随着国际贸易的高速发展，罐式磁翻板液位计作为一种xianjin的运输方式，正在越来越多地用于国际间的水路、公路、铁路运输以及这些方式的联运。冷冻液化气体罐式磁翻板液位计是罐式磁翻板液位计的一种，相对于之前普遍采用的传统运输方式，冷冻液化气体罐式磁翻板液位计具有安全可靠、运输灵活、快捷方便、经济实用、绿色环保等优势。在运输过程中，运输设备的重容比越小，越有利于降低运输成本、提高运输效率，同时为了响应国家节能减排政策降低企业成本，轻型化成为了冷冻液化气体罐式磁翻板液位计的发展趋势。低温容器目前普遍采用奥氏体不锈钢作为内容器材料，而采用室温应变强化技术可以极大提高奥氏体不锈钢的屈服强度，减薄容器壁厚，所以采用应变强化技术的冷冻液化气体罐式磁翻板液位计应运而生。

 

1室温应变强化技术简介

室温应变强化技术zui早出现在20世纪中叶的欧洲，距今已有50多年的历史，近十年来，随着成功使用的案例和使用中积累的工程经验越来越多，英国标准学会、美国机械工程学会等一些权威标准机构相继采纳应变强化技术设计制造奥氏体不锈钢压力容器，但对使用的壁厚进行了限制，且只限定在低温环境下使用。

奥氏体不锈钢材料具有良好的塑性，传统的设计方法将zui大应力限定在弹性范围内，只利用了材料的弹性承载能力。而这对于具有较高抗拉强度和良好塑性，但屈服强度比较低的奥氏体不锈钢来说，并没有充分发挥其塑性承载能力。通过室温下把奥氏体不锈钢拉伸到塑性变形，然后再进行卸载，当再次加载时，应力应变将沿卸载路径保持弹性增长，材料的屈服强度得到提高，而塑性下降。直观的说，也就是牺牲了材料的部分塑性储备，而换取了较高的屈服强度，这就是室温应变强化的基本原理。

实际应用中，通过室温下用水对奥氏体不锈钢容器进行超压处理，使其产生一定的塑性变形，然后再进行泄压，提高了奥氏体不锈钢容器的屈服强度，从而提高了许用应力。这样可以明显地减小材料的厚度，降低容器的自重，实现冷冻液化气体罐式磁翻板液位计的轻量化设计，达到了节能降耗的目的。

 

2冷冻液化气体罐式磁翻板液位计设计标准与设计参数

2.1设计标准

由于罐式磁翻板液位计运输的特殊性，需要进行水路、公路、铁路及这几种方式的联运，因此涉及到的标准比较多，主要需要遵循的标准如下：

ASME锅炉及压力容器规范ⅧDiv.1《国际海运危险货物规则》IMDG-CODE《系列1：液体、气体及加压干散货罐式磁翻板液位计技术要求和试验方法》ISO1496-3《1972年国际磁翻板液位计安全公约》CSC《一九七二年磁翻板液位计关务公约》CCC

2.2设计参数（例）

主要技术参数见表1。

3主体结构设计

3.1主体结构图

冷冻液化气体罐式磁翻板液位计主要由框架、内外容器、绝热层、管道系统、外部阀门仪表箱等构成，结构图见图1。

3.2内容器设计

内容器的设计除了遵守ASME锅炉及压力容器规范ⅧDiv.1基本要求之外，还必须遵守其强制性附录44的要求。对于强制性附录44总体的要求如下：

（1）应在用户或用户指定代理商同意的条件下使用。

（2）容器壁厚不得超过30mm。

（3）zui低设计金属温度不得低于-196℃

（4）zui大设计温度不得超过50℃

（5）仅限于单一直径的圆筒体，且壳体和封头应具有统一的名义厚度。

（6）焊缝填充金属的极限拉伸强度不应小于焊接接头中母材的极限拉伸强度。

（7）接管和开孔补强元件按第Ⅱ卷D部分的许用应力值进行设计。

（8）封头中心处的接管公称直径不应超过DN200。

（9）除封头中心处，其他位置的接管公称直径不应超过DN150。

（10）仅适用于承受内压的容器，而不能用于外压容器的设计。

另外设计计算时还应注意以下几点：

（1）壁厚计算按ASMEⅧDiv.1进行，许用应力按强制性附录44选取。

（2）设计计算可以采用公称直径、不必考虑应变强化使直径增大而需要的裕量。

（3）应变强化压力应在1.5倍的设计压力和1.6倍的设计压力之间（包括1.5倍和1.6倍）。

（4）成型碟形封头折边区内半径不应小于封头球面部分内半径的10%。

（5）所有对接接头应进行100%射线检测或超声检测。

（6）所有接管必须采用全焊透形式。

（7）支座垫板的厚度不应超过其所在位置的壳体厚度。

（8）支座垫板与壳体应采用全厚度角焊缝焊接。

计算结果与非应变强化计算结果对比见表2。

从表2可以看出，采用应变强化设计的内容器重量明显减轻，显著地提高了产品的竞争力。

3.3框架结构设计

框架结构主要由角件、前后端框、底部支撑等构件组成，外形尺寸和公差符合ISO668：2013《系列1磁翻板液位计分类、尺寸和额定质量》中1CC的要求。由于磁翻板液位计需要参与水陆联运，受力工况比较复杂，所以设计时还应考虑堆码及运输工况中所出现的各种惯性力载荷。在zui大允许负荷下，惯性力载荷按如下考虑：

①（工况1）运行方向：两倍的总质量乘以重力引起的加速度（g）；

②（工况2）同运行方向成直角的水平方向：总质量（如果不能确定运行方向，该力等于总质量的两倍）乘以重力引起的加速度（g）；

③（工况3）垂直向上：总质量乘以重力引起的加速度（g）；

④（工况4）垂直向下：两倍总质量（包括重力作用的总负荷）乘以重力引起的加速度。

框架由于受力比较复查，在进行结构设计时，运用有限元分析软件Ansys，对框架结构进行应力分析校核。Ansys是国际上zuixianjin的大型通用有限元分析软件之一，已广泛地应用于工程上的各种计算与分析。它除了可以进行一般的结构分析外，还可以进行热分析、流体分析、电/磁场分析等多种物理场分析，以及热-应力分析、电磁-热分析、流体-结构分析等藕合场分析。该计算程序已获得全国压力容器标准化技术委员会的认可，可以作为我国压力容器设计计算的有限元应力计算与分析软件。有限元计算模型单元网格划分见图2。

载荷：外容器外表面施加0.1MPa压力，内容器内表面施加1.15MPa压力，惯性载荷按上述工况1~工况4的方式施加；位移边界条件：下部四个角件下表面施加全约束。工况1框架上的应力云图见图3。

依据IMDGCODE《国际海运危险货物规则》第6.7.2.2.13条，对低温罐箱外容器支撑结构和框架进行评定，结果见表3。

结果表明该低温罐箱结构主体的静强度和安定性等均能满足标准规范的要求。

3.4管道流程

冷冻液化气体罐式磁翻板液位计zui基本的功能还包括装卸货物，因此必须根据冷冻液化气体的特性设计相应的管道系统来实现装卸功能。管道系统的流程图如图4所示。

管道系统主要由充装卸液管路、增压回气管路、气相管路、安全排放管路、仪表管路等组成。管路均设置于罐箱侧面的阀门舱内。

 

4结束语

采用应变强化设计的冷冻液化气体罐式磁翻板液位计在自重上明显轻于常规设计，这非常有利于设计轻量化的要求，提高了产品的市场竞争力。且框架结构经有限元分析校核安全可靠、管路设计合理，实现了安全与经济并重、安全与节约资源并重的制造理念。