鐵路運(yùn)輸?shù)蜏匾后w罐式集裝箱結(jié)構(gòu)與工藝分析

楊生　呂玉峰　李瑤　安玲

摘要：用于鐵路運(yùn)輸?shù)牡蜏匾后w罐式集裝箱主要承擔(dān)氣體的低溫運(yùn)輸，這就要求此類罐式集裝箱具有優(yōu)良的密封性和絕熱性。本文對鐵路運(yùn)輸?shù)蜏匾后w罐武集裝箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并具體計(jì)算分析了對罐體在真空條件下保溫層損失的熱量；此外還對低溫液體罐式集裝箱在生產(chǎn)過程中的工藝條件進(jìn)行了詳述。低溫液體被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)藥化工和軍事等行業(yè)中，在其鐵路運(yùn)輸過程中采用低溫液體罐武集裝箱可以保障運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?，具有方便快捷的特點(diǎn)，因此應(yīng)用前景極為廣闊。

關(guān)鍵詞：低溫液體；罐式集裝箱；真空絕熱

0.引言

氧氣、氮?dú)狻鍤饧岸趸嫉葰怏w往往以液體的形式進(jìn)行運(yùn)輸，尤其是在諸如公路和鐵路的陸上運(yùn)輸過程當(dāng)中，這就要求這些液態(tài)氣體在運(yùn)輸過程中需要一種專門的、可以保持高壓、低溫狀態(tài)的容器進(jìn)行儲存。目前來說，低溫液體罐式集裝箱是一種較為常用的、用于液態(tài)氣體儲存運(yùn)輸?shù)膲毫θ萜?，其中較為先進(jìn)的當(dāng)屬J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱了。這種集裝箱在結(jié)構(gòu)和性能方面完全符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定的要求，在航空航天、醫(yī)藥化工和軍事等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱為例，對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，同時(shí)具體分析了該集裝箱熱量傳導(dǎo)的計(jì)算過程；并對J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱生產(chǎn)過程中的工藝特點(diǎn)進(jìn)行了介紹和分析。

1.低溫液體罐式集裝箱的結(jié)構(gòu)分析

圖1所示為低溫液體罐式集裝箱的結(jié)構(gòu)圖，可以看出罐式集裝箱的組成結(jié)構(gòu)包括框架、儲存罐、連接部分、增壓管路等，整體尺寸為長6056mm，寬2438mm，高2591mm。其中的儲存罐是一種壓力容器，主體部分為內(nèi)層筒體、外層殼體和絕熱夾層，內(nèi)層筒體直徑為150mm、長度為5053mm，簡體材料為06Crl9Nil0，理論承載壓力為1.7MPa，工作壓力為1.6MPa，使用溫度為-198°C；外層殼體采用Q345R材料，直徑為2350mm，長度為5549mm；絕熱層為真空多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。低溫液體罐式集裝箱的整體質(zhì)量為10.75噸，可裝載15.35噸的低溫液態(tài)氣體。

在所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，儲存罐的絕熱層最為重要，判斷液體罐式集裝箱性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)即為其對熱量的隔絕程度。

式3中bi為框架支撐結(jié)構(gòu)的長度，入i為支撐結(jié)構(gòu)在T1-T2溫度內(nèi)的熱量傳導(dǎo)平均系數(shù)，Ai為支撐結(jié)構(gòu)橫截面積。

對于管路損失的熱量來說，其計(jì)算公式（式2）與支撐結(jié)構(gòu)相似。

2.低溫液體罐式集裝箱的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

由于低溫液體罐式集裝箱在應(yīng)用過程中的特殊要求，在生產(chǎn)過程中對工藝環(huán)節(jié)具有特殊的要求。

首先在隔層的生產(chǎn)過程中要求具有較高的清潔度。絕熱層的清潔程度會對整個(gè)集裝箱罐體的密封性和絕熱性產(chǎn)生直接影響，因此在生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制灰塵雜質(zhì)等污染物的含量；其次絕熱材料的包扎組裝過程也十分重要，在組裝絕熱層時(shí)，層與層之間的絕熱材料要以縱向和環(huán)向的方向進(jìn)行布置，這樣可以使層與層之間的縫隙減小，有利于阻礙熱量的散失，在進(jìn)行絕熱層材料的包扎時(shí)需要采用多層材料纏繞機(jī)，而且必須在有除濕機(jī)的潔凈車間內(nèi)進(jìn)行，這是因?yàn)榻^熱材料與空氣過長時(shí)間的接觸可能會產(chǎn)生吸潮現(xiàn)象，在抽真空時(shí)會放出過多的氣體使真空度很難達(dá)到使用要求，另外對于包扎的松緊度應(yīng)適當(dāng)控制，不能讓反射屏材料接觸，否則會使熱量傳導(dǎo)增加；第三需要對儲存罐的真空密閉性能進(jìn)行檢測，在儲存罐組合完成后，首先對隔熱夾層進(jìn)行密閉性能檢測，之后將罐體烘烤，抽真空后檢測密閉性，密閉性的檢測方法采用氦質(zhì)譜真空檢漏法；完成罐體檢測后對支撐框架進(jìn)行焊接安裝，由于需要進(jìn)行吊裝和運(yùn)輸，因此低溫液體罐式集裝箱的外觀尺寸及角件的位置有很嚴(yán)格的要求，在焊接框架和儲存罐之前，角件需要提前定位，而連接件在焊接時(shí)要嚴(yán)格按照順序和工藝，控制裝配間隙，防止構(gòu)件在焊接時(shí)發(fā)生變形；最后就是對低溫液體罐式集裝箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、低溫性能的測試試驗(yàn)，滿足應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)后獲得《可移動罐柜認(rèn)可證書》。

3.結(jié)束語

綜上所述，采用低溫液體罐式集裝箱進(jìn)行液態(tài)氣體的鐵路運(yùn)輸符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，其針對低溫液體特性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有合理性和可靠性的特性，當(dāng)今社會航空航天、醫(yī)藥化工和軍事工業(yè)等行業(yè)對低溫液體需求處于快速發(fā)展階段，低溫液體罐式集裝箱的應(yīng)用前景極為廣闊。