压缩天然气气瓶安全检验探讨
责任编辑：cnlng 浏览：2446次 时间： 2008-07-26 12:21:43
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摘要:天然气汽车在我国已进入产业发展阶段，目前省内在建和已建成加气站已近百座，改装的压缩天然气汽车有2万余辆。成都、绵阳、德阳、泸州等省内大中城市的公交车、出租车已大量使用压缩天然气作为燃料。随着压缩天然气汽车大量推广应用，其运行安全性的重要性也口渐突出..
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天然气汽车在我国已进入产业发展阶段，目前省内在建和已建成加气站已近百座，改装的压缩天然气汽车有2万余辆。成都、绵阳、德阳、泸州等省内大中城市的公交车、出租车已大量使用压缩天然气作为燃料。随着压缩天然气汽车大量推广应用，其运行安全性的重要性也口渐突出。作为压缩天然气汽车安全性的重要环节，压缩天然气气瓶安全性从来就是社会和专业界关注的首要问题。作为保证压缩天然气气瓶安全使用的措施之一，四川省劳动厅、四川省天然气汽车工作协调领导小组办公室颁发了川劳锅[1999]10号文《四川省压缩天然气气瓶安全监督管理办法(暂行》的通知。文件中规定压缩天然气气瓶的检验周期为二年，非金属材料及特种材料的气瓶的检验按相关标准执行(目前复合材料气瓶尚无相关检验标准)，压缩天然气钢瓶的定期检验与评定在无国家标准的情况下，暂参照《气瓶安全监察规程》、GBl3004《钢制无缝气瓶定期检验与评定》、GBl7258《汽车用压缩天然气钢瓶》等国家现行标准。 用劳锅[1999]10号文对保证压缩天然气汽车产业在省内健康有序发展是非常重要的。压缩天然气气瓶的使用是有特殊性的。首先，作为车载气瓶目前大量是安装在公交车、出租车、客运车上的，也就是说充装高达20MPa、可燃可爆炸天然气的压缩天然气气瓶工作时是非常"贴近"人的。八十年代省内开展此项技术时，初期的工作方针是先货车后客车，先郊县后城市，这就是一种基于安全、防范事故影响的考虑。但现在压缩天然气汽车发展的形势与十年前有很大不同，目前各地改装的压缩天然汽车均是以公交车、出租车、客运车为主，因此，车载压缩天然气气瓶处于一种与人相近的移动工作状态，而且多是在城区内人口、建筑稠密的区域内移动。在加气站建设中，在站区平面布置设计时对站内贮气装置与站外建、构筑物等有防火间距的要求，防火间距就是一种安全措施。对车载压缩天然气气瓶而言(虽然贮气量较少)显然工作时就少了一种安全手段。因此，车载压缩天然气气瓶应有比一般高压气瓶更严格的安全使用措施。另外，压缩天然气气瓶的工作条件比一般高压气瓶更严峻，大多数气源的天然气含有硫化氢等酸性物质，虽然在加气站设计规范中对压缩天然气中的硫化氢、水份等杂质的含量作了严格的限定，在压缩天然气生产工艺中也采取了深度脱水、脱硫化氢等措施，但如有一些加气站由于对压缩天然气中的硫化氢、水份含量监控不力，脱水、脱硫化氢装置失效等原因，就可能造成生产出的压缩天然气硫化氢、水份含量超过标准。另外，有的加气站在建设时进气气源不含(未检测出)硫化氢或硫化氢含量在标准限定值以下，这些站便未设脱硫化氢装置。后来由于进气气源发生变化等原因，天然气中硫化氢含量已超过标准，但未及时采取脱除硫化氢的措施，也造成生产出的压缩天然气硫化氢含量超过标准。随着压缩天然气汽车产业化的扩大，压缩天然气汽车增多，加气站网点形成，很多压缩天然气汽车不固定在一个加气站加气，含有超标硫化氢的压缩天然气便可能在相当数量的车载压缩天然气气瓶中"传播"，使其受到"感染"。 钢材在硫化氢、水系统环境中受到的应力腐蚀所造成的破坏后果是严重的。对这种以前通俗称为"氢脆"破坏的机理研究表明，硫化氢与水形成电解化学反应会造成钢材的电化学腐蚀，且由于硫离子的存在，反应中阴极析出的氢原子难以形成氢分子逸出，而是在钢材内部的缺陷、有夹杂物处聚集；产生高压，造成钢材氢鼓包。另外，钢材在酸性天然气环境中，在高应力作用下所发生的硫化物腐蚀破坏，往往是带有突发性的，对压缩天然气气瓶而言，其后果当然极有可能是灾难性的。 综上所述，对压缩天然气气瓶的检验理应更严，检验周期也应更短。 按GBl3004《钢制无缝气瓶定期检验与评定》中规定的检验项目有：1．外观检查；2．音响检查；3．内部检查；4.重量与容积测定；5.水压试验；6.气密性试验；7.瓶口螺纹、瓶阀、钢印等检查。按要求，这些检验应在符合GBl2135《气瓶定期检验站技术条件》，并按四川省劳动厅《关于气瓶定期检验站资格认可工作的补充意见》经资格认可审查，取得检验许可证的单位进行。从事气瓶检验的工作人员应通过资格鉴定考核，并取得检验气瓶的资格证书。对于车载压缩天然气气瓶，要作以上检验需从车上拆下，送至气瓶定期检验站，检验后将合格气瓶运回再重新安装在汽车上(对无备用气瓶而言)，工作量较大。要缩短检验周期，对安全固然有利，对车主却增添了困难。 解决以上矛盾的途径之一就是研究一种既易操作又有效的检验方法，作为在压缩天然气气瓶检验周期内的一种补允、预检手段。比如，可用此法在每半年内对压缩天然气气瓶作一次检测，而检测时不用拆卸车载压缩天然气气瓶，检测后对有安全疑问的气瓶才拆下，按GBl3004再作进一步检验评定。 这种针对车载压缩天然气气瓶的检验方法叮以从超声检测、红外热成象检测、声发射检测这三种无损检测方法来考虑。 超声检测是一种比较成熟的无损检测技术，已广泛应用于材料、容器、管道等检测上，目前已制定有JB4730《压力容器无损检测》等相关标准，但是，由于按GBl3004钢制无缝气瓶最终应由水压试验保证安全质量，因此，目前国内尚未制定相应的气瓶超声检测标准。事实上近年来国内外已在开展气瓶超声检测的研究试验工作，有的国家对充装某些介质的高压无缝气瓶的超声检测已列入相应的规范中。对于成排紧靠安装的车载压缩天然气气瓶来说，由于：超声波探头移动、扫描范围受到限制有困难外，单只安装的压缩天然气气瓶用超声检测作为一种初检方法是值得研究考虑的。 由于检测时与被检件无接触，而且可以远距离、大面积快速扫描，红外热成象无损检测技术研究也得到重视。其原理为当被检件温度场发生变化时，由于被枪什内部缺陷处导热系数的差异造成表面温度分布不同，这样从被枪件红外热象图上可以将缺陷检出。由于在充装压缩天然气时，气体受到压缩温度会升高，所以，一般在加气过程中气瓶瓶壁温升可达数十度，对于采用红外热成象检测技术是有利的，可以省去外加热源。省内曾有人在加气站尝试作过车载压缩天然气气瓶的红外热象图。不过，在近期内要开发出实用的红外热成象检测方法是有困难的，从试验方法、执行标准、操作人员的考核、评定规程、专用的红外探测、图象数据采集处理系统的研制都有大量工作需要作。 对声发射检测技术的研究试验丁作国内已开展了二十余年，现已实用化。其机理为，当材料变形断裂，或材料内部的缺陷在应力作用下扩展变化破列时，将以声波的形式释放能量，将材料发出的声波事件、事什率、声波能量、声波波形、振幅等参数检测出，便可对材料缺陷情况作出评定。将声发射检测技术用于压力容器、气瓶检测已作过许多基础研究工作，现已制定有JB／TQ753《在役压力容器声发射检测评定方法》，QJ／629《钛合金气瓶声发射检测方法》，GJB2044《钛合金压力容器声发射检测方法》。对多层包扎压力容器声发射检测技术用于非金属材料、复合材料上，如对碳钎维复合材料的断裂破坏声发射特性都在作研究试验。复合材料损饰缺陷的声发射较复杂，总的来说对共损伤缺陷的声发射特性识别仍在努力中。 现在开发对压缩天然气气瓶的声发射检测技术址有可能的，也址有实用意义的。首先国内已有一定基础，声发射检测仪器已成熟，尤其是全数字声发射计算机检测系统的出现，提供了对声发射特性的多方面研究手段。由于声发射检测的特点，可以直接在车载气瓶上安放声发射传感器，采用区域定位等方法对整只气瓶进行探测，对气瓶内部缺陷情况及位置进行识别判断。最后，最重要的一点是，如前所述，所研究的对压缩大然气气瓶的声发射检测的应用目的只是在气瓶检验周期内的一种预检手段，现在并不用它来代替GBl3004的枪验方法，比代替水压试验。因而能够被有关技术管理方面接受。 目前要开展压缩火然气气瓶的声发射检测研究，大致应作以下几方面工作：1、针对国内压缩火然气气瓶所采用的材料作声发射物性研究，如对30CrMo钢瓶、增强环氧玻钎塑料复合材料气瓶在工作压力范围内的声发射特性做试验研究，从对无缺陷、有缺陷(实际缺陷、人工缺陷)气瓶的声发射特性试验研究中，积累大量的试验数据图谱。2、在试验研究的基础上制定压缩天然气气瓶声发射检验评定标准，刘检测试验方法、评判标准等作出规定。3、制定对从事压缩天然气气瓶声发射检验人员的考核评定办法及定级标准。 |
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