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文檔簡介

CSTM團體標準《低溫儲罐用彈性氈》編制說明

(立項階段□征詢意見階段審定階段□報批階段□)

1、目的意義

彈性氈是低溫儲罐罐壁夾層保冷系統中重要的保冷填充材料,其在儲罐領域的應用可直接增加熱阻減

少漏熱,同時可防止膨脹珍珠巖與內罐直接接觸,緩解珍珠巖對儲罐的壓力,并且可有效緩解珍珠巖的沉

降補償罐體空隙,減少珍珠巖二次填充;因此彈性氈性能將直接影響儲罐的保冷效果。目前國內在建造LN

G儲罐時往往采購國外彈性氈(Quietflex和Anco),但價格昂貴。隨著國內石化行業采購材料逐步國產化,

國內有不少企業開始研發生產彈性氈產品,但由于沒有相應的標準,國產彈性氈生產無依據,質量參差不

齊,在競爭中處于弱勢地位,因此有必要根據LNG儲罐的建設要求以及彈性氈的產品質量提出彈性氈的技

術指標,這對國產彈性氈的質量提升及其在低溫儲罐中的應用具有重大意義。

2、預期的社會效益、經濟效益

本標準相對于SY/T7349新增了尺寸允許偏差、-170℃導熱系數、質量吸濕率、有機物含量、腐蝕性、耐

凍性等6項產品性能,提高了彈性氈抗拉強度指標。本標準的實施將推進彈性氈國產化,規范行業發展,引

領生產企業開展技術創新,促進行業技術進步,生產出品質優良的彈性氈產品,從而產生顯著經濟效益和

社會效益。

3、工作簡況

(1)任務來源

中國材料與試驗標準化委員會(CSTM標準化委員會)于2023年3月3日下達了CSTM標準《LNG

儲罐用彈性氈》的立項公告,該標準(中文版)立項編號為CSTMLX030501196-2023,標準(英文版)

立項編號為CSTMLX030501196-2023E。標準牽頭單位為國檢測試控股集團南京國材檢測有限公司。要

求1年內完成。

(2)工作過程

任務下達后,起草單位組織具有多年生產、測試和標準化經驗的人員組成標準起草小組,根據國內儲

罐建設過程中的彈性氈應用情況進行調研,形成標準草案。2023年4月20日,工作組在江蘇南京召開了標

準啟動會,會議確定了標準編制的計劃進度,并對草案的各項內容進行認真的討論和修改,確定了標準的

適用范圍、產品分類、試驗方法及需要進行驗證試驗的檢測項目,同時編制組成員認為彈性氈不僅僅只應

用于LNG儲罐,其他低溫儲罐在建設時也有應用,認為標準名稱應改為《低溫儲罐用彈性氈》,經過編制

組討論決定將標準名稱改為《低溫儲罐用彈性氈》。啟動會結束后,工作組對近兩年內彈性氈檢測數據進

1

行統計分析;同時收集具有代表性企業的產品進行驗證試驗;翻譯研究國內外標準。此外,編制組還走訪

了國內具有規模和代表性的接收站和生產企業,和技術人員交流和討論。在此基礎上形成了征求意見稿。

圖12023年4月20日標準啟動會會議照片

4、標準編制原則

1、與相關法律、法規、標準等協調一致。

2、根據我國現有產品情況、應用要求、國際和國內相近產品標準要求進行制訂,確保標準指標準確合

理。

3、標準結構、格式和表達方式等按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結

構和起草規則》和GB/T20001.10《標準編寫規則第10部分:產品標準》給出的規則起草。

5、標準主要內容

5.1范圍

本標準規定了低溫儲罐用彈性氈的標記、要求、試驗方法、檢驗規則、包裝、運輸及貯存。適用于設

計運行溫度介于0℃~-170℃的冷凍液化氣體儲罐用彈性氈。

5.2術語和定義

GB/T4132和SY/T7349界定的及以下定義及術語適用于本標準,另外根據彈性氈的產品特性對其進行

了定義。

彈性氈Resilientblanket

由玻璃纖維和粘合物組成具備良好回彈性能的氈狀材料。

5.3標記

彈性氈產品標記主要由產品名稱、產品技術特征和標準號三部分內容構成,產品技術特征包括產品尺

寸、產品回彈系數和貼面材質,因產品標稱密度就是16kg/m3,因此在產品標記中不再將密度做為一項產品

特征出現在標記中。

2

5.4要求

5.4.1總則

彈性氈除外觀外其他性能只要求基材。

5.4.2尺寸及密度允許偏差

尺寸和密度是卷氈類材料的基本特征,為適應產品變化,鼓勵技術創新,達到節約資源,促進綠

色發展的目的,根據現有標準和技術規范對彈性氈尺寸及密度允許偏差提出了要求。

5.4.3導熱系數(0℃和-170℃)

導熱系數是決定彈性氈保冷效果的重要指標,將直接影響儲罐保冷結構的保冷效果,SY/T7349《低溫

儲罐絕熱防腐技術規范》和GB/T26978《現場組裝立式圓筒平底鋼質低溫液化氣儲罐的設計與建造》中規

定了彈性氈0℃導熱系數均應不大于0.040W/(m·k),考慮到彈性氈在實際使用過程中處于極低的環境溫度

中,為適應檢驗檢測技術的發展,同時更貼近實際使用工況,特提出了-170℃導熱系數要求。

5.4.4平行于表面抗拉強度

在SY/T7349中要求彈性氈抗拉強度不低于6.1kPa,現在儲罐體積越來越大,目前最大儲罐容積已達

到27萬立方,所以彈性氈的長度也隨之變長,彈性氈的抗拉強度要求也需提高,本標準結合驗證試驗將該

指標定為大于等于18kPa。

5.4.5回彈系數

回彈系數是彈性氈的一項重要性能指標,該指標直接影響儲罐投產后保冷層整體的保冷效果及后續膨

脹珍珠巖的二次填充量,結合國產彈性氈發展狀況,部分國產樣品回彈系數已達到甚至超過0.44,本標準

繼續使用0.44作為回彈系數的指標要求。

5.4.6含水率

在SY/T7349和GB/T26978中均要求彈性氈含水率不大于0.5%(質量分數),在本標準中繼續保留此

項性能,指標經驗證后發現較為嚴格,根據驗證結果將指標定為1.0%更為合適。

5.4.7有機物含量

有機物含量直接影響彈性氈回彈系數和導熱系數,在一定范圍內有機物含量越高回彈性能也越好,但

導熱系數會變大,為平衡彈性氈性能,有機物含量不宜過高,因此將有機物含量指標定為不大于25%。

5.4.8質量吸濕率

國內接收站一般分布在沿海地區,環境濕度一般較大,彈性氈在施工和現場存儲過程中難免會吸收空

氣中的水汽,但質量吸濕率過大會影響彈性氈使用效果,因此有必要將質量吸濕率列為產品質量指標,根

據驗證試驗數據將該指標定為小于等于2.0%。

3

5.4.9耐凍性

耐凍性是考慮到彈性氈在實際應用過程中在低溫環境下受壓后是否能繼續保持回彈性能設置的一項指

標。試驗條件為將試樣在-170℃條件下壓至初始厚度的25%保持5min。該試驗條件是根據回彈系數試驗過

程中試樣的最大變形確定的。

5.4.10對鋼的腐蝕性

彈性氈在應用過程與罐體直接接觸,罐體材質一般為特殊鋼材,參照國內外標準中保溫材料對金屬腐

蝕的要求,提出用于覆蓋奧氏體不銹鋼時,應滿足GB/T17393的要求;對鋼的腐蝕速率不大于5mg/L氯標

準參比溶液對鋼的年腐蝕深度。

對鋼的腐蝕速率是參照美標ASTMC1617《StandardPracticeforQuantitativeAcceleratedLaboratory

EvaluationofExtractionSolutionsContaininglonsLeachedfromThermalInsulationonAqueousCorrosionof

Metals》(絕熱材料離子浸出液對金屬的定量腐蝕實驗室加速評定規程)提出的一項性能評價方法。在美標

ASTMC1728《柔性氣凝膠絕熱材料標準規范》、ASTMC592《礦質纖維氈絕熱材料和管狀絕熱材料規范》

中對材料定量腐蝕均采用5mg/L氯標準參比溶液作為對照樣,因此本標準采用與美標相同的規定。

6、驗證實驗結果和分析

在標準修訂的啟動會上參會專家及代表根據產品性能及客戶需求確定了8項驗證試驗,分別是密度允

許偏差、壓縮回彈系數、導熱系數(0℃和-170℃)、平行于表面的抗拉強度、含水率、有機物含量、質量

吸濕率、耐凍性。驗證試驗開始前共收集到6個樣品。

6.1密度允許偏差

根據啟動會的討論意見,多數代表認為彈性氈標稱密度就是16kg/m3,但是各應用方及生產廠家對密

度允許偏差并不一致,在SY/T7349和GB/T26978中對彈性氈密度偏差要求均為kg/m3,國內某接收

+2

站的采購指標則要求彈性氈密度需控制在15.5kg/m3~17.5kg/m3。收集的樣品密度1(6?單1值)在15kg/m3~19

kg/m3之間,驗證試驗樣品中的6個彈性氈的密度見表1。

表1本次驗證試驗收集的樣品密度值

試樣編號密度單值(kg/m3)密度平均值(kg/m3)

116、17、1516

218、16、1717

316、17、1717

419、18、1718

518、18、1718

4

617、17、1717

另外統計了本單位近兩年的彈性氈密度值,共25個值,各樣品的密度如圖1所示。

圖2各樣品的密度值柱狀圖

綜合所列25個樣品的密度數據19個樣品密度在(15~18)kg/m3范圍內,占所有樣品的76%。密度

小于15kg/m3的樣品1個,占所有樣品的4%,密度值大于等于19kg/m3的有5個,占比20%。從統計數據

分析,76%的樣品密度處于(15~18)kg/m3的區間。

圖3各樣品密度值餅狀圖

從收集到的數據分析,密度不在(15~18)kg/m3范圍內的產品占比為24%,密度偏大不利于節約資

源能源,密度偏小則回彈性也隨之減小,如果把密度允許偏差提高不利于促進行業技術進步。因此在標準

中規定標稱密度應不大于16kg/m3,密度允許偏差為+2/-1。

6.2導熱系數(0℃和-170℃)

導熱系數是決定彈性氈保冷效果的一項重要指標,將直接影響儲罐保冷結構的保冷效果,SY/T7349和

GB/T26978中規定了彈性氈0℃導熱系數均應不大于0.040W/(m·k),而實際應用過程中彈性氈長期處于低

溫環境中(如LNG儲罐溫度則達到-170℃),因此在標準中加入了-170℃導熱系數性能指標要求,6個驗

證樣品導熱試驗數據如表2所示:

5

表2彈性氈導熱系數驗證試驗數據

編號

1#2#3#4#5#6#

項目

導熱系數0℃

0.0380.0390.0370.0500.0380.056

W/(m·k)

導熱系數-170℃

0.0190.0200.0180.0300.0210.034

W/(m·k)

結合驗證試驗數據分析多數彈性氈0℃導熱系數可滿足0.040W/(m·k)的指標要求,但4#和6#樣品0℃

導熱系數比0.040W/(m·k)大很多,因此0℃導熱系數指標繼續使用0.040W/(m·k)為0℃導熱系數指標,三

分之二驗證樣品在-170℃導熱系數在0.021W/(m·k)以下,考慮到國內彈性氈實際生產水平將-170℃導熱系

數確定為不大于0.023W/(m·k)。

6.3抗拉強度

根據彈性氈的施工工藝,對其抗拉強度提出指標要求,在SY/T7349中要求彈性氈抗拉強度不低于6.1kPa,

但隨著儲罐體積的增大,6.1kPa已明顯無法滿足現有使用要求,本次驗證試驗數據如表3所示:

表3彈性氈抗拉強度驗證試驗數據

編號

1#2#3#4#5#6#

項目

抗拉強度kPa2727222125113

另外統計了本單位近兩年的彈性氈抗拉強度試驗數據,共計11組數據,抗拉強度數據統計見4:

圖4彈性氈抗拉強度統計值

彈性氈的抗拉強度存在較大差異,但普遍大于6.1kPa,國內某接收站關于彈性氈抗拉強度的技術要求

6

則到達了15kPa,結合彈性氈產品特性及使用方相關要求將彈性氈抗拉強度定為不低于18kPa可滿足生產

企業和使用方的相關要求。

6.4彈性氈的回彈系數

彈性氈的壓縮回彈系數是彈性氈的一項核心性能指標,將直接影響后期儲罐膨脹珍珠巖的二次填充量,

良好的回彈性能可減少膨脹珍珠巖的二次填充量,本次驗證試驗共測試彈性氈產品6個,其回彈系數分別

為:0.42、0.48、0.40、0.54、0.45、0.44,其中1#樣品和3#樣品回彈系數未達到標準指標要求0.44,各樣

品的載荷-變形彈性系數曲線如下:

7

8

六個試樣的載荷-變形彈性系數曲線形狀相似,隨著壓力的增加試樣變形越來越大,但彈性氈的回彈系

數是指加載1676N/m2的壓力和加載239N/m2的壓力時試樣變形的差值(即圖中標紅兩點之差),在SY/T

7349中要求彈性氈回彈系數應大于0.44,結合試驗驗證結果決定繼續使用大于等于0.44為彈性氈回彈系數

指標。

6.5有機物含量

彈性氈良好的回彈性能和其有機物含量密不可分,有機物含量越高,彈性氈往往具備更好的回彈性能,

但隨之導熱系數將會變大,本次驗證試驗數據見4:

表4彈性氈有機物含量驗證試驗數據

試樣編號有機物含量單值%平均值%

116.77、17.35、17.7817.3

216.58、17.21、19.3117.7

315.87、16.32、17.0116.4

419.23、25.22、13.1519.2

523.87、32.74、28.5928.4

622.81、36.97、24.5828.1

另外還統計了本單位近兩年彈性氈有機物含量的試驗數據,共計13組,具體數據如圖5所示:

9

圖5彈性氈有機物含量柱狀圖

從圖中看出,13組樣品中9組樣品有機物含量在25%以內,4組樣品超過25%。但是從其他參數的聯

系來看,有機物含量較低和較高的產品都具有性能的缺陷,其有機物含量數值難以代表整個行業的平均水

平。綜合其他參數尤其是導熱性能、密度和回彈系數后,認為有機物含量的判定標準應提供上限。有機物

含量15%~30%的樣品代表了當前絕大多數生產力水平。對大量樣品的有機物含量進行分析后,認為處于25%

以下的樣品具有較為平均的物理性能,所以采用25%作為上限對彈性氈制品進行要求是符合當前生產力水

平的。

6.6含水率

含水率是影響產品使用狀態進而影響使用壽命的參數,也是衡量從產品生產出來后經過運輸過程到達

施工現場的質量保障參數。SY/T7349中要求彈性氈含水率(質量分數)應不大于0.5%,彈性氈的含水率

驗證試驗數據見表5。

表5驗證樣品含水率試驗數據

試樣編號含水率單值%平均值%

10.74、0.68、0.690.7

20.71、0.75、0.700.7

30.80、0.81、0.830.8

40.70、0.71、0.690.7

50.72、0.70、0.720.7

60.49、0.53、0.510.5

結合試驗數據分析,彈性氈含水率(質量分數)普遍高于0.5%,GB/T13350玻璃棉的含水率為不大于

10

1.0%,結合驗證試驗數據將彈性氈含水率指標定為不大于1.0%。

6.7質量吸濕率

因國內接收站普遍分布于沿海地區,空氣濕度較大,彈性氈在施工時會吸收空氣中水分,從而影響彈

性氈性能,因此有必要對質量吸濕率進行規定。彈性氈按GB/T5480測得的質量吸濕率驗證試驗數據見表6

表6彈性氈質量吸濕率驗證試驗數據

試樣編號質量吸濕率單值%平均值%

11.4、1.4、1.3、1.31.4

21.4、1.4、1.5、1.41.4

31.3、1.3、1.4、1.31.3

41.3、1.3、1.4、1.41.4

51.3、1.3、1.2、1.31.3

61.4、1.5、1.5、1.51.5

結合試驗數據可以看出,彈性氈質量吸濕率在1.3%~1.5%之間,因此將彈性氈質量吸濕率指標定在不大

于2.0%較為合理。

6.8耐凍性

耐凍性是考慮到彈性氈在低溫環境下受壓后是否能繼續保持回彈性能設置的一項指標。從回彈系數試驗

結果曲線可以發現在進行回彈系數試驗過程中彈性氈的最大變形在70%~75%,因此耐凍性試驗設置將試樣

壓至初始厚度的25%。彈性氈耐凍性試驗驗證數據見7,依據耐凍性驗證試驗數據可看出在-170℃條件下試

樣受壓后基本能恢復到初始厚度的90%,將指標定為90%較為合理。

表7彈性氈耐凍性驗證試驗數據

試樣編號耐凍性%平均值%

191、89、9090

295、93、9293

393、93、9293

494、90、8991

595、96、9595

11

695、96、9696

7、與國家/行業標準水平對比情況

本標準與國外同類標準的主要參數對比見表8。

表8本標準與國內其他標準主要參數對比表

標準號本標準SY/T7349-2016GB/T26978-2021

現場組裝立式圓筒平底鋼

標準低溫儲罐絕熱防腐技術規

低溫儲罐用彈性氈質低溫液化氣儲罐的設計

名稱范

與建造

適用于存儲溫度范圍介于

-165℃~0℃的低溫液化氣體,

包括液化天然氣(LNG)和低

適用于陸上現場組裝的操作溫

溫液化石油氣(LPG)等低溫

設計運行溫度介于0℃~-170℃的冷凍度在0~-165℃的立式圓筒形

范圍冷凍烴。

液化氣體儲罐用彈性氈平底冷凍液化氣儲罐絕熱防腐

適用于最大設計壓力不大于

系統

50kPa的儲罐。

不適用于主容器為混凝土的儲

罐。

標記產品名稱、技術特征及本標準號無無

長度(mm)不允許負偏差連續無接縫,不準許有負偏差

試樣尺寬度(mm)

寸、外+10+5

?0?0

形、重量厚度(mm)

+7+15

密度(kg/m3)?0?0

+2+2+2

低溫1儲6?罐1用彈性16?1彈性氈沿整1個6?厚1度方向應

氈表面應平整,不得平整,密度、纖維和粘接

劑的分布應均勻,無降低

有妨礙使用的傷痕、

拉伸或斷裂強度的局部缺

污跡、破損。有貼面

外觀無陷。最外層的彈性氈要求

時,貼面與基材的粘包含鋁箔外覆層,該規格

貼應平整牢固,貼面彈性氈的外覆層與基材的

技術不得有破損和妨礙使粘貼應平整牢固。

要求

用的劃傷。

0℃≤0.040≤0.040≤0.040

導熱系數W/(m·k)

-170℃≤0.023----

平行于表面的抗拉強在施工掛裝時不發生斷裂,應

≥18≥6.1

度KPa滿足設計要求。

壓縮回彈系數≥0.44>0.44≥0.44

含水率%≤1.0≤0.5≤0.5

12

有機物含量%≤25----

1.用于覆蓋奧氏體不

銹鋼時,應滿足GB/T

17393的要求。

對鋼的腐蝕性2.對鋼的腐蝕速率不----

大于5mg/L氯標準參

比溶液對鋼的年腐蝕

深度。

耐凍性%≥80----

質量吸濕率%≤2.0----

取樣

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