防浪板开裂对罐车安全性影响的分析

防浪板开裂对罐车安全性影响的分析

马丽娟

新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆乌鲁木齐 830011

摘要：随着经济水平的提高，交通运输业得到快速发展。罐车主要运输为液态介质，在运输过程中由于液体的晃动使得罐车容易发生交通事故，因此对罐体设置防浪板。防浪板的布置和结构设计，可有效的减轻液体的晃动。而防浪板的开裂会对罐车的安全带来很大的危害。

关键词：罐车、防浪板、开裂、安全性

0引言

罐车通常指拉运各种液化气体、深冷绝热气体介质的移动式压力容器，也包含盛装成品油等各种危险化学品的常压油罐车。

随着经济水平的提高及运输业的发展，使得现在社会对于液体燃料、化工原料等物品的需求增大，这些长距离的液体运输，都离不开罐车。其主要拉运易燃、易爆、剧毒的液态，在运输过程中，由于液体的晃动使罐车行驶稳定性差，极易导致事故的发生，进而可能导致罐内介质泄漏造成二次伤害。为了降低因液体晃动而造成事故的可能性，需要对罐体内部设置防浪板。防浪板的设置能够有效的减轻液体的晃动，对罐车的安全行驶有着重要的意义。

1 防浪板研究分析

1.1防浪板定义

防浪板是罐车罐体所必须的结构，其作用就是确保能最大限度地减缓液体对筒体的冲击，同时还有①满足液体加注和卸载时不能产生真空和内压，即其顶部要有气相平衡的通气孔。②确保液体能够完全卸干净，即底部要有液体完全流动的过液孔。③保证维修人员能够在罐体内各舱之间方便的通过。

1.2研究现状

为了更好地规范防浪板的设计，使防浪板设计地更加科学，也有些学者进行了防浪板的优化设计的研究。如王福生等使用有限元软件对罐体和防浪板等进行建模，并且对不同的网格划分条件进行了比较，最终得到了能够满足精度要求的防浪板和罐体模型，得到模型之后，利用Hyper Mesh程序对模型进行了计算分析，最终得到了罐体防浪板在不同钢板厚度和不同运输介质时的应力应变关系，并且绘制了最大应力图和变形图。

1.3安全因素分析

运输过程中，罐体因路面不平颠簸而产生的上下瞬间冲击载荷；不规则的左右晃动而导致的罐内液体对罐体的摇摆力，使罐体产生变形；在刹车制动时，车载罐体内有防浪板，将罐体内的液体分成多个小的分舱，整个罐内液体的冲击力被各个防浪板所分担；罐体两端加球型封头或椭圆型封头的圆柱体结构，造成罐体的受力情况更差等种种复杂受力情况。

运输过程中，由于起步、制动等工况使罐内液体晃动，使罐体的前后封头以及防浪板受到较大的动载荷影响。罐体表面及防浪板静态时受到的应力较小，而罐车行驶时罐体表面及防浪板受到的应力远大于静态应力。当内部防浪板发生开裂后，内部应力整体激增，相继发生多个防浪板开裂，内部液体晃动幅度增大，使罐体前后端封头动载荷增大，导致罐车难以控制，进而造成事故的发生。

2防浪板开裂原因分析

2.1防浪板的作用

罐车公路运输过程中，由于车辆的制动和转向导致液罐内液体产生受迫振动，液体冲击罐体内壁而导致整车纵向和横向受力不均，进而影响车辆的操纵稳定性。针对该状况，人们设计了防浪板，用来缓冲罐内液体冲击，提高罐车的操纵稳定性。防浪板设计的主要原理为把液罐里面的舱室由一个大舱室分割为几个独立的小舱室。这样液体不会在罐车制动或转向时全部涌向液罐的一端，而是被分割为几个小部分涌向各自的舱内，有效的对舱内的液体进行缓冲。

罐体内的防浪板分担了罐体内运输物质因碰撞等产生的压力，如果防浪板开裂或者松动，那么防浪板原本所分担的压力不仅会直接施加到罐体和其他元件上，而且由于失去了防浪板，这些危害还会更加严重，严重的甚至会导致封头、罐体的开裂，驾驶的不稳定，造成交通事故和泄漏事故。

2.2开裂因素分析

2.2.1承受载荷破坏

变载荷即为载荷的大小或者方向随时间变化而不断变化的载荷。载荷可以是力、应力、位移等。一般在设计设计时，常用到最大应力和最小应力。在试验时，通常会用到平均应力和应力幅，便于施加载荷。而在分析时，一般用应力幅和应力比较多，便于按照载荷循环特征分类研究。

2.2.2疲劳产生于局部

构件在应力集中处，往往是疲劳破坏产生的起点。局部性是疲劳失效的特征。

2.2.3疲劳破坏是一个累积损伤的过程

疲劳破坏是结构从疲劳裂纹形成到疲劳裂纹扩展，最后到疲劳断裂的一个损伤积累的过程。这个过程中机构所经历的时间或者载荷次数为疲劳寿命。疲劳寿命不仅取决于载荷的水平，还和结构的抗疲劳能力有关。疲劳破坏一般分为三个发展阶段， 裂纹形成、裂纹扩展、失稳扩展断裂。由于裂纹失稳断裂是很快的过程对疲劳寿命影响很小。在分析中一般不考虑。一般只考虑裂纹产生和裂纹扩展的寿命。

3 检测方法及行业标准

3.1防浪板设计标准

国内对防波板的研究起步较晚，对防浪板的设计标准更是从无到有。防浪板的设计尺寸与罐体的尺寸、具体结构、材料等有关。GB/T19905-2017《液化气体汽车罐车》中第6.5.19条对防浪板的设置做了如下要求：

        ⑴相邻防浪板、防浪板与相邻封头之间

的容积应不大于7.5m³，且防浪板应能承受防浪板之间所有液化气体在各个方向上的载荷。

    ⑵每个防浪板的有效面积应不小于其所在位置处罐体横截面积的70%。

⑶防浪板的厚度至少为2mm，当圆筒壁厚小于6mm且直径大于1800mm的罐体，或圆筒壁厚小于5mm且直径不大于1800mm的罐体，防浪板的壁厚应与圆筒的壁厚一样。

⑷防浪板的设置应能满足罐体内部全面检验的要求，其结构应考虑各段之间的通气和排污。

GB 18564.1-2019《道路运输液体危险货物罐式车辆  第1部分：金属常压罐体技术要求》中第5.2.15.3条对防浪板的设计做了如下要求：

⑴筒体内应设置防浪板，防浪板与筒体的联接应牢固可靠，相邻防浪板及防浪板与相邻封头或隔仓板之间的容积应小于或等于7.5m³。

⑵作为加强部件的防浪板的厚度应大于或等于筒体壁厚，防浪板的有效面积应至少为其所在处的筒体横截面积的70%。

⑶除用于筒体加强件的防浪板外，其余防浪板有效面积应大于其所在处的筒体横截面积的40%，且上部弓形面积小于其所在处的筒体横截面积的20%。

防浪板设置应考虑人员进出方便。

3.2检测方法

在罐车使用过程中，防浪板的检测是必不可少的。在国内的检测方法一般是检验人员直接使用肉眼观察。因为防浪板的开裂与松动是导致其失效的主要原因，而这两种情况通常肉眼都可以观察到。

4 结论

随着经济水平的提高，交通运输业得到快速发展。罐车主要运输液态介质，在运输过程中由于液体的晃动使得罐车容易发生交通事故，因此对罐体设置防浪板。防浪板的布置和结构设计，可有效的减轻液体的晃动。

汽车罐车的运输环境复杂，通常面对减震效果并不好的水泥路面，当罐车防浪板损坏时，路况的变化和颠簸，会引起罐车内部大范围的冲击力发生变化，使罐车失控造成严重的交通事故。而罐车运输过程中，通常是在各种车辆混杂，人流量较大的公路上。而且罐车所拉运的介质通常是具有易燃易爆有毒等性质的危险品，防浪板开裂即使只是造成危险品的一点泄漏都会危害到道路交通的安全。而防浪板开裂甚至会造成整个罐体的大面积泄漏，一起爆炸甚至释放有毒物质，严重危害人们的生命安全。

因此，必须要重视防浪板开裂带来的危害，要按照相关规定设计制造检测，并进行定期检测，时刻关注防浪板的状态，及时修复，避免相关事故的发生。

参考文献

[1]于鹏程.基于有限元法罐车防浪板性能分析与研究[D].扬州大学.2019

[2]王福生.运输槽罐防浪板优化设计[D].山东大学.2006.

作者简介：马丽娟（1981-），女，回族，新疆昌吉人，高级工程师，大学本科学历，主要从事承压类特种设备检验研究工作。