Требования к конструкции полуприцепов-цистерн для перевозки СПГ в первую очередь включают следующие аспекты:
Конструкция резервуара
- Выбор материала: Внутренний резервуар обычно изготавливается из аустенитной нержавеющей стали (например, S30403), а внешний – из углеродистой стали (например, Q345R). Эти материалы должны соответствовать действующим национальным и отраслевым стандартам.
- Конструкция изоляции: Используется двухслойная конструкция резервуара, промежуточный слой которой заполнен перламутровым песком и вакуумирован (вакуум ≤ 3 Па). Теплоизоляционные свойства должны составлять ≤ 0,05 Вт/(м·К). Также может использоваться многослойная изоляция (MLI), в которой промежуточный слой чередуется со слоями отражающих экранов и прокладочных материалов.
- Геометрия: Корпус резервуара, как правило, имеет цилиндрическую форму с соотношением диаметра к длине от 1:3 до 1:4. Днище имеет стандартную эллиптическую форму (соотношение главной и малой осей 2:1).
Конструкция с защитой от несанкционированного доступа
- Контроль давления и температуры: установлены предохранительный клапан (давление разрыва в 1,1 раза превышает рабочее давление) и аварийный запорный клапан (время срабатывания ≤ 5 секунд). Также предусмотрены многоточечный датчик температуры (точность ±1°C) и датчик давления (диапазон 0–4 МПа).
- Антистатика и заземление: между цистерной и шасси установлена антистатическая лента (сопротивление ≤ 10 Ом), а на загрузочно-разгрузочных отверстиях установлены антистатические устройства.
- Противопожарная защита: по обеим сторонам цистерны установлены порошковые огнетушители (ёмкостью ≥ 8 кг) и датчики пламени (длина волны срабатывания 4,35 мкм).
Конструкция шасси и ходовой части
- Конструкция шасси: Используется рама с низким центром тяжести и высокой жесткостью на кручение, изготовленная из таких материалов, как высокопрочная сталь HG785D. Распределение нагрузки по осям должно соответствовать стандарту GB 1589-2016.
- Система подвески: Пневматическая подвеска (грузоподъемность ≥ 20 тонн) используется для снижения воздействия на дорогу и предотвращения резонанса цистерны.
Расчет прочности и устойчивости
- Расчет прочности: Для проверки напряжений в цистерне используется четвертая теория прочности (критерий Мизеса), основанная на теории упругой механики, с учетом инерционных сил и эффектов взаимодействия жидкости и твердого тела. Моделирование переходных динамических процессов выполняется в программах ANSYS или ABAQUS.
- Оценка усталостной долговечности: На основе линейной кумулятивной теории повреждений Майнера и с учетом стандарта ASME BPVC VIII-2 места зарождения трещин в резервуаре прогнозируются при 10^6 циклах нагружения.
Легкая и экономичная конструкция
- Применение материалов: Корпус резервуара может быть изготовлен из низколегированной высокопрочной стали (например, 07MnNiMoDR) с пределом текучести ≥ 490 МПа для снижения веса.
- Композитные материалы: Корпус аварийного запорного клапана может быть изготовлен из армированного углеродным волокном полимера (CFRP), который на 40% легче традиционной нержавеющей стали.
Соответствие нормам и стандартам
- Национальные стандарты: Необходимо соответствие стандарту GB 18564.1-2019 «Технические условия для перевозки опасных жидкостей и грузов в автоцистернах», который устанавливает требования к толщине стенок цистерн, контролю сварных швов и другим параметрам. Международные стандарты: Например, ADR 2023 (Европейское соглашение о перевозке опасных грузов) требует, чтобы верхняя ударная балка цистерны выдерживала энергию удара 150 кДж.
Производственный процесс и контроль качества
Сварочный процесс: Продольный шов внутренней цистерны сваривается методом аргонодуговой сварки в узкую разделку (TIG). Послесварочная термическая обработка (PWHT) проводится при температуре 620 °C ± 20 °C с выдержкой 2 минуты на мм толщины. Неразрушающий контроль: 100% радиографический контроль (RT) и ультразвуковой контроль (UT) проводятся в соответствии с NB/T 47013-2015, что позволяет достичь уровня обнаружения трещин ≥ 99%.