薄膜型圍護系統

薄膜型圍護系統是液化天然氣儲罐(槽)採用的圍護結構系統之一。其特點是儲罐(槽)內外罐體均採用低溫材料，外罐還附加內壓和外壓安全承載，儲罐(槽)實質上是一種沒有流體力學承載的全封閉圍護系統，因此無需另外預留空間。除薄膜型圍護系統外，還有單圍護系統、雙圍護系統、全封閉圍護系統。

基本介紹

• 中文名：薄膜型圍護系統  
• 外文名：membrane containment system 
• 分類：圍護結構系統的一種
• 實質：沒有流體力學承載的全封閉圍護
• 特點：內外罐體均採用低溫材料
• 相關：單圍護系統、雙圍護系統等

系統結構

薄膜型液艙由法國Gaz Transport and Technigaz(簡稱GTT)公司設計，是緊貼於雙層船殼結構的非自撐式液艙。典型的薄膜型圍護系統，包括主屏壁、次屏壁和絕緣層，它是由鄰接的船體通過絕熱層支持的雙層屏壁組成。對於屏壁的設計應考慮使熱膨脹和其他膨脹(或收縮)得到補償，以避免受到過大的薄膜應力。薄膜型液艙主要有NO.96型和MARKIII型兩種，主要區別在與兩層屏壁和絕熱層材料。NO.96型液艙的首層屏壁與次層屏壁均為殷瓦鋼；而絕熱層則是裝有珍珠岩顆粒的層合板木箱組成。MARKIII型液艙的首層屏壁為不鏽鋼波紋板，次層屏壁為三層複合材料薄膜；絕熱層則是加強聚氨酯泡沫。

NO.96型薄膜型圍護系統概念圖

以NO.96型圍護系統為例，包括主次屏壁兩層絕緣：主次層薄膜均由0.7mm殷瓦鋼(INVAR，含36%鎳的合金鋼種)拼焊而成(在轉角處用殷瓦管和專用殷瓦轉角件)。主次屏壁間，以及次屏壁與船體內殼間以填充膨化珍珠岩的膠合板絕緣箱作為絕熱材料。

優缺點

薄膜型圍護系統的優點：貨艙區艙容利用率高，主、次屏壁所受溫度應力小，造價相對便宜。缺點：由於不能承受過大的晃蕩應力，所以必須限制貨艙的裝載率(如滿載不低於70%艙高，空載不高於10%艙高)。

系統套用

目前，液化氣體運輸船舶最常見的貨物圍護系統為薄膜型和獨立型兩種。LPG運輸廣泛採用A型和C型獨立液艙貨物圍護系統技術，LNG運輸則廣泛採用薄膜型圍護系統和球罐型貨物圍護系統(IGC B型球罐型獨立液艙)。

常用的薄膜型圍護系統包括MKIII型，NO.96型和CSI型3種,均為法國GTT公司的專利技術。韓國正在開發KC-1型，目前世界LNG船船隊中約80%是薄膜型。
　　

薄膜型（MARK III）貨物圍護系統　

MARK III薄膜型貨物圍護系統的主屏壁為1.2mm厚帶有縱橫方向槽形的不鏽鋼板（304L），次屏壁為二層玻璃纖維布及一層鋁箔的三合一片材，隔熱板塊為上下層壓板夾增強聚氨酯泡沫。該系統的主要優點是主屏壁的不鏽鋼厚度較厚，304L不鏽鋼的焊接要求較為容易，同時，不鏽鋼板價格相對36%鎳鋼（INVAR）便宜。缺點是不鏽鋼熱膨脹係數很大，主屏壁需要採用縱橫雙向槽形結構，加工較為複雜自動化焊接效率較低。圖1為MARK III薄膜型貨物圍護系統艙內局部的照片。
　　

圖1 MARKIII薄膜型貨物圍護系統貨艙內的局部細節

　　

薄膜型（NO96）貨物圍護系統

NO.96薄膜型貨物圍護系統的主、次屏壁均採用0.7mm厚的36%鎳鋼（INVAR），隔熱材料為充填珍珠岩的層壓板絕緣箱。該圍護系統的主要優點是其主、次屏壁所採用的鎳鋼（INVAR）熱膨脹係數極低，所以可以採用折邊平板拼接的結構，比較容易實施自動焊接的方式，參見圖2。缺點是鎳鋼（INVAR）價格昂貴，厚度比較薄，絕緣箱的安裝精度高。對焊接技術要求較高。
　　

圖2NO96薄膜型貨物圍護系統結構原理圖

　　

　　

薄膜型（CS-1）貨物圍護系統

圖3 CS-1薄膜型貨物圍護系統模擬艙照片

CS-1薄膜型貨物圍護系統是GTT公司結合NO96和MARK III兩種系統的優點新開發的薄膜型貨物圍護系統。其主屏壁採用的是NO96的結構，而次屏壁則是MARK III的結構，角部則非常類似NO96的形式。目前該圍護系統僅套用於法國大西洋船廠（現在屬於STX Europe）為GDF建造的75000立方米和155000立方米電力推進的LNG船，在其它船廠尚未大範圍推廣套用。圖3為CS-1薄膜型貨物圍護系統的原理圖。