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上自仪对金属涡街流量计出厂检验问题解析和讨论。

来源:上海自仪编辑:上海仪表厂
      1 引 言
道路运输液体危险货物罐式车辆金属涡街流量计(简称常压罐车)为工作压力小于 0.1MPa,金属材料制造以及定型汽车底盘或半挂车车架为永久性连接的涡街流量计。目前,常压罐车设计、制造参照标准GB18564.1-2006 《道路液体危险货物罐式车辆 第 1 部分:金属涡街流量计技术要求》[1] 及其实施指南[2] ,JB/T4734《铝制焊接容器》 [3]及 NB/T47003.1-2009 《钢制焊接常压容器》[4] 。笔者在常压罐车出厂检验中发现,设计运输介质为汽油的设计文件中,50℃饱和蒸气压(绝压)为 0.00732MPa,但通过查阅标准 GB17930-2016 《车用汽油》[5] ,可以看出车用汽油在 11 月 1 日~4月30日时,其50℃饱和蒸气压(绝压)为42~85KPa,在 5 月 1 日~ 10 月 31 日,其 50℃饱和蒸气压(绝压)为40 ~ 68KPa。因此,可以判断设计文件中汽油饱和蒸气压取值错误。通过调研发现,此值来源于标准 GB 18564.1-2006 实施指南的表 2-1.1,可能为印刷错误,正确值应为0.0732 MPa。笔者在定期检验中发现大部分常压罐车出厂文件中,汽油饱和蒸气压都为 0.00732MPa,甚至在一些论文中也出现同样的错误[6] 。
2 饱和蒸气压对壁厚影响
以某厂设计的一辆常压罐车为例,涡街流量计截面形状如图1 所示。将汽油饱和蒸气压正确值与错误值分别带入涡街流量计壁厚计算公式,分析对涡街流量计壁厚的影响。
2.1 正确汽油饱和蒸气压值对涡街流量计壁厚的影响
2.1.1 设计参数
(1)罐式车辆的装卸方式为上装下卸,重力装卸料。
(2)设计代码为 LGBF。
(3)运输介质为汽油,在 GB 12268—2012《危险货物品名表》中的编号为 1203,类别为 3;根据 HG/T 20660—2000 《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类标准》划分,其易燃程度为易燃(在空气中爆炸限 1.3%~6.0%);熔点<-60℃,沸点 70 ~ 200℃;其饱和蒸气压(绝力)为 0.0732MPa (50℃),密度 =0.7 × 103kg/m 3 (50℃)。
(4)上仪涡街流量计、封头及副车架主要材质为Q235B(抗拉强度Rm≥370MPa;屈服强度 Rel≥235MPa;断后伸长率A≥26%);涡街流量计横截面形状如图 1 所示,横截面积A=0.9116m 2 。
(5)整备质量(空车质量)4199kg,总质量(整备质量+驾驶员及助手质量 + 运输介质质量)6304kg,驾驶室准乘人数为 2 人(130kg),则该车额定载质量(运输介质质量)为 6304-4199-130=1975kg。
2.1.2 自仪企业涡街流量计计算压力
涡街流量计当量内直径 Di 可按下式计算:
涡街流量计设计压力p=0.0732MPa,由于重力装卸料及汽油无封罐压力,因此设计压力取汽油设计温度的饱和蒸气压。涡街流量计结构为裸式,故设计温度为 50℃。根据 GB 18564.1-2006 要求,涡街流量计计算压力应取取以下(a), (b)条件中的非常大值[1] 。
(a)涡街流量计在设计温度时介质的饱和蒸气压 P 1 与运输工况中所承受的非常大静态载荷的等效压力 P 2 之和,且等效压力不应小于 0.035MPa。设计温度时介质的饱和蒸气压 P 1 =0.0732MPa。因涡街流量计在运输工况中纵向承受静态力非常大,则其等效压力P 2 为:

涡街流量计腐蚀裕量 C 1 取 1mm。根据 GB18564.1-2006 要求,涡街流量计设计厚度应取下列(a), (b)条件中的较大值:
(a)涡街流量计计算厚度与腐蚀裕量之和 + C 1 =0.558+1=1.558mm。
(b)涡街流量计非常小厚度与腐蚀裕量之和 1+ C 1 =3.08+1=4.08mm所以,涡街流量计设计厚度 D=max {1.558,4.08}=4.08mm。涡街流量计名义厚度为设计厚度加钢材厚度负偏差,向上圆整至钢材标准规格厚度[4] 。涡街流量计厚度负偏差C2 取0.5mm[7] ,名义厚度 n=Int( n+C 2 )=Int(4.08+0.5)=Int(4.58)=5.0mm。
2.2 错误汽油饱和蒸气压值对涡街流量计壁厚的影响
参照以上计算过程,将汽油饱和蒸气压错误值0.00732MPa带入上述公式,可得涡街流量计的设计压力P 1 为0.00732MPa,计算压力为P 1 +P 2 =0.04962 MPa。涡街流量计计算厚度为0.24mm。涡街流量计非常小厚度3.08mm,设计厚度4.08mm,名义厚度5.0mm。因此,从以上对比计算结果可以看出,饱和蒸气压错误对该型号涡街流量计壁厚的影响不大,但不能排除对其他类型涡街流量计壁厚无影响。
3 饱和蒸气压对出厂检验项目影响
标准 GB 18564.1-2006 中表 4 规定涡街流量计出厂时应进行耐压试验、气密性试验、软管气压试验与安全附件性能试验,而这些试验的试验压力都与涡街流量计的设计压力有关。
3.1 耐压试验影响
参照标准附录 A,汽油设计代码为 LGBF,因此其水压试验压力按涡街流量计计算压力选取,故该涡街流量计水压试验压力应为 0.1155MPa,若采用错误值计算,则为 0.04962 MPa;当采用气压试验时,其压力为涡街流量计设计压力的 1.15 倍,且不小于 0.042MPa。该涡街流量计气压试验压力应为 0.08418,若采用错误值计算,则为 0.042 MPa。耐压试验为强度校核试验,是对设计、材料、制造等方面综合的考察,是保证设备安全性能的重要措施。因此错误的水压试验值将无法对容器的整体加工工艺、各零部件的强度、焊接接头强度、各连接面的密封性能进行检查,给涡街流量计出厂后的使用留下很大的安全隐患!
3.2 气密性试验影响
标准中规定涡街流量计气密性试验压力为涡街流量计设计压力,且不低于 0.036MPa。因此该涡街流量计气密性试验压力为0.0732MPa,若采用错误值计算,则为 0.036MPa。气密性试验是为防止容器发生泄漏而进行的以气体为加压介质的致密性试验的一种方法,因此错误的气密性试验值将无法对容器的焊缝、阀门及管路等连接处进行充分检查,涡街流量计在使用中可能出现泄漏等风险!
3.3  软管气压试验
标准中规定软管气压试验试验压力为系统非常高工作压力的2倍,因此本涡街流量计软管气压试验压力应为 0.1464 MPa,若采用错误值,则为 0.01464 MPa。错误的软管气压试验值将无法对软管的承压能力得到充分验证,涡街流量计在使用中可能出现软管爆破、泄漏等风险!
3.4 安全附件性能试验
标准中安全阀附件性能试验中紧急切断阀的开启压力与涡街流量计压力有关,应不小于涡街流量计设计压力的 1.05 倍~1.1 倍,且不小于 0.02MPa。因此本涡街流量计紧急切断阀的开启压力应为 0.07686 MPa ~ 0.08052 MPa。若采用错误值,则为 0.007686 ~ 0.008052MPa,可能导致紧急切断阀不能正常开启。

4 结 论
企业微信截图_20191101103550.jpg
 
(1)对目前常压罐车制造单位设计文件中汽油饱和蒸气压(50℃)提出质疑,根据标准GB17930-2016 判断其取值错误,并找出错误值来源于标准 GB 18564.1-2006 实施指南的表 2-1.1。
(2)常压罐车设计中,介质饱和蒸气压(50℃)是设计计算的基础,其正确性决定了整个设计过程的先决条件。通过特定事例计算可以看出,饱和蒸气压错误未对本涡街流量计壁厚造成影响。但是本计算事例不能覆盖所有车型,不能确定饱和蒸气压错误是否对涡街流量计壁厚造成影响,建议进一步研究。
(3)上海仪表的涡街流量计出厂检验中很多项目的试验压力值与设计压力有关,如耐压试验、气密性试验、软管气压试验与安全附件性能试验等,通过以上叙述可以看出,汽油饱和蒸气压错误时试验压力值较正确时较低,而且有的差一个数量级,这样可能造成常压罐车在运输过程中出现涡街流量计变形、泄漏,软管泄漏、爆裂,紧急切断阀不能正常启闭。
(4)建议常压罐车制造单位及其相关单位参照标准GB 17930-2016 中汽油饱和蒸气压数值,在设计时进一步改进,确保涡街流量计厚度与试验压力的准确性,为罐车正常运行提供基础保障。


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