国内管束式集装箱标准亟待与国际接轨

中国船级社质量认证公司 陆志伟

推动国内管束式集装箱的竞争力，不仅需要联合业界各方力量，与国际标准接轨成为亟待解决的问题。

随着清洁能源和世界经济的发展，满足《国际海运危险货物规则》（IMDG Code）的多单元气体容器（MEGCs）的生产和出口近年来得到了较快的增长。与此同时，利用管束式集装箱运输压缩天然气、氧气、一氧化碳等在国内得到了快速的推广应用。管束式集装箱是国内的名称，和多单元气体容器的结构一样，都是由一个总管将各气瓶进行内部连接并组装在一个框架内的移动式压力容器，包括气体运输所需的附属设备和构件。框架长度通常是40英尺（12192mm），气瓶通常采用容量超过2000升的大容积（150升～3000升）钢质无缝气瓶。

管束式集装箱的自重包括单只气瓶重量和数量、框架、附属设备等，其中气瓶的总重量占了管束式集装箱的自重约90%。气瓶作为压力容器，我国的标准GB/T 33145《大容积钢质无缝气瓶》于2016年10月13日发布了第一版，对管束式集装箱的发展起到了很好的推动。而国际标准ISO 11120《气瓶—水容积150L-3000L的可重复使用的无缝钢制气瓶—设计、制造和试验》第二版则于2015年2月1日发布。

表1 不同标准气瓶设计厚度对比

采用不同标准设计的气瓶厚度在同等设计条件下会有区别。以常用的压缩天然气（UN1971）为例，分别按照GB/T33145：2016标准和ISO11120：2015标准进行气瓶设计厚度的计算（结果见表1）。

从表1的计算结果可以看出，在同等条件下，GB/T33145：2016标准比ISO11120：2015的计算壁厚值大，单只气瓶的重量增加约7%。若考虑到实际企业热处理后的最小抗拉强度通常可以达到850Mpa则按照ISO11120：2015计算的设计壁厚值仅为13.17mm，但按照国内标准GB/T 33145：2016计算的设计厚度仍为16.47mm，单只气瓶的重量增加约25%。

现在国内企业就有这样的现象：生产的多单元气体容器出口到国外，气瓶按照ISO11120：2015设计，自量轻，用户运输成本低；而生产国内使用的管束式集装箱的气瓶按照国内标准GB/T33145：2016设计，自量重，用户运输成本高。

管束式集装箱如何在保证安全的条件下向轻量化发展呢？目前，有两种发展方向。

第一种，增大气瓶的公称外经。外径增大后，气瓶壁厚也增加，虽然单只气瓶的重量是增加的，但在总容积不变条件下，对于管束式集装箱可以减少气瓶的数量，降低框架高度，减少附属设备，从而达到降低自重的目的。表2第三列是国内一家制造厂设计生产的实例。

从表2中第二列和第三列的数据中可以看到，气瓶总容积增加了2.5%，管束式集装箱自重降低了1.1%，达到了轻量化的目的。

需要说明的是，国标GB/T33145：2016规定的气瓶最大容量为3000升，超过3000升的气瓶不适用。根据TSG R0006-2014《气瓶安全技术监察规程》的规定，企业需要自己制定企业标准，经全国气瓶标准化技术委员会评审通过后方能设计生产。上述企业标准是有效的，气瓶的设计内容保持了和GB/T33145：2016一致，所以数据具有可比性。

第二种，采用复合增强气瓶。《国际海运危险货物规则》（IMDG Code）现行版本2018版第6.2.2.1.2中允许按照ISO11515：2013标准设计的复合增强气瓶作为多单元气体容器的单元。ISO11515：2013是第一版对于450L-3000L的复合增强气瓶的设计、制造和试验的标准，包括了环向缠绕气瓶和全缠绕气瓶，增强性的纤维材料类型可以是玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。钢质内胆除了设计部分外，其它部分如材料、热处理、颈部设计、生产工艺、机械性能试验要求是和ISO11120一样的。我国大于450L复合增强气瓶标准目前还没有制定发布，现有的缠绕气瓶标准仅包括车用钢质内胆环缠绕或全缠绕气瓶、车用铝合金内胆全缠绕气瓶和呼吸器用铝合金内胆全缠绕气瓶。表2第四列为某企业的实际设计生产实例。同样地由于目前国内没有相应的标准，企业参照ISO11515：2013等标准编制了企业标准，经全国气瓶标准化技术委员会评审通过，现行有效。从表2的第二列和第四列的数据比较可以得出，总容积提高了42.8%，管束集装箱的自重降低了10.2%，自重降低的同时，大大增加了气体的装载量，大幅提高了运输效率。

表2 管束式集装箱钢质无缝气瓶不同设计标准下的参数比较

通过以上比较两种发展方向的实际结果可知，第一种增大气瓶公称外径，轻量化的效果不明显，第二种用复合增强气瓶，轻量化效果很理想。不过，复合增强气瓶对制造厂的技术能力要求高，且生产制造过程中增加了纤维缠绕工艺和固化工艺，增加了企业成本，销售价格也相对高一些。但复合增强气瓶是轻量化较好的发展方向，随着设计、生产工艺的日渐成熟，将会有很好的发展空间。

中国船级社多年来一直按照《国际海运危险货物规则》和ISO11120：2015和ISO11515：2013标准对多单元气体容器及其单元进行检验和发证，积累了丰富的理论和实践检验，在我国管束式集装箱标准方面能够提供技术支撑。但我国管束式集装箱标准的提升，需要船级社、国家压力容器标准委员会、制造厂、使用单位等行业各方的共同努力，并且不断引进国际先进标准融合到国家标准，吸收国际标准先进的设计理念，降低设计安全系数，共同推动我国的大容积复合增强气瓶国家标准的提升，最终提高我国管束式集装箱的国际竞争力。