道路输运液体危险货物罐式车辆容积超标问题探讨_张兆东.pdf

0 引言道路输运液体危险货物罐式车辆（简称“常压罐车”）为工作压力小于 0.1 MPa，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罐体。近年来，随着社会经济快速发展，常压罐车数量迅速增长，已超 18 万台，为支撑我国化工行业及经济社会持续发展做出了巨大贡献。但是与此同时，大量非法营运无资质车辆混入其中，且部分不符合国家标准要求车辆“带病运行”，造成若干特大交通事故，给人民群众生命和财产安全带来巨大损失。2012 年 8 月 26 日，陕西省延安市境内包茂高速公路发生一起特别重大道路交通事故，造成 36 人死亡、3 人受伤，直接经济损失为 3 160.6 万元。2014 年 3 月 1 日，山西晋城市泽州县的晋济高速公路山西晋城段岩后隧道内，2辆运输甲醇的铰接列车追尾相撞，前车甲醇泄漏起火燃烧，隧道内滞留的另外两辆危化品运输车和 31 辆煤炭运输车等车辆被引燃引爆，造成 40 人死亡、12人受伤和 42 辆车烧毁，直接经济损失达 8 197 万元。以上 2 起重大事故除存在非法改装、未经检验机构检验、未安装紧急切断、介质混装等原因外，都存在车辆超载的情况。对事故调查后发现，罐车超重是由罐摘 要 简述近年来道路输运液体危险货物罐式车辆重特大交通事故，分析事故原因并阐述罐体容积超标危害及原因，给出目前容积测量几种方法并重点介绍几何尺寸测量与CAD制图结合法的应用，最后提出容积超标处理建议。关键词 容积测量 几何尺寸测量 容积超标处理中图分类号 U 4 DOI：10.16759/ki.issn.1007-7251.2023.04.014Discussion on Excessive Volume of Tank Vehicles used for Road Transportation of Liquid Dangerous GoodsZHANG Zhaodong LI PengAbstract:In recent years,a brief description of major traffic accidents on tank vehicles transporting liquid dangerous goods on the road was given.The causes of the accidents were analyzed,and the hazards and causes of excessive tank volume were described.Several methods for current volume measurement were given,with emphasis on the application of the combination of geometric dimension measurement and CAD drawing.Finally,suggestions for handling excessive volume were proposed.Key words:Volume measurement;Geometric dimension measurement;Handling of excessive volume张兆东*李 鹏（泰安市特种设备检验研究院）道路输运液体危险货物罐式车辆容积超标问题探讨*张兆东，男，1985年生，工程师。泰安市，271000压力容器化工装备技术54第 44 卷第 2 期 2023 年 4 月2023 年 4 月55体容积超标引起的，这种现象是罐车制造单位为吸引用户，利用公告漏洞使申报罐体容积远小于实际容积。罐体容积超标导致罐车装运质量远超车辆核定载质量，给罐车安全运行带来很大的安全隐患。近年来，交通部、公安部、国家市场监管总局等部门先后出台了一些列措施整治“大罐小标”问题，但该问题没有根治。针对以上问题，2021 年 4 月 8 日，交通运输部、工业和信息化部、公安部和市场监管总局联合下发关于常压液体危险货物罐车治理工作方案的通知（交运发202135 号），文件附件 3 中列出了罐体重大安全风险清单，第一条为罐体容积以出厂文件标注为准，公差大于 3%为不合格。1 容积测量方法简述GB 185642019道路运输液体危险货物罐式车辆金属常压罐体技术中标准 3.6 条规定，容积是指常温状态下罐体所能容纳水的最大体积。目前，容积测量常用方法包括水容积测量法、装水称重法、激光扫描法、气体压差法和几何测量法。水容积测量法为先将罐体注满水，然后将水通过装有流量计的管路排净，排放前后流量计差值即为罐体容积。装水称重法为分别称量罐体注满水前后质量，二者差值即为罐体盛水质量，再除以现场水温度对应的密度，即为盛水容积。这 2 种方法虽然操作简单，但由于污水处理困难以及部分介质不能接触水分等特殊要求而受到限制；激光扫描法是利用激光扫描仪扫描储罐外围三维坐标，快速的点云计算方法，该方法主要针对大型固定式储罐，而由于常压罐车与底盘固定连接，无法用激光仪扫描罐体底部，因此该方法不适用于在用常压储罐容积测定；气体差压法是利用气体状态方程和气体质量守恒原理，针对密封系统，利用已知容积 V0的标准容器向待测试容器内充入一定量气体，记录此时已知容器内与被测试容器内温度 T1、T2和压力 p1、p2。然后再次充入适量气体，记录此时两容器内温度T3、T4和压力p3、p4。如两容器内气体压力不高且近似，可近似认为气体压缩系数相等，如两容器内温度变化极小，则 T1、T2、T3、T4数值相等。待测试容器容积可由公式 VX/V0=p1-p3/p4-p2求得5。该方法的优点是使用设备简单，但对待测试容器密封性要求严格，由于在用常压罐车无法满足严格的密封性要求，因此此方法不适用；几何测量法是通过测量罐体尺寸，然后通过计算的方法得出罐体容积，对于形状复杂的截面计算困难，笔者通过 CAD 制图软件，将复杂截面通过软件处理来实现复杂数据简单化。2 几何测量与CAD制图结合法常压罐车一般由前后封头、筒体、防波板、隔仓板、安全附件组成，其中封头形状包括圆形、椭圆形、蝶形、方圆等。筒体形状主要为直筒型如鹅颈型。图1 所示为带鹅颈型常压罐车示意图。后筒体前筒体前封头后封头L4：150 mmL1：7 700 mmL2：950 mmL3：2 780 mm鹅颈部分防波板图 1 鹅颈型常压罐车示意图（单位：mm）由图 1 可知，罐体总容积为后筒体 V1、鹅颈部分 V2、前筒体 V3、后封头 V4和前封头 V5之和减去防波板容积 V6。其中后封头截面积为 S1、前封头截面积为 S2，后筒体长度为 L1，鹅颈高度为 L2，前筒体长度为 L3，后封头凸起高度为 L4，前封头凸起高度为 L5，罐体为通仓，四个防波板，厚度为 L6，其截面积为所在筒体截面积的 70。根据容积计算公式可知：（1）（2）V3=S2L3 （3）（4）（5）（6）罐体总容积 V=V1+V2+V3+V4+V5-V6。下面以某一已知水容积的罐体为例进行计算。张兆东，等：道路输运液体危险货物罐式车辆容积超标问题探讨第 44 卷第 2 期化工装备技术56设计容积为 41.8 m3，罐体材料为 Al5454，设计代码为 LGBF，筒体公称厚度为 6 mm，封头公称厚度为 7 mm，罐体尺寸为 11 900 mm2 490 mm2 210 mm，罐体为鹅颈式,前段高为 2 060 mm,实测罐体尺寸 L1为 7 700 mm，L2为 950 mm，L3为 2 780 mm，L4为150 mm，L5为 150 mm，L6为 6 mm，鹅颈至前封头共 1 个防波板、鹅颈至后封头共 3 个防波板。前后封头分别正面拍照后用 CAD 制图软件处理得到如下图 2 和图 3 所示结果，利用软件工具计算可得出 S1为 4.8 m2，S2为 3.83 m2。根据以上公式可得 V1为 37 m3，V2为 4.1 m3，V3为 10.6 m3，V4为 0.24 m3，V5为0.2 m3,V6为 0.07 m3，因此可得该罐容积为 52.07 m3。后经与制造单位技术人员沟通，此罐体实际水容积为52.0 m3。利用几何测量法与实际水容积误差为，实际水容积与公告公差为 24.4，几何尺寸测量容积与公告容积公差为 24.6，二者相差 0.2，而“交运发202135 号”中规定公差超过 3为不合格，因此此罐体容积不合格。后封头高度为2 210 mmS1为4.8 m3图 2 后封头三维CAD图示 前封头高度为2 060 mmS1为3.83 m3图 3 前封头三维CAD图示3 容积超标罐体处理方案“交运发 2021 35 号”明确规定，容积公差超 3即为不合格。笔者认为不合格罐体可以有以下几种处理方式：报废、制造单位改造或更改介质。其中，报废最为直接，但对于车主损失较大，制造单位责任由车主承担，因此车主可与制造单位协商改造，综合衡量罐体剩余价值与改造成本做出选择。第三种方案为更改装运介质，由于罐体容积比公告大，因此在充装率不变情况下装运原介质时，罐体最大充装质量大于罐车的核定载质量，造成车辆超载，易引发交通事故。若制造厂通过设计验证，在介质与罐体材料相容性较好、最大充装量不大于核定载质量、设计代码一致、客户认可等前提下，可以更改为装运密度低的介质。部分企业也提出了另一种解决方案，即在介质种类不变情况下，通过规定介质充装率来限定罐体充装量不大于车辆核定载质量，但笔者认为该方案不可行，首先个别运输司机在利益驱使下，可能不会遵守限定的充装率，致使罐体过量充装造成安全隐患，其次，罐体充装率过低，导致罐内介质在运输过程中随罐体大幅度波动，导致防波板收较大冲击变形断裂、车辆重心不稳、制动困难，转弯易侧翻，而且加大介质与罐体摩擦，压力升高，易产生静电，会给罐车运行带来较大的安全隐患。4 结语笔者总结了常压罐车容积测量几种方法，对几何测量与 CAD 制图结合法进行详细阐述，并采用实例证明该方法可以满足相关文件、标准精度要求，而且该方法易于检验现场实际应用。最后给出了罐体容积超标建议，使用单位除选择返厂修理外，还可以在制造单位协助下更换装运低密度介质，从而实现罐体充装量不超车辆核定载质量的目的。（收稿日期：2021-11-12）