常壓槽罐車(chē)罐體檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

彭潮章

（廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東廣州 510000）

常壓槽罐車(chē)罐體檢驗(yàn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

彭潮章

（廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東廣州 510000）

針對(duì)液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛（槽罐車(chē)）罐體普遍存在使用過(guò)程中因裝運(yùn)介質(zhì)嚴(yán)重腐蝕罐體或因設(shè)計(jì)單位沒(méi)有按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)罐體，致使罐體壁厚減薄嚴(yán)重，導(dǎo)致罐體的強(qiáng)度、剛度達(dá)不到安全運(yùn)輸?shù)囊?。針?duì)這個(gè)問(wèn)題對(duì)槽罐車(chē)罐體厚度的設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行分析與探討，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并處理問(wèn)題，從而確保車(chē)輛的運(yùn)輸安全。

罐體；檢驗(yàn)；厚度設(shè)計(jì)；分析

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)健康快速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程突飛猛進(jìn)，危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸行業(yè)迅猛發(fā)展所引發(fā)的安全事故越來(lái)越頻繁，安全運(yùn)輸問(wèn)題成為大眾關(guān)注的主要話題。作為運(yùn)輸行業(yè)危險(xiǎn)性較大的一類(lèi)交通運(yùn)輸工具，槽罐車(chē)成為了我國(guó)大力生產(chǎn)主要的安全隱患之一。槽罐車(chē)承擔(dān)了僅次于管道運(yùn)輸之后的重要位置，它承擔(dān)著運(yùn)輸大量易燃、可爆危險(xiǎn)液體的重要任務(wù)。因此，槽罐車(chē)的安全質(zhì)量直接關(guān)系到我國(guó)多種行業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，道路交通運(yùn)輸?shù)恼；貏e關(guān)系到人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此對(duì)槽罐車(chē)罐體設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、安全把關(guān)特別重要。

1 檢驗(yàn)?zāi)康?/h2>

槽罐車(chē)罐體的檢驗(yàn)是對(duì)槽罐車(chē)罐體總體的安全性能狀況進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，是為了提前發(fā)現(xiàn)槽罐車(chē)罐體存在的缺陷問(wèn)題、從而避免安全隱患的發(fā)生、最終達(dá)到危險(xiǎn)化學(xué)品安全運(yùn)輸?shù)哪康摹?/p>

2 檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目

槽罐車(chē)檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)罐體的筒體、封頭、隔倉(cāng)板、防波板、管路連接、裝卸閥門(mén)以及其它相關(guān)的安全附件。安全附件主要有導(dǎo)靜電接地裝置、呼吸閥、扶梯、閥門(mén)箱、卸料閥門(mén)堵蓋等。很多罐車(chē)制造廠家為了節(jié)約材料成本減輕罐體重量導(dǎo)致罐體壁厚設(shè)計(jì)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB18564.1—2006 《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛 第一部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》的標(biāo)準(zhǔn)要求，從而致使罐體無(wú)法投入使用或后期使用存在著巨大的安全隱患。

3 罐體厚度

3.1 計(jì)算厚度

計(jì)算厚度即是考慮槽罐車(chē)罐體的耐壓計(jì)算壓力，按照GB18564.1—2006給定的計(jì)算公式得到的厚度。

3.2 設(shè)計(jì)厚度

槽罐車(chē)的設(shè)計(jì)厚度是根據(jù)罐體的腐蝕裕量和罐體計(jì)算的厚度之和或者是裝運(yùn)介質(zhì)對(duì)罐體的腐蝕裕量和最小厚度之和，并通過(guò)比較取兩者中的較大值。設(shè)計(jì)厚度一般能夠滿足罐體的使用年限至少為10a，甚至很多罐體的使用年限能達(dá)到15a。

3.3 最小厚度

根據(jù)罐體直徑的不同、材料的不同、有無(wú)加強(qiáng)機(jī)構(gòu)等來(lái)確定罐體的最小厚度。

3.4 最小成形厚度

最小成形厚度也就是罐體成形后設(shè)計(jì)上允許的保證罐體強(qiáng)度、剛度，穩(wěn)定性及罐體設(shè)計(jì)壽命的最低厚度。

4 厚度附加量

由于槽罐車(chē)筒體和封頭在加工制造成形和使用過(guò)程中都會(huì)有一定的厚度減薄，為了保證槽罐車(chē)罐體在整個(gè)使用壽命時(shí)間內(nèi)都有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性來(lái)確保槽罐車(chē)裝卸運(yùn)輸?shù)陌踩?，因此在槽罐?chē)罐體厚度設(shè)計(jì)時(shí)都必須考慮厚度的附加量。然而不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)厚度負(fù)偏差值規(guī)定不同，例如GB18564.1—2006 《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛 第一部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》規(guī)定：無(wú)論金屬材料厚度負(fù)偏差為何值均不能忽略不計(jì)。材料厚度負(fù)偏差的數(shù)值在不同的材料標(biāo)準(zhǔn)有不同的規(guī)定。槽罐車(chē)對(duì)腐蝕裕量的要求主要是根據(jù)裝運(yùn)介質(zhì)對(duì)罐體材料的腐蝕快慢程度來(lái)確定腐蝕裕量，進(jìn)而確定罐車(chē)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)以及運(yùn)輸管理提出不同的安全防護(hù)技術(shù)要求。若介質(zhì)對(duì)材料無(wú)腐蝕作用或有腐蝕襯里、涂層的可不考慮材料的腐蝕裕量。

5 罐體厚度計(jì)算分析

運(yùn)輸介質(zhì)為汽油，罐車(chē)的裝卸方式為下裝下卸式。罐體為臥式鋁合金制直筒結(jié)構(gòu)，罐體截面為凸多邊形。罐體內(nèi)部有 5道防波板及3 道隔倉(cāng)板，罐體容積為 50m3，分為4 個(gè)倉(cāng)。封頭、筒體、隔倉(cāng)板及防波板材質(zhì)均為5083H111，厚度分別為：封頭厚度 6.0mm，筒體厚度 5.5mm，隔倉(cāng)板厚度 5.5 mm，防波板厚度5.5mm。封頭、隔倉(cāng)板均沖壓成碟形，碟形深度為150mm，折邊直線段長(zhǎng)度為28mm。罐體外形尺寸為12 080mm×2 465mm×2 038mm。

5.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

（1）三軸半掛式的槽罐車(chē)，裝卸方式主要有下裝下卸（安全又環(huán)保），即用壓力泵進(jìn)料，卸料方式多采用重力底部卸料閥門(mén)卸料；

罐體設(shè)計(jì)代碼：LGBF；

（2）運(yùn)輸介質(zhì)：汽油。汽油的物化特性：GB12268編號(hào)1203、類(lèi)別3；

HG20660 易燃程度：易燃（在空氣中爆炸極限 1.3%～6.0%）；

熔點(diǎn)＜ -60℃，沸點(diǎn)70℃ ～200℃；

飽和蒸汽壓：0.00732MPa（50℃）；

密度：0.70×103kg/m3（50℃）

（3）主要材質(zhì)：罐體及封頭材質(zhì)：鋁板5083H111（抗拉強(qiáng)度 290 MPa，屈服強(qiáng)度 145 MPa，延伸率大于等于 24%）；車(chē)架材質(zhì)：16Mn（抗拉強(qiáng)度 460～628 MPa，屈服強(qiáng)度 345 MPa，延伸率大于等于22%）。

5.3 罐體壁厚計(jì)算

（1）根據(jù)罐體外形尺寸選用截面形狀如下圖1（罐體的截面面積 A=4.14 m2）

圖1 罐體橫截面形狀簡(jiǎn)圖

（2）罐體的當(dāng)量?jī)?nèi)直徑：

（3）罐體設(shè)計(jì)壓力：p=0.030MPa

（4）罐體設(shè)計(jì)溫度：50℃

（5）罐體計(jì)算壓力：pc1=p1=2×H×1×103×9.8=0.039 9MPa

式中：p1—— 兩倍靜態(tài)水壓力，MPa；H—— 罐體內(nèi)高尺寸，H 取2.038m。

p2：介質(zhì)設(shè)計(jì)溫度時(shí)的飽和蒸氣壓（50℃）

p3：等效壓力，等于最大充裝的質(zhì)量乘二倍的重力加速度并除以罐體縱向投影面積的商，同時(shí)必須與0.035兆帕比較之后取較大值。

罐體計(jì)算壓力 pC=pC2+pC3=0.164 7MPa ＞ pC1

（6）許用應(yīng)力：罐體材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力[σ]t=147MPa

（7）單位容積充裝量：

γt：設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)密度，t/m3

（8）罐體最大允許充裝質(zhì)量：W=φν×V=0.665×50=33 250 kg

（9）焊接接頭系數(shù)：φ=0.85

（10）腐蝕裕量：C1=0.5mm

（11）鋁板厚度負(fù)偏差：C2=0mm

（12）罐體加工減薄量：筒體 C3=0mm，封頭 C3=0.3mm

（13）罐體液壓試驗(yàn)壓力 pt：取 pt=pc=0.164 7MPa

（14）設(shè)計(jì)計(jì)算

罐體厚度計(jì)算公式和結(jié)果

如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鋼最小厚度 δ0=4.0mm；如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，筒體、封頭的最小厚度δ1=4.615mm，δ最小厚度 =5.0mm

如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，筒體設(shè)計(jì)厚度δD

如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，封頭設(shè)計(jì)厚度δD

如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，筒體名義厚度 δn（已經(jīng)考慮加工減薄量）

如果槽罐車(chē)裝有防止罐體因意外事故導(dǎo)致破壞的保護(hù)裝置時(shí)，封頭名義厚度 δn（已經(jīng)考慮加工減薄量）

由計(jì)算式子可知，槽罐車(chē)罐體只有采用達(dá)標(biāo)的板材，生產(chǎn)出來(lái)的罐體才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，槽罐車(chē)的安全性能才能夠保證。如果制造加工罐體采用經(jīng)過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算選取的板材時(shí)，即使槽罐車(chē)發(fā)生意外事故，罐體也能保持較好的安全性。

δ1=

6 結(jié)束語(yǔ)

槽罐車(chē)罐體基本設(shè)計(jì)參數(shù)的正確與否對(duì)槽罐車(chē)的運(yùn)輸安全起到至關(guān)重要的作用，為了維護(hù)道路交通安全，預(yù)防和減少槽罐車(chē)意外事故的發(fā)生，因此定期對(duì)槽罐車(chē)罐體的檢驗(yàn)特別重要。

Analysis on the Test and Design of Tank Body in Atmospheric Tank

Peng Chao-zhang

In view of the widespread use of liquid dangerous goods tank（tanker）tank in the process of the use of the process of serious damage to the tank or because the design unit is not in accordance with the standard design of the tank，resulting in serious thickness of the tank thickness，resulting in the tank Body strength，stiffness can not meet the requirements of safe transport.In this paper，the design and calculation of tank body thickness are analyzed and discussed.To achieve timely detection of hidden dangers and deal with problems，so as to ensure the safety of vehicle transport.

tank；test；thickness design；analysis

U272.4

A

1003-6490（2017）06-0108-02

20017-05-10

彭潮章（1985—），男，廣東揭陽(yáng)，助理工程師，主要研究方向?yàn)樘胤N承壓類(lèi)設(shè)備。