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展需求，傳統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，以及對于地區貿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勢，作為移動式運輸裝備，靈活性與經濟性更強。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，確保其技術優勢可以完全發揮出來。

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展。尤其是我國天然氣行業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英尺兩種規格類型，為臥式結構液化天然氣低溫貯槽，由內筒、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安全。同時，因為液化天然氣介質低溫特點，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筒和管道，外筒則選用低合金鋼鋼板制作，并且內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、進排氣系統、自增壓系統、吹掃置系統、儀控系統、緊急截斷閥與氣控系統、抽空系統、安全系統以及測滿分析取樣系統幾部分[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規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資質，且在有效期內，具有比較豐富的實踐操作經驗，個人能力可滿足焊接工作要求。作業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表面20mm范圍內的氧化物、熔渣、油污以及其他有害物質做全面清理，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，要保證內容器奧氏體不銹鋼焊接完畢后在短時間內有效冷卻，尤其是對于400～800℃易造成晶間腐蝕的區間，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 內容器表面處理

根據圖紙來對液化天然氣罐式集裝箱內容器表面進行酸洗、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，然后貼附在內容器待測表面或者是直接將溶液涂刷在待測表面，如果內容器表面鈍化膜不完善或者鐵離子污染，溶液會轉變為藍色，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下，將示漏物質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的檢測，最終確定漏孔位置以及漏率大小?？蛇x擇使用氦質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，便可啟動氦質譜檢漏儀，對設備進行調整后，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、漏率數值、檢測時間等做好詳細記錄，作為后續處理的重要依據。

3 液化天然氣罐式集裝箱技術優化

3.1 罐箱輕量化技術優化

液化天然氣罐式集裝箱自重是影響產品運輸經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、容積等設計參數一定的條件下，降低自重的主要方法便是減小內容器壁厚，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良的材料，以此來實現容器壁厚的降低。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、返修等產生的限制較大，如果無法控制強化參數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，加強對強化過程數據的管理，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化提供支持。

3.2 罐箱容積增大技術優化

影響罐箱運輸經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調整外殼加強圈的布置方法，由原先的內置更改為外置，同時削薄罐體兩側的厚度，控制在框架尺寸限值之內;②選擇應用寬體結構的罐箱，根據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的設備，綜合性能更加優越，為整個行業的進一步發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化[J].集裝箱化，2020，31（07）：16-21.

[2]王鈺.國內首次實現液化天然氣罐式集裝箱江海聯運[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.