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节能环保 发展低碳 超低温锚具实现国产化——记欧维姆超低温锚具研发历程

2013/9/10 0:09:00来源:本站整理浏览量:3769

2013年4月8日上午,柳州欧维姆机械股份有限公司实验中心低温静载试验装置前拉起的警戒线外,中国石化天然气分公司、液化天然气低温储罐施工、监理、钢绞线生产厂等多个单位的领导、专家屏住呼吸,神情专注,紧盯着力值显示器上不断跳跃的数字。此时温度显示仪显示为-196℃,力值显示器上数值在不断上升。四周的空气仿佛凝固……


是什么试验吸引了这么多专家、领导的关注?温度为什么要-196℃?要解开这个谜团还得从LNG说起。

 

欧维姆项目组人员在试验时加注液氮

 

预应力锚具与超级工程

喜欢看记录片的朋友一定记得2012年中央电视台在戛纳电影节上获奖的纪录片:《超级工程》。

 

今天的中国,随着经济和社会的飞速发展,加之自然和历史的多重原因,产生了许多需要解决的重大问题,这些问题必须借助一些超常规的工程,才能得以改善和解决,而强盛的国力和日益发展的科技水平,让这些超级工程,最终得以实施。《超级工程》中展现的我国五个重大工程项目之一:《超级LNG船》把我们带进一个新的领域,告诉我们LNG即液化天然气的英文缩写,常温下的气态天然气经过-162℃超低温处理形成液化天然气,天然气超低温处理后体积缩小约600倍。将天然气超低温处理成液化天然气能节约储运空间,降低储运成本。

 

大规模应用LNG是我国能源战略之一,作为能源大国,我国需要从国外进口LNG,液化天然气通过超级LNG船运回国内储存在特制储罐内,这种储罐分为内罐和外罐,内、外罐之间填充隔热保温材料,内罐采用耐低温金属制造,直接存储LNG,外罐采用预应力混凝土,对内罐起到支撑、保护作用,确保内罐出现意外时LNG不外泄,LNG如果泄漏到空气中会造成燃烧爆炸等严重事故。

外罐的建造离不开预应力锚具。LNG储罐和水桶作用类似,水桶防止水外泄用铁丝将桶箍紧,LNG外罐防止外泄用钢绞线将储罐箍紧,预应力锚具的作用是将箍紧储罐的钢绞线“打结”。

 

锚具锚固张拉伸长后的钢绞线


我国是预应力锚具生产、应用大国,产量居世界第一,预应力锚具已在公路、铁路、桥梁、市政、水利水电等多个领域大量使用,LNG储罐同样需要预应力锚具。但2012年以前我国LNG储罐一直使用国外预应力锚具。因为LNG储罐除满足常规锚具性能外,还必须满足超低温性能要求,2009年前国内还没有满足LNG超低温要求的锚具。同时,使用国外超低温锚具也有弊病,价格高、技术服务不及时。为摆脱对国外产品的依赖,国内市场提出了超低温锚具国产化的迫切要求。

 

柳州欧维姆机械股份有限公司作为国内预应力行业的领跑者,毅然扛起了重担,将开发满足LNG超低温要求的超低温锚具作为自己义不容辞的责任。经过前期细致的准备工作,欧维姆于2005年成立项目组进行《OVM.DW15超低温结构锚固体系》专项开发。

 

超低温锚具国产化

欧维姆公司作为预应力专业企业在预应力系统设计、生产、施工方面有丰富经验,但在低温试验、低温材料上无可参考的经验,国内也没有企业进行过要求严格的超低温试验。按照国外超低温锚具的要求,应用于LNG超低温环境的锚具产品应符合欧洲标准ETAG013-2002《后张建筑锚具体系欧洲技术验收要求》,锚具应在-196℃超低温环境下进行静载试验,试验结果应满足标准要求。

 

自项目组成立起,欧维姆就面临着一个个难以逾越的难题:选用材料、温度在降到-196℃、没有超低温试验装置,一切都没有可借鉴的经验,国内也没有超低温试验装置,想从国外公司得到答案显然不可能。怎么办?

 

没有怎么办,一切需要从头开始,在所有参与项目开发的人心中,唯一支撑他们的信念就是:必须解决难题,挑战超低温!

 

挑战超低温不能仅凭热血和口号,必须以强有力的信念做支撑,以大量的实验及辛勤的工作为基石。在项目组组长朱万旭副总工的带领下,项目组兵分两路,一路查找资料,查找耐低温材料,另一路考虑超低温试验。

 

项目组成员通过资料了解到液氮可以将温度降低到-196℃,但液氮装在特制罐里,试验时液氮如何抽取?试验装置如何保温?如何在超低温环境下进行试验?又是一系列的难题。再苦再难也要干。经过不断的讨论、提出方案、推翻方案、继续讨论的反复工作中,项目组最终确定了可行性方案。

 

欧维姆公司领导对此项目非常重视,项目组通过多方努力,与航天工业总公司某研究所合作开发了一套超低温试验系统,可以进行超低温适时温度检测和温度补偿,经过精心准备,超低温试验在2006年正式进入试验阶段:试验人员身着厚重防护服,按正常静载试验程序将钢绞线张拉到破断力的80%后用泵将液氮抽入试验槽。第一次试验不成功,液氮添加速度慢,赶不上挥发速度,温度也未达到要求。项目组连夜开会分析,讨论改进措施,并最终确定了初步改进方案,此时时间已经过了晚上12点,又一个没吃晚饭的不眠之夜……

 

经过多次失败,多次总结,多次改进后,2008年12月,在众多国内外LNG领域专家的见证下,欧维姆公司开发的超低温锚具按国际上最严格的标准要求,在-196℃条件下顺利完成了19孔锚具超低温静载试验。试验结果表明欧维姆公司开发的超低温锚具完全满足LNG储罐超低温要求,可以放心地应用到LNG储罐上。这是一次可以载入欧维姆研发史的时刻,同时,这也是中国公司攻克的又一个世界级技术难关。

 

国产锚具在LNG领域零突破


我国LNG储罐一直采用国外超低温锚具,要迈出使用国内超低温锚具第一步是艰难的,为了将国产化的超低温锚具推向市场,欧维姆公司领导、业务经理、技术负责人等多次到相关单位进行宣传、推荐,邀请相关人员到公司考察,见证试验。在不懈的努力下,欧维姆的坚持迎来了转机。

 

采用欧维姆公司超低温锚具的青岛LNG工程

 

2011年11月30日,中国石化天然气分公司山东LNG工程项目经理部在北京主持召开“中石化青岛LNG混凝土储罐预应力体系国产化应用”的专家评审会。欧维姆公司同中国石化天然气分公司山东LNG工程项目经理部、中石化工程建设公司及国内业界相关专家共同参加了会议。专家们在会议上对OVM.DW15超低温锚固体系表示了充分的肯定,认为其满足相关技术标准要求,配套国产钢绞线适用于LNG储罐工程,该锚固体系的生产工艺、工装和检测手段可靠。于是,2012年OVM.DW15超低温锚固体系正式进入我国LNG领域,在山东LNG储罐工程上成功应用,实现了我国锚具在LNG领域零的突破。

 

多年努力终于有了回报,欧维姆人挑战超低温取得了最终的成功,项目组开发的OVM.DW15超低温锚固体系已在山东LNG储罐工程和北海LNG储罐工程上应用,还有一些LNG储罐工程正在洽谈之中。

 

项目组研制的OVM超低温静载试验系统是目前国内唯一的一套超低温静载试验系统,项目负责人朱万旭副总工参与编制的《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85-2010),将超低温锚具要求和试验方法写进了规程,为我国超低温锚具的发展和不断创新奠定了技术基础。

 

2013年4月8日,国家建筑工程质量监督检验中心组织在欧维姆试验中心进行LNG超低温锚具静载试验,采用OVM超低温静载试验系统,在众多单位领导、专家的见证下,再次对欧维姆超低温锚具在-196℃下的静载锚固性能进行了检验,结果完全符合标准要求,试验顺利通过。

 

欧维姆人不怕失败,敢于创新,勇挑重担,挑战超低温,顺利实现了我国LNG储罐用超低温锚具国产化,欧维姆人以此为切入点,已带动工程施工、减隔震支座、施工机具、灌浆材料等系统进入LNG领域。欧维姆人的脚步不会停下,超低温锚具国产化只是欧维姆众多技术研发项目中的一项,大直径高强钢拉杆锚固体系、天文台高应力幅拉索体系、第三代核电用预应力锚固体系等许许多多项目正在开发中。

 

未来,等待欧维姆的将是更多的挑战与艰辛,也将会有更多的成就与荣耀!

(李军  蒋业东  朱万旭)

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