绝热管道及其应用和用于运输液化气的海运码头制造技术

绝热管道（Ｔ），其从内到外包括：第一密封管（１），第一绝热层（２），第二密封管（３），第二绝热层（４），镇重物（５），以及密封的，抗冲击的保护外壳（６）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绝热管道，该管道特别用于运输(尤其是海下运输)液化天然气至其使用处和包含该管道的海运码头。
技术介绍
已知的技术是使用不锈钢或镍合金管道在沿靠码头的甲烷油船和以地面为基地的储存箱之间进行液化气的水陆运输。当这些管道投入使用时，该管道从环境温度冷却到一个非常低的温度(例如当液化甲烷在常压下的情况下该温度为-162℃)，会伴随着构成该管道的材料的收缩。设置用于补偿热收缩的机构来防止由于强烈收缩而导致的管道的损坏，该机构可以为环的形式，即管部具有U形的侧向偏差，该机构或者可以为补偿器的形式，即管部以风箱的方式成皱褶状。而且，该管道应当必需包括绝热体，用以防止液化气被加热，从而限制液化气被汽化。法国专利申请FR-A 2 748 545公开了一种用于运输液化天然气的绝热管道。该管道包括两根同轴管；填充管状空间的绝热物，该管状空间位于上述管之间，该管位于可控工业真空装置下；以及用作镇重物的外部混凝土涂层。上述外管由钢组成而内管由不胀钢制成。在传统的带有镇重物的管道中，如果外部镇重物破裂，管道的局部密度会低于水且被托离底部。该现象一旦开始，就会沿着管道自发蔓延，接着管道就会弯曲或上升到水面。此外，法国专利申请FR-A 2 746 891公开了一种用于运输石油产品的绝热管道。该管道包括两根同轴管以及部分填充管状空间的绝热物，该管状空间位于上述两管之间，该管位于可控工业真空装置下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种新的表现出许多优点的绝热管道。特别是，本专利技术的目的在于提供一种具有高水平的绝热性和运行安全性的管道。最后，本专利技术的主题是一种绝热管道，其从内到外包括-第一密封管，-第一绝热层，-第二密封管，-由绝热材料制成的第二绝热层，以及-由密度高于海水的材料制成的镇重物，其特征在于所述第一绝热层是由绝热材料制成的，在所述镇重物的外部，所述管道另外还包括密封的抗冲击的保护外壳。所述双绝热层能够使第二管所承受的热循环的幅度最小化，而同时保留第二绝热，其能够热隔离混凝土镇重物和钢外壳从而使其免受由液体引起的第一绝热的侵入。由于双管和保护外壳的叠加，对于上述应用以及其它类似的工业应用，本专利技术提高了安装的安全性。即使在镇重物压裂的场合，该镇重物仍被外壳维持在原位，因而管道的视重量保持不变，这就防止了管道的上升或断裂。优选的是，由第一管、第二管以及保护外壳组成的组中至少有一个元件具有如下的机械特性Re＞E.α.ΔT-其中E是组成材料的弹性模量，-α是组成材料的热膨胀系数，-ΔT是所述元件的工作温度和环境温度的差，-以及Re是材料在所述元件的工作温度下的屈服强度。上述特性使得相应的元件可以在合适的地方省却用于补偿热收缩的系统。这样，在运输液化气的情况下，同样在其它类似的工业应用的情况下，本专利技术提出了一种用于适应热膨胀的特别简单的方法。有利的是，上述双管表现出了上述特性。有利的是，至少有一根上述密封管由具有高镍成分的合金组成。这些合金(例如不胀钢)使得可以获得上述的机械特性。根据一个实施例，第二密封管是由一种基于聚合物树脂的复合物制成的。使用该材料生产第二密封管极大地降低了管道的制造成本。而且，该复合物也可以选择为使其表现出上述机械特性。有利的是，该双管和外壳符合上述标准，这就使得可以生产出一种管道，该管道可以不含任何用于补偿热收缩的系统。根据另一个特定的实施例，至少有一个上述管道设有至少一个用于补偿热收缩的系统。这种系统使得热效应的调整得以改进。优选的是，上述用于补偿热收缩的系统采用套筒的形式，该套筒包括至少一个径向的皱褶。作为优选，由第一管、第二管和保护外壳组成的组中，至少有一个元件在其端部与固定支座锚固在一起，该支座吸收了所述元件所受的热应力。有利的是，镇重物由一种材料组成，该材料能够以液态，粉状或颗粒状的形式被浇铸到容纳于第二绝热层和保护外壳之间的柱状空间内。优选的是，所述镇重物包括在保护外壳内部的混凝土。这是因为混凝土易于浇铸，而外壳就担当了模具的作用。此外，混凝土被钢外壳保护而免受外界环境影响，该钢外壳为组件提供了良好的抗冲击性和理想的密封性。正是管道的组成和材料性质的选择导致了本专利技术的迅速实施和利用。具体而言，混凝土的使用使得可以克服传统生产技术中遇到的装配缺点。将混凝土浇铸到钢外壳内也使得可以从钢的良好的机械弹性中得到最佳获益，从而降低了管道的冲击敏感性，同时使得可以对外壳进行目测检查用以发现任何的腐蚀点。更优选的是，保护膜设在混凝土镇重物和所述第二绝热层之间。该保护膜的任务是防止混凝土浮浆在浇铸过程中侵入第二绝热层。有利的是，所述镇重物包含至少一个设于后者内的中空管，该中空管可以用于通风或排水。优选的是，该中空管沿着所述管道的纵向且遍及其全长布置。另外，该中空管使得可以排出进行干燥时从混凝土中流出的水，或者可以探测任何的海水浸入。在合适的地方，也可以使得惰性气体流通。优选的是，至少有一个绝热层是由在环境温度下导热系数低于20.10-3W.m-1.K-1的材料制成的，优选的是该导热系数在-160℃时低于16.10-3W.m-1.K-1。气凝胶通常满足该标准。采用上述的绝热，就不再强制用可控工业真空装置来确保令人满意的绝热，这就免去了必须设减压设备以及必须具体设定管道的尺寸以使得可控工业真空装置能够得以安装。通过使用高性能的绝热材料，本专利技术可以省却上述的可控工业真空装置，这样就简化了所述管道的实施和利用。有利的是，至少有一个绝热层是由气凝胶型的纳米多孔材料制成的。气凝胶是一种低密度的固体材料，其具有特别精细和高度多孔(高达90％)的结构。例如，它可以用多种材料来制造，包括二氧化硅，氧化铝，碳化铪以及各种聚合物。如果气体分子的平均运动距离减少以及因此在该距离内能量和质量的传送减少，其纳米尺寸的结构会赋予该材料独特的绝热体特性。该材料的导热系数比其它绝热体(例如固体或绝缘泡沫胶型绝热体)要低两到四倍。基于本专利技术的一个特定实施例，至少有一个绝热层是织物的形态。基于本专利技术的另一个特定实施例，至少有一个绝热层是呈粉末或颗粒的形态，从而使其能够被浇铸到要容纳其的容积内。例如，象这样的绝热层可以是呈珠粒(bead)的形态。特别通过施加比现有的生产技术更小的精密公差，使用粉末或颗粒状的材料可以方便管道的装配。具体而言，该材料允许管道之间有定位误差而不会引起绝热的不连续性。更优选的是，所述呈粉末或颗粒形态的绝热层包含至少一个管段，该管段在其纵向的两端被由绝热材料制成的阻塞装置所封闭。该阻塞装置可以是能透过气体的。该阻塞装置也可以被孔沿纵向经过，该孔在合适的位置被能透过气体的过滤器(例如玻璃织物型)所堵塞。该气体可透过性使得可以进行例如氮冲刷。有利的是，所述呈粉末或颗粒形态的绝热层包含至少一个由绝热材料制成的间隔条，该间隔条与所述管道平行布置，其厚度基本等于所述绝热层的厚度。该间隔条可以是能透过气体的。基于本专利技术的特定实施例，在第一管和保护外壳之间，用于探测泄漏的设备(例如可以是光纤)沿着纵向遍及所述管道的全长布置。有利的是，该管道由可以端对端连接的预制管段构成。在该连接的区域，绝热层有利的是呈织物的形式。外壳和密封管可以借助附属部件或直接由焊缝来连接。更有利的是，所述管段有至少一个阶梯状的端部，所述管段的组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
绝热管道（Ｔ，Ｃ），其从内到外包括：－第一密封管（１），－第一绝热层（２），－第二密封管（３），－由绝热材料制成的第二绝热层（４），以及－由密度高于海水的材料制成的镇重物（５），其特征在于：所 述第一绝热层（２）是由绝热材料制成的，所述管道另外还包括在所述镇重物（５）的外部的密封的抗冲击的保护外壳（６）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J德莱姆，P米沙尔斯基，
申请(专利权)人：气体运输技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]