液化天然氣罐式集裝箱技術探討

安宇龍　宋超　張旭平　謝淑賢　徐瑞峰

摘 要：為滿足液化天然氣市場發(fā)展需求，傳統(tǒng)的運輸方式就必須要作出改變，以往運輸不僅所耗時間久，而且投資較大，以及對于地區(qū)貿(mào)易以及中小用戶的直供有著一定局限性。研究設計液化天然氣罐式集裝箱，在儲運方面均具有更大的優(yōu)勢，作為移動式運輸裝備，靈活性與經(jīng)濟性更強。對液化天然氣罐式集裝箱技術進行分析，除了要滿足基本的儲運工作以外，還要保證設備使用過程中的安全性，確保其技術優(yōu)勢可以完全發(fā)揮出來。

關鍵詞：液化天然氣;罐式集裝箱;結構設計

液化天然氣作為清潔、高效的能源之一，近年來在社會生產(chǎn)生活中起到了巨大的作用，而這也刺激了我國液化天然氣市場的蓬勃發(fā)展。尤其是我國天然氣行業(yè)技術水平在不斷提高，且運輸條件也在逐漸的完善，能夠更大程度上來滿足市場對液化天然氣的需求。其中，液化天然氣罐式集裝箱技術的提出，在傳統(tǒng)運輸方式的基礎上做出了巨大的改變，可以進一步降低運輸成本、提高運輸效率，能夠滿足公路、鐵路以及水路等多種方式運輸要求，是目前液化天然氣最為理想的運輸工具。

1 液化天然氣罐式集裝箱技術

液化天然氣罐式集裝箱的外觀尺寸以及聯(lián)接部件均滿足集裝箱的國際標準，分為長度20英尺與40英尺兩種規(guī)格類型，為臥式結構液化天然氣低溫貯槽，由內(nèi)筒、外筒、管路閥門儀表等部分組成。鑒于天然氣易燃易爆的特點，在進行液化天然氣罐式集裝箱技術研究時，重點之一便是要保證系統(tǒng)安全。同時，因為液化天然氣介質(zhì)低溫特點，一般可選擇真空纖維絕熱技術來對貯槽做絕熱處理，應用S30408奧氏體不銹鋼來制作貯槽內(nèi)筒和管道，外筒則選用低合金鋼鋼板制作，并且內(nèi)外筒之間所用支撐必須要具有良好的耐低溫以及絕熱性能。液化天然氣罐式集裝箱貯槽共分為進液系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)、自增壓系統(tǒng)、吹掃置系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)、緊急截斷閥與氣控系統(tǒng)、抽空系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及測滿分析取樣系統(tǒng)幾部分[1]。對于液化天然氣罐式集裝箱來講，其對于不同的運輸方式均有著較強的適應性，可滿足汽車、火車、輪船甚至飛機運輸要求，因此在實際應用中優(yōu)勢十分明顯。

2 液化天然氣罐式集裝箱技術要求

2.1 結構焊接技術

為保證滿足液化天然氣儲運要求，對罐式集裝箱的焊接技術有著十分嚴格的要求，一般需要在正式對罐體與框架焊接前按照專業(yè)規(guī)范標準來選擇并評定焊接工藝，確定最為合適的焊接工藝。并且，所有焊接人員均必須要具備專業(yè)資質(zhì)，且在有效期內(nèi)，具有比較豐富的實踐操作經(jīng)驗，個人能力可滿足焊接工作要求。作業(yè)時坡口焊接宜選擇采用機械加工的方法，如常見火焰切割法，需要對坡口以及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)的氧化物、熔渣、油污以及其他有害物質(zhì)做全面清理，并檢查確認坡口表面是否存在分層、裂紋、夾渣等缺陷，需要及時采取措施處理。另外，要保證內(nèi)容器奧氏體不銹鋼焊接完畢后在短時間內(nèi)有效冷卻，尤其是對于400～800℃易造成晶間腐蝕的區(qū)間，更是需要通過應用噴冷水或鼓風的方式來加速冷卻[2]。針對奧氏體的焊接，要求其焊縫表面必須平整，不得出現(xiàn)咬邊問題，且返修部位還要保證原有的抗晶間腐蝕性能。

2.2 內(nèi)容器表面處理

根據(jù)圖紙來對液化天然氣罐式集裝箱內(nèi)容器表面進行酸洗、鈍化處理，一般可應用酸洗鈍化液浸泡，部分不利于操作的場景，也可以通過涂刷酸洗鈍化膏來處理，且在處理完畢后要利用清水來沖洗表面殘留液，以及使用酚酞試紙來檢查確認是否沖洗干凈。其中，要注意對酸洗鈍化液質(zhì)量的管理，常用的檢測方法如藍點法，使用濾紙充分浸泡在由1g赤血鹽+3mL65%～85%HNO3+100mL水配置的溶液中，然后貼附在內(nèi)容器待測表面或者是直接將溶液涂刷在待測表面，如果內(nèi)容器表面鈍化膜不完善或者鐵離子污染，溶液會轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色，需要進一步處理[3]。

2.3 罐式集裝箱真空檢漏

在對液化天然氣罐式集裝箱進行真空檢漏時，方法原理便是被檢件與檢漏器的敏感元件處于真空狀態(tài)下，將示漏物質(zhì)施加在被檢件的外部，如果被檢件存在漏孔，所添加的示漏物質(zhì)便會通過漏孔進入到被檢件與敏感元件的空間，然后通過敏感元件來完成對示漏物質(zhì)的檢測，最終確定漏孔位置以及漏率大小?？蛇x擇使用氦質(zhì)普檢漏儀進行真空檢漏，以氦氣作為示漏氣體，可保證較高的靈敏度與準確性。實際操作時將機械真空泵啟動后，對罐箱預抽真空，待真空度達到5Pa以下時，便可啟動氦質(zhì)譜檢漏儀，對設備進行調(diào)整后，打開檢漏閥門確認檢漏儀與容器之間有效連通。其中，注意閥門開啟速度要慢，同時觀察檢漏儀的高真空指示，控制高真空不得超出正常范圍。利用氦氣來檢測集裝箱的所有接頭與焊縫，并對存在的漏孔位置、漏率數(shù)值、檢測時間等做好詳細記錄，作為后續(xù)處理的重要依據(jù)。

3 液化天然氣罐式集裝箱技術優(yōu)化

3.1 罐箱輕量化技術優(yōu)化

液化天然氣罐式集裝箱自重是影響產(chǎn)品運輸經(jīng)濟性的重要指標之一，在確保儲運安全的情況下，應盡量的降低罐箱自重。在罐箱壓力、尺寸、容積等設計參數(shù)一定的條件下，降低自重的主要方法便是減小內(nèi)容器壁厚，包括選用新型材料、分析設計以及應變強化技術等。新材料的應用，則是直接更換抗拉強度、屈服強度等機械性能更加優(yōu)良的材料，以此來實現(xiàn)容器壁厚的降低。而應變強化技術可以通過奧氏體不銹鋼自身所具備的性能，促使材料拉伸變形提高材料的屈服強度，達到較高的需用應力值，降低容器壁厚。如果是選用應變強化技術來進行罐箱自重優(yōu)化，還要注意容器制造工藝的適應性。應變強化工藝復雜度比較高，并且對所用容器材料有著較高的要求，必須要保證材料性能的一致性，對容器制造、返修等產(chǎn)生的限制較大，如果無法控制強化參數(shù)還會直接造成容器報廢。因此還需要在進行應變強化容器設計時，加強對強化過程數(shù)據(jù)的管理，可以及時的上傳到相關平臺，以便于更好的進行管控與研究，為液化天然氣罐式集裝箱技術的進一步優(yōu)化提供支持。

3.2 罐箱容積增大技術優(yōu)化

影響罐箱運輸經(jīng)濟性的另外一項重要指標便是罐箱容積，目前罐箱的尺寸型號以1AA標準箱為主，在進行液化天然氣罐式集裝箱技術研究時，還需要采取有效方法進行容積增大方法分析。

①調(diào)整外殼加強圈的布置方法，由原先的內(nèi)置更改為外置，同時削薄罐體兩側(cè)的厚度，控制在框架尺寸限值之內(nèi);②選擇應用寬體結構的罐箱，根據(jù)外形尺寸和結構分為2AA標準箱與1AA異形箱。其中，2AA標準箱的長度與高度與1AA標準箱相同，寬度則是由2438mm更改為2550mm，框架應用的是寬體角件，且框架吊孔位置與標準箱保持相同。2AA異形箱相比1AA標準箱，則是將端框立柱設計為中部外突的形式，同時長度與高度不變，而寬度由2438mm更改為2550mm，框架應用的是寬體角件，且框架吊孔位置與標準箱保持相同[4]。

4 結束語

液化天然氣罐式集裝箱作為全面滿足多方式運輸?shù)脑O備，綜合性能更加優(yōu)越，為整個行業(yè)的進一步發(fā)展提供了巨大的助力。同時，還可以通過一系列的技術手段與方法來提升罐箱的性能，使其具有更高的經(jīng)濟性、安全性以及通用性。

參考文獻：

[1]王偉，朱英波，賀軍，莊曉東.液化天然氣罐式集裝箱技術優(yōu)化[J].集裝箱化，2020，31（07）：16-21.

[2]王鈺.國內(nèi)首次實現(xiàn)液化天然氣罐式集裝箱江海聯(lián)運[J].中國設備工程，2019（03）：5.

[3]李猛，陳建興，陳瑞路.淺談液化天然氣罐式集裝箱的制造技術[J].化工裝備技術，2008（04）：14-15+22.

[4]彭建華.液化天然氣罐式集裝箱水路運輸試驗及分析[J].中國航海，2007（02）：52-54.