Основные физические свойства газов
Рассмотрим некоторые физические свойства газов, которые могут создать опасности при их транспортировке.
ВОЗДЕЙСТВИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ( BRITTLE FRACTURE )
Многие металлы и материалы под воздействием низких температур могут изменять свои свойства. При температуре ниже 0°С механические характеристики корабельной стали ухудшаются. У обычной корабельной стали при температурах ниже —10°C меняется структура металла, ослабляются связи между атомами в кристаллической решетке, в результате чего металл теряет пластичность, прочность и в результате растрескивается даже без явного внешнего механического воздействия.
Добавка к стали никеля или использование специальных алюминиевых сплавов в конструкциях грузовых танков и трубопроводов позволяет обрабатывать грузы с очень низкими температурами кипения (-164° С для метана).
ВСПЛЕСКИВАНИЕ ГРУЗА ( SLOSHING )
Поскольку сжиженный газ обладает всеми свойствами жидкости, то при его транспортировке должное внимание необходимо уделять воздействию свободной поверхности жидкости на остойчивость судна. Более того, при неполном заполнении танка грузом и значительной свободной поверхности жидкости в танке гидродинамические удары, возникающие в танке, могут привести к разрушению как устройств и механизмов внутри танка, так и самого танка. Именно для уменьшения гидродинамических ударов и воздействия свободной поверхности жидкости грузовые танки больших газовозов имеют продольную переборку или же сужающуюся верхнюю часть. Всплескивание груза может привести также к образованию внутри груза пузырьков воздуха, которые увеличивают электростатический заряд в танке.
ПЕРЕВОРАЧИВАНИЕ ГРУЗА ( ROLLOVER )
Переворачивание груза — это процесс быстрого самопроизвольного перемешивания сжиженного газа в танке, который происходит в результате температурного расслоения груза и образовавшейся разницы плотности слоев.
Практически все жидкие углеводороды подвержены переворачиванию в той или иной степени. Однако наиболее ярко оно проявляется у криогенных жидкостей. Самым опасным грузом в этом смысле является природный газ (LNG). Его способность к спонтанному перемешиванию зависит от фракционного состава, температуры и давления, при которых происходит его обработка и хранение.
Если при хранении сжиженного газа в береговых емкостях или в грузовых танках газовоза происходит отбор выпара компрессорными установками, то за счет испарения понижается температура поверхностного слоя жидкости, в результате чего слегка повышается его плотность. Таким образом слой жидкости вблизи поверхности танка становится несколько тяжелее, чем жидкость на нижних уровнях танка. Как только расслоение по плотности достигнет критической величины (обычно разность температур должна составить 5-7°С), поверхностный слой груза моментально как бы проваливается в глубь танка. Такое спонтанное перемешивание представляет значительную опасность для больших судов с мембранными или полумембранными танками (рабочее давление 0,25 бара), поскольку при перемешивании теплый груз оказывается у поверхности, усиливается его парообразование, значительно и резко повышается давление в танке. В лучшем случае это приведет к срабатыванию предохранительных клапанов, а в худшем — к разрушению танка.
Для возникновения перемешивания не требуется никаких внешних воздействий — вибрации или подачи дополнительного груза в танк, достаточно лишь небольшого изменения температуры внутри груза, и под действием силы тяжести произойдет быстрое перемешивание содержимого танка.
Для того чтобы избежать переворачивания, необходимо регулярно перемешивать груз с помощью грузовых насосов.
Спонтанное переворачивание груза может возникнуть и в том случае, если на судне производится охлаждение двух партий совместимых грузов или одного и того же груза, но с разными температурами в танках. В таком случае, если, например, конденсат, сбрасываемый в танк, имеет температуру выше, чем груз в нем, существует опасность расслоения груза и образования в нижней части танка слоя с пониженной плотностью.