸率为300％。
8.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述硅胶板所附着的部位被硅密封胶所密封。
9.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，上述硅胶板使用选自由塑料带、长丝带、不锈钢带及不锈钢丝组成的组中的一种以上的固定部件。
10.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，在上述硅胶板的相邻位置上的绝热部件表面形成铝箔涂层丁基橡胶。
11.根据权利要求1所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部，其特征在于，在上述绝热部件的前部面附着蒸汽隔绝层。
12.一种液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部制造方法，其特征在于，包括如下的步骤：
多个绝热部件以盖形态隔着间隔附着在配管的表面来形成间隙；
向所形成的间隙插入绝热盖部件；
在绝热部件的外置材料表面，沿着圆周方向涂敷硅密封胶；
以覆盖上述绝热盖部件及上述绝热部件的一部分的方式附着硅胶板；以及
附着固定部件来固定上述硅胶板。
13.一种液化天然气船配管绝热系统，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的液化天然气船配管绝热系统的收缩及膨胀连接部。
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