浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310016
摘要：移动式压力容器顾名思义是指可移动的压力容器，它区别与固定式压力容器，作为可以移动的充装运输类承压设备，是危险化学品运输行业必不可少的一种装载装置，在现今工业发展中具有不可替代的作用。移动式压力容器充装包括液氨、液氯、液化石油气、丙烯、工业裂解用碳五、丁二烯等介质，它们特点是有毒有害或易燃易爆，其安全稳定的运行是人民生命财产的重要保证。移动式压力容器设计不仅仅要考虑的经济利益，更要保障安全使用。因此，移动式压力容器设计要严格执行有关规范和标准的要求。而优秀的设计，加上严格的制造管控和检验验收，才能制作出经济、安全、高效的移动式压力容器。
关键词：移动；压力容器；设计；安全高效
1移动式压力容器的设计
1.1移动式压力容器的设计方法及要求
移动式压力容器的设计主要采用常规设计方法或者非常规设计方法。常规设计方法又称“规则设计方法”，设计中考虑单一的最大载荷工况，按一次施加静载处理，不考虑交变载荷，也不区分短期和永久载荷，也不涉及疲劳寿命的问题，以简化的材料力学公式和板壳理论中的无力矩理论公式为主，按弹性失效准则，以最大主应力强度理论为基础来确定主要受压元件的尺寸。非常规设计方法又称“分析设计方法”，针对常规设计保守致使设计的结构承载能力不足和压力容器的要求提高，以及弹力失效观念的局限性等情况，移动式压力容器的设计采取新的失效观点来解决存在的问题。而分析设计的方法是放弃常规设计中的弹力失效原则，采取弹塑性失效原则，不再局限于严格的计算应力，在提高许用应力值的同时又保证了结构的安全。
1.2移动式压力容器的设计要求
（1）移动式压力容器设计的单位应取得相应的资质，并在资质许可范围内从事相应的设计工作。设计单位在设计时应根据委托方提出的设计条件，在既考虑安全运行又兼顾经济高效的前提下，综合考虑所有的相关因素，包括失效模式和安全裕量，以保证移动式压力容器具有足够的强度、刚度、稳定性和抗腐蚀性，同时还应当考虑支撑件与设备本体的牢固连接，确保设备在设计使用年限内安全运行。
（2）保证合理的经济成本是移动式压力容器的设计中必须考虑的，做到既要安全可靠，又要经济运行。在保证使用寿命的前提下合理选材，在保证工艺过程要求的前提下简化结构，方便制造、检修、维修，尽可能地降低总成本。
2移动式压力容器设计中应注意的几个问题
2.1焊接缺陷对容器强度的影响
移动式压力容器需具有足够的强度、刚度、稳定性、耐蚀性和密封性，才能保证设备的安全使用。而移动式压力容器所有的零部件之间除法兰螺栓连接以外，基本上都是焊接连接，因此在外部载荷的作用下，设备本体材料和焊接接头应具有足够的强度。但由于焊接接头可能存在焊接缺陷，会造成这些连接部位的削弱，因此，在强度设计和设备制造、检验过程中应给予严格的要求。足够的强度就是保证在可能的载荷作用下，各元件不致发生较大的变形，如法兰环由于刚性不足可能导致设备的泄露。移动式压力容器的密封性更是关系到安全生产和人民生命财产安全的大事。足够的稳定性就是保证在外载荷作用下，设备本身或构件不致突然失去原有形状。材质的耐腐蚀性对于移动式压力容器的安全运行也至关重要，移动式压力容器的设计应根据具体操作条件和介质的不同腐蚀类型，选用相适应的材质及正确的加工方法，保证设备的长周期安全运行。
2.2设计结构的不合理导致的安全隐患一
安全阀作为移动式压力容器的重要安全附件，它能防止罐体内部压力过高而造成的安全重大隐患，是一部分移动式压力容器必不可少的附件装置。TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》9.4.4安全阀的安装要求有明确规定：安全阀应当铅直安装在罐体液面以上气相空间部分或者装置在与罐体气相空间相连的管路上，其进口横截面应当高于98%罐体容积的液面以上，并且尽量靠近罐体纵向中心移动式压力容器连接走行装置行驶在路面。因此，罐体安全阀基本设计安放在罐体顶部，而由于一些路面设有限高装置，因此移动式压力容器大多都选用内置式安全阀，以防止因高度过高而发生撞击，造成介质泄漏，产生重大安全隐患，这样设置本身不存在任何疑问的。笔者现在是针对某一特殊情况，阐述其结构的不合理。例如，在对某液化气体运输车进行年度检验时，发现安全阀装设部位存在设计不合理结构见图1所示。该液化气体运输半挂车充装介质为液化石油气（丙烷），图1中安全装设部位是将安全阀放置在一凹槽中采用法兰螺栓连接方式，设计者在设计该部位时，可能是想通过这样的方式来降低安全阀自身的突出罐体部位高度，因为将其设置成内凹连接，巧妙的化解掉了安全阀突出部分的高度，并且向罐内凹，可以起到降低安全阀被撞击的风险，但是问题来了，该凹槽没有设置任何的排液口，在罐体定期检验做气密性试验时留在里面的液体会无法完全排出，加上罐体在雨天雨水或大雾天湿气的渗入（虽然内凹腔体上面设有帽盖，但密封性无法保证），在里面聚集，会让凹槽腔内长期处于一个潮湿的环境中，造成安全阀和腔内自身的严重腐蚀，存在严重的安全隐患，。另一方面就是，安全阀若是被腐蚀严重，就需要更换，会造成使用单位成本过高，而在实际检验过程中，该设备在投入使用不到5年的使用过程中，已先后因腐蚀严重两只安全阀均被更换。因此笔者认为这样设计存在问题。
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图1 某液化气体运输半挂车安全阀装设部位结构图
2.3结构设计结构的不合理导致的安全隐患二
在对某环氧丙烷罐车做气密性试验时，发现与本篇2.2描述的类似结构，该结构正好位于罐体底部，且连接的是移动式压力容器的另一重要安全附件即紧急切断阀，不同的是本篇2.2内凹腔体的形成是故意设计的腔体，而连接紧急切断阀的内凹腔体是由于该类罐体保温层的厚度而形成的。该类内凹设置在罐体底部，相当于“碗口朝下”，按理说不会造成本篇2.2描述的安全隐患。但是设置在底部会造成气密性试验的困难，因为罐体气密性试验一般用喷泡沫水来判断罐体是否在该部位有泄漏，这样的结构会造成泡沫水难以喷至密封部位，且无法通过放入镜子观察密封部位，造成一些很细微的泄漏不被发现，因此笔者认为这样的设计也存在不合理。
结 语：
综合以上是通过理论和实际检验方面来阐述移动式压力容器设计应注意的几个问题，希望能为设计人员在移动式压力容器的设计方面提供指引，设计出更加合理安全的移动式压力容器，移动式压力容器的设计，要求设计者既熟练掌握有关的现行国家设计标准和规范，又要具有丰富的设计、制造、使用和维护的工程实践经验，因此，在设计的过程中应该认真的理解和执行相关的标准，保证移动式压力容器设计的质量，只有科学合理的设计才能保证移动式压力容器在交付使用后能够正常、安全的运行。
参考文献：
[1]寿比南, 等.移动式压力容器安全技术监察规程[S].北京：新华出版社, 2011
[2]冯磊,张嘉琳.压力容器设计中应注意的几点问题[J].化学工程与装备,2018(04):237-239+224.