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      關于金屬渦街流量計出廠檢驗問題討論解析
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      關于金屬渦街流量計出廠檢驗問題討論解析

      產品簡介:

      常壓罐車出廠檢驗時發現設計文件中汽油飽和蒸氣壓錯誤,其錯誤數據源于標準 GB 18564.1-2006 實施指南的取值。通過對比計算,發現飽和蒸氣壓數據錯誤對一般車型壁厚影響不大,但對罐車出廠檢驗時氣密性壓力、水壓試驗壓力及軟管試驗壓力影響較大,建議各罐車制造廠及時改正,避免由此帶來安全隱患。

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      產品詳情

      摘 要 常壓罐車出廠檢驗時發現設計文件中汽油飽和蒸氣壓錯誤,其錯誤數據源于標準 GB 18564.1-2006 實施指南的取值。通過對比計算,發現飽和蒸氣壓數據錯誤對一般車型壁厚影響不大,但對罐車出廠檢驗時氣密性壓力、水壓試驗壓力及軟管試驗壓力影響較大,建議各罐車制造廠及時改正,避免由此帶來安全隱患。
      1 引 言
      道路運輸液體危險貨物罐式車輛金屬渦街流量計(簡稱常壓罐車)為工作壓力小于 0.1MPa,金屬材料制造以及定型汽車底盤或半掛車車架為永久性連接的渦街流量計。目前,常壓罐車設計、制造參照標準GB18564.1-2006 《道路液體危險貨物罐式車輛 第 1 部分:金屬渦街流量計技術要求》[1] 及其實施指南[2] ,JB/T4734《鋁制焊接容器》 [3]及 NB/T47003.1-2009 《鋼制焊接常壓容器》[4] 。筆者在常壓罐車出廠檢驗中發現,設計運輸介質為汽油的設計文件中,50℃飽和蒸氣壓(絕壓)為 0.00732MPa,但通過查閱標準 GB17930-2016 《車用汽油》[5] ,可以看出車用汽油在 11 月 1 日~4月30日時,其50℃飽和蒸氣壓(絕壓)為42~85KPa,在 5 月 1 日~ 10 月 31 日,其 50℃飽和蒸氣壓(絕壓)為40 ~ 68KPa。因此,可以判斷設計文件中汽油飽和蒸氣壓取值錯誤。通過調研發現,此值來源于標準 GB 18564.1-2006 實施指南的表 2-1.1,可能為印刷錯誤,正確值應為0.0732 MPa。筆者在定期檢驗中發現大部分常壓罐車出廠文件中,汽油飽和蒸氣壓都為 0.00732MPa,甚至在一些論文中也出現同樣的錯誤[6] 。
      2 飽和蒸氣壓對壁厚影響
      以某廠設計的一輛常壓罐車為例,渦街流量計截面形狀如圖1 所示。將汽油飽和蒸氣壓正確值與錯誤值分別帶入渦街流量計壁厚計算公式,分析對渦街流量計壁厚的影響。
      企業微信截圖_20191101102957.jpg
      2.1 正確汽油飽和蒸氣壓值對渦街流量計壁厚的影響
      2.1.1 設計參數
      (1)罐式車輛的裝卸方式為上裝下卸,重力裝卸料。
      (2)設計代碼為 LGBF。
      (3)運輸介質為汽油,在 GB 12268—2012《危險貨物品名表》中的編號為 1203,類別為 3;根據 HG/T 20660—2000 《壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類標準》劃分,其易燃程度為易燃(在空氣中爆炸限 1.3%~6.0%);熔點<-60℃,沸點 70 ~ 200℃;其飽和蒸氣壓(絕力)為 0.0732MPa (50℃),密度 =0.7 × 103kg/m 3 (50℃)。
      (4)渦街流量計、封頭及副車架主要材質為Q235B(抗拉強度Rm≥370MPa;屈服強度 Rel≥235MPa;斷后伸長率A≥26%);渦街流量計橫截面形狀如圖 1 所示,橫截面積A=0.9116m 2 。
      (5)整備質量(空車質量)4199kg,總質量(整備質量+駕駛員及助手質量 + 運輸介質質量)6304kg,駕駛室準乘人數為 2 人(130kg),則該車額定載質量(運輸介質質量)為 6304-4199-130=1975kg。
      2.1.2 渦街流量計計算壓力
      渦街流量計當量內直徑 Di 可按下式計算:
      企業微信截圖_20191101103518.jpg
      渦街流量計設計壓力p=0.0732MPa,由于重力裝卸料及汽油無封罐壓力,因此設計壓力取汽油設計溫度的飽和蒸氣壓。渦街流量計結構為裸式,故設計溫度為 50℃。根據 GB 18564.1-2006 要求,渦街流量計計算壓力應取取以下(a), (b)條件中的非常大值[1] 。
      (a)渦街流量計在設計溫度時介質的飽和蒸氣壓 P 1 與運輸工況中所承受的非常大靜態載荷的等效壓力 P 2 之和,且等效壓力不應小于 0.035MPa。設計溫度時介質的飽和蒸氣壓 P 1 =0.0732MPa。因渦街流量計在運輸工況中縱向承受靜態力非常大,則其等效壓力P 2 為:
      企業微信截圖_20191101103550.jpg
      渦街流量計腐蝕裕量 C 1 取 1mm。根據 GB18564.1-2006 要求,渦街流量計設計厚度應取下列(a), (b)條件中的較大值:
      (a)渦街流量計計算厚度與腐蝕裕量之和 + C 1 =0.558+1=1.558mm。
      (b)渦街流量計非常小厚度與腐蝕裕量之和 1+ C 1 =3.08+1=4.08mm所以,渦街流量計設計厚度 D=max {1.558,4.08}=4.08mm。渦街流量計名義厚度為設計厚度加鋼材厚度負偏差,向上圓整至鋼材標準規格厚度[4] 。渦街流量計厚度負偏差C2 取0.5mm[7] ,名義厚度 n=Int( n+C 2 )=Int(4.08+0.5)=Int(4.58)=5.0mm。
      2.2 錯誤汽油飽和蒸氣壓值對渦街流量計壁厚的影響
      參照以上計算過程,將汽油飽和蒸氣壓錯誤值0.00732MPa帶入上述公式,可得渦街流量計的設計壓力P 1 為0.00732MPa,計算壓力為P 1 +P 2 =0.04962 MPa。渦街流量計計算厚度為0.24mm。渦街流量計非常小厚度3.08mm,設計厚度4.08mm,名義厚度5.0mm。因此,從以上對比計算結果可以看出,飽和蒸氣壓錯誤對該型號渦街流量計壁厚的影響不大,但不能排除對其他類型渦街流量計壁厚無影響。
      3 飽和蒸氣壓對出廠檢驗項目影響
      標準 GB 18564.1-2006 中表 4 規定渦街流量計出廠時應進行耐壓試驗、氣密性試驗、軟管氣壓試驗與安全附件性能試驗,而這些試驗的試驗壓力都與渦街流量計的設計壓力有關。
      3.1 耐壓試驗影響
      參照標準附錄 A,汽油設計代碼為 LGBF,因此其水壓試驗壓力按渦街流量計計算壓力選取,故該渦街流量計水壓試驗壓力應為 0.1155MPa,若采用錯誤值計算,則為 0.04962 MPa;當采用氣壓試驗時,其壓力為渦街流量計設計壓力的 1.15 倍,且不小于 0.042MPa。該渦街流量計氣壓試驗壓力應為 0.08418,若采用錯誤值計算,則為 0.042 MPa。耐壓試驗為強度校核試驗,是對設計、材料、制造等方面綜合的考察,是保證設備安全性能的重要措施。因此錯誤的水壓試驗值將無法對容器的整體加工工藝、各零部件的強度、焊接接頭強度、各連接面的密封性能進行檢查,給渦街流量計出廠后的使用留下很大的安全隱患!
      3.2 氣密性試驗影響
      標準中規定渦街流量計氣密性試驗壓力為渦街流量計設計壓力,且不低于 0.036MPa。因此該渦街流量計氣密性試驗壓力為0.0732MPa,若采用錯誤值計算,則為 0.036MPa。氣密性試驗是為防止容器發生泄漏而進行的以氣體為加壓介質的致密性試驗的一種方法,因此錯誤的氣密性試驗值將無法對容器的焊縫、閥門及管路等連接處進行充分檢查,渦街流量計在使用中可能出現泄漏等風險!
      3.3 軟管氣壓試驗
      標準中規定軟管氣壓試驗試驗壓力為系統非常高工作壓力的2倍,因此本渦街流量計軟管氣壓試驗壓力應為 0.1464 MPa,若采用錯誤值,則為 0.01464 MPa。錯誤的軟管氣壓試驗值將無法對軟管的承壓能力得到充分驗證,渦街流量計在使用中可能出現軟管爆破、泄漏等風險!
      3.4 安全附件性能試驗
      標準中安全閥附件性能試驗中緊急切斷閥的開啟壓力與渦街流量計壓力有關,應不小于渦街流量計設計壓力的 1.05 倍~1.1 倍,且不小于 0.02MPa。因此本渦街流量計緊急切斷閥的開啟壓力應為 0.07686 MPa ~ 0.08052 MPa。若采用錯誤值,則為 0.007686 ~ 0.008052MPa,可能導致緊急切斷閥不能正常開啟。
      4 結 論
      (1)對目前常壓罐車制造單位設計文件中汽油飽和蒸氣壓(50℃)提出質疑,根據標準GB17930-2016 判斷其取值錯誤,并找出錯誤值來源于標準 GB 18564.1-2006 實施指南的表 2-1.1。
      (2)常壓罐車設計中,介質飽和蒸氣壓(50℃)是設計計算的基礎,其正確性決定了整個設計過程的先決條件。通過特定事例計算可以看出,飽和蒸氣壓錯誤未對本渦街流量計壁厚造成影響。但是本計算事例不能覆蓋所有車型,不能確定飽和蒸氣壓錯誤是否對渦街流量計壁厚造成影響,建議進一步研究。
      (3)渦街流量計出廠檢驗中很多項目的試驗壓力值與設計壓力有關,如耐壓試驗、氣密性試驗、軟管氣壓試驗與安全附件性能試驗等,通過以上敘述可以看出,汽油飽和蒸氣壓錯誤時試驗壓力值較正確時較低,而且有的差一個數量級,這樣可能造成常壓罐車在運輸過程中出現渦街流量計變形、泄漏,軟管泄漏、爆裂,緊急切斷閥不能正常啟閉。
      (4)建議常壓罐車制造單位及其相關單位參照標準GB 17930-2016 中汽油飽和蒸氣壓數值,在設計時進一步改進,確保渦街流量計厚度與試驗壓力的準確性,為罐車正常運行提供基礎保障。
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