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節能環保 發展低碳 超低溫錨具實現國產化——記歐維姆超低溫錨具研發歷程

2013/9/10 0:09:00來源:本站整理瀏覽量:4948

2013年4月8日上午,柳州歐維姆機械股份有限公司實驗中心低溫靜載試驗裝置前拉起的警戒線外,中國石化天然氣分公司、液化天然氣低溫儲罐施工、監理、鋼絞線生產廠等多個單位的領導、專家屏住呼吸,神情專注,緊盯著力值顯示器上不斷跳躍的數字。此時溫度顯示儀顯示為-196℃,力值顯示器上數值在不斷上升。四周的空氣仿佛凝固……


是什么試驗吸引了這么多專家、領導的關注?溫度為什么要-196℃?要解開這個謎團還得從LNG說起。

 

歐維姆項目組人員在試驗時加注液氮

 

預應力錨具與超級工程

喜歡看記錄片的朋友一定記得2012年中央電視臺在戛納電影節上獲獎的紀錄片:《超級工程》。

 

今天的中國,隨著經濟和社會的飛速發展,加之自然和歷史的多重原因,產生了許多需要解決的重大問題,這些問題必須借助一些超常規的工程,才能得以改善和解決,而強盛的國力和日益發展的科技水平,讓這些超級工程,最終得以實施。《超級工程》中展現的我國五個重大工程項目之一:《超級LNG船》把我們帶進一個新的領域,告訴我們LNG即液化天然氣的英文縮寫,常溫下的氣態天然氣經過-162℃超低溫處理形成液化天然氣,天然氣超低溫處理后體積縮小約600倍。將天然氣超低溫處理成液化天然氣能節約儲運空間,降低儲運成本。

 

大規模應用LNG是我國能源戰略之一,作為能源大國,我國需要從國外進口LNG,液化天然氣通過超級LNG船運回國內儲存在特制儲罐內,這種儲罐分為內罐和外罐,內、外罐之間填充隔熱保溫材料,內罐采用耐低溫金屬制造,直接存儲LNG,外罐采用預應力混凝土,對內罐起到支撐、保護作用,確保內罐出現意外時LNG不外泄,LNG如果泄漏到空氣中會造成燃燒爆炸等嚴重事故。

外罐的建造離不開預應力錨具。LNG儲罐和水桶作用類似,水桶防止水外泄用鐵絲將桶箍緊,LNG外罐防止外泄用鋼絞線將儲罐箍緊,預應力錨具的作用是將箍緊儲罐的鋼絞線“打結”。

 

錨具錨固張拉伸長后的鋼絞線


我國是預應力錨具生產、應用大國,產量居世界第一,預應力錨具已在公路、鐵路、橋梁、市政、水利水電等多個領域大量使用,LNG儲罐同樣需要預應力錨具。但2012年以前我國LNG儲罐一直使用國外預應力錨具。因為LNG儲罐除滿足常規錨具性能外,還必須滿足超低溫性能要求,2009年前國內還沒有滿足LNG超低溫要求的錨具。同時,使用國外超低溫錨具也有弊病,價格高、技術服務不及時。為擺脫對國外產品的依賴,國內市場提出了超低溫錨具國產化的迫切要求。

 

柳州歐維姆機械股份有限公司作為國內預應力行業的領跑者,毅然扛起了重擔,將開發滿足LNG超低溫要求的超低溫錨具作為自己義不容辭的責任。經過前期細致的準備工作,歐維姆于2005年成立項目組進行《OVM.DW15超低溫結構錨固體系》專項開發。

 

超低溫錨具國產化

歐維姆公司作為預應力專業企業在預應力系統設計、生產、施工方面有豐富經驗,但在低溫試驗、低溫材料上無可參考的經驗,國內也沒有企業進行過要求嚴格的超低溫試驗。按照國外超低溫錨具的要求,應用于LNG超低溫環境的錨具產品應符合歐洲標準ETAG013-2002《后張建筑錨具體系歐洲技術驗收要求》,錨具應在-196℃超低溫環境下進行靜載試驗,試驗結果應滿足標準要求。

 

自項目組成立起,歐維姆就面臨著一個個難以逾越的難題:選用材料、溫度在降到-196℃、沒有超低溫試驗裝置,一切都沒有可借鑒的經驗,國內也沒有超低溫試驗裝置,想從國外公司得到答案顯然不可能。怎么辦?

 

沒有怎么辦,一切需要從頭開始,在所有參與項目開發的人心中,唯一支撐他們的信念就是:必須解決難題,挑戰超低溫!

 

挑戰超低溫不能僅憑熱血和口號,必須以強有力的信念做支撐,以大量的實驗及辛勤的工作為基石。在項目組組長朱萬旭副總工的帶領下,項目組兵分兩路,一路查找資料,查找耐低溫材料,另一路考慮超低溫試驗。

 

項目組成員通過資料了解到液氮可以將溫度降低到-196℃,但液氮裝在特制罐里,試驗時液氮如何抽取?試驗裝置如何保溫?如何在超低溫環境下進行試驗?又是一系列的難題。再苦再難也要干。經過不斷的討論、提出方案、推翻方案、繼續討論的反復工作中,項目組最終確定了可行性方案。

 

歐維姆公司領導對此項目非常重視,項目組通過多方努力,與航天工業總公司某研究所合作開發了一套超低溫試驗系統,可以進行超低溫適時溫度檢測和溫度補償,經過精心準備,超低溫試驗在2006年正式進入試驗階段:試驗人員身著厚重防護服,按正常靜載試驗程序將鋼絞線張拉到破斷力的80%后用泵將液氮抽入試驗槽。第一次試驗不成功,液氮添加速度慢,趕不上揮發速度,溫度也未達到要求。項目組連夜開會分析,討論改進措施,并最終確定了初步改進方案,此時時間已經過了晚上12點,又一個沒吃晚飯的不眠之夜……

 

經過多次失敗,多次總結,多次改進后,2008年12月,在眾多國內外LNG領域專家的見證下,歐維姆公司開發的超低溫錨具按國際上最嚴格的標準要求,在-196℃條件下順利完成了19孔錨具超低溫靜載試驗。試驗結果表明歐維姆公司開發的超低溫錨具完全滿足LNG儲罐超低溫要求,可以放心地應用到LNG儲罐上。這是一次可以載入歐維姆研發史的時刻,同時,這也是中國公司攻克的又一個世界級技術難關。

 

國產錨具在LNG領域零突破


我國LNG儲罐一直采用國外超低溫錨具,要邁出使用國內超低溫錨具第一步是艱難的,為了將國產化的超低溫錨具推向市場,歐維姆公司領導、業務經理、技術負責人等多次到相關單位進行宣傳、推薦,邀請相關人員到公司考察,見證試驗。在不懈的努力下,歐維姆的堅持迎來了轉機。

 

采用歐維姆公司超低溫錨具的青島LNG工程

 

2011年11月30日,中國石化天然氣分公司山東LNG工程項目經理部在北京主持召開“中石化青島LNG混凝土儲罐預應力體系國產化應用”的專家評審會。歐維姆公司同中國石化天然氣分公司山東LNG工程項目經理部、中石化工程建設公司及國內業界相關專家共同參加了會議。專家們在會議上對OVM.DW15超低溫錨固體系表示了充分的肯定,認為其滿足相關技術標準要求,配套國產鋼絞線適用于LNG儲罐工程,該錨固體系的生產工藝、工裝和檢測手段可靠。于是,2012年OVM.DW15超低溫錨固體系正式進入我國LNG領域,在山東LNG儲罐工程上成功應用,實現了我國錨具在LNG領域零的突破。

 

多年努力終于有了回報,歐維姆人挑戰超低溫取得了最終的成功,項目組開發的OVM.DW15超低溫錨固體系已在山東LNG儲罐工程和北海LNG儲罐工程上應用,還有一些LNG儲罐工程正在洽談之中。

 

項目組研制的OVM超低溫靜載試驗系統是目前國內唯一的一套超低溫靜載試驗系統,項目負責人朱萬旭副總工參與編制的《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規程》(JGJ85-2010),將超低溫錨具要求和試驗方法寫進了規程,為我國超低溫錨具的發展和不斷創新奠定了技術基礎。

 

2013年4月8日,國家建筑工程質量監督檢驗中心組織在歐維姆試驗中心進行LNG超低溫錨具靜載試驗,采用OVM超低溫靜載試驗系統,在眾多單位領導、專家的見證下,再次對歐維姆超低溫錨具在-196℃下的靜載錨固性能進行了檢驗,結果完全符合標準要求,試驗順利通過。

 

歐維姆人不怕失敗,敢于創新,勇挑重擔,挑戰超低溫,順利實現了我國LNG儲罐用超低溫錨具國產化,歐維姆人以此為切入點,已帶動工程施工、減隔震支座、施工機具、灌漿材料等系統進入LNG領域。歐維姆人的腳步不會停下,超低溫錨具國產化只是歐維姆眾多技術研發項目中的一項,大直徑高強鋼拉桿錨固體系、天文臺高應力幅拉索體系、第三代核電用預應力錨固體系等許許多多項目正在開發中。

 

未來,等待歐維姆的將是更多的挑戰與艱辛,也將會有更多的成就與榮耀!

(李軍  蔣業東  朱萬旭)

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