本發(fā)明涉及船舶建造領(lǐng)域，具體為一種雙燃料lng船的雙壁管及其制作工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，清潔能源的應(yīng)用日益受到重視，其中液化天然氣(lng)憑借其較高的能量密度、低污染排放和相對經(jīng)濟的運輸成本，逐漸成為重要的能源選擇。lng的儲存和運輸要求較高的技術(shù)標準，尤其是在海洋運輸領(lǐng)域，lng船的設(shè)計和建造必須滿足極端低溫條件下的安全性和可靠性要求。為此，雙燃料lng船得到了廣泛應(yīng)用。這類船舶不僅能夠使用常規(guī)的燃油，也能夠使用lng，具有更好的環(huán)保性能和經(jīng)濟效益。

2、在lng的運輸過程中，液化天然氣被儲存在-162℃左右的極低溫環(huán)境中。為保證lng在運輸過程中的安全性和穩(wěn)定性，lng運輸船上需要配備能夠抵御低溫并防止熱量傳遞的特殊管道系統(tǒng)。傳統(tǒng)的lng運輸管道通常采用單層結(jié)構(gòu)，并通過常規(guī)的隔熱材料來降低熱傳導(dǎo)。然而，這種傳統(tǒng)方案在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了一些明顯的缺陷。

3、首先，傳統(tǒng)單層管道在低溫環(huán)境下容易發(fā)生熱量傳遞不足，導(dǎo)致管道外表面溫度下降，進而可能引發(fā)結(jié)冰現(xiàn)象。這不僅增加了管道的維護難度，還可能影響管道的正常運行，甚至導(dǎo)致安全隱患。其次，單層管道的機械強度較低，在船舶航行過程中容易受到外界沖擊和振動的影響，導(dǎo)致管道變形或破裂。此外，傳統(tǒng)隔熱材料的隔熱性能有限，無法有效防止外部熱量傳入管道內(nèi)部，導(dǎo)致lng溫度升高，影響其運輸安全。

4、面對這些挑戰(zhàn)，業(yè)界對lng運輸管道的設(shè)計和制造提出了更高的要求。特別是在海洋環(huán)境下，管道不僅需要具備優(yōu)異的隔熱性能，還必須在高鹽霧、高濕度的環(huán)境中保持長期的耐腐蝕性。為了提高管道的整體性能，雙壁管結(jié)構(gòu)被提出作為解決方案。雙壁管通過在內(nèi)外管之間設(shè)置高效的隔熱層，能夠有效減少熱量傳遞，并提供更高的機械強度。此外，外管表面的防腐涂層、自潔涂層和防冰涂層進一步增強了管道的耐久性和環(huán)境適應(yīng)性。

5、雙壁管的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要考慮材料的選擇，還需要精確的制造工藝，以確保內(nèi)外管之間的隔熱層均勻填充，并且在高溫差和壓力條件下保持穩(wěn)定。同時，為了提高運輸效率和安全性，雙壁管需要經(jīng)過嚴格的性能檢測，包括低溫泄漏測試、壓力測試、隔熱性能測試和表面涂層檢測等。

6、目前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些基于雙壁管設(shè)計的lng運輸管道，但這些產(chǎn)品在隔熱效果、結(jié)構(gòu)強度、耐腐蝕性能等方面仍有提升空間。例如，如何在不增加管道重量的前提下，進一步優(yōu)化隔熱層的設(shè)計，減少熱傳導(dǎo)，提高熱效率；如何增強管道的抗疲勞性能，確保其在長期使用中的安全性；如何通過創(chuàng)新涂層技術(shù)，延長管道在海洋環(huán)境中的使用壽命，這些問題仍需進一步探索和解決。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種雙燃料lng船的雙壁管及其制作工藝。本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種更為先進的雙壁管結(jié)構(gòu)，不僅可以滿足雙燃料lng船在復(fù)雜海洋環(huán)境下的使用需求，還能夠推動lng運輸技術(shù)的整體進步，要求這種雙壁管應(yīng)具備卓越的隔熱性能、高強度的機械結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的耐腐蝕能力以及良好的環(huán)境適應(yīng)性，從而在未來的lng運輸中發(fā)揮重要作用。

2、為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明專利提供的技術(shù)方案如下：

3、一種用于雙燃料lng船的雙壁管，所述雙壁管包括：

4、內(nèi)管：所述內(nèi)管由低溫不銹鋼材料制成，用于輸送液化天然氣(lng)；

5、外管：所述外管套裝于內(nèi)管外部，形成內(nèi)外雙壁結(jié)構(gòu)，所述外管由高強度合金鋼制成，用于提供機械保護和支撐；

6、復(fù)合隔熱填充層：設(shè)置在內(nèi)管與外管之間，所述隔熱填充層包括顆粒狀氣凝膠填充材料和多層反射隔熱膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過均勻填充和逐層疊加形成高效的絕熱效果。

7、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合隔熱填充層的制作工藝包括以下步驟：

8、a.反射隔熱膜包覆：在內(nèi)管外壁表面依次包覆多層反射隔熱膜，所述隔熱膜由鍍鋁聚酯薄膜制成，具體步驟包括：

9、i.將內(nèi)管放置在旋轉(zhuǎn)裝置上，以均勻速度旋轉(zhuǎn)；

10、ii.使用自動涂覆設(shè)備，將第一層鍍鋁聚酯薄膜以螺旋方式緊密纏繞在內(nèi)管表面，確保無氣泡和皺褶；

11、iii.在第一層薄膜上涂布一層專用粘結(jié)劑后，依次包覆第二層至第五層(或更多層)反射隔熱膜，每層膜之間留有0.5至1毫米的空氣間隙，通過控制薄膜張力來保持層間均勻性。

12、b.氣凝膠顆粒填充：在內(nèi)管與外管之間的空腔中均勻填充顆粒狀氣凝膠材料，具體步驟包括：

13、i.將顆粒狀氣凝膠通過定量給料器均勻地填充至內(nèi)外管之間的空腔中，確保填充過程無空氣夾帶；

14、ii.填充過程中，采用連續(xù)振動裝置對雙壁管進行低頻振動，以使氣凝膠顆粒更為密實地排列；

15、iii.填充完畢后，通過壓實設(shè)備對氣凝膠進行整體壓實處理，壓實壓力控制在0.1至0.5mpa之間，以保證氣凝膠的填充密度達到設(shè)計要求，同時避免顆粒破碎；

16、iv.在壓實過程中，通過內(nèi)置傳感器監(jiān)測填充密度，確保氣凝膠在內(nèi)外管之間均勻分布。

17、c.外管密封安裝：在氣凝膠填充完畢后，將外管套裝于內(nèi)管外部，具體步驟包括：

18、i.使用自動定位裝置將外管與內(nèi)管精確對齊，確保內(nèi)外管之間的同心度；

19、ii.通過多點焊接工藝將外管與內(nèi)管支撐結(jié)構(gòu)連接固定，確保填充層在后續(xù)操作中不會發(fā)生位移；

20、iii.在外管兩端安裝多級密封結(jié)構(gòu)，包括主密封件和輔助密封件，使用耐低溫密封材料(如ptfe或低溫橡膠)確保密封效果。

21、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述氣凝膠顆粒在填充前經(jīng)過表面涂覆處理，涂層材料為低溫穩(wěn)定的疏水性聚合物，以增強氣凝膠在低溫環(huán)境下的防水性和機械穩(wěn)定性，具體步驟包括：

22、a.將氣凝膠顆粒置于涂覆裝置中，均勻噴涂疏水性聚合物；

23、b.涂覆后的氣凝膠顆粒進行低溫烘干處理，確保涂層與氣凝膠表面緊密結(jié)合，同時去除多余溶劑；

24、c.將處理后的氣凝膠顆粒存放在低溫干燥倉庫中，避免吸濕影響填充效果。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述復(fù)合隔熱填充層的多層反射隔熱膜數(shù)量為5層至10層，每層反射隔熱膜之間通過粘結(jié)劑固定，并在層間留有空氣間隙，以進一步降低熱傳導(dǎo)和熱輻射。

26、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述雙壁管的兩端設(shè)有柔性支撐減震結(jié)構(gòu)，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)包括：

27、彈性金屬支撐環(huán)，均勻分布在內(nèi)外管之間，能夠根據(jù)內(nèi)外管的熱脹冷縮調(diào)整支撐力。

28、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述外管表面設(shè)有多功能復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層包括：

29、防腐涂層：乙烯基石墨涂層或者環(huán)氧陶瓷涂層，用于抵御海洋環(huán)境中的鹽霧和腐蝕；

30、自潔涂層：采用納米材料涂層，能夠減少海水附著及污垢積累。

31、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述雙壁管的內(nèi)管表面涂覆有聚氨酯涂層。

32、本發(fā)明還提供了一種用于制造雙壁管的制作工藝，其特征在于，包括以下步驟：

33、a.內(nèi)管加工：將低溫不銹鋼材料加工成內(nèi)管，并進行拋光及抗疲勞涂層處理，抗疲勞涂層采用聚氨酯涂層；

34、b.復(fù)合隔熱填充層制作：依次包覆多層反射隔熱膜，并均勻填充顆粒狀氣凝膠材料；

35、c.外管安裝：將外管套裝于內(nèi)管外部，并通過柔性支撐結(jié)構(gòu)固定內(nèi)外管相對位置；

36、d.多功能涂層及模塊安裝：對外管表面進行防腐、自潔及防冰涂層處理，并安裝模塊化維護通道；

37、e.檢測與調(diào)試：對成品管道進行多維度檢測，包括低溫泄漏測試、壓力測試、隔熱性能測試等，確保各系統(tǒng)功能正常。

38、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟b的填充過程中，通過振動和壓實處理，確保氣凝膠顆粒均勻分布和填充密實度，以達到最佳隔熱效果，并通過層間空氣間隙設(shè)計增強反射隔熱膜的絕熱性能。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面：

40、1.高效隔熱性能：本發(fā)明的雙壁管通過多層反射隔熱膜與氣凝膠顆粒的復(fù)合隔熱填充層設(shè)計，有效減少了熱傳導(dǎo)和熱輻射，確保lng在運輸過程中維持低溫狀態(tài)，極大降低了能量損耗，提高了運輸效率。

41、2.卓越的結(jié)構(gòu)強度與安全性：內(nèi)外管分別采用低溫不銹鋼和高強度合金鋼材料，并通過精密的制造和安裝工藝，增強了管道的機械強度。同時，多級密封結(jié)構(gòu)和柔性支撐減震設(shè)計，進一步提高了管道在極端溫度和壓力條件下的安全性和耐用性。

42、3.多功能涂層的應(yīng)用：外管表面涂覆的防腐涂層、自潔涂層及防冰涂層，不僅延長了管道的使用壽命，還減少了維護頻率和成本。涂層的耐腐蝕性、耐磨性和防冰功能確保了管道在海洋環(huán)境中的穩(wěn)定運行，有效應(yīng)對船舶運行中的各種外部挑戰(zhàn)。