江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院江苏常州213000
摘要：伴随着科学技术的快速发展,低温技术在能源?科研?交通运输等多个领域中得到了广泛应用,发挥着不可替代的作用,也因此使得低温液体汽车罐车的使用范围不断拓展?作为一种特殊的运输车辆,低温液体汽车罐车采用了独特的真空夹套式结构,结合相应的绝热方式,能够使得介质在运输过程中始终保持低温状态,为一些特殊液体介质的运输提供了便利?本文结合技术检验工作实践就LNG低温汽车罐车罐体结构特点及检验过程中存在的相关问题进行探讨?
关键词：LNG汽车罐车;检验;安全防护
一?罐车会结构特点
移动式压力容器是压力容器罐体与走行装置或者框架采用永久性连接组成的罐式运输装备,包括铁路罐车?汽车罐车?长管拖车?罐式集装箱和管束式集装箱等?LNG汽车罐车是典型的低温液体绝热移动式压力容器,近几年来其品种和数量不断增加,装备技术和产品质量也有很大提高,由于具有装载量大?运输手段灵活与运输成本低廉等特点,在国民经济迅速发展过程中起着非常重要的作用?低温绝热压力容器的结构不同于普通压力容器,它的特点是盛装介质的内筒体与外壳之间形成具有较高真空度的夹套空间,以起到绝热?保温的作用?
LNG汽车罐车的罐体通过螺栓固定在汽车底盘上,管路控制系统集中布置在车子后面的操纵箱内?罐车罐体为真空绝热卧式夹套容器,由内筒体?外壳?绝热层?支撑装置等组成?内筒容器与外壳之间连接采用玻璃钢支座螺栓紧固连接,后支座为固定连接前支座为滑动连接以补偿温度变化?内筒体与外壳之间采用铝箔?玻璃纤维纸多层缠绕并抽真空,形成真空保温结构?真空容器的绝热材料由多层的高反射率的箔(铝箔或镀铝涤纶薄膜)与多层低热导系数的材料(玻璃纤维制作的布或纸)等相互叠扎而成?一般保温层由数十层保温材料包扎而成,并且进行抽真空处理,同时为了保证容器真空的寿命,需要在夹层中间添加吸附剂以提高夹层的真空度?气相管?液相管等由内容器经真空夹套引至外壳后与管路操作系统相连接?
罐车的管路操作系统(见图3)均设置在车子后部的操纵室内,由液位计?紧急切断阀?截止阀?安全阀及管路导管?阻火器等组成?LNG汽车罐车在使用过程中会受到薄膜应力?液体静压?惯性冲击等应力的作用会产生一定的安全隐患,所以为了确保低温液体罐车的安全运行防止事故发生,按照国家的有关规定必须每年对LNG汽车罐车进行定期技术检验?
二?检验中的几个问题
(一)安全附件检查
1.管道安全阀
目前国内有些LNG汽车罐车生产厂家的设计主要针对盛装介质的容器部分进行,但是对于整车附属管道系统的设计压力和管道安全阀的技术要求不够明确,造成使用后的设备在役检验工作无技术依据?管道操作系统作为LNG汽车罐车的重要组成部分,不仅是装卸液的必要工艺设备同时还承受来自容器内和气化器的介质压力,因此管道设计压力和相应的安全阀型号应该作为罐车设计的一个重要内容?JB/T4783标准要求管路系统在设计时压力不得低于内容器的计算压力,同时要考虑温度变化和安全泄放过程中的载荷以及热胀冷缩?震动补偿并且要求所有管路在承受4倍罐体设计压力时不应破裂?基于这些因素不同制造厂家?不同车型?不同设计压力的LNG汽车罐车所对应的管路系统设计压力会有所不同,这就使得管路系统上的安全阀会有不同的整定压力值,在管路上设置有管道安全阀可以防止低温液体汽化以及管道内残留的低温液体受热膨胀所带来的超压可能性,从而达到保护管道和容器的目的,管路与容器组成了一个密闭系统,管路安全与容器的安全息息相关,把管道设计压力和管道安全阀选型纳入设计文件作为设计的一个部分是非常必要的?另外按规定安全阀检验完毕后要打铅封并挂牌注明整定压力,然而在实际使用过程中由于移动式压力容器的特点存在锈蚀?碰撞?拖拽等会造成铅封的完整性被破坏,因此在安全阀检验后如何保护铅封的完整性是使用单位应该引起重视的问题?
2.紧急切断阀
液化天然气属于易燃易爆介质,LNG汽车罐车上必须设置紧急切断装置,紧急切断阀是紧急切断装置的关键部件,通常紧急切断阀设置在液相管?气相管和增压管路上,紧急切断阀系统的气动压力来自汽车刹车系统的储气瓶?目前LNG汽车罐车上的紧急切断阀与管路系统的连接方式是采用焊接连接?TSG87001-2013《压力容器定期检验规则》要求在定期检验中对紧急切断阀进行拆卸?解体清洗?密封性试验?耐压试验?切断性试验?由于设置方式的限制导致紧急切断阀的检验存在一定的困难:
1)不能拆卸下来单独进行检验,由于紧急切断阀的阀体与管路采用焊接结构,使得在拆卸过程中只能拆卸紧急切断阀的阀芯不能完整的检验紧急切断阀的密封性及阀体?
2)压力试验存在困难,如果检验时采取紧急切断阀的压力试验连同罐车罐体一起进行是不合理的,因此应当对紧急切断阀单独进行整体性试验和检验,但是目前LNG汽车罐车上紧急阀设置结构造成技术检验?试验无法满足现行相关技术标准的要求,这就需要政府有关部门及时协调设计?制造?检验?使用单位进行技术研讨制定切实可行的检验技术标准以确保LNG汽车罐车的使用安全?
3.装卸软管检查
装卸软管是LNG汽车罐车装卸过程中必不可少的承压附件,目前装卸软管的安全风险主要在使用和检测方面,装卸用金属软管使用过程中的流动性决定了在安全管理方面的困难?
1)罐车出厂时制造厂家尽管已为该车配备装卸软管,但是在实际装卸工作中充装单位在装卸液时,因为各种原因并不使用罐车所配置的软管;
2)罐车通常不在固定地点进行装卸,软管随罐车流动与不同的容器进行对接造成软管使用的随意性;
3)软管使用环境恶劣经常出现弯曲?拖拽?磨损等问题?
4)检验单位对于检验合格后的软管难以保证检验标记的完整性和可追踪性,因此对于装卸软管的安全管理和检验存在较多不可控制的因素?基于以上分析,笔者认为考虑到装卸软管的特殊性应当强化充装单位使用装卸软管的安全管理,使用单位应尽量使用充装单位的装卸软管,充装单位应按照国家有关规定选用装卸用管材料要能够满足低温性能要求,且装卸软管的公称压力不得小于装卸系统工作压力的2倍,其最小爆破压力大于4倍的公称压力,对装卸软管必须每半年进行一次耐压试验,试验压力为装卸用管公称压力的1.5倍,实验结果要有记录和试验人员签字?
(二)试验介质选用
目前LNG汽车罐车的检验中的气密性试验介质选用存在一些问题,TSG87001-2013《压力容器定期检验规则》要求要用氮气和洁净的空气作为气密试验介质进行检查,应当说这种试验要求是安全可靠的,如果用洁净的空气作为气密试验介质首先要排空罐内液化天然气(包括气相的天然气)并达到试验要求,在试验结束后要采用置换工艺并且要保证罐内的含氧量低于标准要求,才能保证后期充装过程的安全可靠,但是LNG汽车罐车与常温汽车罐车相比较置换工作不仅工艺复杂同时还存在一定风险,笔者建议气密性试验介质选用高纯度的低温液氮气化后进行试验,制定专项气密性试验及时方案进行操作且制定相应的应急处理预案,当然这需要在检验场所配备专业设施检验成本很高,目前也有人建议采用液化天然气气化自增压后直接做气密性试验,尽管检验前省去了许多准备工作但是存在一定的安全风险并且试验压力的程序很难控制,需要检验单位进一步研究和摸索?
(三)行车追尾安全防护
LNG汽车罐车常见事故有翻车?碰撞,剐擦?追尾等,其中追尾事故占较高比例,国家有关技术标准规定LNG汽车罐车的管路接头?阀门?仪表灯装置应该布局合理,相对集中?便于操作?检查和维护并设置操作箱?目前国内的LNG汽车罐车生产厂家在结构设计上,均将罐车的管路操作系统集中布置在罐车尾部,一旦发生追尾事故对管路系统造成损伤将发生严重事故?罐车的管路操作系统集中布置在罐车尾部是罐车整体设计的需要,但车尾防护措施如果存在问题将导致被撞击后罐体极易直接受到冲击,尤其是管路上所设置的诸多截止阀门失效不能起到密闭容器的作用,同时主要的气液相进出管与罐体直接相连,撞击后很可能会造成管道与罐体焊接根部断裂导致罐体破损或真空失效,这给道路行车安全带来了极大的安全隐患,因此,如何做好LNG汽车罐车尾部的安全防护设计是生产厂家需要认真研究的课题,除了考虑在车尾等易受伤部位安装防撞设施设置后保险杠并且保证后保险杠外端面距罐体后封头及所有与罐体后部连接的管路?阀门?仪表?法兰等附件的外端面的安全距离以外,还要研究发生追尾事故后便于处理的措施,如追尾事故发生后操作箱的管路系统失效,不能用来排泄罐内的LNG,可以在罐体其他不易受到撞击的部位设置备用紧急卸液口,在事故发生后可以快速有效的导出罐内LNG,使事故风险和救援难度降到最低等?
结束语:随着低温技术的不断提高,LNG以其应用技术成熟?安全可靠?经济可行而被视为目前热门的能源产业,同时LNG是清洁能源符合国际和我国节能环保?低碳经济的发展方向,其行业的发展前景广阔?LNG汽车罐车的安全运行受到多种因素影响,定期检验只是罐车安全性能一种验证性检验,其安全运行的重点在于使用者,加强罐车使用者的安全意识及专业素质对于保证安全运行意义重大?
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