中压天然气罐式半挂车罐体的设计和安全使用

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1、TECHNICFORUM／技术论坛I2012103中压天然气罐式半挂车罐体的设计和安全使用DesignandSafeApplicationofMid-pressureNaturalGasSemi-trailerTank王会赏’李毅飞WANGHui-shangetal1．石家庄安瑞科气体机械有限公司河北石家庄0500612．西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710048摘要：针对目前压缩气体运输半挂车没有国家和行业标准的问题，利用ANSYS仿真分析软件对天然气罐式运输半挂车罐体进行了有限元应力分析，介绍了中压天然气罐式运输半挂车罐体的设

2、计思路，提出了保证安全使用的建议。关键词：半挂车永久气体疲劳载荷载荷工况AbstractThereisnonationalandindustrystandardatpresent，SOfiniteelementanalysishavebeendone第一作者：王会赏，女，1966年usingANSYSsimulationsoftwareformid—pressurenaturalgassemi—trailertank，andthedesignthought生，高级工程师，主要从事长管wasintroducedandthesuggestio

3、nstoguaranteethesafeapplicationofmid·-pressurenaturalgassemi·拖车、汽车罐车、气瓶等压力容器研发工作。trailertankwasputforward．Keywordssemi—trailer；permanentgas；fatigueload；loadcase中国分类号：U469．53．O2文献标识码：B文章编号：1004—0226(2012)03—0076—031刖置合理布置罐体及附件，双后轴最大轴荷不得超过18t，且满足操作西气东输管线上的天然气压力一般不大于4MPa，属于中

4、压天和运输要求，保证安全可靠。然气。目前，天然气运输多采用经压缩机压缩至高压大容积钢质天然气罐式半挂车(含罐体)属于特种设备中的移动式压力容无缝气瓶内盛装，并安装于半挂车行走机构上运输。由于压缩机器，受《压力容器安全技术监察规程》监察，因此，须遵守规程投资大，且压缩工序繁杂，增大了使用成本和时间成本。如果管的要求。另外，行走机构和罐体的连接也必须合理布置，通过计线中的天然气不经过压缩机压缩而直接采用高压大容积气瓶运算，保证连接结构的强度和运营的安全。输，则带来了原始投资和运输成本的增大；如果采用4MPa大容积3罐体的设计气瓶，则因工作压力

5、不高，瓶壁应减薄至3．5rnrfl以下便可满足使罐体是天然气运输半挂车承受内压和运输时惯性力的主要部用要求，但如此薄的大容积气瓶无法采用热旋压工艺加工成型；件，在每次装卸过程中，罐体一般经过0．1N4MPa的压力循环，如果选用小容积气瓶运输，则容重比减小，泄露点增加，运输效属于承受疲劳载荷的压力容器，因此，设计时应采用有限元应力率降低而浪费能源。因此，开发适合于中压天然气罐式半挂车成分析方法，按照JB4732标准对罐体进行整体强度计算和校核。为必然。3．1材料的选择天然气的主要成分是甲烷，属于永久气体，永久气体汽车罐罐体的选材应选用《锅炉

6、和压力容器用钢板》中的材料，在车是目前一种新兴产品，在设计制造与使用方面与液化气体罐车我国南方地区使用的天然气运输车，一般使用温度高于一20~C，有着诸多区别，因国家尚未制订关于压缩气体运输半挂车的标准选用Q345R钢材即可：而在我国北方地区因冬季温度有时会低于和规范，必须有针对性地加以研究，正确设计，合理使用，才能一20~C，且在卸气过程中会出现降温的现象，故应选用保证永久气体罐式半挂车的安全运营。16MnDR，以满足低温工况，保证材料低温韧性要求。2一般要求3．2考虑各种载荷及工况天然气罐式运输半挂车设计主要包括两部分：行走机构和罐3

7、_2_13种载荷体的设计。天然气罐式半挂车设计时，外廓尺寸及轴荷必须符合设计时，须考虑3种载荷。GB1589—2004的要求，两轴罐式半挂车总长不得大于13m，总a．内压载荷：因罐体须承受0．1N4MPa疲劳载荷，因此罐体宽不得大于2．5m，总高不得大于4m，总质量不得大于35t，且应的结构设计应符合JB4732的规定，进行设计压力4．1MPa应力分TECHNICFoRuM／技术论坛12012／03析和循环压力0．1N4MPa的疲劳评定；C．对模型分别施加与各工况方向、大小一致的加速度；b．自重载荷：包括罐体及正常工作条件下充装天然气后的

8、重d．对模型施加与罐体轴线方向垂直向下的加速度，大小为力载荷：g=9．81m／s，相当于罐体的重力(工况3、4除外)：c．惯性载荷：天然气半挂车在运输过程中的惯性载荷。e．罐体的内表面施加内压