郭君
荆门宏图特种飞行器制造有限公司 湖北省荆门市 448000
[摘要] 对于需要满足铁路、海运和公路及其联运要求的非冷冻液化气体罐箱，在符合IMDG《国际海运危险货物规则》要求的前提下，同时还需要符合使用地的监管要求。国内则需符合《移动式压力容器安全技术监察规程》和NB/T47057-2017《液化气体罐式集装箱》的要求。国外的液化气体罐箱一般还需要符合ADR/RID、US DOT CFR49等规范要求。
[关键词] 液化气体罐箱 设计压力 计算压力 耐压试验压力
由于液化气体罐箱的危险特性，世界主要大国都对液化气体罐箱的设计、制造、检验及使用等都有各自的要求。下面本文就国内外标准规范对于液化气体罐箱的主要设计参数要求进行比较。
1 国内外液化气体罐箱规范
1.1 国内主要规范
国内纯公路运输的液化气体罐箱一般需符合《移动式压力容器安全技术监察规程》（以下简称《移动规》），NB/T47057-2017《液化气体罐式集装箱》的要求。如果是需要联运，那么还需要满足IMDG《国际海运危险货物规则》（以下简称“IMDG”）及中国船级社的《集装箱检验规范》的要求。
这里要特别提到国内对于液化气体罐箱的管理要求是一罐一品，意思就是一种罐箱对应只能装载一种介质，如需换装别的介质需要按监管要求申请设计变更。
1.2 国外主要规范
国外的液化气体罐箱一般要求符合IMDG，ADR《危险货物国际道路运输欧洲公约，RID《国际铁路运输危险货物规则》，US DOT CFR49 《美国联邦法规》等规范的要求。对于国外的液化气体罐箱，没有像国内一罐一品的要管理要求，一个罐箱能装载多少种类的介质，完全由设计单位按照规范的要求给定。所以从使用上来讲，一罐多品的这种方式更为便利，但是对罐箱的设计和使用单位的要求也更高了。
2 国内外液化气体罐箱主要设计参数
2.1 设计温度
国内《移动规》规定设计温度范围至少为-40℃~50℃，NB/T47057《液化气体罐式集装箱》对设计温度只规定了上限不低于50℃，下限没有规定，但是有了最低设计金属温度不高于-40℃的要求。结合两个规范要求，一般设计温度范围取-40℃~50℃。
IMDG，ADR和US DOT CFR49在设计温度范围上与国内是一致的，设计温度范围至少为-40℃~50℃。
2.2 设计压力和计算压力
国内《移动规》规定设计压力应当大于或者等于下列任一工况中工作压力的最大值：①充装、卸料工况的工作压力；②设计温度下由介质饱和蒸气压确定的工作压力；③正常运输使用中，罐体内采用不溶性气体（如氮气或者其他惰性气体等）分压力之和确定的工作压力；④无保温或者保冷结构的充装液化气体介质罐体的设计压力不得小于0.7MPa。
《移动规》中所列的常见液化气体介质罐体主要设计参数中的设计压力仅是考虑50℃的饱和蒸气压考虑的。而在NB/T47057《液化气体罐式集装箱》中当低压液化气体介质的临界温度高于65℃时，设计压力还需要按罐体的直径、有无遮阳装置或绝热结构所对应温度下的饱和蒸气压考虑，具体要求如下：
①直径不大于1500mm的罐体为65℃；
②直径大于1500mm的罐体，按下列要求：
——无绝热层或遮阳装置的为60℃；
——具有遮阳装置的为55℃；
——具有完整绝热层的为50℃。
罐体受压元件计算压力应不小于设计压力与液柱静压力、等效压力之和。等效压力按应不小于下列规定的各方向上的惯性力除以所对应方向的罐体有效横截面所得值中的最大值，且不小于0.035MPa。
①．运动方向，最大重量的2倍；
②．与运动方向重直的水平方向，最大重量；
③．垂直向上，最大重量；
④．垂直向下，最大重量的2倍；
IMDG，ADR和US DOT CFR49中对设计压力的定义是根据认可的压力容器规则的要求在计算中所采用的压力，这相当于国内的计算压力的概念，所以也就没有单独的计算压力的概念。这些规范中设计压力的取值基本上和国内的计算压力取值相当（因为国内对于液柱静压力小于5%的设计压力是可以忽略的，但ASME规范是不能忽略此压力的，所以有时会有些许差异）。
2.3 耐压试验压力
国内《移动规》和NB/T47057《液化气体罐式集装箱》对于耐压试验压力的要求是一致的，分为液压试验和气压试验。液压试验压力最小值为1.3倍（气压试验最小值为1.15倍）的设计压力乘以试验温度下材料的许用应力与设计温度下材料许用应力的比值。当采用最小值进行耐压试验时，不需要对试验时罐体的应力进行校核，当耐压试验压力超过最小值时，应采用罐体的有效厚度计算试验压力下罐体的周向薄膜应力，并且该薄膜应力不得超过0.9倍（气压试验是0.8倍）试验温度下罐体材料的屈服强度（或0.2%规定塑性延伸强度）。
IMDG，ADR和US DOT CFR49中耐压试验压力为设计压力的1.3倍。不分液压和气压两种情况，也就是说即使采用气压试验，试验的压力值至少也应该是设计压力的1.3倍，并且在试验压力下罐体的薄膜应力不得超过0.75倍的屈服强度或0.5倍抗拉强度的较小值。这里与国内的试验压力要求还是有很大的区别，首先该设计压力相当于国内的计算压力，另外也不再考虑设计温度与试验温度下许用应力的影响，合格的标准也不同。所以有些液化气体罐箱在计算厚度时特别要注意，这个试验压力的校核可能会成为厚度取值的关键。
2.4 安全泄放装置动作压力
国内《移动规》和NB/T47057《液化气体罐式集装箱》对单独采用安全阀时，安全阀的整定压力应当为罐体设计压力的1.05~1.1倍。对采用安全阀与爆破片串联组合时，爆破片的最小爆破压力应当大于安全阀的整定压力，但其最大爆破压力不得大于罐体设计压力的1.1倍。
IMDG，ADR和US DOT CFR49中对安全阀整定压力的要求是不小于最大允许工作压力时须能自动开启。对安全阀与爆破片串联组合时，爆破片的爆破压力应在高于安全阀整定压力10%的压力下破裂。强调一下，这里说的最大允许工作压力的概念与ASME规范中的MAWP的概念还是有区别的，在这些规范中都有单独的定义，这里不做进一步讨论。
2.5充装量
《移动规》的最大允许充装量要求按照充装介质在设计温度下罐体内有5%气体空间确定；
NB/T47057《液化气体罐式集装箱》的单位容积充装量要求按充装介质在50℃时罐内至少留有5%气相空间并且在罐箱允许的承载能力内，同时还应保证罐体在60℃时不能满罐。
IMDG和ADR对单位容积充装量（KG/L）不得超过充装介质在50℃时的密度乘以0.95，且在60℃时不满罐。这个与国内要求是一致的，只是表述上的差别。
US DOT CFR49对单位容积充装量（KG/L）不得超过充装介质在50℃时的密度，且在60℃时不满罐。
3 对比总结
国内外液化气体罐箱在设计上主要差别在于设计压力的取值上，如上所述，因为IMDG，ADR和US DOT CFR49中的设计压力相当于国内计算压力概念。所以，在以设计压力为基准的其它参数的取值时就会有很大的不同。
对于安全泄放装置动作压力的选取主要需看所执行的规范组合，如果既需要满足国内标准时，又需要符合IMDG要求时，这时就要清楚理解各个概念在不同规范下的要求，才能协调满足不同体系下的要求。
对于单位容积充装量的要求，虽然各个标准要求有些许差异，但实际设计时一般都按50℃时罐内至少留有5%气相空间确定，并保证60℃时不能满罐。但需特别注意《移动规》要求是设计温度下留有5%的气相空间，这也就意味着如果设计温度大于50℃时，单积容积充装量的计算的值就会与其它规范不一样。
最后，对于满足联运要求的液化气体罐箱是需要第三方监管机构（船级社）对其进行监管认证，这样才能保证满足《国际集装箱安全公约》的要求，但具体使用哪个国家的船级社机构认证，这主要是看使用地对船级社机构的认可程度。一般来说，国内和东南亚可使用中国船级社，而对于世界其它地区，基本上使用LR或BV船级社的比较多。
参考标准
[1] TSGR0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》
[2] NB/T47057-2017《液化气体罐式集装箱》
[3] IMDG《国际海运危险货物规则》
[4] ADR《危险货物国际道路运输欧洲公约》
[5] US DOT CFR49 《美国联邦法规》