LNG船液罐安装安全防护工艺_戴志远.pdf

第 31 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.31 No.2Feb.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言由于液化天然气的特殊性质，LNG 船液罐需要保证绝缘隔热，通常会在罐体最外层涂有高分子材料的阻燃涂层，内部有极易燃的聚氨酯泡沫保温层，如果在吊装过程中罐体阻燃涂层遭到破坏或小程度破损，有火源进入保温层后，内部的泡沫会迅速燃烧而发生火灾，保温层泡沫在持续高温下，即使外部涂层完好，也会出现阴燃，产生安全隐患。为确保 LNG 船液罐安装作业安全有序进行，保障生产作业人员生命安全、健康与企业财产安全，结合船型和液罐吊装工程的技术特点，按照相关行业规范、法律法规规定，总结出具体的安全防护方案。1 罐体特点与工程潜在风险1.1 罐体构成及材料特性以本船使用的 C 型液罐为例，外部绝缘隔热保温层由聚氨酯泡沫隔热层和高分子表面涂层构成，其目的是尽可能减少外部的热量传递至液罐内部，减少液体的蒸发量。表面高分子涂层，即聚氨酯发泡材料，其为罐体提供机械保护和防水作用，使罐体可露天放置，并且涂层和聚氨酯的粘结强度大于聚氨酯材料本身的抗拉强度，允许施工人员在其表面行走。聚氨酯泡沫隔热层起缘隔热保护作用，聚氨酯是一种隔热性能极佳但易产生热量积聚、易燃自燃的化学材料，有LNG船液罐安装安全防护工艺戴志远1，干兆辉2，郁惠民3，尹 悦4（1.浙江省海洋开发研究院，浙江 舟山 316021；2.舟山长宏国际船舶修造有限公司，浙江 舟山 316000；3.浙江海洋大学 船舶与海运学院，浙江 舟山 316022）摘 要：以一家生产工艺成熟船企的 20000 m3液化天然气船（LNG）液罐安装过程为例，分析 LNG 船液罐安装工程的特点和重点关注问题，介绍液罐安装技术中有关安全防护的关键点，结合行业相关规范要求提出相应的安全防护工艺。实践证明，该安全防护工艺对此类船舶的液罐安装安全防护工作有一定指导和参考价值。关键词：液化天然气船；液罐；安全防护工艺中图分类号：U671.99 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.02.017引用格式戴志远,干兆辉,郁惠民,等.LNG 船液罐安装安全防护工艺 J.船舶物资与市场,2023,31(2):51-54.收稿日期：2022-09-27 基金项目：浙江省重点研发计划项目资助（2021C03184）作者简介：戴志远（1976-），男，高级工程师，研究方向为船舶工艺设计。易阴燃、燃烧速度快、火焰温度高、烟雾大且毒性强等火灾特点1。1.2 工程潜在风险1）需要针对罐体安装作业时的周围环境进行分析。通过实地勘察与查阅施工图纸后可以发现 LNG 船的货舱区域绝大空间被罐体占据，剩余空间也布置了通道、梯子等舾装件，舱内空间狭小，在罐体组装时潜在火源离罐体非常近。罐体安装作业量大且环境复杂，在液罐周边进行切割、焊接、火工、碳刨、打磨等作业时，如未落实好防火措施，火花或高热量物质溅落到液罐表层，可能导致液罐绝缘层阴燃。2）需要分析施工器械可能对罐体产生的威胁。一方面，焊线、地线、电源线、照明线模块组等接触或接近液罐，如因短路、散热不良、电流过大导致线路着火，可能引燃液罐绝缘层导致火灾事故发生；另一方面，液罐和机舱中照明所用的 LED 灯配套的模块组散热不良或者物品覆盖在模块组上面导致温度长时间升高自燃引发火灾。除此之外，喷漆作业未落实喷漆泵的有效接地，未落实喷漆软管接头绝缘包扎，未落实申报审批，未将香烟、打火机、手机、对讲机等放置舱外，雷击时喷漆，喷漆枪头未拉出舱外遇到火星等情况也会酿成严重后果。3）需要分析作业人员的不规范操作对罐体可能产生的影响。人员违规在舱室吸烟，烟头乱扔，可能导船舶物资与市场第 31 卷 第 2 期 52 致易燃物着火，从而引燃液罐绝缘层，导致火灾事故发生。穿戴尼龙、化纤服装或者带钉鞋作业等导致火灾事故发生2。现场作业人员对现场作业环境状况及可能导致事故的安全隐患缺乏了解，管理人员安全管理经验不足，缺乏对施工人员防范火灾措施指导、缺乏督促落实和现场检查，在无安全意识的作业情况下都会导致事故发生。2 液罐安全防护方案2.1 液罐吊装安全防护1）液罐吊装方案分析在进行吊装作业前，应当由本船的设计部门与生产部门联合制定吊装方案，然后由项目组负责组织相关人员对吊装工艺方案进行研讨和策划，准确分析和评估吊装过程中可能存在的风险，并依据风险等级制定防护措施3。罐体的吊装方案的选择取决于建造船厂的设施布置和起吊能力。若船厂基础设施能满足液灌运输驳船顺船长方向接驳，则可直接通过平吊。本文研究船舶在船台建造，船台龙门吊最大起吊能力为 900 t，并且从龙门吊轨道铺设位置与走向看，其中心距入海口仅 13 m，因此液灌运输驳船只能顺岸靠泊卸货，液灌卸货后与船体呈 90，在上船安装前需要进行转向至与船长方向一致。在液罐方向调转期间与装船期间的吊装施工应满足以下安全工艺要求：所使用的吊索具、起重机械等必须确认排除生产风险、能保证连续工作，罐体吊装过程需要进行风力监测，一般而言吊装中风速不应超过 5 级，同时吊装应当在光线或照明良好的环境下进行，保证吊装过程必须听从总指挥安排按序稳步推进，确保施工安全。吊装时保证吊装通道通畅以确保吊装过程罐体不会发生碰撞与刮擦，避免危险情况对罐体外部相对脆弱的绝缘隔热层产生破坏。在装卸设备靠近罐体时，应放缓速度，避免装卸设备砸到罐体保护层，装卸过程中每个吊点应当安排人员看护并确保罐体不会受到磕碰，如若出现危险情况须立即向总指挥报告4。移动过程中使用缆风绳，缆风绳必须完好，严禁破损打结现象，缆风绳手拉部位严禁使用套环形式。应当注意的是，设计与生产部门在制定方案时应参照现行的 液化气船液罐吊装工艺（CB/T 4258-2013）5与船厂起重作业安全要求（CB 3660-2012）6等船舶行业标准。2）液罐吊装具体实施方案设计本文施工船台龙门吊参数如表 1 所示。表 1 施工船台龙门吊参数吊车跨距/m起重重量/t上小车（1、2 号钩）下小车（3 号钩）132主钩副钩245055020上下小车抬吊重量/t起升高度/m上小车 1、2 号钩间距/m上小车下小车900766713.5 17.5根据上述工艺进行具体方案制定，该龙门吊跨距132 m，上小车（1、2 号钩）起重重量为 2 450 t，下小车起重重量 550 t（主钩）+20 t（副钩），需要入船安装的 1#罐体净重（含绝缘、木材、管系）约 517 t，2#和 3#罐体均约 520 t，加上吊索等设备重量在 550 t 以下。因此本船吊装考虑在下小车主钩安装至少能承受 550 t 重量的横撑梁对罐体转向。针对上述横撑梁，在进行有限元分析后确认其能满足吊装条件，此外还进行相关的承载试验，通过试验验证后其可投入实际吊装施工。图 1 550 t 横撑梁承载试验除调转罐体方向外，液罐吊装的另一关键为从甲板下放至安装底座的落座过程，由于罐体在入舱后会占据船舱的绝大部分空间，其与舱壁、船内结构和设备、内底板之间的距离会很小，因此要注意液罐与船体之间可能出现的磕碰点位，在各个点位安排专人看护或在允许的部位设置防护垫，以减少在落座过程种产生的危险情况。在液罐起吊之前需要再次在舱内用专业生产设备模拟测量罐体与船体实际安装的结构与设备之间的距离，确认罐体与除鞍座与其他支承结构外的其他船内结构或设备不会在液罐完成落座之后产生磕碰或挤压，防止船内结构或设备与液罐罐体受损从而导致经济损失或其他危险情况发生。第 2 期 53 图 2 液罐落座过程实景在人员指挥和看护的过程中，总指挥和区域指挥应当提醒和看护施工人员严禁进入吊装施工方案中禁止进入的区域，同时也应当提醒施工人员在一些需要看护的狭小区域注意身体姿态，减少不必要的磕碰与夹伤，防止人身安全事故发生。2.2 液罐进舱后防火方案1）解决方案液罐进舱后需要动火作业的，须严格按照船舶修造企业明火作业安全规程（CB 4270-2013）等相关规范做好准备工作。本船中使用的方案主要是通过利用外加保护壳、套等形式将液罐聚氨酯泡沫保护层与外界隔离，以达到防火目的。方案 1：对动火舱室的液罐表面覆盖船用防火布，动火周边区域设置电焊毯保护，避免电焊等动火作业产生的火星或高温飞溅物破坏液罐聚氨酯泡沫绝缘层。方案 2：根据方案 1 所述的保护方案，还应当注意焊接或者动火作业时火星或高温飞溅物聚集在施工区域内可能引起罐体局部高温，从而导致液罐表面的聚氨酯泡沫绝缘层阴燃或者通过其他可燃物间接引起液罐阴燃。因此需要建立完善的罐体施工温度检测机制，在施工温度到达危险值前需要停止施工，采用合理措施使罐体充分散热。方案 3：可设置一定的围蔽区域，限制焊接或其他动火作业时产生高温飞溅物的散落区域，并且对飞溅物进行短周期的清理，减少热量聚集从而避免阴燃情况。方案 4：对液罐表面进行喷雾（水）降温，利用雾化水优良的吸热能力，使液罐表面整体及局部温度不会超过聚氨酯泡沫绝缘层的着火点，从而避免火灾发生。2）具体技术方案措施根据项目船型情况和要求编制大合拢口液罐保护工艺图，工艺图需包含典型合拢缝区域的通道搭设、液罐表面铺设样式，包括通道布置图、罐体表面保护区域等，并需统计好防护材料名称、规格型号及数量等。典型布置如图 3 所示。具体技术方案措施如下：在总段合拢缝区域约 2 4 m 范围内的液罐表面上和气室施工区域铺设船用防火布，保护液罐的绝缘层，铺设区域可根据现场施工区域大小与动火作业等级进行适当调整4。船用防火布上面可铺设彩钢板，起物理隔离作用，彩钢板应用螺栓等稳定的连接方式固定在脚手管上，彩钢板铺设前，应先做好铺设保护工作，避免在铺设过程中对罐体产生破坏，铺设彩钢板前需确认好脚手踏板间无超出搭设标准的空隙。搭设脚手架时，在脚手架钢管的下端口应采用橡胶圈等柔性物体进行包裹保护，且脚手下口不能产生较大载荷，以免对罐体的绝缘层产生损坏。上层脚手架施工通道：地面和两侧铺设彩钢板，并覆盖防火布，所有防图 3 典型剖面布置图戴志远，等：LNG 船液罐安装安全防护工艺船舶物资与市场第 31 卷 第 2 期 54 火材料要紧密靠近结构物，重叠边不小于 100 mm，防火布接头与彩钢板或白铁皮的接头不得设置在同一处，以避免高温飞溅物从接头缝隙处掉落而产生破坏。在分段合拢口下采用隔离围蔽区域，如设置接火盆并在接火盆内加水，以免火星直接飞溅到罐体上产生局部高温。喷淋管进行雾化喷水处理，以最少的用水量达到最佳的冷却效果，对动火作业区域进行水冷散热，同时起到熄灭高温飞溅物的作用。需要注意的是，在喷淋过程中要对液罐木块做好防水处理，以免木块吸水膨胀对后续工作产生不良影响。喷淋水导流致舱底低处，舱底开工艺孔排水，工艺孔兼逃生通道、防火材料清理通道。喷水会导致焊渣冲入舱底，时间久了内底油漆可能会变黄，需重新刷面漆。2.3 消防安全措施在液罐吊装进货舱之前应该尽可能完成舱内除合拢缝外的明火作业工作，液罐吊装进舱后，明火等级提升为级明火作业7。1）消防设施布置消防水路设置需要覆盖到每个罐体施工区域的甲板面，每个施工节点设置消防分水器的数量应根据施工可能出现的隐患、存在的需要进行灵活调整，使整体施工区域没有施救盲点。除水路外，还需要在罐体施工的重点防护区域设置干粉灭火器等适应电气类火灾灭火的消防设备，以适应不同火灾情况的需要，灭火器布置需要工作人员熟知并且布置在易取得的位置。每个大舱甲板面设置 1 个消防水箱配备消防水带和枪头，根据舱段各点位到消防水箱的距离配备充足的消防软管，使发生火灾时水源有条件到达各个区域。总装部在船两侧舷边拉设水包，由各施工队监护人员配水皮带专职监护。对现场施工区域要明确消防设备布置图消防设备使用说明等图纸，由安环部门进行方案设计，生产部门进行现场核验，两部门以实际情况对现场工作人员进行安全教育、图纸粘贴，明确排除安全隐患8。2）照明措施液罐施工舱室的照明应使用工作电压电流低、工作发热低的 LED 灯带，并且灯带的接线接头要保证在施工舱室外部，以避免线路接头产热对罐体产生不良影响。照明的布置需要做到施工区域无死角，以避免灯光作业下人影的遮蔽情况导致施工出现危险状况，同样灯具也应与罐体表面保持安全距离，以免意外发生。3 结语本文以生产技术成熟船企的实际生产过程进行分析探究，总结安全防护方案。液罐安装是 LNG 船建造过程中重要的一环，研究并解决液灌在整船建造过程中的安全防护技术和要点，极大程度地保证施工安全，提高生产效率，进而缩短 LNG 船在船坞和船台的生产周期。参考文献：1 徐权,张煜,张胜友,等.聚氨酯泡沫火灾处置对策研究 J.中国应急救援,2022(4):21-25.2 肖继尧.基于 TRIZ 的在建 VLEC 防火措施研究 D.大连:大连海事大学,2019.3 齐延涛.船舶建造项目建造过程的安全风险识别与控制 J.船舶物资与市场,2022,30(2):50-52.4 戴志远,汪家政,王伟.C 型罐安装过程的主要安全措施和管理研究 J.中国水运(下半月),2022,22(9):6-8.5CB/T 4258-2013,液化气船液罐吊装工艺 S.北京:中华人民共和国工业信息化部,2013.6CB 3660-2012,船厂起重作业安全要求 S.北京:中华人民共和国工业信息化部,2012.7CB 4270-2013,船舶修造企业明火作业安全规程 S.北京:中华人民共和国工业信息化部,2013.8 朱伟.造(修)船舶企业明火作业管理 J.水上消防,2021(1):8-10.