铁路运输低温液体罐式集装箱结构与工艺分析

    杨生　吕玉峰　李瑶　安玲

    

    摘要：用于铁路运输的低温液体罐式集装箱主要承担气体的低温运输，这就要求此类罐式集装箱具有优良的密封性和绝热性。本文对铁路运输低温液体罐武集装箱的结构进行了分析，并具体计算分析了对罐体在真空条件下保温层损失的热量；此外还对低温液体罐式集装箱在生产过程中的工艺条件进行了详述。低温液体被广泛应用于航空航天、医药化工和军事等行业中，在其铁路运输过程中采用低温液体罐武集装箱可以保障运输的安全性和可靠性，具有方便快捷的特点，因此应用前景极为广阔。

    关键词：低温液体；罐式集装箱；真空绝热

    0.引言

    氧气、氮气、氩气及二氧化碳等气体往往以液體的形式进行运输，尤其是在诸如公路和铁路的陆上运输过程当中，这就要求这些液态气体在运输过程中需要一种专门的、可以保持高压、低温状态的容器进行储存。目前来说，低温液体罐式集装箱是一种较为常用的、用于液态气体储存运输的压力容器，其中较为先进的当属J2ADl916型低温液体罐式集装箱了。这种集装箱在结构和性能方面完全符合有关技术规定的要求，在航空航天、医药化工和军事等行业具有广阔的应用前景。本文以J2ADl916型低温液体罐式集装箱为例，对其结构特点进行了介绍，同时具体分析了该集装箱热量传导的计算过程；并对J2ADl916型低温液体罐式集装箱生产过程中的工艺特点进行了介绍和分析。

    1.低温液体罐式集装箱的结构分析

    图1所示为低温液体罐式集装箱的结构图，可以看出罐式集装箱的组成结构包括框架、储存罐、连接部分、增压管路等，整体尺寸为长6056mm，宽2438mm，高2591mm。其中的储存罐是一种压力容器，主体部分为内层筒体、外层壳体和绝热夹层，内层筒体直径为150mm、长度为5053mm，简体材料为06Crl9Nil0，理论承载压力为1.7MPa，工作压力为1.6MPa，使用温度为-198°C；外层壳体采用Q345R材料，直径为2350mm，长度为5549mm；绝热层为真空多层复合结构。低温液体罐式集装箱的整体质量为10.75吨，可装载15.35吨的低温液态气体。

    在所有结构构件中，储存罐的绝热层最为重要，判断液体罐式集装箱性能优劣的一个重要指标即为其对热量的隔绝程度。

    式3中bi为框架支撑结构的长度，入i为支撑结构在T1-T2温度内的热量传导平均系数，Ai为支撑结构横截面积。

    对于管路损失的热量来说，其计算公式（式2）与支撑结构相似。

    2.低温液体罐式集装箱的生产工艺特点

    由于低温液体罐式集装箱在应用过程中的特殊要求，在生产过程中对工艺环节具有特殊的要求。

    首先在隔层的生产过程中要求具有较高的清洁度。绝热层的清洁程度会对整个集装箱罐体的密封性和绝热性产生直接影响，因此在生产过程中要严格控制灰尘杂质等污染物的含量；其次绝热材料的包扎组装过程也十分重要，在组装绝热层时，层与层之间的绝热材料要以纵向和环向的方向进行布置，这样可以使层与层之间的缝隙减小，有利于阻碍热量的散失，在进行绝热层材料的包扎时需要采用多层材料缠绕机，而且必须在有除湿机的洁净车间内进行，这是因为绝热材料与空气过长时间的接触可能会产生吸潮现象，在抽真空时会放出过多的气体使真空度很难达到使用要求，另外对于包扎的松紧度应适当控制，不能让反射屏材料接触，否则会使热量传导增加；第三需要对储存罐的真空密闭性能进行检测，在储存罐组合完成后，首先对隔热夹层进行密闭性能检测，之后将罐体烘烤，抽真空后检测密闭性，密闭性的检测方法采用氦质谱真空检漏法；完成罐体检测后对支撑框架进行焊接安装，由于需要进行吊装和运输，因此低温液体罐式集装箱的外观尺寸及角件的位置有很严格的要求，在焊接框架和储存罐之前，角件需要提前定位，而连接件在焊接时要严格按照顺序和工艺，控制装配间隙，防止构件在焊接时发生变形；最后就是对低温液体罐式集装箱进行结构强度、低温性能的测试试验，满足应用标准后获得《可移动罐柜认可证书》。

    3.结束语

    综上所述，采用低温液体罐式集装箱进行液态气体的铁路运输符合有关技术标准的规范要求，其针对低温液体特性设计的结构具有合理性和可靠性的特性，当今社会航空航天、医药化工和军事工业等行业对低温液体需求处于快速发展阶段，低温液体罐式集装箱的应用前景极为广阔。