帶壓罐車改造常壓罐車的可行性和經(jīng)濟效益

魏元生

（山西省檢驗檢測中心（山西省標準計量技術(shù)研究院）特種設(shè)備檢驗技術(shù)研究所，山西太原 030031）

1 帶壓罐車材料和工藝及結(jié)構(gòu)及用途

帶壓罐車分為單層罐車和雙層罐車。不論單層還是雙層車，其材料均采用壓力容器用鋼，而且環(huán)焊縫和縱焊縫及角焊縫均采用開坡口雙面對接焊接或插入焊，焊縫均按GB 47013的標準和比例進行探傷。

1.1 單層罐車材料、工藝及結(jié)構(gòu)

單層罐車（圖1）由一層材料（單一材料或復合材料）制成，適用于低壓液化氣體。由筒體和前、后封頭（球形半或橢圓形）、安全附件及球閥、緊急切斷閥及管路系統(tǒng)組成，罐內(nèi)設(shè)置不同形式的防波板，以防止罐內(nèi)液體“浪涌”。其材料一般采用16Mn、16MnR、Q345R 等低合金鋼，厚度一般為10～14 mm。罐體焊縫有環(huán)焊縫和縱焊縫及與法蘭連接的角焊縫，均采用開坡口雙面對接焊接或插入焊，焊縫均按設(shè)計圖紙要求的比例標準進行探傷，一般為100%射線探傷合格，輔以25%的超聲波探傷合格，按GB 47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測》要求進行合格判定。設(shè)計壓力通常為1.5～2.3 MPa，出廠時進行過1.3 倍設(shè)計壓力的耐壓試驗。單層車的設(shè)計壓力隨介質(zhì)不同而不同，一般均大于1.0 MPa。其腐蝕裕度也隨介質(zhì)不同而不同，一般為大于2 mm。設(shè)計壽命為10～20 年，罐內(nèi)有各類型防波板，罐體腹部有液相和氣相接口，罐頂有人孔（有些人孔設(shè)置在后封頭）和安全閥接口，后封頭或筒體側(cè)面設(shè)置有液位計接口。

圖1 單層罐車結(jié)構(gòu)

1.2 雙層罐車材料、工藝及結(jié)構(gòu)

雙層罐車（圖2）由兩層不同的材料制成，適用于低溫液化氣體。由筒體和前、后封頭（橢圓形）、安全附件、截止閥、緊急切斷閥及管路系統(tǒng)組成，罐內(nèi)設(shè)置不同形式的防波板，以防止罐內(nèi)液體“浪涌”。內(nèi)部一層筒體與封頭，材料為不銹鋼，厚度一般為5～8 mm，筒體外部纏有約50 mm 厚的鋁箔紙或玻纖布。外部一層筒體與封頭材料為Q345，厚度一般為4～7 mm。兩層之間腔體為真空，用以絕熱。焊縫有環(huán)焊縫和縱焊縫及角焊縫，均采用開坡口雙面對接焊接或插入焊。焊縫均按設(shè)計圖紙要求的比例標準進行探傷，一般為100%射線探傷合格，輔以25%的超聲波探傷合格，按GB 47013—2015 要求進行合格判定。設(shè)計壓力為0.65～1.0 MPa，出廠時進行過1.3 倍設(shè)計壓力的水壓試驗，其腐蝕裕度內(nèi)部為0，外部為1 mm，設(shè)計壽命10～20年。罐內(nèi)有各種類型防波板，無人孔。罐車后部有一個操作箱，箱內(nèi)有截止閥、緊急切斷閥，后封頭上有液位計、壓力表、安全閥接口。

圖2 雙層罐車結(jié)構(gòu)

1.3 用途

帶壓罐車的材料及工藝，從強度上滿足了汽車罐車公路運輸?shù)陌踩?。從材料的厚度、品種上滿足了低溫、有腐蝕性、易燃、易爆、有毒或相變液體危化品公路運輸。

2 常壓罐車材料和工藝及結(jié)構(gòu)及用途

2.1 常壓罐車材料和工藝及結(jié)構(gòu)

常壓罐車（圖3）的罐體在任何時候，其罐內(nèi)壓力均＜0.1 MPa，由一層普通碳素鋼材料制成，一般為Q235B。其結(jié)構(gòu)簡單，由封頭（蝶形、橢圓形、不規(guī)則截面封頭）、罐體、呼吸閥、海底閥、液氣循環(huán)回收管、裝卸管路組成。罐內(nèi)設(shè)置隔倉或防波板。材料一般采用與盛裝介質(zhì)相容的碳素鋼、不銹鋼、鋁合金，厚度一般不大于6 mm，焊縫采用雙面焊，蝶形封頭與筒體采用對接焊，按GB 18564—2019 要求進行制造，焊縫均按設(shè)計圖紙要求的比例標準進行探傷，一般為焊縫總長的10%，按GB 47013—2015 的標準進行合格判定。罐體以72 kPa 壓力進行氣密試驗，以盛滿水的壓力做耐壓試驗。

圖3 常壓罐車結(jié)構(gòu)

2.2 用途

常壓罐車是運輸普通?；返墓奘竭\輸車。適用于常溫、腐蝕性小、易燃、易爆、有毒，但不發(fā)生相變的液體?；饭愤\輸。

3 帶壓罐車與常壓罐車技術(shù)性能比較

按照概率論進行計算，如果影響某一事件的因素有N 個，若每個因素的影響系數(shù)為A1、A2、A3……，則該事件的概率為A1×A2×A3×……。由表1 可以看出，如果給每個項目賦值，則帶壓罐車改造為常壓罐車在安全上的可靠性是一個大概率事件。

表1 技術(shù)性能比較

4 帶壓罐車改造常壓罐車技術(shù)可行性研究

（1）不論單層或雙層帶壓罐車，結(jié)構(gòu)上要比常壓罐車安全系數(shù)大。帶壓罐車是按壓力容器標準（GB/T 150—2011、GB/T 4732—1995）制造，且出廠對設(shè)計圖紙、結(jié)構(gòu)、材料、焊接工藝、無損檢測等進行嚴格監(jiān)督檢驗。而常壓罐車是按GB 18564—2019 常壓金屬罐體制造標準制造，在設(shè)計圖紙、結(jié)構(gòu)、材料、焊接工藝、無損檢測等方面只有一般等級的要求。在制造標準要求方面帶壓罐車比帶壓罐車相差一個等級。

（2）帶壓罐車從制造材料上要比常壓罐車鋼級高，相同容積下材料厚度厚或材料采用應(yīng)力強化技術(shù)，雖然薄但強度大，焊縫無損檢測比例比常壓車要求大，合格等級評判要求高。

（3）年限到期的帶壓罐車改造為常壓罐車工藝簡單。

（4）帶壓罐車的功能和常壓罐車功能一樣，都是運輸介質(zhì)的載具，介質(zhì)與金屬的相容性完全適合常壓罐車各類介質(zhì)要求。同時，帶壓罐車改造的常壓罐車對普通?；方橘|(zhì)的溫度及品種的范圍全面覆蓋。

5 帶壓罐車改造為常壓罐車

（1）對服役期滿的帶壓罐車注銷原使用證，辦理報廢手續(xù)。

（2）由常壓罐車制造廠回收帶壓罐車進行改造，同時出具產(chǎn)品合格證、常壓罐車監(jiān)檢證書（改造）、變更并出具出廠資料相關(guān)內(nèi)容（主要是容積、介質(zhì)、最大載重量）。

（3）改造工藝：①首先要對帶壓罐車進行排氣、蒸煮或氮氣置換，進行內(nèi)、外部檢查、檢測，然后對其中氣體進行分析，確定其完全符合改造動火要求；②拆除帶壓罐車安全閥、壓力表、緊急切斷閥、球閥、截止閥及相關(guān)管路系統(tǒng)；③按GB 18564—2019 要求或常壓罐車設(shè)計圖紙要求在罐內(nèi)設(shè)置隔倉（若為防波板改造則不須變動）；④在帶壓罐車頂部（單層罐車若人孔在頂部則不須改造）開孔Φ500 mm 設(shè)置呼吸閥，頂部設(shè)置步道及護欄；⑤在帶壓罐車（單層）罐體底部設(shè)置海底閥及裝卸管路，雙層罐車尾部后操作箱下設(shè)置海底閥及裝卸管路；⑥按GB 18654—2019 要求進行耐壓和氣密試驗，檢查改造部位的嚴密性；⑦更換原車到期的車輛大架（新出廠的常壓罐車與改造的帶壓罐車均需要配置大架）。

6 安全與節(jié)能

6.1 安全

罐車運輸時，經(jīng)常發(fā)生的安全問題有車輛追尾、碰撞、側(cè)翻、傾覆、著火燃燒等，可能造成罐體介質(zhì)傾瀉、泄漏、著火燃燒，嚴重時發(fā)生爆炸危及其他車輛及周圍人民生命財產(chǎn)安全。如何能少發(fā)生、不發(fā)生危化品運輸事故，除了直道、彎道、刮風、下雪、下雨、有霧要限速及駕駛員疲勞之外，利用技術(shù)手段保證罐體的制造質(zhì)量和使用壽命（腐蝕）對于事故發(fā)生引起的后果大不相同，而將帶壓罐車改造為常壓罐車從技術(shù)上創(chuàng)造了一個實現(xiàn)的可能。

6.2 節(jié)能

由于帶壓罐車改造的常壓罐車可以承受很大的壓力，從技術(shù)上實現(xiàn)了可以把呼吸閥的最高壓力調(diào)到0.105～0.11 MPa，使常壓罐車“微正壓”運輸，從而起到運輸全程密閉的效果，由于液體表面飽和蒸汽的作用，防止了介質(zhì)蒸汽的揮發(fā)，起到節(jié)能和環(huán)保作用。特別是由雙層罐車改造的常壓罐車，由于采用雙層結(jié)構(gòu)，起到了保溫層的作用，節(jié)能和環(huán)保效果更加明顯。

7 帶壓罐車改造常壓罐車的經(jīng)濟與社會效益

7.1 經(jīng)濟效益

制造一臺常壓罐車的罐體成本為0.5～0.7 萬元/m3，大架16～17 萬元。改造一臺帶壓罐車需費用按改造工藝各個環(huán)節(jié)的制作費用（材料費、加工費、人工費）、安裝費、各類工程取費0.2～0.3 萬元/m3，大架16～17 萬元，改造一臺帶壓罐車可節(jié)約0.3～0.4 萬元/m3，每臺車可節(jié)約費用為12.78～18.06 萬元。

帶壓罐車改造常壓罐車最大容積為52.6 m3，山西省共有1200 輛各類帶壓罐車，按本省每年報廢帶壓罐車80～100 輛來計算，每年全省可節(jié)約1022.4～1806 萬元，全國按34 個?。ㄊ?、地區(qū)）計算，每年節(jié)約3.476～6.14 億元。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，罐車數(shù)量在逐年增加，此項技術(shù)帶來的經(jīng)濟效益將更為可觀。因此在全國范圍內(nèi)推廣此項技術(shù)，其潛在的經(jīng)濟價值非常可觀。

7.2 社會效益

帶壓罐車管理是由工信部、交管部門、安監(jiān)局、運管局、市場監(jiān)督管理局共同進行的行業(yè)管理，其中各環(huán)節(jié)中有承接，也有交集。其報廢辦法，各管理部門有不同要求和處置辦法。按《特種設(shè)備安全法》《特種設(shè)備使用管理規(guī)則》及其他管理部門文件要求，需要相關(guān)管理部門監(jiān)督處理或經(jīng)濟補償處理，并在相關(guān)部門監(jiān)督下當場破損。即使如此，還是有大量的報廢罐車流入市場，用于作為臨時LNG儲罐、液化石油氣儲槽、落地使用（固定容器）或改變原使用用途，給生產(chǎn)、生活帶來極大的隱患，也給各管理部門帶來管理難題。即使近年政府各部門進行了信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，由于罐車可以異地檢驗、報廢罐車不能及時在各部門間實現(xiàn)信息互通，造成管理上的困難。如果對報廢帶壓罐車限定由罐車制造單位或取得資格的改造單位進行改造，不僅可以摸清報廢罐車底數(shù)，更重要的是便于對報廢罐車加以流向控制和安全處置，避免隱患死角。同時廢舊利用，達到企業(yè)成本與管理安全共贏的效果，在獲得很好經(jīng)濟效益的同時，社會效益也非常明顯。這對于管理部門、罐車用戶、危化品單位、罐車生產(chǎn)單位、改造單位都有極大的現(xiàn)實意義。