國內管束式集裝箱標準亟待與國際接軌

中國船級社質量認證公司 陸志偉

推動國內管束式集裝箱的競爭力，不僅需要聯合業界各方力量，與國際標準接軌成為亟待解決的問題。

隨著清潔能源和世界經濟的發展，滿足《國際海運危險貨物規則》（IMDG Code）的多單元氣體容器（MEGCs）的生產和出口近年來得到了較快的增長。與此同時，利用管束式集裝箱運輸壓縮天然氣、氧氣、一氧化碳等在國內得到了快速的推廣應用。管束式集裝箱是國內的名稱，和多單元氣體容器的結構一樣，都是由一個總管將各氣瓶進行內部連接并組裝在一個框架內的移動式壓力容器，包括氣體運輸所需的附屬設備和構件?？蚣荛L度通常是40英尺（12192mm），氣瓶通常采用容量超過2000升的大容積（150升～3000升）鋼質無縫氣瓶。

管束式集裝箱的自重包括單只氣瓶重量和數量、框架、附屬設備等，其中氣瓶的總重量占了管束式集裝箱的自重約90%。氣瓶作為壓力容器，我國的標準GB/T 33145《大容積鋼質無縫氣瓶》于2016年10月13日發布了第一版，對管束式集裝箱的發展起到了很好的推動。而國際標準ISO 11120《氣瓶—水容積150L-3000L的可重復使用的無縫鋼制氣瓶—設計、制造和試驗》第二版則于2015年2月1日發布。

表1 不同標準氣瓶設計厚度對比

采用不同標準設計的氣瓶厚度在同等設計條件下會有區別。以常用的壓縮天然氣（UN1971）為例，分別按照GB/T33145：2016標準和ISO11120：2015標準進行氣瓶設計厚度的計算（結果見表1）。

從表1的計算結果可以看出，在同等條件下，GB/T33145：2016標準比ISO11120：2015的計算壁厚值大，單只氣瓶的重量增加約7%。若考慮到實際企業熱處理后的最小抗拉強度通常可以達到850Mpa則按照ISO11120：2015計算的設計壁厚值僅為13.17mm，但按照國內標準GB/T 33145：2016計算的設計厚度仍為16.47mm，單只氣瓶的重量增加約25%。

現在國內企業就有這樣的現象：生產的多單元氣體容器出口到國外，氣瓶按照ISO11120：2015設計，自量輕，用戶運輸成本低；而生產國內使用的管束式集裝箱的氣瓶按照國內標準GB/T33145：2016設計，自量重，用戶運輸成本高。

管束式集裝箱如何在保證安全的條件下向輕量化發展呢？目前，有兩種發展方向。

第一種，增大氣瓶的公稱外經。外徑增大后，氣瓶壁厚也增加，雖然單只氣瓶的重量是增加的，但在總容積不變條件下，對于管束式集裝箱可以減少氣瓶的數量，降低框架高度，減少附屬設備，從而達到降低自重的目的。表2第三列是國內一家制造廠設計生產的實例。

從表2中第二列和第三列的數據中可以看到，氣瓶總容積增加了2.5%，管束式集裝箱自重降低了1.1%，達到了輕量化的目的。

需要說明的是，國標GB/T33145：2016規定的氣瓶最大容量為3000升，超過3000升的氣瓶不適用。根據TSG R0006-2014《氣瓶安全技術監察規程》的規定，企業需要自己制定企業標準，經全國氣瓶標準化技術委員會評審通過后方能設計生產。上述企業標準是有效的，氣瓶的設計內容保持了和GB/T33145：2016一致，所以數據具有可比性。

第二種，采用復合增強氣瓶。《國際海運危險貨物規則》（IMDG Code）現行版本2018版第6.2.2.1.2中允許按照ISO11515：2013標準設計的復合增強氣瓶作為多單元氣體容器的單元。ISO11515：2013是第一版對于450L-3000L的復合增強氣瓶的設計、制造和試驗的標準，包括了環向纏繞氣瓶和全纏繞氣瓶，增強性的纖維材料類型可以是玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維。鋼質內膽除了設計部分外，其它部分如材料、熱處理、頸部設計、生產工藝、機械性能試驗要求是和ISO11120一樣的。我國大于450L復合增強氣瓶標準目前還沒有制定發布，現有的纏繞氣瓶標準僅包括車用鋼質內膽環纏繞或全纏繞氣瓶、車用鋁合金內膽全纏繞氣瓶和呼吸器用鋁合金內膽全纏繞氣瓶。表2第四列為某企業的實際設計生產實例。同樣地由于目前國內沒有相應的標準，企業參照ISO11515：2013等標準編制了企業標準，經全國氣瓶標準化技術委員會評審通過，現行有效。從表2的第二列和第四列的數據比較可以得出，總容積提高了42.8%，管束集裝箱的自重降低了10.2%，自重降低的同時，大大增加了氣體的裝載量，大幅提高了運輸效率。

表2 管束式集裝箱鋼質無縫氣瓶不同設計標準下的參數比較

通過以上比較兩種發展方向的實際結果可知，第一種增大氣瓶公稱外徑，輕量化的效果不明顯，第二種用復合增強氣瓶，輕量化效果很理想。不過，復合增強氣瓶對制造廠的技術能力要求高，且生產制造過程中增加了纖維纏繞工藝和固化工藝，增加了企業成本，銷售價格也相對高一些。但復合增強氣瓶是輕量化較好的發展方向，隨著設計、生產工藝的日漸成熟，將會有很好的發展空間。

中國船級社多年來一直按照《國際海運危險貨物規則》和ISO11120：2015和ISO11515：2013標準對多單元氣體容器及其單元進行檢驗和發證，積累了豐富的理論和實踐檢驗，在我國管束式集裝箱標準方面能夠提供技術支撐。但我國管束式集裝箱標準的提升，需要船級社、國家壓力容器標準委員會、制造廠、使用單位等行業各方的共同努力，并且不斷引進國際先進標準融合到國家標準，吸收國際標準先進的設計理念，降低設計安全系數，共同推動我國的大容積復合增強氣瓶國家標準的提升，最終提高我國管束式集裝箱的國際競爭力。