關(guān)于金屬渦街流量計出廠檢驗(yàn)問題討論解析

上海自動化儀表有限公司常壓罐車出廠檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)設(shè)計文件中汽油飽和蒸氣壓錯誤，其錯誤數(shù)據(jù)源于標(biāo)準(zhǔn) GB 18564.1-2006 實(shí)施指南的取值。通過對比計算，發(fā)現(xiàn)飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)錯誤對一般車型壁厚影響不大，但對罐車出廠檢驗(yàn)時氣密性壓力、水壓試驗(yàn)壓力及軟管試驗(yàn)壓力影響較大，建議各罐車制造廠及時改正，避免由此帶來安全隱患。

1 引 言

道路運(yùn)輸液體危險貨物罐式車輛金屬渦街流量計（簡稱常壓罐車）為工作壓力小于 0.1MPa，金屬材料制造以及定型汽車底盤或半掛車車架為永久性連接的渦街流量計。目前，常壓罐車設(shè)計、制造參照標(biāo)準(zhǔn)GB18564.1-2006 《道路液體危險貨物罐式車輛 第 1 部分：金屬渦街流量計技術(shù)要求》[1] 及其實(shí)施指南[2] ，JB/T4734《鋁制焊接容器》 [3]及 NB/T47003.1-2009 《鋼制焊接常壓容器》[4] 。筆者在常壓罐車出廠檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計運(yùn)輸介質(zhì)為汽油的設(shè)計文件中，50℃飽和蒸氣壓（絕壓）為 0.00732MPa，但通過查閱標(biāo)準(zhǔn) GB17930-2016 《車用汽油》[5] ，可以看出車用汽油在 11 月 1 日～4月30日時，其50℃飽和蒸氣壓（絕壓）為42～85KPa，在 5 月 1 日～ 10 月 31 日，其 50℃飽和蒸氣壓（絕壓）為40 ～ 68KPa。因此，可以判斷設(shè)計文件中汽油飽和蒸氣壓取值錯誤。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，此值來源于標(biāo)準(zhǔn) GB 18564.1-2006 實(shí)施指南的表 2-1.1，可能為印刷錯誤，正確值應(yīng)為0.0732 MPa。筆者在定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大部分常壓罐車出廠文件中，汽油飽和蒸氣壓都為 0.00732MPa，甚至在一些論文中也出現(xiàn)同樣的錯誤[6] 。

2 飽和蒸氣壓對壁厚影響

以某廠設(shè)計的一輛常壓罐車為例，渦街流量計截面形狀如圖1 所示。將汽油飽和蒸氣壓正確值與錯誤值分別帶入渦街流量計壁厚計算公式，分析對渦街流量計壁厚的影響。

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2.1 正確汽油飽和蒸氣壓值對渦街流量計壁厚的影響

2.1.1 設(shè)計參數(shù)

（1）罐式車輛的裝卸方式為上裝下卸，重力裝卸料。

（2）設(shè)計代碼為 LGBF。

（3）運(yùn)輸介質(zhì)為汽油，在 GB 12268—2012《危險貨物品名表》中的編號為 1203，類別為 3；根據(jù) HG/T 20660—2000 《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險程度分類標(biāo)準(zhǔn)》劃分，其易燃程度為易燃（在空氣中爆炸限 1.3％～6.0％）；熔點(diǎn)＜-60℃，沸點(diǎn) 70 ～ 200℃；其飽和蒸氣壓（絕力）為 0.0732MPa （50℃），密度 =0.7 × 103kg/m 3 （50℃）。

（4）渦街流量計、封頭及副車架主要材質(zhì)為Q235B（抗拉強(qiáng)度Rm≥370MPa；屈服強(qiáng)度 Rel≥235MPa；斷后伸長率A≥26％）；渦街流量計橫截面形狀如圖 1 所示，橫截面積A=0.9116m 2 。

（5）整備質(zhì)量（空車質(zhì)量）4199kg，總質(zhì)量（整備質(zhì)量+駕駛員及助手質(zhì)量 + 運(yùn)輸介質(zhì)質(zhì)量）6304kg，駕駛室準(zhǔn)乘人數(shù)為 2 人（130kg），則該車額定載質(zhì)量（運(yùn)輸介質(zhì)質(zhì)量）為 6304-4199-130=1975kg。

2.1.2 渦街流量計計算壓力

渦街流量計當(dāng)量內(nèi)直徑 Di 可按下式計算：

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渦街流量計設(shè)計壓力p=0.0732MPa，由于重力裝卸料及汽油無封罐壓力，因此設(shè)計壓力取汽油設(shè)計溫度的飽和蒸氣壓。渦街流量計結(jié)構(gòu)為裸式，故設(shè)計溫度為 50℃。根據(jù) GB 18564.1-2006 要求，渦街流量計計算壓力應(yīng)取取以下（a）， （b）條件中的#大值[1] 。

（a）渦街流量計在設(shè)計溫度時介質(zhì)的飽和蒸氣壓 P 1 與運(yùn)輸工況中所承受的#大靜態(tài)載荷的等效壓力 P 2 之和，且等效壓力不應(yīng)小于 0.035MPa。設(shè)計溫度時介質(zhì)的飽和蒸氣壓 P 1 =0.0732MPa。因渦街流量計在運(yùn)輸工況中縱向承受靜態(tài)力#大，則其等效壓力P 2 為：

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渦街流量計腐蝕裕量 C 1 取 1mm。根據(jù) GB18564.1-2006 要求，渦街流量計設(shè)計厚度應(yīng)取下列（a）， （b）條件中的較大值：

（a）渦街流量計計算厚度與腐蝕裕量之和 + C 1 =0.558+1=1.558mm。

（b）渦街流量計#小厚度與腐蝕裕量之和 1+ C 1 =3.08+1=4.08mm所以，渦街流量計設(shè)計厚度 D=max ｛1.558，4.08｝=4.08mm。渦街流量計名義厚度為設(shè)計厚度加鋼材厚度負(fù)偏差，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度[4] 。渦街流量計厚度負(fù)偏差C2 取0.5mm[7] ，名義厚度 n=Int( n+C 2 )=Int(4.08+0.5)=Int(4.58)=5.0mm。

2.2 錯誤汽油飽和蒸氣壓值對渦街流量計壁厚的影響

參照以上計算過程，將汽油飽和蒸氣壓錯誤值0.00732MPa帶入上述公式，可得渦街流量計的設(shè)計壓力P 1 為0.00732MPa，計算壓力為P 1 +P 2 =0.04962 MPa。渦街流量計計算厚度為0.24mm。渦街流量計#小厚度3.08mm，設(shè)計厚度4.08mm，名義厚度5.0mm。因此，從以上對比計算結(jié)果可以看出，飽和蒸氣壓錯誤對該型號渦街流量計壁厚的影響不大，但不能排除對其他類型渦街流量計壁厚無影響。

3 飽和蒸氣壓對出廠檢驗(yàn)項目影響

標(biāo)準(zhǔn) GB 18564.1-2006 中表 4 規(guī)定渦街流量計出廠時應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)、軟管氣壓試驗(yàn)與安全附件性能試驗(yàn)，而這些試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力都與渦街流量計的設(shè)計壓力有關(guān)。

3.1 耐壓試驗(yàn)影響

參照標(biāo)準(zhǔn)附錄 A，汽油設(shè)計代碼為 LGBF，因此其水壓試驗(yàn)壓力按渦街流量計計算壓力選取，故該渦街流量計水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為 0.1155MPa，若采用錯誤值計算，則為 0.04962 MPa；當(dāng)采用氣壓試驗(yàn)時，其壓力為渦街流量計設(shè)計壓力的 1.15 倍，且不小于 0.042MPa。該渦街流量計氣壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為 0.08418，若采用錯誤值計算，則為 0.042 MPa。耐壓試驗(yàn)為強(qiáng)度校核試驗(yàn)，是對設(shè)計、材料、制造等方面綜合的考察，是保證設(shè)備安全性能的重要措施。因此錯誤的水壓試驗(yàn)值將無法對容器的整體加工工藝、各零部件的強(qiáng)度、焊接接頭強(qiáng)度、各連接面的密封性能進(jìn)行檢查，給渦街流量計出廠后的使用留下很大的安全隱患！

3.2 氣密性試驗(yàn)影響

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定渦街流量計氣密性試驗(yàn)壓力為渦街流量計設(shè)計壓力，且不低于 0.036MPa。因此該渦街流量計氣密性試驗(yàn)壓力為0.0732MPa，若采用錯誤值計算，則為 0.036MPa。氣密性試驗(yàn)是為防止容器發(fā)生泄漏而進(jìn)行的以氣體為加壓介質(zhì)的致密性試驗(yàn)的一種方法，因此錯誤的氣密性試驗(yàn)值將無法對容器的焊縫、閥門及管路等連接處進(jìn)行充分檢查，渦街流量計在使用中可能出現(xiàn)泄漏等風(fēng)險！

3.3 軟管氣壓試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定軟管氣壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力為系統(tǒng)#高工作壓力的2倍，因此本渦街流量計軟管氣壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為 0.1464 MPa，若采用錯誤值，則為 0.01464 MPa。錯誤的軟管氣壓試驗(yàn)值將無法對軟管的承壓能力得到充分驗(yàn)證，渦街流量計在使用中可能出現(xiàn)軟管爆破、泄漏等風(fēng)險！

3.4 安全附件性能試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)中安全閥附件性能試驗(yàn)中緊急切斷閥的開啟壓力與渦街流量計壓力有關(guān)，應(yīng)不小于渦街流量計設(shè)計壓力的 1.05 倍～1.1 倍，且不小于 0.02MPa。因此本渦街流量計緊急切斷閥的開啟壓力應(yīng)為 0.07686 MPa ～ 0.08052 MPa。若采用錯誤值，則為 0.007686 ～ 0.008052MPa，可能導(dǎo)致緊急切斷閥不能正常開啟。

4 結(jié) 論

（1）對目前常壓罐車制造單位設(shè)計文件中汽油飽和蒸氣壓（50℃）提出質(zhì)疑，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB17930-2016 判斷其取值錯誤，并找出錯誤值來源于標(biāo)準(zhǔn) GB 18564.1-2006 實(shí)施指南的表 2-1.1。

（2）常壓罐車設(shè)計中，介質(zhì)飽和蒸氣壓（50℃）是設(shè)計計算的基礎(chǔ)，其正確性決定了整個設(shè)計過程的先決條件。通過特定事例計算可以看出，飽和蒸氣壓錯誤未對本渦街流量計壁厚造成影響。但是本計算事例不能覆蓋所有車型，不能確定飽和蒸氣壓錯誤是否對渦街流量計壁厚造成影響，建議進(jìn)一步研究。

（3）渦街流量計出廠檢驗(yàn)中很多項目的試驗(yàn)壓力值與設(shè)計壓力有關(guān)，如耐壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)、軟管氣壓試驗(yàn)與安全附件性能試驗(yàn)等，通過以上敘述可以看出，汽油飽和蒸氣壓錯誤時試驗(yàn)壓力值較正確時較低，而且有的差一個數(shù)量級，這樣可能造成常壓罐車在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)渦街流量計變形、泄漏，軟管泄漏、爆裂，緊急切斷閥不能正常啟閉。

（4）建議常壓罐車制造單位及其相關(guān)單位參照標(biāo)準(zhǔn)GB 17930-2016 中汽油飽和蒸氣壓數(shù)值，在設(shè)計時進(jìn)一步改進(jìn)，上海自動化儀表有限公司確保渦街流量計厚度與試驗(yàn)壓力的準(zhǔn)確性，為罐車正常運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。