一种应变强化LNG储罐半挂车制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于天然气运输领域的应变强化LNG储罐半挂车。该半挂车储罐的内容器经应变强化工艺制造，应变变形率不大于3%，承压1.0MPa，厚度5.5mm，容积52m³；在内容器焊接有加强圈，将内容器分成纵向间距为750mm的变形段。加强圈上焊接的防波板为弓形、波纹形或“之”形，减小对内容器变形的约束，便于均匀变形。储罐的自增压管路可实现增压卸液，降低了气站的投入费用；罐体承压能力增加，安全系数增加；罐体重量降低，提高了运输效率；加强圈易于精确控制内容器的均匀变形量；本发明专利技术在国家层面做到了节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种应变强化LNG储罐半挂车
本专利技术应用于LNG运输领域，涉及一种应变强化的LNG储罐半挂车，主要用于LNG高压运输，并带有自卸功能。
技术介绍
随着国家大气污染防治工作的开展，“煤改气”项目开始大面积铺开。低温天然气液体LNG运输车的需求迅速增长。目前市场上的LNG运输半挂车设计压力为0.65MPa或0.7MPa，由于压力较低，半挂车运至LNG使用场所，采用低温泵进行卸液操作。该卸液系统冗繁，成本较高，对LNG使用量较少的地方明显不经济。另外，半挂车储罐的承压压力较低，运输过程中，LNG气化造成储罐内压力上升，储罐的安全泄放系统排放泄压，从而造成LNG资源浪费。综合考虑以上各因素，急需开发一种具有自卸能力的、较高压力的LNG运输车。目前对于大于50立方的高运输效率的LNG运输半挂车，当设计压力为1.0MPa时，基于规则设计方法计算出的LNG运输半挂车壁厚较大，约为10mm，造成整备重量较大，约20吨，按照90%充装率装载LNG，总重约43.5吨，超出国家标准GB1589载重限值40吨。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种采用应变强化LNG储罐半挂车，通过采用应变强化技术，提高储罐承压压力，降低储罐重量，并通过自增压管路实现自卸。本专利技术所采取的技术方案是：该应变强化LNG储罐半挂车的储罐包括内容器、外容器、真空夹层和管路系统，内容器采用S30408材料经应变强化工艺制造，应变变形率不大于3%，内容器承压1.0MPa，直径2280mm，长度11250mm，厚度5.5mm，容积52m³；在内容器的内表面焊接有加强圈，将内容器分成纵向间距为750mm的变形段，以利于内容器的均匀变形，精确控制变形率。进一步，所述加强圈上间隔焊接上中下三层防波板，所述防波板为挠性结构的弓形、波纹形、或“之”形，该形状可减小对内容器变形的约束，有利于均匀变形。进一步，储罐的管路系统包括带有气化增压器的自增压管路，可实现增压卸液。本专利技术的有益效果是：罐体承压能力增加，安全系数增加，减少了气体排放；罐体重量降低，提高了运输效率；采用自增压管路卸液，降低了气站的投入费用；加强圈控制内容器的均匀变形量；挠性结构的防波板不妨碍内容器的均匀变形；为国家节约了合金和能源。附图说明图1是内容器结构示意图；图2是弓形防波板俯视示意图；图3是波纹形防波板俯视示意图；图4是“之”形防波板俯视示意图；图中，1-内容器、2-加强圈、3-防波板、4-进液管、5-自增压管路进气管、6-自增压管路出液管。具体实施方式LNG运输半挂车的储罐为低温储罐，分为双层结构，由内容器和外容器嵌套而成，中间为真空夹层，填充珠光砂保温材料，内容器材质为奥氏体不锈钢S30408，外容器材质为低合金钢Q345R。现有安装在LNG运输半挂车上容积大于50立方的LNG低温储罐,内容器承压0.65-0.7MPa，壁厚6mm，直径2350mm，长度11245mm，储罐总重约12.4吨，装备总重16.7吨，按照国标限载40吨计算，最大载气量23.3吨。本专利技术应变强化储罐LNG运输车所用LNG低温储罐的内容器设计压力为1.0MPa，应变强化后容积52m³，应变强化前尺寸为直径2280mm，长度11250mm，厚度5.5mm，储罐总重约11.7吨，装备总重16吨，最大载气量24吨。如果不采用应变强化技术，在设计压力为1.0MPa的条件下，内容器壁厚为10mm，储罐总重15.8吨，整台装备重量大于20.1吨，最大载气量19.9吨。为方便理解，上述数据对比见下表。承压（MPa）厚度（mm）长度（mm）直径（mm）储罐重量（吨）装备重量（吨）最大载气重量（吨）已有储罐0.65611245235012.416.723.3应变强化高压储罐1.05.511250228011.71624承压相同储罐1.01011245235015.820.119.9储罐管路系统中的安全阀整定压力为设计压力的1.05-1.1倍，本专利技术应变强化储罐与原有储罐相比，其内容器设计压力由0.65-0.7MPa提高到1.0MPa，相应地，安全阀整定压力由0.76MPa提高到1.1MPa。这样，在LNG运输过程中，安全阀泄压开启压力提高，泄压排放的时间被延迟，甚至不会泄压开启，从而减少或杜绝了LNG的气体泄压排放，避免了LNG浪费，节约能源。本实施例内容器采用应变强化技术制造，应变强化是利用奥氏体不锈钢抗拉强度高、屈服强度低、具有较大塑性储备的特点而研发的新技术。采用较高的水压试验压力，使奥氏体不锈钢内容器产生塑性应变，利用材料应变硬化特性提高不锈钢的强度，提高内容器的承压能力，即提高内容器的设计许用应力，从而减薄内容器的壁厚，减轻内容器和储罐的重量。本实施例的内容器材料为S30408，无应变强化设计时，许用应力取值为147MPa，应变强化变形率不大于3%，变形后，设计许用应力取值为270MPa，增加近一倍。内容器壁厚为5.5mm，储罐总重14.3吨，整台装备不足16吨。如附图1所示，在内容器1的内表面，设计有多个加强圈2，将内容器纵向分为间距600-1000mm均匀的多个变形段。当间距超过1000mm时，各变形段的应变不易均匀控制，当间距小于600mm时，加强圈对内容器应变的制约作用加强，应变压力较高，造成能源浪费。本实施例实际加强圈13个，加强圈间距约为750mm，加强圈为成型扁钢，材质S30408，加强圈与内容器内表面的T形坡口为双面坡口，采用全熔透焊接工艺焊接。应力变形时，内容器承受内压膨胀，由于加强圈刚度较强，各个变形段在压力作用下，各自产生变形，实现了内容器变形量的均匀控制。同时，利用加强圈较大的截面刚度，限制了内容器在应变强化过程中的变形量。当间距为750mm左右时，其变形量更易于精确控制在3%以内。防波板3是固定在液体运输容器内部的板形装置，其平面与运输车的运输方向垂直，防波板的作用是防止液体在运输过程中产生剧烈震荡，增加运输的平稳性。本实施例防波板焊接在间隔均匀的7个加强圈上，分为上中下三层。防波板较薄，与加强圈焊接成为整体结构，在内容器1应变时，对内容器1的约束很大，径向变形不均匀。为防止造成防波板的撕裂损坏，内容器径向应变更均匀，将防波板设计为中间弯曲的挠性结构，如附图2所示的弓形，附图3所示的波纹形，或将防波板3的两端焊接在相邻加强圈上如附图4所示的“之”形。本实施例在管路系统中增设了自增压管路，储罐卸液不使用站内的低温泵，而采用该自增压管路卸液。自增压管路出液管6位于内容器1底部，自增压管路进气管5位于内容器顶部，管路上设计有气化增压器。当储罐内LNG压力较高时，可以依靠自身压力将储罐内LNG液体通过出液管路压出罐车。在卸液后期，当储罐内压力较低时，自增压管路上的气化增压器将自储罐内流进自增压管路出液管6的LNG液体气化为气体进行增压，增压后的气体从自增压管路进气管5送入储罐内，使得储罐内压力提高实现卸液。本专利技术直接有益效果是增压减重，内容器高压薄壁，储罐重量降低，而运输重量增加，提高了运输经济效益，空车百公里油耗至少降低120元，在车辆运输重量限定的条件下，单次运输量可多运输5吨，满足用户的运输需要，而且整定压力较高的情况下，LNG气化放散少或不放散，节约了用户成本。储罐承压能力由0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变强化LNG储罐半挂车，其储罐包括内容器、外容器、真空夹层和管路系统，内容器材质为S30408，其特征在于：所述内容器采用应变强化工艺制造，应变变形率不大于3%，承压1.0MPa，厚度5.5mm，容积52m³；所述内容器的内表面焊接有加强圈，将内容器分成纵向间距为750mm的变形段。

【技术特征摘要】
1.一种应变强化LNG储罐半挂车，其储罐包括内容器、外容器、真空夹层和管路系统，内容器材质为S30408，其特征在于：所述内容器采用应变强化工艺制造，应变变形率不大于3%，承压1.0MPa，厚度5.5mm，容积52m³；所述内容器的内表面焊接有加强圈，将内容器分成纵向间距为75...

【专利技术属性】
技术研发人员：武常生，崔闻天，张娟，李桂苓，杨利芬，
申请(专利权)人：新兴能源装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13