铁路运输低温液体罐式集装箱结构与工艺分析

张旭平 宋超 谢淑贤 安宇龙 徐瑞峰

摘 要：在铁路运输过程中，氧气、氮气、二氧化碳等气体多以液体形式进行运输，而为了确保运输的稳定性和安全性，需借助低温液体罐式集装箱来承担运输载体，究其原因，多与罐式集装箱所具有的良好密封性和隔热性有关。对此，通过分析铁路运输低温液体罐式集装箱的基本特点和主要原理，深入研究该类集装箱的结构特点和工艺特点，并指出其发展趋势，进而进一步就罐式集装箱进行优化，并促进铁路运输行业的可持续健康发展。

关键词：铁路运输;低温液体;罐式集装箱;结构特点;工艺特点

0 引言

氧气、氮气等气体，其广泛应用于航空航天、医药化工、军事制造等多个领域之中，这些气体运输过程中需要以液态形式存在，具有一定的危险性，因此在运输过程中需借助低温液体储存方式以保证其运输稳定性和安全性。在此基础上，低温液体罐式集装箱是一种十分常见的用于液态气体储存运输的压力容器，不仅能够满足液态气体的运输要求，同时因其较强的稳定性和密封性也能够适用于多种运输作业环境。对此，文章以目前较为先进的低温液体罐式集装箱为例进行了分析。

1 低温液体罐式集装箱的生产技术和生产流程

现阶段不同种类的低温液体罐式集装箱，虽然从使用方法及使用目的上来看其均存在较大差异，但其生产流程和所需要的生产技术则大同小异。低温液体罐式集装箱的生产主要包括罐体制造、框架制造及结构总装等三个环节。首先，围绕罐体制造过程，筒体卷圆成型焊接以及封頭与筒体的组对焊接是罐体制造的关键，而针对此项，加工过程中会采用等离子/氩弧焊一体焊接设备来保证焊接质量，单筒节用卷板机卷制成型，用长轴组对滚轮架进行筒节组对以及筒体封头组对，此外，加工过程中对筒体进行酸洗及脱脂处理，保证筒体的整体洁静，进而为后续罐体安装铺垫基础;其次，围绕框架制造过程，该阶段关键要保证角柱与角件的焊接质量，角柱角件焊接后要进行拉力试验来检验焊接质量，而框架的最大作用在于支撑罐体，因此确保框架的强度和稳定性往往是该阶段的关键所在;最后，围绕结构总装制造过程，该阶段主要针对罐体、框架及各种附件进行组合安装，尤其是应注意管路系统的安装。同时，在整个罐箱制作过程中，考虑到需始终确保罐体的密封性，需要对内外筒体的A、B类焊缝进行100%射线无损检测，在X射线探伤设备的支撑下能及时发现罐式集装箱存在的危险因素[1]。

2 低温液体罐式集装箱的发展和应用现状

低温液体罐式集装箱，早在1997年德国Babcock-Borsig公司便与瑞典ESAB公司合作开发了一台大型龙门式全自动自适应控制埋弧装备，其中，该装备用于环缝焊接方式焊接，投入至今依旧运行良好，进而为低温液体罐式集装箱的发展奠定了良好的技术基础。同时，该装置由计算机软件控制的ABW系统和激光图像传感器组成，这意味着焊接精度得以充分保障，能够基本满足低温液体罐式集装箱的焊接需求。在此基础上，低温液体罐式集装箱拥有了充足的生产技术支持，因此已经受到了当前交通运输行业的重视和认可[2]。

此外，围绕现阶段低温液体罐式集装箱，其大多拥有以下特点：首先，低温液体罐式集装箱包括罐体、加强圈、真空绝热层、框架、管路系统等多个组成部分，而由于加强圈的存在，低温液体罐式集装箱的整体抗压性能相对较强，既能够达到液态气体的储存要求，又可以满足液态气体的低温高压运输需求，有助于确保气体运输的稳定性和安全性;其次，低温液体罐式集装箱在保证罐体容积的基础上尽可能就罐体的整体重量进行降低，且结构要相对简单，这样不仅焊接难度较低，同时在开展清理、除锈、喷砂、涂漆等作业时也相对容易，能够进一步就工作人员工作量进行降低，并提高实际生产的具体效率;最后，低温液体罐式集装箱对于任何气体而言均具有较强的适用性，即能够满足绝大多数气体的低温运输储存需求，这使得低温液体罐式集装箱具有较高的应用价值，市场空间较为宽广。

3 低温液体罐式集装箱的结构分析

低温液体罐式集装箱，其由罐体、加强圈、框架、管路系统等几部分组成，整体尺寸为长6056mm，宽2438mm，

高2591mm。罐体由内层筒体、外层壳体、绝热层组成，并且内筒体以S30408作为筒体材料，碳钢作为外层壳体材料。此外，在低温液体罐式集装箱所有结构中，罐体的绝热层始终占有举足轻重的作用和地位，因此通常以绝热层的隔绝程度来判定低温液体罐式集装箱的质量优劣。而对于绝热层的隔绝程度来说，其在通常情况下会受到绝热体热量损失、框架支撑材料强度、绝热材料传导效率等多方面因素影响[3]。

4 低温液体罐式集装箱的工艺特点和生产要求

4.1 隔热层生产

针对低温液体罐式集装箱的罐体隔热层，确保其清洁度往往是保障生产质量的关键所在。首先，考虑到绝热层的清洁程度会直接对整个集装箱罐体的密封性和隔热性造成影响，因此除了应于生产过程中严格把关控制灰尘杂质等物质进入罐体内外，还应在阶段性生产过程后系统的就罐体内部进行清洁，进而及时排除污染物并保障隔热层的清洁度。其次，除控制污染物外，针对绝热材料所进行的包扎组装作业同样十分重要，而在组装隔热层时，除了应确保层与层之间绝热材料均按照纵向或环向方向布置外，还应始终于干燥的环境下开展相关作业，进而一方面通过减少层与层之间的缝隙以在阻碍热量损失的基础上达到最佳的隔热效果，另一方面借助除湿机以规避绝热材料与空气长期接触所产生的吸潮问题，并最终保障绝热材料的使用质量。此外，考虑到绝热材料在抽真空时往往会放出过多的气体而导致真空度难以达到，因此应适当就包扎的松紧度进行调整，在确保隔热层达到低温液体罐式集装箱生产要求的基础上为后续作业流程奠定充实的基础。

4.2 罐体生产

在罐体生产过程中，保证罐体的密封性和真空性往往尤为重要。首先，应在罐体生产完成后系统就罐体的隔热夹层进行密封性能检测，其中可在烘烤罐体的基础上采取抽真空方式开展检测作业，同时，可借助氦质谱真空检测手段就罐体进行全方位漏点查找，进而及时发现罐体的漏点，保障低温液体罐式集装箱的安全投产;其次，在罐体焊接过程中，一般需使用环焊方式进行焊接，且考虑到罐体整体尺寸较大，需用专业设备进行吊装，以免给现场人员带来危险，同时，采用反射屏材料，应避免其与隔热层接触，进而规避热量传导增加问题的出现[4]。

4.3 框架罐体总装

在框架罐体总装过程中，焊接是工作人员开展安装作业的主要形式，而由于需要借助吊装和定位工装就框架及罐体进行组装，因此应严格控制框架及连接件的尺寸，在以生产图纸和生产工艺为指导的基础上保障组装过程的准确性。同时，应确保各连接部件间的的焊接质量，进而从根本上防止集装箱质量问题出现。此外，在总装过程中，应就装配间隙进行合理控制，以免构件于焊接中出现变形问题，并应在总装作业完成后详细就集装箱的结构强度、低温性能等进行型式试验，在满足相关行业规范且取得《可移动罐柜认可证书》的前提下方可允许投入使用。

5 结束语

综上，围绕低温液体罐式集装箱，我们详细介绍了低温液体罐式集装箱的结构特点和工艺要点，其中，需针对隔热层、罐体、框架总装等罐式集装箱的要点进行完善的质量控制，在杜绝质量隐患的基础上保障罐式集装箱的安全使用，最终促进低温液化气体运输及储存的正常进行。

参考文献：

[1]韩乐，真空绝热低温液体罐式集装箱检验方法[Z].吉林省特种设备安全与节能促进会，2018-07-30.

[2]俞志东.铁路罐式箱LNG运输振动三分相蒸发计算模型及安全评估技术研究[D].北京：中国铁道科学研究院，2017.

[3]毛海涛，液态CO2罐式集装箱[Z].江西制氧机有限公司，2015-09-29.

[4]王琨博.20英尺低温液体罐式集装箱的结构强度计算[J].中国化工装备，2014，16（05）：15-18.