20英尺应变强化低温罐箱的生产制造要点

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Manufacturing Essentials of the 20 ft Strain Strengthening Low-temperature TankDONG Yu- ，CHEN ，0， -bing，XU Zhi-quan(Nantong Cimc Tank Equipment Co.，Ltd.，Nantong 226000，China)Abstract：This paper describes the application of strain at 1Dom temperature hardening technology in themobile cryogenic tank on the product，and the difficulty in the manufacturing of the type of product andsolution methods are described in detail。

Key words：low-temperature tank；strain hardening at room temperature；two points to support；weldingdeformation低温液体罐式集装箱是由内容器、外容器、绝热材料、框架、管路以及安全阀等组成的用于装运低温液体的移动式压力容器。外容器-般用碳钢或低合金钢材料，内容器根据装运介质的不同，可采用耐低温碳钢材料或奥氏体不锈钢材料，内外容器间-般采用高真空多层绝热或真空粉末绝热结构型式。低温液体罐式集装箱广泛应用于机械、医疗、汽车、航天等行业，用于液氧、液氮、液氩、LNG、LCO 等低温液体的储存、运输、使用。

1 20英尺应变强化低温罐箱简介内容器为奥氏体不锈钢材料的低温液体罐式集装箱，采用应变强化技术可以有效的降低低温容器的产品自重，节约材料成本和运输成本 J。随着应变强化技术的逐渐成熟，越来越多的低温产品开始运用应用该技术制作内容器。表1为常温下应变强化设计和常规设计的许用应力比较，应变强化后不锈钢材料许用应力提高95%以上，根据材料许用应力计算筒体厚度，可以得出采用应变强化设计较常规设计筒体厚度可以降低50%左右。

表 1 常温下应变强化设计和常规设计的许用应力比较材料按 GB150设计 按 EN13458-2附录C设计 按 ASME BPVC VII-I Code Case 2596设计许用应力/MPa 许用应力(1)/MPa 许用应力提高率/% 许用应力/MPa 许用应力提高率/%注：(1)欧盟标准中仅规定了材料的强化应力Rk(即强化后的屈服强度)，表中的许用应力按 Rk/ns计算，其中ns为相对于Rk的安全系数，取1.5；(2)材料的牌号参照GB/T20878-2007[13]、GB/T4237-2007[14]和GB 24511-2009[15]，欧盟和美国材料与国标中所列材料同等级。

20英尺应变强化低温罐箱产品外形尺寸与- 般的低温罐箱产品基本相同，采用高真空多层绝热收稿日期：2013-05-22作者简介：董玉军(1987-)，江苏南通人，大学本科，助理工程师，主要从事低温压力容器生产制造技术工作。

第8期 董玉军，等：2O英尺应变强化低温罐箱的生产制造要点 ·153·形式。由于内容器采用了应变强化技术，内容器的直径在压力试验后发生了变化，外形尺寸与应变强化前相比较变化在5%左右，局部外形尺寸不可控，传统的高真空多层绝热低温罐箱上的支撑结构 -八点支撑，在实际生产套装过程中面临着很大的困难；由于内容器的壁厚减薄，八点支撑结构的漏热较大，所以我们采用了两端支撑的方式来设计制造，减少由支撑处的漏热～外筒体的内加强圈改为外加强圈，保证内容器的体积，提高产品的充装量。罐体与两端端框的连接方式采用连接圈形式，在后端的阀门箱内部安装有外管路、安全附件等，罐箱两侧安装增压汽化器。产品制造完成后，对其进行了铁路撞击试验和型式试验，最终对产品的静态蒸发率进行了测试，结果完全达到了设计要求。

2 内容器应变强化步骤与要求(1)与内容器焊接的所有零部件应在应变强化之前焊接。

(4)应变强化用洁净水的温度为20±10℃，水中氯离子含量不超 25mg/L。

(5)容器顶部(最高处)应设置排气接管，充液口位于容器的底部。应变强化时，容器应放置在木制双鞍式支座上，将洁净水加满容器后，至少等待15 min以让溶解在水中的气体充分排尽，然后将容器所有接口封闭。

(8)应约请特种设备检验检测机构监检人员监督应变强化的全过程，并在应变强化报告中签字确认。

(9)应变强化时应缓慢升压，最大升压速度不应超过0.5MPa/min；当压力达到设计压力时，经表面检测合格后再升压，升压速度不应超过0.1 MPa/min；(10)达到强化压力后，每隔 1～5 min测量每个筒节中间部位的周长变化量。测量所用钢尺最刑度至少为 l mm，应进行校验并在有效检定周期内。

(11)同时满足下列要求时，可以停止保压并卸载：(A)最后30min内的最大周长应变率不超过O。

1% /h；(B)保压时间不小于 lh。 (12)强化后，内容器 A、B类焊缝应进行 5%RT检测，透照检测按 JB 4730.2进行，焊缝质量等级不得低 于 Ⅱ级，射线检测技术等级为 AB级。

3 生产制造要点(1)第-点：内容器由于采用应变强化技术，根据计算后得出的结果，内容器壁厚 由原来的 16mm降低至8ram，封头厚度降为 10ram。这样内容器两端封头中心处的支撑，使用时应力会非常集中，根据计算需要采用内侧筋板加固，外部补强的设计来增加封头支撑处的强度。由于封头壁厚薄，大量的焊接会造成两端支撑处焊接应力集中，导致封头圆周变形，成为椭圆形，