[发明专利]低温管道结构与方法

说明书

本申请要求我们的序号为60/556,535的美国临时专利申请的权益， 该申请于2004年3月26日提交，其在此引入作为参考。

技术领域

传输低温物质(通常至少低于-200°F)的管道的结构与方法。

背景技术

流体和/或气体在管道中的低温传输经常存在着问题，这是由于进入 管道的流体或气体的低温导致大多数的管材实质收缩，从而产生相当大 的热应力。虽然人们为适应热应力进行了许多尝试，但这些解决方案又 引起了新的困难。

在大多数已知的结构中，低温管道采取一种套管结构，在这种结构 中，外保护管沿圆周方向包围内管道，低温物质在所述内管道中传输。 因此，这种系统通常包括充满绝缘材料或抽成低压的环状空间。这种绝 缘的例子包括如EP0412715中所教导的泡沫绝缘体，如WO2004/099554 中所披露的柱状缠绕气凝胶，以及如GB1422156中所描述的真空的利用。 但是，所有或者几乎所有已知的绝缘材料都不能减小低温物质进入管道 时所形成的热应力。因此，即使绝缘将冷损失减少到至少一定程度，但 绝缘材料也无法为所述套管结构提供任何结构上的支持。

为了减少热应力和改进管道的结构稳定性，可以采用如GB2168450 中所描述的褶皱绝缘材料。替代地，如法定发明注册H594中所记载的那 样对所述环状空间加压。但是，这种稳定性通常依然是不足的，尤其是 对于相对长的管道。也可以如GB2186657中所描述的那样，通过提供允 许管道的一段相对于另一段活动的膨胀接头和/或风箱来减小热应力。不 幸的是，虽然这种结构在相当程度上(即使如果不是全部)减小了低温 管道上的热应力，但新的不利因素出现了。其中，膨胀接头和/或风箱易 于泄漏，安装相对困难，并且一旦出现故障，更换很麻烦。

替代地，通过采用应力锥将低温管与外管连接，套管结构中的热应 力也可以减少，所述应力锥将外管的轴向应力转化为低温管上的压缩应 力，如编号为3,865,145和4,219,224的美国专利所描述的那样。在这 种结构中，当装配管道时，预压外管的端部，这样会在低温管上产生压 缩负载。低温物质一进入低温管，热收缩就会平衡所述压缩。同样地， 如GB1,348,318中所描述的，低温管的热收缩力被传递到外套，所述外 套的预压是可选择的。由于安装相对简单，并且力的传递程度可以控制， 这种结构在概念上是很吸引人的。但是，在这种结构中，因为众多的焊 缝需要顺次排列，所以安装相对复杂。而且，由于外管与内管的特定连 接，以及应力锥的特定布置与结构，应力会集中在连接两段低温管的焊 缝上。

在另一已知的方法中，低温产品管道可如编号为6,145,547的美国 专利所教导的那样由INVAR^TM(36％镍钢)制造，该材料具有非常低的膨 胀和收缩特性。因而，在这种管道中热应力几乎完全消除并且构造确实 简单。但是，INVAR^TM钢相对昂贵，因此成本常常受到限制。

因此，虽然现有技术中低温管道有多种结构可用于减小热损失和热 应力，但所有或者几乎所有的结构都存在着一些不利因素。所以，仍然 需要对低温管道的结构和方法进行改进。

发明内容

本发明涉及管道的结构和方法，尤其是包含有隔壁的低温管道，其 使用隔壁从内管向外管传递热应力，其中部分隔壁形成管路，该管路流 体连通地地连接管道的两个内管，并且将产品从两个内管中的一个传送 到另一个。最优地，该管道是传输液化天然气(LNG)的低温管道，而该 隔壁是金属隔壁。但是，另一方面，非金属隔壁在这里也是适用的。这 样的非金属隔壁通常会经由内管与外管间的摩擦联结传递热应力，并且 仅在某些情况下才形成内管所运送的产品的管路。

在本发明主题的一个方面，低温管道包含有隔壁，该隔壁具有内部 过渡元件以及连接至并至少部分地围绕所述内部过渡元件的第一、第二 外部过渡元件。在这些实施例中，优选的是内部过渡元件形成从第一低 温管道向第二低温管道传送低温产品的管路。优选地，第一和第二过渡 元件将第一和第二外套管道分别与第一和第二低温管道连接，以使第一 和第二低温管道中的热应力负载分别传递到第一和第二外套管道。