隨著國際貿易的高速發展，罐式磁翻板液位計作為一種xianjin的運輸方式，正在越來越多地用于國際間的水路、公路、鐵路運輸以及這些方式的聯運。冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計是罐式磁翻板液位計的一種，相對于之前普遍采用的傳統運輸方式，冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計具有安全可靠、運輸靈活、快捷方便、經濟實用、綠色環保等優勢。在運輸過程中，運輸設備的重容比越小，越有利于降低運輸成本、提高運輸效率，同時為了響應國家節能減排政策降低企業成本，輕型化成為了冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計的發展趨勢。低溫容器目前普遍采用奧氏體不銹鋼作為內容器材料，而采用室溫應變強化技術可以極大提高奧氏體不銹鋼的屈服強度，減薄容器壁厚，所以采用應變強化技術的冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計應運而生。

 

1室溫應變強化技術簡介

室溫應變強化技術zui早出現在20世紀中葉的歐洲，距今已有50多年的歷史，近十年來，隨著成功使用的案例和使用中積累的工程經驗越來越多，英國標準學會、美國機械工程學會等一些權威標準機構相繼采納應變強化技術設計制造奧氏體不銹鋼壓力容器，但對使用的壁厚進行了限制，且只限定在低溫環境下使用。

奧氏體不銹鋼材料具有良好的塑性，傳統的設計方法將zui大應力限定在彈性范圍內，只利用了材料的彈性承載能力。而這對于具有較高抗拉強度和良好塑性，但屈服強度比較低的奧氏體不銹鋼來說，并沒有充分發揮其塑性承載能力。通過室溫下把奧氏體不銹鋼拉伸到塑性變形，然后再進行卸載，當再次加載時，應力應變將沿卸載路徑保持彈性增長，材料的屈服強度得到提高，而塑性下降。直觀的說，也就是犧牲了材料的部分塑性儲備，而換取了較高的屈服強度，這就是室溫應變強化的基本原理。

實際應用中，通過室溫下用水對奧氏體不銹鋼容器進行超壓處理，使其產生一定的塑性變形，然后再進行泄壓，提高了奧氏體不銹鋼容器的屈服強度，從而提高了許用應力。這樣可以明顯地減小材料的厚度，降低容器的自重，實現冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計的輕量化設計，達到了節能降耗的目的。

 

2冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計設計標準與設計參數

2.1設計標準

由于罐式磁翻板液位計運輸的特殊性，需要進行水路、公路、鐵路及這幾種方式的聯運，因此涉及到的標準比較多，主要需要遵循的標準如下：

ASME鍋爐及壓力容器規范ⅧDiv.1《國際海運危險貨物規則》IMDG-CODE《系列1：液體、氣體及加壓干散貨罐式磁翻板液位計技術要求和試驗方法》ISO1496-3《1972年國際磁翻板液位計安全公約》CSC《一九七二年磁翻板液位計關務公約》CCC

2.2設計參數（例）

主要技術參數見表1。

3主體結構設計

3.1主體結構圖

冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計主要由框架、內外容器、絕熱層、管道系統、外部閥門儀表箱等構成，結構圖見圖1。

3.2內容器設計

內容器的設計除了遵守ASME鍋爐及壓力容器規范ⅧDiv.1基本要求之外，還必須遵守其強制性附錄44的要求。對于強制性附錄44總體的要求如下：

（1）應在用戶或用戶指定代理商同意的條件下使用。

（2）容器壁厚不得超過30mm。

（3）zui低設計金屬溫度不得低于-196℃

（4）zui大設計溫度不得超過50℃

（5）僅限于單一直徑的圓筒體，且殼體和封頭應具有統一的名義厚度。

（6）焊縫填充金屬的極限拉伸強度不應小于焊接接頭中母材的極限拉伸強度。

（7）接管和開孔補強元件按第Ⅱ卷D部分的許用應力值進行設計。

（8）封頭中心處的接管公稱直徑不應超過DN200。

（9）除封頭中心處，其他位置的接管公稱直徑不應超過DN150。

（10）僅適用于承受內壓的容器，而不能用于外壓容器的設計。

另外設計計算時還應注意以下幾點：

（1）壁厚計算按ASMEⅧDiv.1進行，許用應力按強制性附錄44選取。

（2）設計計算可以采用公稱直徑、不必考慮應變強化使直徑增大而需要的裕量。

（3）應變強化壓力應在1.5倍的設計壓力和1.6倍的設計壓力之間（包括1.5倍和1.6倍）。

（4）成型碟形封頭折邊區內半徑不應小于封頭球面部分內半徑的10%。

（5）所有對接接頭應進行100%射線檢測或超聲檢測。

（6）所有接管必須采用全焊透形式。

（7）支座墊板的厚度不應超過其所在位置的殼體厚度。

（8）支座墊板與殼體應采用全厚度角焊縫焊接。

計算結果與非應變強化計算結果對比見表2。

從表2可以看出，采用應變強化設計的內容器重量明顯減輕，顯著地提高了產品的競爭力。

3.3框架結構設計

框架結構主要由角件、前后端框、底部支撐等構件組成，外形尺寸和公差符合ISO668：2013《系列1磁翻板液位計分類、尺寸和額定質量》中1CC的要求。由于磁翻板液位計需要參與水陸聯運，受力工況比較復雜，所以設計時還應考慮堆碼及運輸工況中所出現的各種慣性力載荷。在zui大允許負荷下，慣性力載荷按如下考慮：

①（工況1）運行方向：兩倍的總質量乘以重力引起的加速度（g）；

②（工況2）同運行方向成直角的水平方向：總質量（如果不能確定運行方向，該力等于總質量的兩倍）乘以重力引起的加速度（g）；

③（工況3）垂直向上：總質量乘以重力引起的加速度（g）；

④（工況4）垂直向下：兩倍總質量（包括重力作用的總負荷）乘以重力引起的加速度。

框架由于受力比較復查，在進行結構設計時，運用有限元分析軟件Ansys，對框架結構進行應力分析校核。Ansys是國際上zuixianjin的大型通用有限元分析軟件之一，已廣泛地應用于工程上的各種計算與分析。它除了可以進行一般的結構分析外，還可以進行熱分析、流體分析、電/磁場分析等多種物理場分析，以及熱-應力分析、電磁-熱分析、流體-結構分析等藕合場分析。該計算程序已獲得全國壓力容器標準化技術委員會的認可，可以作為我國壓力容器設計計算的有限元應力計算與分析軟件。有限元計算模型單元網格劃分見圖2。

載荷：外容器外表面施加0.1MPa壓力，內容器內表面施加1.15MPa壓力，慣性載荷按上述工況1~工況4的方式施加；位移邊界條件：下部四個角件下表面施加全約束。工況1框架上的應力云圖見圖3。

依據IMDGCODE《國際海運危險貨物規則》第6.7.2.2.13條，對低溫罐箱外容器支撐結構和框架進行評定，結果見表3。

結果表明該低溫罐箱結構主體的靜強度和安定性等均能滿足標準規范的要求。

3.4管道流程

冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計zui基本的功能還包括裝卸貨物，因此必須根據冷凍液化氣體的特性設計相應的管道系統來實現裝卸功能。管道系統的流程圖如圖4所示。

管道系統主要由充裝卸液管路、增壓回氣管路、氣相管路、安全排放管路、儀表管路等組成。管路均設置于罐箱側面的閥門艙內。

 

4結束語

采用應變強化設計的冷凍液化氣體罐式磁翻板液位計在自重上明顯輕于常規設計，這非常有利于設計輕量化的要求，提高了產品的市場競爭力。且框架結構經有限元分析校核安全可靠、管路設計合理，實現了安全與經濟并重、安全與節約資源并重的制造理念。