鐵路運輸低溫液體罐式集裝箱結構與工藝分析

楊生　呂玉峰　李瑤　安玲

摘要：用于鐵路運輸的低溫液體罐式集裝箱主要承擔氣體的低溫運輸，這就要求此類罐式集裝箱具有優良的密封性和絕熱性。本文對鐵路運輸低溫液體罐武集裝箱的結構進行了分析，并具體計算分析了對罐體在真空條件下保溫層損失的熱量；此外還對低溫液體罐式集裝箱在生產過程中的工藝條件進行了詳述。低溫液體被廣泛應用于航空航天、醫藥化工和軍事等行業中，在其鐵路運輸過程中采用低溫液體罐武集裝箱可以保障運輸的安全性和可靠性，具有方便快捷的特點，因此應用前景極為廣闊。

關鍵詞：低溫液體；罐式集裝箱；真空絕熱

0.引言

氧氣、氮氣、氬氣及二氧化碳等氣體往往以液體的形式進行運輸，尤其是在諸如公路和鐵路的陸上運輸過程當中，這就要求這些液態氣體在運輸過程中需要一種專門的、可以保持高壓、低溫狀態的容器進行儲存。目前來說，低溫液體罐式集裝箱是一種較為常用的、用于液態氣體儲存運輸的壓力容器，其中較為先進的當屬J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱了。這種集裝箱在結構和性能方面完全符合有關技術規定的要求，在航空航天、醫藥化工和軍事等行業具有廣闊的應用前景。本文以J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱為例，對其結構特點進行了介紹，同時具體分析了該集裝箱熱量傳導的計算過程；并對J2ADl916型低溫液體罐式集裝箱生產過程中的工藝特點進行了介紹和分析。

1.低溫液體罐式集裝箱的結構分析

圖1所示為低溫液體罐式集裝箱的結構圖，可以看出罐式集裝箱的組成結構包括框架、儲存罐、連接部分、增壓管路等，整體尺寸為長6056mm，寬2438mm，高2591mm。其中的儲存罐是一種壓力容器，主體部分為內層筒體、外層殼體和絕熱夾層，內層筒體直徑為150mm、長度為5053mm，簡體材料為06Crl9Nil0，理論承載壓力為1.7MPa，工作壓力為1.6MPa，使用溫度為-198°C；外層殼體采用Q345R材料，直徑為2350mm，長度為5549mm；絕熱層為真空多層復合結構。低溫液體罐式集裝箱的整體質量為10.75噸，可裝載15.35噸的低溫液態氣體。

在所有結構構件中，儲存罐的絕熱層最為重要，判斷液體罐式集裝箱性能優劣的一個重要指標即為其對熱量的隔絕程度。

式3中bi為框架支撐結構的長度，入i為支撐結構在T1-T2溫度內的熱量傳導平均系數，Ai為支撐結構橫截面積。

對于管路損失的熱量來說，其計算公式（式2）與支撐結構相似。

2.低溫液體罐式集裝箱的生產工藝特點

由于低溫液體罐式集裝箱在應用過程中的特殊要求，在生產過程中對工藝環節具有特殊的要求。

首先在隔層的生產過程中要求具有較高的清潔度。絕熱層的清潔程度會對整個集裝箱罐體的密封性和絕熱性產生直接影響，因此在生產過程中要嚴格控制灰塵雜質等污染物的含量；其次絕熱材料的包扎組裝過程也十分重要，在組裝絕熱層時，層與層之間的絕熱材料要以縱向和環向的方向進行布置，這樣可以使層與層之間的縫隙減小，有利于阻礙熱量的散失，在進行絕熱層材料的包扎時需要采用多層材料纏繞機，而且必須在有除濕機的潔凈車間內進行，這是因為絕熱材料與空氣過長時間的接觸可能會產生吸潮現象，在抽真空時會放出過多的氣體使真空度很難達到使用要求，另外對于包扎的松緊度應適當控制，不能讓反射屏材料接觸，否則會使熱量傳導增加；第三需要對儲存罐的真空密閉性能進行檢測，在儲存罐組合完成后，首先對隔熱夾層進行密閉性能檢測，之后將罐體烘烤，抽真空后檢測密閉性，密閉性的檢測方法采用氦質譜真空檢漏法；完成罐體檢測后對支撐框架進行焊接安裝，由于需要進行吊裝和運輸，因此低溫液體罐式集裝箱的外觀尺寸及角件的位置有很嚴格的要求，在焊接框架和儲存罐之前，角件需要提前定位，而連接件在焊接時要嚴格按照順序和工藝，控制裝配間隙，防止構件在焊接時發生變形；最后就是對低溫液體罐式集裝箱進行結構強度、低溫性能的測試試驗，滿足應用標準后獲得《可移動罐柜認可證書》。

3.結束語

綜上所述，采用低溫液體罐式集裝箱進行液態氣體的鐵路運輸符合有關技術標準的規范要求，其針對低溫液體特性設計的結構具有合理性和可靠性的特性，當今社會航空航天、醫藥化工和軍事工業等行業對低溫液體需求處于快速發展階段，低溫液體罐式集裝箱的應用前景極為廣闊。