廣州地區(qū)提前做好車(chē)用CNG專(zhuān)用裝置檢驗(yàn)準(zhǔn)備工作的探討

陳元利 陳志剛

（廣州市特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院，廣東 廣州510000）

CNG（壓縮天然氣）是一種最理想的車(chē)用替代能源，它的主要成分為甲烷，具有成本低，效益高，無(wú)污染，使用安全便捷等特點(diǎn)，被稱(chēng)為21世紀(jì)的首選能源。車(chē)用CNG日益顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?，其?yīng)用技術(shù)經(jīng)數(shù)十年發(fā)展已日趨成熟。車(chē)用CNG專(zhuān)用裝置的檢驗(yàn)主要對(duì)CNG加氣站的檢驗(yàn)、CNG氣瓶的檢驗(yàn)和長(zhǎng)管拖車(chē)的檢驗(yàn)。

1 CNG加氣站的檢驗(yàn)

目前廣州地區(qū)的CNG加氣站還未開(kāi)工建設(shè)，下一步CNG加氣站的檢驗(yàn)主要以新站建設(shè)的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)為主，因此熟悉車(chē)用CNG加氣站工藝流程是日常檢驗(yàn)CNG加氣站最基本的理論基礎(chǔ)。CNG加氣站工藝流程一般為低壓原料氣（一般P≥0．3MPa）進(jìn)入CNG加氣站后，經(jīng)調(diào)壓計(jì)量、脫硫、脫水、加壓、儲(chǔ)存、充裝等環(huán)節(jié)，最后輸出高壓CNG（一般P≥20Mpa）供汽車(chē)作為燃料使用。在新站的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)中主要是壓力管道的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)，其次是壓力容器的整體安裝監(jiān)督檢驗(yàn)，在工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)有相對(duì)應(yīng)作用的壓力容器。我們具有對(duì)廣州地區(qū)各個(gè)天然氣門(mén)站工程的監(jiān)督檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，也有利于今后對(duì)車(chē)用CNG加氣站的監(jiān)督檢驗(yàn)。

低壓原料天然氣進(jìn)入CNG加氣站后，首先進(jìn)入調(diào)比計(jì)量系統(tǒng)、這個(gè)系統(tǒng)包括過(guò)濾、分離、調(diào)壓、計(jì)量、緩沖等裝置。若原料氣組份中含有超標(biāo)硫化氫成份時(shí)，應(yīng)設(shè)置脫硫裝置、進(jìn)行脫硫處理。天然氣中含有的硫和水分對(duì)于汽車(chē)燃燒過(guò)程來(lái)說(shuō)是有害的，也是不夠環(huán)保的，因此需要脫硫和深度脫水。深度脫水是通過(guò)吸附塔有效吸附天然氣中的水份，使天然氣中的水含量達(dá)到車(chē)用CNG水含量的要求。深度脫水裝置及其設(shè)置有兩種：(1)低壓脫水裝置，設(shè)置在壓縮機(jī)前，原料天然氣經(jīng)調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)后，即進(jìn)入深度脫水裝置，經(jīng)過(guò)脫除水份的天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)，對(duì)壓縮機(jī)亦有一定的保護(hù)作用；(2)高壓脫水裝置，設(shè)置在壓縮機(jī)后，原料天然氣經(jīng)調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng)后即進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮后的天然氣壓力升高至25MPa，然后進(jìn)入深度脫水裝置脫除水份。一般來(lái)說(shuō)低壓原料氣已經(jīng)有了加臭工藝，所以CNG加氣站很少有加臭工藝。儲(chǔ)氣設(shè)備是為了滿(mǎn)足汽車(chē)不均衡加氣的需要，CNG加氣站必須設(shè)置高壓儲(chǔ)氣設(shè)備、以?xún)?chǔ)存壓縮機(jī)加壓的高壓氣。儲(chǔ)氣設(shè)備一般采用大型容器儲(chǔ)氣，常用的有多層包扎的天然氣儲(chǔ)氣罐、柱型(球型)單層結(jié)構(gòu)高壓儲(chǔ)氣罐和多個(gè)氣瓶組合無(wú)縫鍛造容器。儲(chǔ)氣設(shè)備的檢驗(yàn)與現(xiàn)有的LPG儲(chǔ)氣設(shè)備檢驗(yàn)類(lèi)似。

對(duì)于CNG加氣站的定期檢驗(yàn)，現(xiàn)在對(duì)于廣州地區(qū)來(lái)說(shuō)還為期尚早，一般在新的CNG氣站建成檢驗(yàn)合格并投入使用后的第三年才開(kāi)始第一次全面檢驗(yàn)。

2 CNG氣瓶的檢驗(yàn)

CNG氣瓶是用來(lái)貯存壓縮天然氣的高壓容器，這種裝有易燃易爆氣體的高壓容器是具有爆炸性危險(xiǎn)的壓力容器。車(chē)用CNG氣瓶的儲(chǔ)氣壓力為20MPa。CNG氣瓶是CNG汽車(chē)的一個(gè)主要部件，它為汽車(chē)提供燃料，同時(shí)伴隨著汽車(chē)顛簸和撞擊，從發(fā)展的角度看國(guó)內(nèi)許多城市將大力發(fā)展CNG汽車(chē)，因此CNG氣瓶檢驗(yàn)和安全使用關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重大的意義。

CNG氣瓶從最初鋼質(zhì)氣瓶發(fā)展到今天的鋼質(zhì)內(nèi)襯纏繞CNG氣瓶、鋁合金內(nèi)襯纏繞氣瓶以及全塑復(fù)合材料CNG氣瓶。纏繞氣瓶同鋼質(zhì)氣瓶比較，容重比有了很大的提高，鋼質(zhì)CNG氣瓶水容積為50L時(shí)，其瓶重60kg左右，而同容積的鋼質(zhì)內(nèi)襯環(huán)向纏繞瓶?jī)H39kg左右。同時(shí)復(fù)合材料在受到撞擊式高速?zèng)_擊而發(fā)生破壞時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生破碎片，從而降低或避免了對(duì)人員和車(chē)輛的損害。目前國(guó)內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)生產(chǎn)多種規(guī)格和式樣的纏繞CNG氣瓶。隨著新材料的發(fā)展和應(yīng)用，將來(lái)CNG汽車(chē)使用的氣瓶主要是纏繞CNG氣瓶。所以CNG氣瓶的檢驗(yàn)將來(lái)是以纏繞CNG氣瓶為主的檢驗(yàn)。

我國(guó)目前主要使用的是鋼質(zhì)氣瓶，性能必須符合GB17258-2004《汽車(chē)用壓縮天然氣鋼瓶》的要求。一個(gè)完整的汽車(chē)用壓縮天然氣鋼瓶應(yīng)有瓶帽、瓶閥和安全泄壓裝置。瓶帽可保護(hù)瓶閥，瓶閥上的安全泄壓裝置型式應(yīng)為爆破片-易熔塞組合式。對(duì)以往多起CNG汽車(chē)事故的調(diào)查，主要的損壞或失效原因有以下幾種情況：安裝不規(guī)范、管路磨損、管接頭漏氣、使用后裝置位移、變形等。與CNG鋼瓶的安全性密切相關(guān)的鋼瓶使用壽命和檢驗(yàn)周期的確定廣受業(yè)內(nèi)人士重視。目前國(guó)內(nèi)常用CNG鋼瓶采用優(yōu)質(zhì)鉻鉬鋼(30CrMo)制造，經(jīng)研究CNG鋼瓶產(chǎn)生的裂紋有三種類(lèi)型：①應(yīng)力腐蝕裂紋；②氫致裂紋；③疲勞裂紋，從裂紋的產(chǎn)生機(jī)理來(lái)看，影響CNG鋼瓶安全的主要因素為鋼瓶?jī)?nèi)CNG的成分、鋼瓶的材質(zhì)、鋼瓶熱處理工藝、鋼瓶?jī)?nèi)的壓力波動(dòng)等。CNG中H2S與水的存在為應(yīng)力腐蝕裂紋和氫致裂紋的產(chǎn)生提供了條件，壓力波動(dòng)加速了鋼瓶的疲勞，鋼瓶的材質(zhì)及其熱處理工藝決定著鋼瓶的機(jī)械性能。國(guó)內(nèi)CNG鋼瓶的使用壽命遠(yuǎn)低于國(guó)外，國(guó)內(nèi)CNG鋼瓶常按10年報(bào)廢處理，而國(guó)外CNG鋼瓶的使用壽命按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為15年。主要原因有：國(guó)內(nèi)CNG質(zhì)量達(dá)不到國(guó)外的高標(biāo)準(zhǔn)，CNG鋼瓶腐蝕性較強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)CNG鋼瓶的質(zhì)量達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，可由這些主要原因，采取相應(yīng)措施提高鋼瓶的安全性，延長(zhǎng)鋼瓶的使用壽命。定期檢驗(yàn)對(duì)鋼瓶的腐蝕情況進(jìn)行檢測(cè)，可以了解鋼瓶的狀況，保障鋼瓶處于安全使用期，且便于對(duì)裂紋腐蝕采取相應(yīng)防范措施。通過(guò)檢查可發(fā)現(xiàn)腐蝕常發(fā)生在鋼瓶底部，由積聚在鋼瓶底部的H2S溶液引起。據(jù)此，可采取經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)鋼瓶的措施，避免局部腐蝕造成嚴(yán)重破壞。

汽車(chē)CNG氣瓶的檢驗(yàn)因歷史等好多原因GB7258-2004自頒布以來(lái)有關(guān)壓縮天然氣汽車(chē)專(zhuān)用裝置安全檢測(cè)一直沒(méi)得到有效執(zhí)行，安全隱患比較突出，對(duì)CNG氣瓶的定期檢驗(yàn)及安全附件進(jìn)行檢驗(yàn)是勢(shì)在必行。汽車(chē)專(zhuān)用裝置檢測(cè)是一項(xiàng)全新的工作，對(duì)于特種設(shè)備安全監(jiān)管也是一項(xiàng)新的任務(wù)和責(zé)任。

3 長(zhǎng)管拖車(chē)的檢驗(yàn)

長(zhǎng)管拖車(chē)氣瓶屬于鍛造無(wú)焊縫高壓容器，它的材料多為低合金鋼，其失效形式主要是由于腐蝕引起壁厚減薄和濕H2S應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生裂紋。其定期檢驗(yàn)是以AE、UT、MT或PT等無(wú)損檢測(cè)為要手段，配合外觀檢查、厚度和硬度檢測(cè)。傳統(tǒng)的水壓試驗(yàn)只適合于薄壁容器壁厚普遍減薄的情況，而對(duì)長(zhǎng)管拖車(chē)這樣的厚壁容器即使產(chǎn)生很大的局部減薄和裂紋，水壓試驗(yàn)也很難出現(xiàn)容積明顯的殘余變形。水壓試驗(yàn)的方法不能有效評(píng)價(jià)長(zhǎng)管拖車(chē)的安全性，對(duì)于定期檢驗(yàn)的意義不大。所以AE和UT是對(duì)長(zhǎng)管拖車(chē)定期檢驗(yàn)最主要最有效的手段。

車(chē)用CNG專(zhuān)用裝置的檢驗(yàn)是一項(xiàng)全新工作，大致是以上三種裝置的檢驗(yàn)。每種裝置的檢驗(yàn)工作就足以成立一個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目小組去完成，要是把車(chē)用CNG專(zhuān)用裝置的檢驗(yàn)工作集中在一個(gè)專(zhuān)檢部門(mén)那就更有利于車(chē)用CNG專(zhuān)用裝置的檢驗(yàn)技術(shù)的提高和深入研究。因此需要一個(gè)技術(shù)過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)檢驗(yàn)隊(duì)伍和足夠的人才儲(chǔ)備，才能在將來(lái)CNG時(shí)代更好地為廣州地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)保駕護(hù)航。

[1]劉永志,彭曉青.四川省及重慶市CNG汽車(chē)與加氣站發(fā)展回顧，《煤氣與熱力》.

[2]劉慶生,李斌.對(duì)車(chē)用纏繞式CNG氣瓶定期檢驗(yàn)的幾點(diǎn)意見(jiàn)，《中國(guó)鍋爐壓力容器安全》.

[3]姚建平.長(zhǎng)管拖車(chē)定期檢驗(yàn)實(shí)施細(xì)則，《化工裝備技術(shù)》.

[4]周怡沛、周志斌.中國(guó)CNG汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)與策略，《國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)》.