國內(nèi)管束式集裝箱標準亟待與國際接軌

中國船級社質量認證公司 陸志偉

推動國內(nèi)管束式集裝箱的競爭力，不僅需要聯(lián)合業(yè)界各方力量，與國際標準接軌成為亟待解決的問題。

隨著清潔能源和世界經(jīng)濟的發(fā)展，滿足《國際海運危險貨物規(guī)則》（IMDG Code）的多單元氣體容器（MEGCs）的生產(chǎn)和出口近年來得到了較快的增長。與此同時，利用管束式集裝箱運輸壓縮天然氣、氧氣、一氧化碳等在國內(nèi)得到了快速的推廣應用。管束式集裝箱是國內(nèi)的名稱，和多單元氣體容器的結構一樣，都是由一個總管將各氣瓶進行內(nèi)部連接并組裝在一個框架內(nèi)的移動式壓力容器，包括氣體運輸所需的附屬設備和構件。框架長度通常是40英尺（12192mm），氣瓶通常采用容量超過2000升的大容積（150升～3000升）鋼質無縫氣瓶。

管束式集裝箱的自重包括單只氣瓶重量和數(shù)量、框架、附屬設備等，其中氣瓶的總重量占了管束式集裝箱的自重約90%。氣瓶作為壓力容器，我國的標準GB/T 33145《大容積鋼質無縫氣瓶》于2016年10月13日發(fā)布了第一版，對管束式集裝箱的發(fā)展起到了很好的推動。而國際標準ISO 11120《氣瓶—水容積150L-3000L的可重復使用的無縫鋼制氣瓶—設計、制造和試驗》第二版則于2015年2月1日發(fā)布。

表1 不同標準氣瓶設計厚度對比

采用不同標準設計的氣瓶厚度在同等設計條件下會有區(qū)別。以常用的壓縮天然氣（UN1971）為例，分別按照GB/T33145：2016標準和ISO11120：2015標準進行氣瓶設計厚度的計算（結果見表1）。

從表1的計算結果可以看出，在同等條件下，GB/T33145：2016標準比ISO11120：2015的計算壁厚值大，單只氣瓶的重量增加約7%。若考慮到實際企業(yè)熱處理后的最小抗拉強度通?？梢赃_到850Mpa則按照ISO11120：2015計算的設計壁厚值僅為13.17mm，但按照國內(nèi)標準GB/T 33145：2016計算的設計厚度仍為16.47mm，單只氣瓶的重量增加約25%。

現(xiàn)在國內(nèi)企業(yè)就有這樣的現(xiàn)象：生產(chǎn)的多單元氣體容器出口到國外，氣瓶按照ISO11120：2015設計，自量輕，用戶運輸成本低；而生產(chǎn)國內(nèi)使用的管束式集裝箱的氣瓶按照國內(nèi)標準GB/T33145：2016設計，自量重，用戶運輸成本高。

管束式集裝箱如何在保證安全的條件下向輕量化發(fā)展呢？目前，有兩種發(fā)展方向。

第一種，增大氣瓶的公稱外經(jīng)。外徑增大后，氣瓶壁厚也增加，雖然單只氣瓶的重量是增加的，但在總容積不變條件下，對于管束式集裝箱可以減少氣瓶的數(shù)量，降低框架高度，減少附屬設備，從而達到降低自重的目的。表2第三列是國內(nèi)一家制造廠設計生產(chǎn)的實例。

從表2中第二列和第三列的數(shù)據(jù)中可以看到，氣瓶總容積增加了2.5%，管束式集裝箱自重降低了1.1%，達到了輕量化的目的。

需要說明的是，國標GB/T33145：2016規(guī)定的氣瓶最大容量為3000升，超過3000升的氣瓶不適用。根據(jù)TSG R0006-2014《氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，企業(yè)需要自己制定企業(yè)標準，經(jīng)全國氣瓶標準化技術委員會評審通過后方能設計生產(chǎn)。上述企業(yè)標準是有效的，氣瓶的設計內(nèi)容保持了和GB/T33145：2016一致，所以數(shù)據(jù)具有可比性。

第二種，采用復合增強氣瓶?！秶H海運危險貨物規(guī)則》（IMDG Code）現(xiàn)行版本2018版第6.2.2.1.2中允許按照ISO11515：2013標準設計的復合增強氣瓶作為多單元氣體容器的單元。ISO11515：2013是第一版對于450L-3000L的復合增強氣瓶的設計、制造和試驗的標準，包括了環(huán)向纏繞氣瓶和全纏繞氣瓶，增強性的纖維材料類型可以是玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維。鋼質內(nèi)膽除了設計部分外，其它部分如材料、熱處理、頸部設計、生產(chǎn)工藝、機械性能試驗要求是和ISO11120一樣的。我國大于450L復合增強氣瓶標準目前還沒有制定發(fā)布，現(xiàn)有的纏繞氣瓶標準僅包括車用鋼質內(nèi)膽環(huán)纏繞或全纏繞氣瓶、車用鋁合金內(nèi)膽全纏繞氣瓶和呼吸器用鋁合金內(nèi)膽全纏繞氣瓶。表2第四列為某企業(yè)的實際設計生產(chǎn)實例。同樣地由于目前國內(nèi)沒有相應的標準，企業(yè)參照ISO11515：2013等標準編制了企業(yè)標準，經(jīng)全國氣瓶標準化技術委員會評審通過，現(xiàn)行有效。從表2的第二列和第四列的數(shù)據(jù)比較可以得出，總容積提高了42.8%，管束集裝箱的自重降低了10.2%，自重降低的同時，大大增加了氣體的裝載量，大幅提高了運輸效率。

表2 管束式集裝箱鋼質無縫氣瓶不同設計標準下的參數(shù)比較

通過以上比較兩種發(fā)展方向的實際結果可知，第一種增大氣瓶公稱外徑，輕量化的效果不明顯，第二種用復合增強氣瓶，輕量化效果很理想。不過，復合增強氣瓶對制造廠的技術能力要求高，且生產(chǎn)制造過程中增加了纖維纏繞工藝和固化工藝，增加了企業(yè)成本，銷售價格也相對高一些。但復合增強氣瓶是輕量化較好的發(fā)展方向，隨著設計、生產(chǎn)工藝的日漸成熟，將會有很好的發(fā)展空間。

中國船級社多年來一直按照《國際海運危險貨物規(guī)則》和ISO11120：2015和ISO11515：2013標準對多單元氣體容器及其單元進行檢驗和發(fā)證，積累了豐富的理論和實踐檢驗，在我國管束式集裝箱標準方面能夠提供技術支撐。但我國管束式集裝箱標準的提升，需要船級社、國家壓力容器標準委員會、制造廠、使用單位等行業(yè)各方的共同努力，并且不斷引進國際先進標準融合到國家標準，吸收國際標準先進的設計理念，降低設計安全系數(shù)，共同推動我國的大容積復合增強氣瓶國家標準的提升，最終提高我國管束式集裝箱的國際競爭力。