LNG非金属材料的热学性能与设计考虑

用于LNG的非金属材料分为支持材料和绝热材料。低温容器设计中，内、外筒体的支撑固定是一个关键问题，既要保证支撑强度（拉伸、剪切应力等）要求，还必须是低漏热，因而支撑构件常选用热导率低而强度高的材料，如玻璃钢、不锈钢等，也可采用接触热阻大的结构型式，如吊索、叠片支撑等。

受拉伸的构件两固定端应留有一定的活动余隙，否则由于内胆的冷收缩拉杆受力太大，会在两固定端产生很大应力。表6-71列出国产玻璃钢的低温性能。

表6-71 国产玻璃钢的低温性能

在LNG储存设备中，常用的绝热材料有玻璃纤维、铝箔多层复合材料、绝热纸、珠光砂（膨胀珍珠岩）、聚氨酯、硅酸钙、硅藻土、软木、泡沫玻璃、泡沫混凝土等。珠光砂的规格和技术参数见表6-72。玻璃棉及其制品的规格和技术参数见表6-73。

表6-72 珠光砂的规格和技术参数

表6-73 玻璃棉及其制品的规格和技术参数

（续）

需要注意的是，绝热材料的绝热性能并非固定不变，在不同的温度范围、不同的压力以及填充不同的气体时，其绝热性能会发生变化。绝大多数材料的热导率随温度的下降而减小。随着压力的升高，各种绝热材料的绝热性能直线下降。填充不同气体时，材料的热导率数值相差悬殊。

在设计和制造绝热材料时，必须特别注意采用防潮措施，因为绝热材料一旦受潮或冻结就会失效。最简单的方法就是在绝热体外壁涂上防潮胶或采用塑料膜，以及提供机械保护层和水蒸气阻挡层。

安全性能也是选用绝热材料时必须考虑的重要问题，好的绝热材料不但应具有优良的防火性能，还应具有较好的防毒性。

美国研制的高压玻璃纤维增强环氧层压材料能满足低温超导设备的支撑、绝缘和绝热的要求，相关力学性能列于表6-74至表6-76。

表6-74　G-10复合层压品的力学性能

表6-75 G-10管的力学性能

表6-76 G-10CR和G-11CR的力学性能

（续）

在进行低温设计时，考虑到热应力与应变对构件尺寸的影响，常常需要知道材料的线膨胀系数。表6-77列出相对于293K的材料线收缩率。表6-78为一些材料的积分线膨胀系数，定义为。

表6-79列出为几种非金属复合材料的线膨胀系数。(www.xing528.com)

表6-80列出一些材料具有温度梯度的冷收缩率。

表6-77 相对于273K的线收缩率

（续）

①线收缩率=（L_293K-L_T）/L_293K。

②加玻璃纤维，在与层垂直方向上测量。

③、④与拉丝方向平行或垂直。

⑤与C轴平行。

⑥取（L_300K-L_T）/L_300K值。

表6-78 一些材料的积分线膨胀系数 （单位：10^-5K^-1）

表6-79 几种复合材料的线膨胀系数 （单位：10^-6K^-1）

（续）

表6-80 一些常用材料具有温度梯度的冷收缩率

压缩木是经过高温和高压作用后，形成的具有优表6-81列出压缩木的性能参数。异力学性能的层状材料。其外观如图6-17所示。

图6-17 压缩木

表6-81 压缩木的性能参数

注：⊥为垂直于分层方向；‖为平行于分层方向。