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1、第八章 槽 车,罐体的结构 罐体的用钢 罐体设计 罐体充装量 罐体的检验与试验,槽车是压缩气体，液化气体和溶解气体的储运式受压容器，即移动式压力容器。,由于盛装介质的易燃、有毒、腐蚀以及可能发生的分解、氧化、聚合，加之流动范围大，使用条件变化大，接触外界能量(如火灾、机械碰撞等)的机会多，因此在结构和使用方面都有一些不同于固定式压力容器的特殊要求。,浙江衢州槽罐车事故导致大量浓硫酸泄漏,新华网杭州6月8日电（记者方列）6月8日20时许，一辆运输危险化学品的江西牌照半挂车在途经浙江省衢州市区巨化路与46省道交叉路口时发生事故，导致车身槽罐内的部分浓硫酸泄漏。据驾驶半挂车的司机称，槽罐内装载的是约
2、24吨浓硫酸。在途经事发地点时，半挂车的车头与车身连接处忽然脱节，车身前侧倾，槽罐与地面撞击后破损，槽罐内的浓硫酸发生部分泄漏，现场冒起大量白烟。,接警后，衢州交警、环保、消防等部门迅速赶到现场展开处置。现场一名消防员告诉记者，由于事发时天降暴雨，对泄露的浓硫酸起了一定的稀释作用。当晚21时许，一辆大型吊车紧急赶到现场，开始将事故车破损槽罐内的剩余浓硫酸转移到另一辆槽罐车内,一起运输甲醇的汽车罐车爆炸事故,一 事故经过 2005年10月，一辆装有甲醇的汽车罐车驶往山东一停车场，在倒车时突然发生爆炸，车内包括司机在内的2人当场死亡，1名路过的老人和1名小孩也不幸遇难。据当地的目击人讲，爆炸前司机
3、为了将罐车穿过某一个楼房的过道，反复倒车30多分钟。倒车时，汽车罐体上部的呼吸孔与建筑物横梁曾不停的产生碰撞,原因分析（1）汽车内的甲醇为易燃液体，其闪点为11.11，沸点为64.8，爆炸极限为6.7%36%。在21.2 的饱和蒸气压为100mm汞柱。甲醇在运输的过程中，由于易燃液体的电阻率较大，易产生静电，当静电产生到一定的程度和一定的条件时就会放电，引起着火和爆炸,（1）由于倒车时司机心急且操作过猛，导致罐内介质摩擦产生高温和静电火花，点燃可燃物并激发了能源，引起可燃液体的燃烧爆炸。（2）该司机驾驶该车曾多次顺利的通过此过道，这次事故的主要原因是因为该罐车为空罐，加上过道路面刚刚垫过，从而
4、造成了高度不够，但未能引起司机的重视，忽略了罐车内的物质属易燃易爆,防范措施1）加强意识，遵照国务院颁发的押运员应熟悉必要的安全基本知识和有关规定；汽车罐车应有可靠的接地链，以便随时导除静电；当气温超过30 时应考虑降温措施或者夜间行驶,汽车罐车应该停放在安全可靠的位置通过隧道、涵洞、立交等必须注意标高，限速行驶。在恶劣的路面上行驶应减速前进、减轻振动和冲击汽车罐车应按照有关规定进行定期检验,第一节 罐体的基本结构和要求,液化石油气汽车槽车的罐体，是一个承受内压的钢制焊接压力容器。通常罐体的基本结构部件应包括：简体、封头、人孔、气相与液相管结缘、安全阀结缘、液面计结缘、温度计结缘、径向防冲板、
5、支座、排污孔和吊装环等部件。,一、简体与封头,筒体多采用圆柱形，这不仅是从筒体受压角度来决定的，而且是从工艺简单，制造方面来考虑的。但有时为了能充分利用汽车底盘的空间位置，为避开某些障碍部分，以降低罐体重心高度，可以把罐体设计成变径圆柱形；封头则多采用标准椭圆形。简体与封头分别用钢板卷制和冲压成型，大直径的封头可以分辨拼接。,二、接缘,接缘的结构形式随连接附件的结构与要求而异，但接缘的结构可按钢制石油化工压力容器设计规定推荐的接缘形式。,三、人孔,液化石油气汽车槽车安全管理规定要求罐体必须设置一个Dg400的人孔，以便于罐体的制造和检修。人孔的形式与结构，可参照JB 585水平吊盖对焊法兰人孔
6、选择。一般采用非标准凸缘平板式人孔，如图85所示。,人孔位置的安排，常见有三种：一、是设在罐体顶部，拆装和检修内部较为方便，但增加罐体的中心高度；二、是设在罐体底部，以降低罐体重心高度，但是离汽车底盘零部件较近，位置过于紧凑，拆装和检修内部时极不方便；三、是在封头上，这样可以兼具上述优点。,根据罐体容积的大小和介质内含杂质的情况，一般要在罐体底部设Dg25或Dg50的排污孔，排污孔的结构通常由接管加法兰和盲板组成(或是凸缘加盲板结构)。目前有的设计中，不设置排污装置，而利用罐体的排液阀进行排污。,四、排污口,五、径向防冲板,为了减少槽车运行和紧急制动时液体对罐体的冲击力，要在罐体内部的横断面(
7、径向)上设置防冲板。,六、支座,罐体支座形式的选择，要根据罐体与汽车的连接方式及汽车底盘全梁的制造而定。常用的制作形式有两种：（1）V形支座 结构简单，外形美观，能沿罐体纵向全厂范围内均匀承载及降低罐体重心（2）鞍式支座 支座的形式与尺寸均已经标准化,第二节 罐体的用钢,选用罐体用钢所考虑的情况：应按钢制石油化工压力容器设计规定选用；符合该规定所列的压力与温度范围；选用焊接性良好的钢种,非受压元件用钢着重考虑加工与焊接性能；考虑经济性，包括钢材价格和钢材消耗。,近年来国内普遍采用16MnR钢板制造槽车罐体，这是目前用于槽车罐体比较理想的压力容器用钢。16MnR与209相比，其抗拉强度和屈服极限
8、要高出20左右，该钢种具有良好的低温性能和可焊性，一般焊前不需要预热，焊接材料和焊接工艺规范也比其他低合金钢更为成熟，热加工温度范围也较广，热冲压后可不用进行热处理。考虑到液化石油气和饱和蒸汽压力随温度的降低而急剧减小，在寒冷地区(如气温-20)，槽车罐体内液化石油气的压力只有零点几兆帕，此时罐体受内压作用而产生的薄膜应力以远小于材料屈服应力的16，因此，液化石油气汽车槽车安全管理规定对槽车用钢没有提出进行低温冲击试验的要求，亦即选材上按常温容器对待就可以了。,第三节 罐体设计,一、载荷,槽车罐体设计时需要考虑以下载荷。液化石油气的饱和蒸汽压力。罐体自重及罐内介质的质量或水压试验时的质量。装卸
9、作业时，泵或压缩机对罐体产生的附加压力。充装前罐内抽真空时产生的外压力。水压试验压力。必要时还需考虑以下载荷的影响。槽车行驶中紧急制动时，罐内液体对罐壁产生的附加压力。槽车行驶时由于底盘的震动通过支座作用于罐体与支座连接部位的震动力以及支座反作用力和局部应力。,二、设计总则,目前我国对于压力容器，按规则的设计方法，即常规的设计方法，是根据第一强度理论(即最大主应力理论)进行设计的。即控制应力强度=1(环向应力)不超过规定的应力极限。对于诸如支座、开孔接管和法兰连接等处的局部罐体，或因受相邻部件约束，或总体结构不连续，在载荷作用下而产生二次应力和峰值应力，目前一般不进行应力分析和应力强度控制，只
10、是在结构设计时予以考虑。,三、设计参数,1设计温度 设计温度系指容器在正常工作过程中，在相应的设计压力下，壳壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。液化石油气汽车罐车安全管理规定以50作为罐体的设计温度。2设计压力 最高工作压力应包括两个部分：一是液化石油气在50的设计温度下的饱和蒸汽压力；二是在装卸作业时压缩机所带来的附加压力或槽车行驶时紧急刹车所带来的冲击附加应力。液化石油气汽车罐车安全管理规定中，根据经验，考虑上述附加压力0.10.2MPa。,3许用应力 罐体材料许用应力的确定与固定式压力容器相同。即选取下述两者中的较小值：,式中许用应力值；b材料的抗拉强度极限；s材料的屈服强度极限。,4
11、焊缝系数 槽车罐体设计时焊缝系数的选取原则与一级固定式压力容器相同。但是，液化石油气汽车罐车安全管理规定已明确规定罐体主体焊缝必须采用双面对接焊缝，且焊后必须进行l00无损探伤检查，所以焊缝系数一般可取1.0。5壁厚附加量 壁厚附加量可按钢制石油化工压力容器的设计规定选取。其中腐蚀裕度一项必须不小于1mm。,四、罐体强度计算,1壁厚计算 圆柱形筒体：,式中 P 设计压力，MPa；Di 筒体内直径，mm；S1 计算壁厚，mm；S 实际壁厚，mm；C 壁厚附件量，mm；焊缝系数；材料的许用应力MPa。,椭圆形封头：,式中 K形状系数，对于椭圆形封头,h封头内壁曲面高度，mm；其他符合意义同圆柱柱形
12、简体壁厚计算公式,槽车罐体在首次充液或开罐检查后再充液之前，都要将罐内的空气排出，以防空气与液化石油气混合后可能出现的爆炸事故。目前，多数是采用将罐体抽真空(真空度为650mm汞柱)的办法。所以要求对罐体接受0.1MPa外压进行稳定性校核，防止受外压时可能丧失稳定，导致容器损坏。,稳定性校核可按钢制石油化工压力容器的设计规定进行计算，其要求为：,式中D0 筒体外直径，mm；Sc 简体不计附加量的壁厚，mm，即:Sc=S-C；P 筒体的许用外压，MPa；B 按上述设计规定查表所得的系数，MPa。若P0.1MPa，则稳定可靠；若P0.1MPa，则需增加壁厚Sc，重新查表计算，至合适为止。,2最大许
13、用工作压力计算 圆柱形简体:,椭圆形封头:,3水压试验时壳壁的应力计算 圆柱形筒体:,椭圆形封头:,式中w水压试验时壳壁的应力，MPa；Pw水压试验压力，MPa。,五、罐体在内压自重和液重作用下的强度校核,对于采用鞍式支座结构的槽车罐体，在内压、自重和液重作用下，罐壁强度的校核可按钢制石油化工压力容器的设计规定的方法进行。,对于采用V形长条支座支撑结构的槽车罐体，在内压、自重和液重作用下罐壁强度的校核，目前规范中尚无规定，一般讲，罐体在内压、自重和液重作用下，罐壁产生一次总体薄膜应力和一次弯曲应力，其强度校核条件为：,式中 环向最大合成应力 p内压产生的环向应力；M自重和液重产生的环向最大弯曲
14、应力；r自重和液重产生的环向最大弯矩处的环向拉(压)应力；材料的许用应力。,第四节 罐体的充装量,一、罐体的容积,设计容积是指按组成罐体各部分的公称几何尺寸计算得到的罐内空间体积。最小容积是指按组成罐体各部分的几何尺寸公差极限值计算的罐内最小空间体积。实测容积是指罐体制成后实际测量的罐内实有容积。任意液面高度下罐体的装液容积是指相应液面高度下，罐内液体的体积，供确定罐内实际装液量之用。,二、最大充装量,槽车罐内液体最大的充装量不得超过按下式计算所得的质量：W0.9550V或 WV(=0.95 50)式中W最大充装量，kg；充装系数，kgL；V罐体容积，L；5050时的介质密度，kgL；,各种介
15、质的质量充装系数按下表：,对于混合石油气，密度随组分不同而异。为安全起见，常以丙烷的密度来确定其质量充装系数值。,第五节 罐体的检验与试验,一、罐体的检验,罐体的检验，包括几何尺寸检查，最小壁厚测定和焊缝外观与内部质量检查等内容。,1罐体几何尺寸检查,重点检查的内容有：罐体热处理前后的直径公差和最大与最小直径差异及筒体的不直度，要求符合国家有关标准的规定。罐体长度公差允值可按各组成筒节，封头高度公差允值的代数和计算。所有接管凸缘，尤其是安装液面计、紧急切断阀等附件的凸缘，其组装几何尺寸公差要从严控制，以免影响附件的安装质量。罐体与底盘连接的支座尺寸。罐体的内外表面无缺陷。,2简体的封头最小壁厚
16、的测定 实测壁厚不得小于图样上标明的最小壁厚值，最小壁厚测定通常采用超声波测厚仪，其测量部位应包括封头转向弧处。筒体与封头的测量均不得小于3处，取最小值。3焊缝的外观质量检查 焊缝的外观质量检查，应包括下列内容：所有焊缝要整齐、美观、划一、宽窄、高矮要一致，焊缝加强高不大于2mm，自动焊焊缝宽窄差小于5.5mm。焊缝咬边深度、棱角大小和错边量要符合有关国家标准规定。检查并清除焊缝上的熔渣和飞溅物。检查角焊缝的焊脚高度，不得小于施焊件中的较薄者板厚，并要圆滑过渡至母材。,4焊缝的无损探伤 焊缝的无损探伤的检查，包括X射线检查或超声波检查，还有角焊缝的着色或磁粉检查。5缺陷返修 经外观和无损探伤检
17、查之后，发现存在不允许的缺陷，要进行返修。,二、罐体的试验,1水压试验与容积测定 罐体制成后，由于工艺上的需要，一般要进行两次水压试验。第一次水压试验(又称预备性试验)是在热处理之前，其目的是检查罐体各部分有无渗漏和明显变形，以便采取返修补焊措施，待罐体热处理后再做第二次水压试验，以最终检查罐体，不允许有不均匀性膨胀和渗漏。水压试验压力为罐体设计压力的1.5倍。试验时加压要缓慢，达到试验压力后保证时间应不小于30min，然后降压至设计压力，至少保证30min，检查各焊缝和接缘处有无渗漏，罐体各部位有无不均匀膨胀或明显变形。为防止水压试验时可能发生的低温脆性破坏，试验水温规定不得低于5。,至水压
18、试验的同时，可以完成罐体实际容积的测定，即在试验结束前，在排水管上装置液体流量计，以测量罐体盛水总量(按容积计)能够精确地测到罐体实际容积，通常采用LW型涡轮流量计(由变送器，前置放大器和二次仪表组成)，其二次仪表可反映出瞬时和积累流量，后者即是罐体的实际容积。,2气密性试验 罐体的气密性试验，一般也应进行两次。第一次是在槽车总组装之前(必须在水压试验之后)进行。这样可以将罐体渗漏缺陷在总组装之前发现与排除，避免在总组装之后再出现罐体本身的渗漏缺陷，以减少修理难度。第二次气密性试验是在槽车总装之后进行整车气密性试验，以便检查各焊缝，接管和阀门、仪表与连接部位的组装质量。气密性试验可用洁净干燥的
19、压缩空气或氮气进行，气体温度不得低于5。试验压力为罐体的设计压力。试验时也应缓慢升压，达到规定的压力后，保压时间不得少于30min，可用肥皂水涂抹各焊缝和连接部位进行检查。,第六节 槽车的安全使用与管理,一、使用和管理人员,专人管理、专人驾驶、专人押运。人员必须进行严格培训，熟练地掌握槽车的技术性能，掌握液化石油气的基本知识，会处理紧急事故和故障，会使用车上的各种消防器材。,二、建立严格的管理制度,槽车的使用单位，对槽车的使用和管理必须建立严格的管理制度。如管理人员、驾驶人员、押运人员的岗位责任制；交接班制度；安全检查和维修保养制度；安全操作规程等。,三、使用槽车单位必须具备的槽车技术资料,产
20、品出厂合格证；质量检验证明书；槽车的使用说明书；槽车罐体的材质、设计和强度计算书。上述资料应组织使用和管理人员学习，做到熟练掌握。,四、槽车投产使用时必须经过的批准手续,槽车的罐体和附件部分，必须携带上述规定中的技术资料，报当地技术质量监督部门检验批准，办理登记并发给使用证。槽车的车辆部分，在取得技术质量监督部门对罐体的使用证后，到当地交通管理部门验车，验车合格后发给行车证。未经上述批准手续的汽车槽车，一律不准使用。,五、槽车必须定期保养和检修,罐体、附件与车辆都应定期保养和检修，保持车容整洁、设备完好。检修车辆时，应首先切断电瓶线，防止电路短路发生火花。检修第一道闸阀时，注意不要造成大跑气，
21、有紧急切断阀的槽车可先关断紧急切断阀，经检查不漏气时，再进行检修或更换第一道闸阀。出现故障，在未排除前不得继续充装使用。,六、槽车的充装介质必须按设计规定充装,按充装丙烯设计的槽车，设计压力为2.16MPa，可以充装各类液化石油气。按充装丙烷设计的槽车，设计压力为1.77MPa，可以充装丙烷以下，包括C4的各类液化石油气。按充装丙烯设计的槽车，设计压力为0.785MPa，只限于充装C4，不准充装C3。液化石油气槽车，只限于充装液化石油气。,七、对停车场和车库的安全要求,1对停车场的安全要求 槽车使用单位应设专用的槽车停车场。场内不得存放易燃物和其他车辆；停车场周围20m范围内严禁烟火，应设明显
22、的严禁烟火警告牌；停车场内应设罩棚，重车停放应在罩棚内，以防日光直晒；停车场内应备有干粉灭火机、消火栓、消防水带、水桶等消防器材。,2对车库的安全要求 车库位置应符合建筑设计防火规范中规定的与其他建筑物安全防火间距的规定。车辆内应有良好的通风措施，采取上送风，下排风的通风方式，使库内空气对流。库内不得设下水道、地沟等构筑物。库内只准用水暖或气暖，不准用明火取暖。库内照明灯具及其开关都必须是防爆型的。库内应设明显的严禁烟火的警告牌。库内应设干粉灭火器、消火栓、消防水等消防器材。在库内不准存放其他易燃物。重车不得停车过夜，不得在库内带气检修液化石油气系统的设备。充装后应及时卸液。重车存放时间不私超
23、过24h，不得将槽车作储罐用。活动储罐的槽车，应急时把储罐卸下，存放在规定位置。,八、坚持每天检查,每次充装后和每天停运时，使用人员应对槽车进行全面检查。主要检查槽车的压力表、液位计、并记录压力、液位情况；检查各附件和罐体有无变形和跑冒滴漏，开关是否灵敏可靠；车辆的刹车、转向、喇叭、灯光是否良好等。检查后记入交班记录，发现缺陷和故障，应及时排除。,九、槽车的定期检修,1定期检修的周期 槽车的定期检修，包括对罐体和各种附件的检查和维修，分年度检验和全面检验两种。年度检验每年进行一次，全面检验每5年进行一次。但新槽车投产后第二年必须进行第一次全面检验。2槽车年度检验的内容 外观检查：漆色完整、无腐
24、蚀、划痕、凹坑等伤残，各部件无跑冒滴漏。检验安全阀、压力表、液位计、紧急切断阀等安全装置。年度检查中发现问题必须进行修复。修复后应进行气密性试验，试验压力为罐体的设计压力，以刷肥皂水不漏为合格。,3全面检查的内容 全面检查包括年度检验的全部内容。罐体外表面进行全部除锈喷漆。测定罐体壁厚，主要测点应在罐底腐蚀比较严重的部位。对罐体的内外焊缝和所有接管，人孔的内外焊缝进行内外100的磁粉探伤。全面检查后，必须进行水压试验和气密性试验。,第七节 槽车的其他主要部件及附件,底盘安全阀液面计紧急切断装置其他附件,一、底盘,底盘是槽车的承载和行驶部分，底盘的技术性能如牵引和载重能力、制动、转弯性能、轴距以
25、及重心位置等都直接关系和影响槽车的安全性与经济性。,二、安全阀,槽车用安全阀，除应具备一般安全阀性能要求外还应具备适应槽车工作特点的一些特殊要求。如：为防止槽车运行时的安全阀受机械碰撞，安全阀要装在罐体顶部气相空间内，要求阀体外露尺寸不超过l50mm，并应加以保护。因此，必须采用内装式。,安全阀的设计必须考虑在罐内压力出现异常和发生火灾情况下，均能迅速排放。安全阀的排放能力应不低于按下式计算所得之值：,在安装多个安全阀的情况下，其排放能力为各个安全阀排放能力之和。,安全阀的最小有效排放面积应按下式计算：,槽车的安全阀必须设计成全启式。安全阀的开启高度与阀喉部直径之比应不小于14。安全阀的开启压
26、力应高于罐体的设计压力，但不得超过罐体设计压力的1.10倍。安全阀全启压力不得高于罐体设计压力的1.20倍。安全阀回座压力，不得低于开启的0.8倍。,三、液面计,1作用与要求 液面计是槽车罐体上又一重要安全附件，其作用是观察和控制槽车的充装量(容量、液面高度或质量)，以保证槽车不超装超载。由于液化石油气介质的易燃易爆特点，槽车运输中颠簸与震动又比较激烈，因此，槽车液面计必须满足下列基本要求。(1)灵敏、准确、观测使用方便(2)耐压和密封性能良好(3)结构牢固、耐震动和撞击(4)耐介质腐蚀,2主要结构形式 根据上述基本要求，目前国内外用于液化石油气槽车的液面计主要有滑管式、旋转管式和浮筒磁力式几种。,四、紧急切断装置,在槽车的气相管和液相管等主要接El处，应装设紧急切断装置，以便在发生装卸管道管件破裂，大量液化石油气外漏时，供紧急止漏。根据操纵系统方式不同，可分为机械牵引式、油压操纵式、气压操纵式和电动操纵式4种。,五、其他附件,1、压力表2、温度计3、装卸阀4、装卸胶管5、装卸管接头6、静电接地装置7、灭火器材与灭火装置,
