穿舱件设计和规范校核

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Naval Architecture and Ocean Engineering - - 设计与研究 -

低温液货的存放与运输是 LNG 船的一大技术难关,其中包含许多交叉学科专业的研究和经验积累。货物机械室中遍布着低温管系,且某些低温管只有穿舱才能完成其管道系统所需的功能。图1为穿舱件的局部结构示意,穿舱件以套管和低温管段焊接的形式焊在船体结构上,即穿舱件处管子无绝缘,将导致此处的温度极低,引起局部强度在低温环境下下降。因此,对穿舱件周围温度场的研究是保证其周围甲板在低温环境下的结构强度的重要环节。为尽可能地保证低温管周围材料的特性,需要用导热系数更低、低温下强度更好的钢材,但费用昂贵,于是评估这个低温区域并合理进行设计是非常必要的。

原甲板采用的碳钢导热系数较大,对于甲板低碳

钢,根据船级社规范[1]及钢级化学成分组成[ 2],该船在穿舱件处甲板钢的传热系数为 45~60W/(m·K)。该数值的导热系数较大,故热传导更容易发生,将导致低温区域扩散得更快。根据船级社的规定,低温情况下使用钢级的材料导热系数应该较低,因此周围的低温不会扩散得较快,需对局部低温区域进行耐冷材料的加强。

结合 LNG船货物机械室的设计,根据船级社规范及GTT设计公司的报告,可确定货物机械室的温度边界条件、材料导热系数、对流传热系数及穿舱件的大小等,据此进行有限元建模及边界条件的加载。 图 穿舱件局部结构示意

舱壁

舱内舱外

复板 管子 套管

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