车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶定期检验
夏锋社 葛升群 李 旭
1 前 言
天然气作为汽车燃料费用低、环境污染小。车用压缩天然气气瓶是压缩天然气汽车的重要部件之一，目前应用较多的有车用压缩天然气钢质气瓶和车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶（以下简称“缠绕气瓶”）。缠绕气瓶的瓶体由钢质内胆和缠绕层组成，缠绕层（也称复合材料）由纤维和树脂组成，处于内胆的筒体部分。由于缠绕气瓶与钢质气瓶相比，容重比大，近年来迅速发展，大有替代钢质气瓶之势。西安及周边地区出租车用缠绕气瓶达13 000只左右，占燃气出租车的90％左右，其中有相当一部分使用期已超过两年，使用安全问题日益突出。车用压缩天然气气瓶具有高压、易燃、易爆的特点，流动性大，运行情况复杂多变，一旦发生事故，就会造成车毁人亡的恶果，因此，做好车用压缩天然气气瓶的定期检验，确保气瓶的安全使用已成为当务之急。但是，由于目前国内尚无缠绕气瓶的定期检验与评定的国家或行业标准，给该类气瓶检验带来一定困难。为解决缠绕气瓶检验这一热点和难点问题，我们结合缠绕气瓶的结构特点，分析研究检验的相关问题，起草了陕西省地方标准《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶定期检验与评定》（DB61/376—2006），规定了缠绕气瓶定期检验项目、检验与评定要求，为开展检验工作提供了依据，并在西北地区率先开展了车用缠绕气瓶的定期检验。现就缠绕气瓶定期检验项目、检验与评定要求、检验实施中存在的问题及处理作以介绍，与同行交流。
2 检验项目、检验与评定要求
2.1 检验项目
气瓶定期检验项目包括：查收登记、外观检查、瓶口螺纹检查、内部检查、重量与容积测定、水压试验、内部干燥、瓶阀检验与装配、气密性试验、充氮置换。
2.2 检验与评定要求
2.2.1 查收登记
逐只查阅气瓶制造资料（包括气瓶使用说明书、合格证）及使用资料（包括气瓶检验及使用记录、车辆所有者和操作者对车辆的日常维护检查记录）。逐只检查并记录气瓶制造标识和检验标识。记录内容包括制造厂名称、制造单位许可证号或单位代码、气瓶编号、制造年月、充装介质、公称工作压力、水压试验压力、实际容积、实际重量、瓶体设计壁厚、上次检验日期、气瓶初始装车日期、气瓶安装单位、气瓶所在车辆的车牌号。
在查收登记时，发现有下列情况之一的，记录后不予检验，按报废处理：无合法资质的厂商制造的气瓶，制造标准不符合相关标准或《气瓶安全监察规程》规定的气瓶，制造标识模糊不清或项目不全导致无法评定的气瓶，已明令禁止使用的气瓶，气瓶安装车辆相关信息（气瓶初始装车日期、车辆牌号、气瓶安装单位）不详的气瓶，移装的气瓶。
2.2.2 外观检查
（1）缠绕层检查。缠绕气瓶在钢质内胆的筒体部分用复合材料进行缠绕，以达到所需的强度。缠绕层在拆装、运输及使用过程中容易受到擦伤、磨损、划伤、刨削损伤、分层、冲击、热损伤、化学品腐蚀等损伤，这些损伤严重时会影响到气瓶的安全使用。从国内外收集到的资料分析，缠绕气瓶失效的主要原因是缠绕层损伤，因此，对缠绕层应重点检查。按照损伤程度，可将缠绕层损伤等级分为三级。Ⅰ级损伤为可接受的损伤，不需修复，可继续使用。Ⅱ级损伤比Ⅰ级损伤严重，但是这类损伤有修复和重新使用的可能性，在对损伤未做修复之前，气瓶应当停止使用。Ⅲ级损伤不能再修复，存在Ⅲ级损伤的气瓶必须报废。当发现损伤深度大于1.25mm，或深度大于0.75mm、长度大于200mm，缠绕层材料分层，纤维松散或断裂，表面霜状龟裂，缠绕层受到火焰热损伤，因化学腐蚀缠绕层软化、纤维断裂、树脂基层脱落、纤维松散、严重变色、腐蚀、起泡、凹痕、凸起，垂直于纤维方向的材料开裂和断裂现象等的气瓶均应报废。
（2）外露金属检查。外露金属检查参照GB 19533－2004《汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定》（以下简称GB 19533－2004）进行外观检查和评定。
2.2.3 瓶口螺纹检查
参照GB19533－2004进行检验与评定，但从瓶口基面起有效螺距不得少于8个螺距，螺纹基面位置的轴向变动量为±1.5mm。
2.2.4 内部检验
参照GB19533－2004进行检验与评定，应注意内表面产生应力腐蚀的可能性，必要时可借助声发射的方法检查内壁有无缺陷。
2.2.5 重量与容积测定
参照GB19533－2004进行检验与评定。由于缠绕气瓶结构的特殊性，因腐蚀或其他原因造成气瓶实测重量减小时，采取测量筒体内胆部最小壁厚和缠绕层厚度已不可行，从偏安全角度考虑，对实测重量小于制造厂标称重量的气瓶，若重量减小到制造厂标称重量的3％时应报废；容积增大到制造标识容积的5％的气瓶应重新核实（包括内外观），核实后应报废。
2.2.6 水压试验
应对气瓶逐只进行水压试验并同时测定容积残余变形率。试验装置、方法和安全措施应按GB/T9251的要求执行。水压试验压力为公称工作压力的1.5倍，在试验压力下保压时间不得少于2min。水压试验时，缠绕层缺陷扩展、瓶体出现渗漏、明显变形或保压期间压力有回降现象（非因试验装置或瓶口泄漏）的气瓶应报废。最好采用外侧法测量容积残余变形率，容积残余变形率超过5％的气瓶应报废。
2.2.7 内部干燥
水压试验后，内壁不可避免地会残留水分，如不去除，在使用过程中不但会造成内壁的腐蚀，也有可能造成内壁湿硫化氢应力腐蚀，因此，经水压试验合格的气瓶，必须逐只对内部进行干燥处理。先将瓶口朝下倒立一段时间，待瓶内残留的水沥净，采用热空气吹扫的方法进行内部干燥。干燥温度通常控制在≤65℃，时间应足够长，这样既考虑了缠绕层材料的特殊性，又保证了干燥效果。
2.2.8 瓶阀检验与装配(www.xing528.com)
瓶阀是气瓶的主要附件，瓶阀的密封性直接关系到安全使用。瓶阀检验时，除按照GB19533－2004标准进行检验、修理和评定外，更换瓶阀或密封部件时，应选用与原瓶阀同一制造单位、同一型号的瓶阀或密封部件，从瓶阀上拆下来的安全泄放装置，不得重新使用。
2.2.9 气密性试验
气密性试验是为了检查气瓶在公称工作压力下气瓶瓶体、瓶阀及其连接部位是否泄漏。因此，气瓶水压试验合格并装配瓶阀后，必须逐只采用浸水法进行气密性试验。试验装置和试验方法应符合GB/T12137的要求。试验气体可用氮气或压缩空气，试验压力应等于气瓶公称工作压力，浸水保压时间不得少于2min。在试验压力下瓶体泄漏的气瓶应报废。
2.2.10 充氮置换
为了保证检验后首次充装安全，采用压缩空气进行气密性试验后应采用抽真空、充氮气的方法进行置换处理，使瓶内真空度达到－0.086MPa，充氮压力不小于0.05MPa。采用氮气进行气密性试验时，试验后应保留不小于0.05MPa的余压，以保持密封。
3 检验实施存在问题处理与体会
3.1 拆卸和安装
气瓶必须在拆卸后离车检验，而野蛮拆卸很容易对缠绕层造成损害，也会影响管路系统的密封性能。近年来发生的压缩天然气汽车安全事故表明，大多数着火事故均因管路系统泄漏所致。因此，必须重视气瓶的拆卸和安装质量。气瓶的拆卸、安装工作须按规定由取得1级压力容器安装许可的天然气汽车改装单位承担，业主及未经许可的任何单位不得自行拆卸、安装气瓶。气瓶安装后必须对管路系统进行密封性试验，以保证管路及接头处在规定的充装介质和充装压力下无泄漏，气瓶安装单位应对气瓶安装质量及安装后管路系统的密封性能负责。
出租车行业反映敏感，极易引发社会问题。为了避免不必要纠纷，防止拆卸和检验中发生意外损伤，便于瓶阀与瓶体对应追踪，在拆卸气瓶时，应初步检查缠绕层损伤情况，及时加挂检验标识牌，检验标识牌一号两牌，分别挂于瓶口和瓶阀上。将缠绕层检查情况和检验标识号详细记载，有关各方确认签字。
对出租车辆而言，营运时间就是效益。车用气瓶检验涉及拆卸和安装环节，如何方便车主来拆装单位拆装气瓶，尽量减少气瓶检验外的周转时间和因气瓶检验带来的营运损失，是一个现实问题。因此，有必要建立一种科学、合理、便捷的拆装、检验的合作模式。首先，拆装单位除取得1级压力容器安装许可外，应具备天然气加气条件或临近汽车加气站，以保证气瓶安装后能及时进行燃气管路系统的密封性检查；第二，拆装单位可配备一定数量的车用气瓶临时租赁给送检气瓶的车辆在气瓶检验期间使用，满足车主的燃气营运要求；第三，检验站应临近拆装单位建设，最好与拆装单位同院建设，便于气瓶送检与检验后安装，发现问题也便于沟通解决。
3.2 检验安全
3.2.1 检验准备安全
在保证安全、卫生和不污染环境的条件下，可采用汇流排集中收集高空排放的方法将瓶内余留天然气排净，然后用氮气进行置换，把好气瓶检验安全第一关。排放场所应单独设立且与周围设施有一定的防火间距，应设置可靠的静电接地装置，配备必要的消防器材，排放操作时应严格执行安全操作规程。余气排放处理后多次充氮、排放进行置换，用天然气泄漏检测仪检测，天然气含量＜2％时可认为排放置换合格。
对气瓶进行氮气置换合格并确认瓶内压力与大气压力一致时，方可拆卸瓶阀。
拆卸瓶阀后，用汽油、洁净水等对气瓶内表面污垢、腐蚀产物等有碍表面检查的杂物清除干净，既保证了内部检查质量，又确保了空气气密性试验安全。
3.2.2 气密性试验安全
气瓶气密性试验设施包括高压气体供给储存系统和检测试验系统，无论是操作和检测，均属高压作业，危险性大，因此，气瓶气密性试验的安全问题应予以高度重视。系统内所有安全附件应灵敏可靠并在检定（校验）有效期内，试验区要有可靠的安全防护措施。认真制定并严格执行有效的安全操作规程。当采用压缩空气进行气密性试验时，试验前应对瓶内天然气含量进行测定，天然气含量小于2％时方可进行气密性试验，以确保试验的安全。
3.3 检验效率
为遵守向社会与气瓶业主承诺，按时交付检验合格的气瓶，除建立实施科学、合理、便捷的拆装、检验合作模式外，还应想方设法提高检验工作效率。第一，制定合理的检验工艺路线，按照工艺路线优化选配和布置检验设备，合理安排检验和操作人员，减少气瓶的反复倒运和工序停止时间；气密性试验是影响整个检验进度的关键环节，在保证安全充气速率的前提下，采用较大排量的高压空气压缩机和储气瓶组，配备具有半自动化或全自动化功能的车用气瓶气密性试验设备，并实现高压空气的倒气切换，不但减轻操作人员劳动强度、节约能源，也可提高工作效率。第二，严格遵守设备安全操作规程，加强设备维护保养，备足备品配件，使设备发生故障时能及时修理，必要时配置备用设备，不致影响整个检验进度。
4 结束语
在尚未出台相应缠绕气瓶定期检验标准的情况下，我们结合缠绕气瓶的结构特点，研究气瓶定期检验项目、检验要求及检验的相关问题，重点对出租车用缠绕气瓶进行了首次定期检验，针对检验实施中出现的新情况、新问题，认真研究妥善解决，得到了气瓶用户的广泛认可和赞同。2006年4月份以来，共检验车用缠绕气瓶16 000余只，其中报废18只，报废的气瓶均因缠绕层损伤超标所致，因瓶阀阀口出现裂纹更换瓶阀5 000余只，排除了安全隐患，同时为做好车用缠绕气瓶定期检验积累了经验。
［1］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB19533－2004汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定.北京：中国标准出版社，2004
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