低温管路泄漏 密封 低温深冷汽车罐车管路及附件问题探讨

  [关键词]低温深冷汽车罐车 基板 拘束力 振动      根据《液化气体汽车罐车安全监察》之规定,汽车罐车分为罐体固定在汽车底盘上的单车固定式汽车罐车和半挂式汽车罐车。罐体又可分为裸式、有保温层或绝热层形式。
  液化气体汽车罐车装载的介质大都如L.P.G、L.N.G、液氧、氮、氩、液氨、二氧化碳等,性质特性为易燃、易爆或有毒,部分介质的临界温度甚至低至-186℃,一旦泄漏可能发生冻伤及爆炸事故。汽车罐车为运输储存,这样就决定了罐体及内装介质在平时正常使用过程处在不断地移动、振动、颠簸及温度交变的恶劣环境中,罐体、管路及安全附件承受着巨大的交变应力。为使汽车罐车能安全使用,国家质监总局对移动式罐车从设计、制造、使用、运输、检验及修理上制定了严格的规范要求,对杜绝相关事故的发生起着积极的作用。
  即使这样,汽车罐车在平时的运输过程仍存在着一些事故隐患。低温深冷型汽车罐车罐体后管路及附件发生事故的频率较高,虽说其内装介质小量泄漏后,在泄漏点周围能迅速结冰,随后可以采取较为有效的补救措施,但仍给社会和人民生命财产带来一定的威胁,也给企业带来不必要的浪费与经济损失。尤其是在L.N.G推广使用后,发生此类事故的影响将会更为严重。本文将详细论述检验过程中发现的该类问题及建议性解决方案。
  
  低温深冷型汽车罐车在检验中,发现较多的缺陷有法兰式阀门的法兰接驳处、阀门的门柄处包扎着多层的布条物或塑料布(见图Ⅰ),这均是装卸时介质从这些部位泄漏之后操作人员的权宜之计:有的管路上(低温深冷式罐体的管路及附件的材料为奥氏体不锈钢)管子的对接焊缝,其外观均为泄漏补焊特征,有的焊缝甚至经多次补焊(如图Ⅱ)。这样易造成材质劣变,可能引起更为严重的事故;另外安全附件中差压式液位计的取样管断裂,压力表的取样管断裂也屡见不鲜(见图Ⅲ)。管道的附件、管夹、管架等固定或焊接处大都出现紧固件松脱,焊接处开裂。部分罐车尾部加装了低温介质泵,该泵的进出口接管及基础座均出现开裂。
  
  出现这些缺陷的原因分析起来有:支撑管路部件的基础板强度、刚度不足,它们大多采用3~4mm厚的普通钢板,有的甚至不足2mm厚:其次罐体后部的液气相管道、阀门较多,而空间又相对较狭窄,制造过程中布管过于紧凑,管路上的焊缝间距太过接近,有的管口与罐体对接采用了强力对接,这些原因导致了管路的焊道存在着较大的焊接残余应力及焊接残余应力的叠加。两相邻焊缝的熔合区、热影响区距离太近,而熔合区附近是产生裂纹和脆性破坏的发源地,存在产生裂纹可能(见图Ⅳ)。还有,这些管路与管道附件靠各种支撑件焊接在该基础板上,基板对其起了支撑作用。然而该基板因厚度不足,面积较大,铺设在汽车的大梁上,底部的加强件有效支撑面积不足,支撑处大多用交叉的四根60mm的槽钢焊接在一起,基板点焊在汽车大梁及槽钢架上。这样管道、阀门等整体附件重量大都落在横梁支撑处,管路及相关附件因拘束力不足、自由度增加,在车辆运输行驶过程中产生频繁上下起伏式振动,在交变应力及疲劳应力的共同作用下,焊缝产生疲劳裂纹进而出现泄漏,阀门的手柄预紧螺母、法兰螺母出现松动,介质渗漏。
  有部分罐体在后部狭小的空间内,除了密布的管道阀门外,还有用来装卸车的低温装卸泵。低温泵的基座有的固定在底部的加强件上,有的直接落在3~4mm厚的基础板上(基础板强度不足)。泵运行或罐体运输时,因振动或交变应力的原因,泵的基座与基板焊缝开裂或基础紧固螺栓脱落,运行人员未能及时发现并解决这些问题,使该泵在运转时振动加剧,致使泵进出口法兰、弯头部位焊缝出现大面积裂纹、泄漏。当振动频率与管路系统固有频率相一致时,产生共振,这时振动剧烈,该泵无法正常使用。出现这些问题后,使用人员因缺乏相关专业知识,只是简单地采取消极包裹或补焊泄漏点的办法而未找到根本的原因,也就未能从根本上解决问题。随着时间的推移,振动的加剧,泵的基座、基板固定大梁螺栓、管道、阀门等均因疲劳应力产生裂纹,致使压力表取样管、差压式液位计取样管在共振的作用下全部折断,严重时与罐体封头连接的加强圈角焊缝也出现裂纹。在低温型罐体上出现介质大量泄漏,在绝热深冷型罐体则出现夹层真空度不足,日蒸发率变大,罐体外侧出现“冒汗”现象,罐内压力异常升高(见图Ⅴ),如不及时采取有效措施,将可能产生严重事故。
  分析这些问题产生的原因。提出以下几点看法:(1)罐体制造厂商在设计、制造时应加强与罐体使用者和相关的检验部门进行多方位的沟通,改进设计方案,提高产品的安全性。(2)罐体制造厂家在选择后操作箱基板时,不仅要考虑经济性,还应加强安全性考虑,建议基板采用10mm以上钢板,加大加强件的面积,以增加基板的强度和刚度,提高管路及附件的拘束力,避免产生疲劳伤害。(3)罐车使用者,应加强操作人员的培训,提高操作人员的素质,平时注意运行保养工作及巡查,发现振动及时查找原因并消除振动源。(4)阀门法兰接驳及手柄处泄漏,通过紧固螺栓大都可以消除。(5)压力表取样管、差压式液位计取样管直接由罐内引出并无阀门等关闭部件,一旦泄漏将造成较大的损失。因此平时应注意这些罐内直接引出管的检查,发现管道焊缝渗漏或法兰渗漏应及时查找原因,加固基板,提高刚度与系统拘束力。(6)其他因系统机械故障引起的振动也应及时消除。
  综上所述,低温深冷液化气罐车管路及附件问题,需从源头人手,严格按照《液化气体汽车罐车安全监察》的相关要求,通过制造者、使用者、检验者共同努力达到安全的目标。 (编辑/陈志华)

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