国际LNG标准概述

1.综合性类的标准

LNG工业领域方面的标准，国际上比较权威的应该首推美国消防协会颁布的《液化天然气（LNG）生产、储存和操作标准》。该标准属于综合性的标准，对LNG的生产、储存和处理方面作了具体的规范，在国际LNG工业领域具有很高的知名度。除NFPA 59A标准以外，英国、加拿大和澳大利亚等国家也有一些类似的标准，见表9-41。

表9-41 LNG综合性标准

几十年来，NFPA 59A标准历经数次修订，目前最新版本为2006版。NFPA59A最早是1960年由美国气体协会起草的液化天然气的标准，1964年向美国消防协会（NFPA）提交了标准草案。1966年成立了燃气委员会，由燃气委员会和公用设施气体分委员会共同负责标准的起草。NFPA 59A的第一个正式版本于1967年在美国消防协会的年会上通过。1969年初，LNG使用的范围已经超过了1967年版本所涵盖的公用设施气体工厂。美国石油协会建议用他们的标准PUBL2510A LPG安装的设计和建设来完善NFPA59A标准。因此，天然气委员会为此目的而成立。1971年的版本是扩大了适用范围以后的第一个版本，此后有过1972年、1975年、1985年、1990年、1994年、1996年和2001年版本。2006年版的NFPA 59A在格式上有较大的修改。

NFPA 59A 2006版标准由液化天然气技术委员会起草，于2005年6月在拉斯维加斯召开的NFPA技术会议上通过。2005年7月29日由标准理事会颁布，2005年8月18日生效，取代以前所有版本。该版的NFPA 59A从2005年8月18日起批准为美国国家标准。

美国NFPA 59A—2006《液化天然气（LNG）生产、储存和操作》标准共分为14章：第1章总则；第2章参考文献；第3章定义；第4章一般要求；第5章选址和平面设计；第6章工艺设备；第7章LNG固定储罐；第8章汽化设施；第9章管道系统和部件；第10章仪表和电气装置；第11章LNG和制冷剂的输送；第12章消防保险和安全；第13章使用ASME固定储罐的要求；第14章运行、维护和人员培训；附录。

NFPA 59A—2006版在编辑上进行了一些修改，与以前的版本相比，使版面更清楚。第5章的修改，涵盖了双容和全容型LNG储罐，在标准中加入了这些储罐的定义。LNG储罐的抗震标准也作了修改，以符合ASCE7建筑和其他结构最低设计载荷的要求。第11章增加了LNG海上转移时应急方案的要求。

英国BS EN1473—1997《液化天然气设备与安装——陆上装置的设计》为英国标准，同时也是欧洲标准，这个标准为LNG装置提供功能性指导。推荐的规范可使LNG装置的设计、建造和运行非常安全，并且不会对环境造成负面影响，比较环保。BS EN1473—1997标准共有16章：第1章范围；第2章参考文献；第3章术语和定义；第4章安全设备和环境；第5章液化站；第6章储存和维护系统；第7章LNG泵；第8章LNG汽化；第9章管道系统；第10章天然气的接收和输配；第11章天然气回收和处理站；第12章辅助电路和建筑；第13章固定的保护设备；第14章控制系统；第15章建造和试运行；第16章油漆、防火和脆变保护及附录。

澳大利亚AS 3961—2005《液化天然气的储存和操作方法》标准，由澳大利亚标准委员会ME—70编写，取代AS 3961—1991，是一个综合类LNG标准。编写这个标准的目的是为液化天然气的储存和运输装置的设计、建造和运行提供规范。内容包括提供海运常压储罐的安装、管道峰值补偿和压力储罐等。这个标准技术上类似于1991版，然而参考文献经过了修正和更新，少量的文体上修改可以更新地反映出该份标准的风格。这个标准是以其它两份澳洲标准为蓝本的：一是AN/NZS1596《液化石油气的储存和运输》，考虑到液化石油气和液化天然气之间具有相似性；二是AS1940《易燃可燃液体的储存和运输》，考虑到液化天然气的常压储存和易燃液体的储存很类似。这个标准从以下方面融合了两份蓝本之间的不同点：压力储罐，公路、铁路储罐，海运常压储罐和管道输送系统。AS 3961—2005标准共有7章：第1章概要和范围；第2章一般安装规范；第3章压力储罐；第4章常压储罐；第5章自动加料站；第6章操作、运行；第7章防火等。

2.有关LNG储罐方面的标准

LNG储罐可以分为两大类：压力容器型储罐和常压型储罐。一般情况下，压力容器型储罐容量比较小，属于低温压力容器，应符合压力容器的标准（美国为ASME标准，在国际上得到广泛应用），在工厂进行生产，产品形成系列化。常压型储罐都是大型LNG储罐，根据不同工程项目和当地条件进行单独设计和建造。LNG储罐是LNG系统的关键设施，建造一个储罐就是一个较大的工程项目。因此，有关LNG低温储罐的标准也是LNG工程中的广为关注的重要标准。对于容量在几万立方米以上的大型LNG储罐，很多国家缺乏设计能力，也没有自己的标准。我国目前也是这种情况，建造大型的LNG储罐，通常采用国际招标的方法，标准也只能是采用国外的，因此有必要了解国际上的有关标准。国际上有关LNG储罐的标准见表9-42。

表9-42 国际上有关LNG储罐的标准

（1）关于LNG储罐的设计规范LNG储罐属于冷冻液化气体（RLG）储罐。关于冷冻液化气体储罐的设计原则和实施规则，不同的标准有一定的差异。对于一些大型的LNG接收站储罐，国际上也只有少数国家有这类储罐的标准。大型LNG储罐的设计和建设，一般是通过国际招标方式，来确定储罐的设计者或工程总承包人。业主本身可能没有自己国家的标准，需要采用或参考国际上比较成熟并为国际上认可的规范和标准。有些储罐设计者提出的具体技术规格要求，可能涉及到一个或多个国际标准，业主也可能提出具体的设计要求。储罐设计很容易出现究竟应遵循哪些标准的问题。对于选用标准的规则和如何处理标准之间的差异，缺少明确的方法和规定。

BS7777—1973、EN1473—1997、API20—2002附件Q、NFPA59A—2001和2006、EN1473—2005草案及EN14620—2003草案等，对冷冻液化气体储罐都提出具体要求。LNG储罐设计中最常引用的标准见表9-43。表9-44列出标准的应用范围限制。

表9-43 LNG储罐设计中最常引用的标准

①BS7777最近（06.12.29）被BSEN14620（2006）替代。

②prEN14620草案被替代，到2006年底，EN14620被许多国家接受。

表9-44 标准的应用范围限制

注：1bar=10⁵Pa。

这些标准为储罐的设计条件、储存方法选择的评判准则、设计准则、测试、委托/解除委托、检查和监测提供了技术定义和指南。标准的适用范围如下：

1）EN1473和NFPA59A标准主要针对LNG储罐及设备安装。

2）API620标准主要针对钢制冷冻液化气体储存罐。

3）BS7777和prEN14620标准主要针对钢制和混凝土储罐。

（2）LNG储罐设计和概念准则的差别 在标准中提到和定义了大量的设计准则，其详细程度的差异非常大。

1）地震载荷。OBE和SSE重复周期，所有的标准中，OBE的重复周期是475年，SSE的重复周期是2975年，除了在prEN1473的4.3.2.4节中，SSE的间隔是10000年，而NFPA59A的7.2.2.3节中，SSE的间隔是2475年。表9-45列出现有标准中OBE和SSE可操作性和完整性。

表9-45 标准中OBE和SSE可操作性和完整性

2）关于物体撞击或飞行物影响的考虑。设计中考虑物体撞击或飞行物影响已经很普通，但通常在进行危害评估时要涉及具体要求。惟一提供了设计指南的是BS7777[第1部分，7.3.2节]，提到了“重50kg以45m/s飞行的物体”。

许多设计都引用了这一段，但这点信息是不够的，需要更多的信息，如物体的规格（口径）和物体可塑性（deformability）等。显然，飞机引擎的影响和恐怖活动的影响会成为设计的准则。问题在于需要对准则作出明确和定量的规定。

3）外部爆炸及其影响。一个比较传统的提法是蒸汽云爆炸引起的冲击波，这些标准可能都提到了，例如：在BS7777中[第1部分，7.3.2节]或prEN14620草案[第1部分，3.3.4节]，但这些标准都没有提供具体的指南。爆炸波的强度是蒸汽云数量的函数，如果进行风险的量化评定（QRA），冲击波应该用压力峰值和时间间隔来表示。

4）严重和轻微的内漏和外漏。对于双容罐、全容罐或薄膜型储罐的情况，如果内罐或薄膜（mem-brane）发生泄漏，外罐直接受液化天然气的压力和温度的影响。除了结构问题外，泄漏对蒸发气体（boil-off）的膨胀和压力安全系统也有影响。

5）内罐溢出定义。大多数标准提到了大量泄漏和轻微泄漏。轻微泄漏通常与低温部位有关，见prEN14620第1部分，7.3.3.1节；大量泄漏则涉及到辅助罐的容纳能力，见BS7777第1部分，7.3.4节，规定辅助罐应能容纳内罐的最大容量。

在这些标准中，只有prEN14620第1部分，7.2.2.1节中，压力安全阀设计部分，对“内罐泄漏”有惟一客观的定义，如“第一层内罐体一个20mm的孔”。但上述定义没有澄清与泄漏现象相关的技术问题。例如：对流动的热动力影响，流动的液体与隔热材料（珍珠岩、弹性层）的相互影响；在外罐壁飞溅区形成的冷区的形状和大小等。这些现象比单独的液体通过特定的孔自由流动复杂得多。

如何正确理解溢出的LNG穿过有隔热材料的罐内绝热空间时的汽化，也没有给出比较清楚的定义。比较多的考虑是在可能的地震载荷下，与OBE相关的重大泄漏，要求外罐有能力控制这些液体。其理由在NFPA59A—2006的B.3.4节中提到：“如果在SSE之后LNG储罐失效，围堰系统必须保持不受影响，并且在余震后能控制住LNG储罐中的物料。”

6）外部溢出定义。在几个标准中都强调了外部溢出，比如BS7777—1993中第1部分，C3.6节的建议：“外罐应该防止多余的产品从罐顶溢出，造成对外壳的不利影响”。溢出收集系统在标准中没有涉及到，prEN14629—2003中第1部分，7.3.3.2节简单提到了“在与液体产品接触的地方，应该设计可能出现的溢出区域，或设计收集和排泄系统”，而没有进一步明确。在NFPA59A—2001中的4.1.2.5节和NFPA59A—2006中的7.2.1.5节，也有类似的要求，提出“LNG容器外表面的任何部分，可能会由于LNG泄漏，或者从法兰、阀门密封处，或其他非焊接接口而暴露在低温下，应该对低温的影响有所防备，或者对其后果有防护措施。”(www.xing528.com)

根据以往的经验，在围堰底部的收集系统和与此关联的向下的输送管道系统，需要与业主作深入的讨论。向下的输送管道系统的大小、类型和设计方法，实际上没有任何已经为设计者所接受的概念，而且项目之间可以存在非常大的差别。这里有一个比较关注的问题，是蒸发气体进入向下的输送管道系统可能产生的后果，以及保证LNG流动的方法。NFPA59A—2001中的2.2.2.3节和NFPA59A—2006中的5.2.2.4节，提到了这一事实而没有作进一步的说明：“如果使用向下的输送管道系统来迅速让LNG离开关键部位，其通道大小应该能满足预想的液体流动和蒸发形成速度。”设计人员希望未来的标准应该建议在这一问题上做出更明确的说明。

7）穿过储罐侧壁的管道。管路在进出双容罐、全容罐或薄膜型储罐时，应该从罐顶穿过，这是一个为大家熟知的概念。上面提到的几个标准中，只有EN1473—1997的6.2.3节和prEN1473—2005的6.3.3节，明确禁止管道通过基础或储罐侧壁进出储罐。

BS7777—1993的第1部分，C3.2节中提到：“外部泄漏到大气的风险可以通过下列方式降至最低：①所有的接管都应避免低于最高液面；②如果无法避免低于最高液面的接头，则应限制其数量和大小”。

prEN14620—2003的第1部分，7.1.6节中规定：“考虑预应力钢筋混凝土外罐密封性，任何管线都必须从储罐的顶部进出，对其他储罐而言，任何与主罐或辅助罐的连接都应当控制在最少”；“所有的进出管线最好是通过顶部”。

NFPA59A—2006的5.2.2.7节规定：“双容或全容罐应当没有管道从液面下进出。”

8）辅助罐的LNG密封性。各种标准在考虑辅助罐的密封性方面有所不同。所有的标准对衬板的作用理解不一致。

BS7777—1973的第3部分，6.7.2节中，建议使用低温衬板，“如果由于溢出/泄漏造成与低温产品的接触，衬板和膜应该选择能够经受低温的材料。”BS7777对位于轻微溢出的液面上、下的衬板作出明确的区别。显然，需要对“轻微泄漏”作出明确定义。

prEN14620的第1部分，7.1.5节中，考虑了预应力混凝土外罐的密封性，没有液体密封衬板能提供充分的“最小压缩区域”及“裂缝宽度的限制”。

对预应力混凝土制造的外罐，EN1473—1997的6.2.2节，将其要求限制在“预应力钢筋应该保持与最大静压强度相匹配”。此外，这个标准在同一段写道：应该用内衬混凝土保证辅助容器LNG密封性。

prEN1473—2005的6.3.2节的要求与EN1473—1997相似，但是与“混凝土”一起的“衬板”被删除。增加了一个要求：“在硬基础/墙连接出口使用热保护”。

NFPA59A—2006的5.2.2.5节和7.2.1.5节，关于围堰和低温设计适应性的要求都比较笼统。

9）辅助罐最小压缩范围和最小压缩应力。加强辅助罐密封性的一个关键因素，是在内容器泄漏时，“剩余受压区”的“最小剩余压缩应力”。

BS7777—1973的第3部分，8.7.2节，要求在预应力主要方向，最低平均压缩应力1.0MPa，但没有提到在热应力和其他内、外产生的应力共同作用，应该在多大程度上考虑剩余压缩应力。

许多招标文件的定义更具体，经常要求在达到壁厚10%的剩余压缩区预应力，主要方向最低要有1.0MPa的压应力。

prEN14620草案的第3部分，6.5.2.2节，考虑要求压缩区最小厚度为100mm，同时考虑根据混凝土质量和实际的弯曲和轴向压力，限制混凝土张力。

10）外罐裂缝开度限制。prEN14620草案的第3部分，6.5.2.1节，提供了一点简单的信息：“裂缝宽度基于建造环境条件，但不得大于0.25mm。”这一标准是业主和审查人员讨论很多的问题，可是所有标准几乎都没有提及。

（3）其他设计内容

1）外壳可允许的沉降。BS7777—1993的第3部分，7.5.4节，规定了限制储罐倾斜、储罐底面沉降及储罐周边沉降的要求。其他标准只是一般性地提到这些问题。它们要求在设计时应当证明储罐的组件可以吸收沉降，如prEN14620的第1部分，7.1.9节。

2）地震安全停车（SSE）情况下的周向应力。NFPA59A—2001的4.1.3.6节和NFPA59A—2006的7.2.2.8节，预应力混凝土容器规定了压力限制检查、轴向张力和压缩力，以及最高限的压力限制。被动的和预应力加强都要作上述限制检查。这一方法比其他标准提到的适用的设计规则允许的限制更严格。

3）液位和容量的定义。储罐容量容易引起一些混淆。“工作容积”、“储罐净容积”、“最大有效容量”或“储罐总容积”这些术语经常被用到。在考虑储罐能力和根据不同定义引起的规格差异时，需要有明确的定义。另一个可能引起误解的是对不同液面的定义，如运行液面、最低液面、最高设计液面等；以及提出使用的警戒液面的缩写，如LALLL，LAH，LHHA等。

BS7777—1993的第1部分，A.2节，提供了一些细节，有“液面警报的典型例子”。EN1473—1997的6.5.1节、prEN1473草案的6.6.2节和prEN14620—2003的第1部分，7.2.1.2节，在涉及仪器时，间接提到了一些液面的问题。

液位和容量这两个问题紧密相关，因为储罐容量取决于基础和顶部的参考液位。

4）钢筋低温应力的评价。评价钢筋的低温特性时，大多数标准的温度基准低于-20℃，NFPA59A低于-29℃。标准中评价钢筋在低温下的许用拉伸应力有两种方法。

①等效许用应力。NFPA 59A—2001的4.3.2.3节和NFPA 59^a—2006的7.4.1.3节，要求在设计条件下达到LNG温度时，应当大大降低许用应力，BS7777—1993的第3部分，6.3.3节重复了这一要求，作为一个可选方案，但也明确指出了这一极限值的不经济性。

②非等效许用应力。BS 7777—1993的6.6.3节和6.6.4节，认为钢筋在正常应力水平下的使用，可满足延展性和韧性方面的标准。通过在设计温度下对无缺口或缺口钢筋进行拉伸试验可以证明这些标准。该标准主要比较了无缺口和缺口样本的拉伸强度和塑性延展。

prEN 14620草案的第3部分，A.3节也认为钢筋在正常应力水平下的使用，可以满足延展性和韧性的标准。测试程序以及钢筋的开槽与BS中相似，但是标准之间也略有不同。

BS7777和prEN 14620之间的差别，是在钢材市场中对钢筋的选择，因此在费用上也就不同。表9-46列出BS7777和prEN14620冷态测试差异。表9-47列出低温条件下的混凝土标准。

表9-46 BS7777和prEN14620的冷态测试差异

表9-47 低温条件下的混凝土标准

3.涉及LNG运输的标准

IMDG 32—2004《国际海运危险货物规则》。

国际海运组织（IMO）海上LNG运输船舶的三个主要规则：《散装运输液化气体船舶构造和设备规则》；《现有散装运输液化气体船舶规则》；《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》及其修正案。

《散装运输液化气体船舶构造和设备规则》，是国际海事组织在1975年11月12日通过A.328（X）决议后实施的。该规则简称GC规则，于1976年10月31日生效。它对1976年12月31日及以后至1986年7月1日前安放龙骨，或处于相应阶段、重大改建的液化气船适用；同时，对于1976年12月31日前安放龙骨，在1980年6月30日以后交付使用的液化气船也适用。《现有散装运输液化气体船舶规则》也是这次会议通过A329（I）决议后实施的。该规则简称现有船GC规则，于1976年12月31日生效。它是对GC规则的补充，主要适用于1976年10月31日以前交付使用的液化气船。《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》，是国际海事组织海安会于1983年6月17日通过决议MSC.5（48）后实施的。该规则简称IGC规则，于1986年7月1日生效。该规则主要适用于1986年7月1日以后安放龙骨或，处于相应阶段、重大改建的液化气船。该规则生效以来已进行了5次修改，最近的一次修正是在2000年12月5日，以MSC.103（73）号决议通过的修正案。1990年，中国船级社首次颁布了适用于CCS船级的液化气体船规范——《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》。根据1990年、1992年、1994年、1996年、2000年等IGC规则和修正案以及相关的经验，于2005年再次颁布了《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》。该规范在编排上作了较大改动，共分三个部分：第一部分为总则，这部分是CCS所有独立规范具有的特定章节；第二部分为入级检验与船体结构补充规定；第三部分为IGC规则，并在相应条款下增加特别标明的CCS条款（进行补充和解释）。这样的编排将船级要求和法定要求有效地进行了分离。该规范主要新增/修改内容包括：补充了IMO以MSC.32（63）、MSC.59（67）和MSC.103（73）决议通过的IGC规则修正案，使之包括了现已生效的IGC规则全部条款内容；全面地纳入了IACS的统一要求及部分统一解释；增加了CCS相关法律条款，使该规范从形式上成为一本独立的规范。

IMO三大公约：①《1974年国际海上人命安全公约（SOLAS）》，SOLAS公约的主要目标，是制定符合船舶安全要求的构造、装备和船舶操作的最低标准，是关于船舶安全的；②《73/78防污公约（MARPOL 73/78）》，是关于海洋环境保护的；③《78/95海员培训、发证和值班标准国际公约（STCW78/95）》，是关于船员质量的，是一份为了提高海员的素质来保障航海安全的国际公约，用于规范海员培训、发证和值班标准，以实现提高航海人员的整体素质。这三大公约及它们的修正案很有代表性，已经成为国际公认的行为规范。此外，还有一个公约和一个规则也很重要，即《1966年国际船舶载重线公约》和《1972年国际海上避碰规则》，都是有关人命财产和航行安全的。

国际海事组织（IMO）于2004年5月的第78届海上安全委员会会议上，通过了《国际海运危险货物规则》第32次修正案（IMDG 32—2004）。2006年1月1日生效，规定了海上运输危险品的规则。