一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了应用于泡沫玻璃领域的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构及其制备方法，本发明专利技术通过防热冲击结构与高密度保温层、低密度保温层间的相互配合，当低温时，储液囊内的储水受低温影响结冰膨胀，挤压V型支架的端部，进而带动缓冲囊内弹簧片弯曲，当弹簧片弯曲至极限时内弯，产生的振动扰动缓冲囊内的过饱和醋酸钠溶液的稳定性，使溶液结晶放热过，缓冲外界温差；同理，当高温时，外界的热量会被缓冲囊内的过饱和醋酸钠溶液吸收，逐步解除结晶状态，进行储能动作，等待下一循环使用，进而可减缓LNG管的外侧温差变化，避免高强度的热冲击，产生的热应力能超过LNG管材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏，提升其抗热冲击能力。击能力。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构及其制备方法


[0001]本申请涉及泡沫玻璃领域，特别涉及一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]热冲击是指由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击，金属材料受到急剧的加热和冷却时，其内部将产生很大的温差，从而引起很大的冲击热应力，这种现象称为热冲击，一次大的热冲击，产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏
[0003]在液化天然气(LNG)管道工程建设中，由于管道中介质LNG温度极低(约
‑
162℃)，而管道工作环境往往达到30
‑
40℃，环境温度与介质温度相对温差很大，因此对管道的保冷要求高。在LNG管道工程中通常用无机材料泡沫玻璃和有机材料PIR或PUR等单一材料进行保温。
[0004]传统的泡沫玻璃只采用单一的包覆结构，在极限条件下，仍然会产生大量的热交换，对LNG管道造成热冲击损坏，保护性不足以保证LNG管道的安全性，为此我们提出一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构及其制备方法来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]本申请目的在于设计一种能满足极端温差变化下，保持LNG管道抗热冲击能力的泡沫玻璃结构，以保证在极端条件下产生的热应力不能超过LNG管材料的屈服极限，以此提升其安全性，相比现有技术提供一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，通过自内而外依次包覆在LNG管道上的高密度保温层、外防护层，高密度保温层包括高密度外层、高密度内层，高密度外层、高密度内层间胶接有低密度保温层，低密度保温层包括低密度外层、低密度内层，低密度外层、低密度内层间胶接有防热冲击结构；
[0006]防热冲击结构包括等角度均分排布在低密度外层和低密度内层间的V型支架，两个相邻的V型支架的顶端间固定有储液囊，V型支架的底部V形夹角内侧固定有缓冲囊，V型支架的底部V形夹角内侧还固定有弹簧片，弹簧片延伸密封包覆在缓冲囊内；
[0007]储液囊内填充有低温结晶液体，缓冲囊内填充有相变储热材料。
[0008]进一步的，储液囊内填充的液体为水，缓冲囊内填充的相变储热材料为过饱和醋酸钠溶液。
[0009]进一步的，高密度保温层、低密度保温层均为泡沫玻璃结构，高密度保温层内泡沫孔的孔径大于低密度保温层内泡沫孔的孔径，高密度保温层内泡沫孔分布密度大于低密度保温层内泡沫孔的分布密度。
[0010]进一步的，外防护层为聚异氰脲酸酯泡沫，外防护层的外侧套接有高密度聚异氰脲酸酯硬质护套。
[0011]进一步的，低密度外层、低密度内层相对的一侧均设有装配槽，装配槽与V型支架、
储液囊、缓冲囊三者的外轮廓相匹配。
[0012]进一步的，低密度保温层在制备时添加有玻璃连接纤维，玻璃连接纤维用于增加低密度保温层与高密度保温层、防热冲击结构间的胶接强度。
[0013]进一步的，V型支架为弹性塑料结构，V型支架在不受力状态下，弹簧片呈弯曲状。
[0014]进一步的，储液囊与V型支架连接节点处的弹性系数大于储液囊其余部位的弹性系数。
[0015]一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构的制备方法，具体包括以下步骤：
[0016]S1、将废玻璃清洗干净，烘干后将废玻璃球磨粉碎，按质量比将40—60份废玻璃粉、10—15份炭黑、5—10份铝酸盐、5—10份膨化石墨、1—2份助溶剂混合，经球磨混合、干燥、过筛后装入石墨坩埚中，熔制，熔制后进行水淬处理，将水淬后的混合料放入旋转烘干炉中干燥，然后粉碎得到基础玻璃粉；
[0017]S2、取基础玻璃粉过220目筛后转入石墨坩埚，再依次加入发泡剂、稳泡剂、复合晶核剂，机械搅拌20min使其混合均匀，加入到球磨罐中球磨20—40min，并过250目标准筛得配合料；
[0018]S3、向配合料中滴入工业乙醇，将配合料装入模具中铺平压实，铺料厚度为4cm—6cm，最后再将模具移入发泡炉中烧成泡沫玻璃。
[0019]S4、将制备的泡沫玻璃按气孔密度分为高密度保温层、低密度保温层，并在低密度保温层内装配防热冲击结构后，在低密度保温层两侧胶接高密度保温层，制备得到LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构。
[0020]进一步的，如果制备成品为低密度保温层，则在步骤S3中，需向配合料中增加玻璃连接纤维，制备成品的低密度保温层利用线切割在中部分隔装配槽，并将低密度保温层分离为低密度外层、低密度内层。
[0021]相比于现有技术，本申请的优点在于：
[0022](1)通过双层的高密度保温层和双层的低密度保温层结构设计，相比于传统的单层保温结构，其能在外界产生剧烈的温度变化时，多次进行间隔热交换，进行阶梯性的热交换，进而达到LNG管受到急剧的加热和冷却时，其内部产生较小温差的目的，有效减缓了冲击热应力。
[0023](2)通过外防护层的设计，一方面提升了泡沫玻璃结构的抗腐蚀和抗老化能力，另一方面利用外防护层和具有弹性的V型支架的相互配合，当外界产生冲击力时，会被外防护层和V型支架形变吸收动能，进而能有效保护高密度保温层、低密度保温层，以防止其受过强冲击力产生坍陷，提升了其使用寿命和保温性能。
[0024](3)通过玻璃连接纤维的设计，在低密度保温层与高密度保温层、防热冲击结构进行胶接时，有效增强了三者间的连接强度，不易在剧烈温差下产生分层的现象，有效提升了其结构强度，增加了使用寿命。
[0025](4)本专利技术通过带有V型支架、储液囊、缓冲囊、弹簧片的防热冲击结构与高密度保温层、低密度保温层间的相互配合，在实际使用时，利用高密度保温层、低密度保温层进行常规的保温动作，当发生极端的温差变化时，如低温时，储液囊内的储水受低温影响结冰时，会产生膨胀，进而挤压V型支架的端部，此时V型支架受压克服自身的弹力形变，进而带动缓冲囊内弹簧片弯曲，当弹簧片弯曲至极限时内弯，产生的振动扰动缓冲囊内的过饱和
醋酸钠溶液的稳定性，使溶液开始围绕弹簧片结晶，由于是过饱和溶液，结晶过程一旦开始，就引发连锁反应，结晶持续生长，直至全部溶液都结晶，而结晶是一个放热过程，所以在结晶的过程中，会持续放热，进而缓冲外界温差；
[0026]同理，当高温时，外界的热量会被缓冲囊内的过饱和醋酸钠溶液吸收，逐步解除结晶状态，进行储能动作，等待下一循环使用，进而可减缓LNG管的外侧温差变化，避免高强度的热冲击，产生的热应力能超过LNG管材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏，提升其抗热冲击能力。
[0027](5)本专利技术制备方法简单，连接强度高，不易脱层分离，能有效提升泡沫玻璃的使用寿命，具有市场前景，适合推广应用。
附图说明
[0028]图1为本申请的正面结构示意图；
[0029]图2为图1中A部的放大结构示意图；
[0030]图3为本申请中提出的高密度保温层、低密度保温层的爆炸结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，包括自内而外依次包覆在LNG管道上的高密度保温层(2)、外防护层(1)，其特征在于，所述高密度保温层(2)包括高密度外层(21)、高密度内层(22)，所述高密度外层(21)、高密度内层(22)间胶接有低密度保温层(3)，所述低密度保温层(3)包括低密度外层(31)、低密度内层(32)，所述低密度外层(31)、低密度内层(32)间胶接有防热冲击结构(4)；所述防热冲击结构(4)包括等角度均分排布在低密度外层(31)和低密度内层(32)间的V型支架(41)，两个相邻的V型支架(41)的顶端间固定有储液囊(42)，所述V型支架(41)的底部V形夹角内侧固定有缓冲囊(43)，所述V型支架(41)的底部V形夹角内侧还固定有弹簧片(44)，所述弹簧片(44)延伸密封包覆在缓冲囊(43)内；所述储液囊(42)内填充有低温结晶液体，所述缓冲囊(43)内填充有相变储热材料。2.根据权利要求1所述的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，其特征在于，所述储液囊(42)内填充的液体为水，所述缓冲囊(43)内填充的相变储热材料为过饱和醋酸钠溶液。3.根据权利要求1所述的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，其特征在于，所述高密度保温层(2)、低密度保温层(3)均为泡沫玻璃结构，所述高密度保温层(2)内泡沫孔的孔径大于低密度保温层(3)内泡沫孔的孔径，所述高密度保温层(2)内泡沫孔分布密度大于低密度保温层(3)内泡沫孔的分布密度。4.根据权利要求1所述的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，其特征在于，所述外防护层(1)为聚异氰脲酸酯泡沫，所述外防护层(1)的外侧套接有高密度聚异氰脲酸酯硬质护套。5.根据权利要求1所述的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，其特征在于，所述低密度外层(31)、低密度内层(32)相对的一侧均设有装配槽(33)，所述装配槽(33)与V型支架(41)、储液囊(42)、缓冲囊(43)三者的外轮廓相匹配。6.根据权利要求1所述的一种LNG管道用防热冲击的泡沫玻璃结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻敏杰，张永福，涂园，
申请(专利权)人：浙江振申绝热科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：