液化天然气罐式集装箱技术探讨

安宇龙　宋超　张旭平　谢淑贤　徐瑞峰

摘 要：为满足液化天然气市场发展需求，传统的运输方式就必须要作出改变，以往运输不仅所耗时间久，而且投资较大，以及对于地区贸易以及中小用户的直供有着一定局限性。研究设计液化天然气罐式集装箱，在储运方面均具有更大的优势，作为移动式运输装备，灵活性与经济性更强。对液化天然气罐式集装箱技术进行分析，除了要满足基本的储运工作以外，还要保证设备使用过程中的安全性，确保其技术优势可以完全发挥出来。

关键词：液化天然气;罐式集装箱;结构设计

液化天然气作为清洁、高效的能源之一，近年来在社会生产生活中起到了巨大的作用，而这也刺激了我国液化天然气市场的蓬勃发展。尤其是我国天然气行业技术水平在不断提高，且运输条件也在逐渐的完善，能够更大程度上来满足市场对液化天然气的需求。其中，液化天然气罐式集装箱技术的提出，在传统运输方式的基础上做出了巨大的改变，可以进一步降低运输成本、提高运输效率，能够满足公路、铁路以及水路等多种方式运输要求，是目前液化天然气最为理想的运输工具。

1 液化天然气罐式集装箱技术

液化天然气罐式集装箱的外观尺寸以及联接部件均满足集装箱的国际标准，分为长度20英尺与40英尺两种规格类型，为卧式结构液化天然气低温贮槽，由内筒、外筒、管路阀门仪表等部分组成。鉴于天然气易燃易爆的特点，在进行液化天然气罐式集装箱技术研究时，重点之一便是要保证系统安全。同时，因为液化天然气介质低温特点，一般可选择真空纤维绝热技术来对贮槽做绝热处理，应用S30408奥氏体不锈钢来制作贮槽内筒和管道，外筒则选用低合金钢钢板制作，并且内外筒之间所用支撑必须要具有良好的耐低温以及绝热性能。液化天然气罐式集装箱贮槽共分为进液系统、进排气系统、自增压系统、吹扫置系统、仪控系统、紧急截断阀与气控系统、抽空系统、安全系统以及测满分析取样系统几部分[1]。对于液化天然气罐式集装箱来讲，其对于不同的运输方式均有着较强的适应性，可满足汽车、火车、轮船甚至飞机运输要求，因此在实际应用中优势十分明显。

2 液化天然气罐式集装箱技术要求

2.1 结构焊接技术

为保证满足液化天然气储运要求，对罐式集装箱的焊接技术有着十分严格的要求，一般需要在正式对罐体与框架焊接前按照专业规范标准来选择并评定焊接工艺，确定最为合适的焊接工艺。并且，所有焊接人员均必须要具备专业资质，且在有效期内，具有比较丰富的实践操作经验，个人能力可满足焊接工作要求。作业时坡口焊接宜选择采用机械加工的方法，如常见火焰切割法，需要对坡口以及母材两侧表面20mm范围内的氧化物、熔渣、油污以及其他有害物质做全面清理，并检查确认坡口表面是否存在分层、裂纹、夹渣等缺陷，需要及时采取措施处理。另外，要保证内容器奥氏体不锈钢焊接完毕后在短时间内有效冷却，尤其是对于400～800℃易造成晶间腐蚀的区间，更是需要通过应用喷冷水或鼓风的方式来加速冷却[2]。针对奥氏体的焊接，要求其焊缝表面必须平整，不得出现咬边问题，且返修部位还要保证原有的抗晶间腐蚀性能。

2.2 内容器表面处理

根据图纸来对液化天然气罐式集装箱内容器表面进行酸洗、钝化处理，一般可应用酸洗钝化液浸泡，部分不利于操作的场景，也可以通过涂刷酸洗钝化膏来处理，且在处理完毕后要利用清水来冲洗表面残留液，以及使用酚酞试纸来检查确认是否冲洗干净。其中，要注意对酸洗钝化液质量的管理，常用的检测方法如蓝点法，使用滤纸充分浸泡在由1g赤血盐+3mL65%～85%HNO3+100mL水配置的溶液中，然后贴附在内容器待测表面或者是直接将溶液涂刷在待测表面，如果内容器表面钝化膜不完善或者铁离子污染，溶液会转变为蓝色，需要进一步处理[3]。

2.3 罐式集装箱真空检漏

在对液化天然气罐式集装箱进行真空检漏时，方法原理便是被检件与检漏器的敏感元件处于真空状态下，将示漏物质施加在被检件的外部，如果被检件存在漏孔，所添加的示漏物质便会通过漏孔进入到被检件与敏感元件的空间，然后通过敏感元件来完成对示漏物质的检测，最终确定漏孔位置以及漏率大小。可选择使用氦质普检漏仪进行真空检漏，以氦气作为示漏气体，可保证较高的灵敏度与准确性。实际操作时将机械真空泵启动后，对罐箱预抽真空，待真空度达到5Pa以下時，便可启动氦质谱检漏仪，对设备进行调整后，打开检漏阀门确认检漏仪与容器之间有效连通。其中，注意阀门开启速度要慢，同时观察检漏仪的高真空指示，控制高真空不得超出正常范围。利用氦气来检测集装箱的所有接头与焊缝，并对存在的漏孔位置、漏率数值、检测时间等做好详细记录，作为后续处理的重要依据。

3 液化天然气罐式集装箱技术优化

3.1 罐箱轻量化技术优化

液化天然气罐式集装箱自重是影响产品运输经济性的重要指标之一，在确保储运安全的情况下，应尽量的降低罐箱自重。在罐箱压力、尺寸、容积等设计参数一定的条件下，降低自重的主要方法便是减小内容器壁厚，包括选用新型材料、分析设计以及应变强化技术等。新材料的应用，则是直接更换抗拉强度、屈服强度等机械性能更加优良的材料，以此来实现容器壁厚的降低。而应变强化技术可以通过奥氏体不锈钢自身所具备的性能，促使材料拉伸变形提高材料的屈服强度，达到较高的需用应力值，降低容器壁厚。如果是选用应变强化技术来进行罐箱自重优化，还要注意容器制造工艺的适应性。应变强化工艺复杂度比较高，并且对所用容器材料有着较高的要求，必须要保证材料性能的一致性，对容器制造、返修等产生的限制较大，如果无法控制强化参数还会直接造成容器报废。因此还需要在进行应变强化容器设计时，加强对强化过程数据的管理，可以及时的上传到相关平台，以便于更好的进行管控与研究，为液化天然气罐式集装箱技术的进一步优化提供支持。

3.2 罐箱容积增大技术优化

影响罐箱运输经济性的另外一项重要指标便是罐箱容积，目前罐箱的尺寸型号以1AA标准箱为主，在进行液化天然气罐式集装箱技术研究时，还需要采取有效方法进行容积增大方法分析。

①调整外壳加强圈的布置方法，由原先的内置更改为外置，同时削薄罐体两侧的厚度，控制在框架尺寸限值之内;②选择应用宽体结构的罐箱，根据外形尺寸和结构分为2AA标准箱与1AA异形箱。其中，2AA标准箱的长度与高度与1AA标准箱相同，宽度则是由2438mm更改为2550mm，框架应用的是宽体角件，且框架吊孔位置与标准箱保持相同。2AA异形箱相比1AA标准箱，则是将端框立柱设计为中部外突的形式，同时长度与高度不变，而宽度由2438mm更改为2550mm，框架应用的是宽体角件，且框架吊孔位置与标准箱保持相同[4]。

4 结束语

液化天然气罐式集装箱作为全面满足多方式运输的设备，综合性能更加优越，为整个行业的进一步发展提供了巨大的助力。同时，还可以通过一系列的技术手段与方法来提升罐箱的性能，使其具有更高的经济性、安全性以及通用性。

参考文献：

[1]王伟，朱英波，贺军，庄晓东.液化天然气罐式集装箱技术优化[J].集装箱化，2020，31（07）：16-21.

[2]王钰.国内首次实现液化天然气罐式集装箱江海联运[J].中国设备工程，2019（03）：5.

[3]李猛，陈建兴，陈瑞路.浅谈液化天然气罐式集装箱的制造技术[J].化工装备技术，2008（04）：14-15+22.

[4]彭建华.液化天然气罐式集装箱水路运输试验及分析[J].中国航海，2007（02）：52-54.