车用LNG焊接绝热气瓶定期检验方法与建议

宋茂鲜 钟梅花（成都郫县南方燃气汽车检测公司 成都 611731）

车用LNG焊接绝热气瓶定期检验方法与建议

宋茂鲜 钟梅花
（成都郫县南方燃气汽车检测公司 成都 611731）

摘 要：本文通过对车用LNG焊接绝热气瓶定期检验，对发现的裂纹、螺纹损伤、泄漏等缺陷和问题进行原因初步分析，简要介绍了外观、焊缝、螺纹、附件的检查及气密性试验、静态蒸发率测量等项目和方法，提出定期检验过程中气瓶及附件需拆卸后检验、用氮气做气密性试验和不需漏率检测、气压试验、抽真空处理、真空度测量及加强气瓶制造质量控制、日常检查维护等建议。

关键词：LNG 车用焊接绝热气瓶 定期检验

全国许多省份广泛使用LNG汽车，其盛装LNG燃料的焊接绝热气瓶（以下简称气瓶）定期检验在TSG Z2006—2014《气瓶安全技术监察规程》［1］第7.4.1.7条明确规定，于2015年1月1日起实施。目前，国家尚无正式颁布气瓶定期检验与评定标准，各省、市针对气瓶定期检验的问题，正积极探索气瓶定期检验方法。笔者依据DB 510100/T 117—2012《汽车用液化天然气（LNG）气瓶定期检验与评定》［2］四川省（区域性）地方标准，开展了在用LNG汽车气瓶定期检验，现将检验项目、方法进行简要介绍，并对检验情况初步分析，提出建议。

1　气瓶概况

本次检验车用LNG气瓶共103只，检验时间2015年2月至4月，气瓶的规格和参数：生产日期2011年10月和12月、型号CDPW600-400-1.45Ⅳ型（不带自增压）、公称容积400L、有效容积360L、气瓶内胆公称直径601.6mm、气瓶外直径660mm、气瓶净重约282kg、工作压力1.45MPa、最大充装量152kg（密度按0.422kg/L），气瓶附件：一级安全阀1只（开启压力1.59MPa）、二级安全阀1只（开启压力2.41MPa）、压力表1只、充液单向阀1只、出液限流阀1只、经济调节器1只、截止阀3只等，气瓶主体材料：06Cr19Ni10，附件材料：锻造铜或不锈钢，气瓶夹层采用高真空多层绝热，设计温度-196℃，出厂（设计）静态蒸发率≤2.45%/d。气瓶均安装在汽车顶部后端，于2012年3月至4月陆续投入使用，使用时间约3年。

2　定期检验项目和方法

由于检验机构首次检验此类气瓶，此批气瓶属首次检验，因此力求对气瓶检验既要全面又要细致。其检验项目和方法如下：

1）检验准备。检查气瓶使用登记证、记录气瓶钢印标记、检查气瓶生产和安装的合法性，对不符合有关规定的气瓶，应按报废处理；检查气瓶日常运行及维护记录，如有维修或检验需检查维修合格报告或最近一次检验报告，为检验提供参考依据。

2）气瓶拆卸。气瓶从汽车上拆卸后，彻底清除气瓶外表面污垢、沾杂物，然后对气瓶全方位（各部位）进行检查和各检验项目的操作。

3）初步检查。气瓶外表面清洁后，利用瓶内剩余LNG气体压力，对气瓶和附件进行初检，发现气瓶明显缺陷和泄漏点及时处理，然后排尽瓶内介质，拆卸可拆附件。

4）外观检查。目测或用5～10倍放大镜检查气瓶外表面（包括管路）。气瓶外表面存在凹坑、磕伤、磨损、划伤等机械性损伤时，其剩余壁厚小于设计壁厚的90%应判不合格；气瓶外壳存在凹陷深度大于或等于12mm，并且凹陷长度大于或等于外壳周长的13%时应判不合格；气瓶外表面存在裂纹、明显变形、严重腐蚀和热损伤等缺陷时应判不合格。特别对货车、发生交通事故车辆的气瓶，应仔细检查气瓶外表面各部位缺陷。

5）焊缝检查。目测或用5～10倍放大镜检查（有怀疑时按JB/T 4730.5进行渗透检测）气瓶外壳的对接焊缝、阀座与瓶体的角焊缝外表面，若存在咬边、凹陷、不规则的突变、焊缝低于母材、裂纹、气孔、弧坑、夹渣、未熔合或渗透检测低于I级等缺陷，应判不合格。

6）螺纹检查。可拆附件拆卸后，目测或用5～10倍放大镜检查气瓶与可拆附件的连接螺纹，有裂纹和影响其装配牢固及密封性能的缺陷，应判不合格或整体更换可拆附件。当螺纹存在轻微磨损或其它损伤时，用与原螺纹一致的量规检验。

7）附件检查。目测或用5～10倍放大镜检查。安全阀、压力表安全附件外观完好，符合设计规范，并在其校验、检定合格有效期内使用。从气瓶整体拆下的经济调节器、进液单向阀、出液限流阀外观完好，测试其使用功能符合要求。从气瓶拆下的接头、卡套、压帽等不应有裂纹、影响使用功能的损伤。焊接在气瓶上的截止阀和无法拆卸的压力显示和液位计量系统外观完好，截止阀在气瓶气密性试验时检查其开、关任意状态下无泄漏，开闭自如；压力显示和液位计量系统在静态蒸发率试验时测试其使用功能良好。否则，附件应判不合格或整体更换。

8）气密性试验。经气瓶和附件检查合格并装配后，用符合GB/T 3864《工业氮》［3］要求的氮气，按GB/T 12137《气瓶气密性试验方法》［4］规定的方法进行检漏，检查除气瓶外壳对接焊缝以外的所有焊缝、附件、螺纹密封等，若有泄漏则判不合格。如因装配原因造成的泄漏，应重新装配后再试验。

9）静态蒸发率测量。按GB/T 18443.5《真空绝热深冷设备性能试验方法 第5部分：静态蒸发率测量》［5］规定的方法进行测量，气瓶外表面有“冒汗”、结霜、可见的霜冻分界面现象或气瓶静态蒸发率大于1.5倍设计（出厂）静态蒸发率指标时，应判不合格。该批气瓶定期检验的静态蒸发率测量全部合格。

10）检验不合格的气瓶应由具有相应资质的制造单位或原制造单位委托的单位进行维护或修理。

11）气瓶安装。经检验合格的气瓶按原车原位置安装，向气瓶加入15L～20L符合GB/T 19204《液化天然气的一般特性》［6］的液化天然气，静置预冷，当系统达到正常工作压力后，检查气瓶与管路连接接头不应有泄漏。否则，应重新安装查漏。

3　气瓶缺陷、问题及原因分析

按上述检验项目和方法，本次检验中发现气瓶的主要缺陷和问题如下：

1）瓶体及管路缺陷和问题（共14处）

表1　瓶体及管路缺陷和问题

2）气瓶附件缺陷和问题（共139处）

表2　气瓶附件缺陷和问题

3）气瓶附件泄漏问题（共166处）

表3　气瓶附件泄漏问题

4）气瓶固定装置问题（共2处）

表4　气瓶固定装置问题

5）原因初步分析

根据上表气瓶存在的缺陷和问题，归纳为以下几个因素所致：

（1）气瓶焊接质量控制问题。在生产环节中，某一焊接环节质量失控，共4处，此类气瓶为总数的3.9%（见表1中1.1、1.2、1.4），见图1、图2：

图1　气瓶分配头与加液回气阀不锈钢管的焊接处泄露

图2　静态试验时，大量液氮从排空阀外泄

（2）螺纹损伤问题。安装气瓶附件时，螺纹预紧力过大，造成螺纹损伤，共24处，此类气瓶为总数的21.4%（见表1，表2中1.6、1.7、2.6、2.7），见图3、图4：

图3　压力表连接螺纹损伤

图4　气瓶分配头与压力变送器弯头的连接螺纹损伤

（3）附件裂纹问题。可能有以下原因：①附件材料的铅或其他杂质含量较高，使其应力分布不均匀，引起裂纹萌生；②附件表面粗糙缺陷引起的应力集中，产生疲劳源；③附件在气体高低交变压力下，经过一段时间后，在局部高应力区形成细小裂纹，再由细小裂纹逐渐扩展；④附件载荷在应变梯度、体积效应、循环应变硬化和软化的作用下，使表面裂纹萌生后并扩展。共52处，此类气瓶为总数的39.8%（见表1，表2中1.6、2.1～2.5），见图5、图6、图7、图8：

图5　出液阀连接45°铜弯头裂纹

图6　出液限流阀裂纹

图7　“U”型管螺帽、卡套裂纹

图8　直接头裂纹

（4）安全附件检验不合格问题。压力表在长期使用中，可能有以下原因：①游丝刚性不足，缺少弹性使指针不归零；②压力过高使橡胶密封塞脱落，共31只，不合格率为30.1%（见表2中2.9）。安全阀在长期使用中，可能有以下原因：①弹簧的弹性系数发生变化使整定压力不符合要求；②安全阀阀瓣与阀座间磨损、密封面上的粘杂物等原因造成密封面不严而泄漏，共38只，不合格率为18.4%（见表2中2.10）。

（5）泄漏问题。附件材料在低温状态下产生变形或车辆长期振动，使螺纹预紧力不够而产生螺纹松动，共166处，此类气瓶为总数的72.8%（见表3中3.1～3.10），见图9、图10、图11、图12：

图9　截止阀阀芯泄漏

图10　经济调节器阀体泄漏

图11　液位计传感器不锈钢管与气瓶分配头连接处泄漏

图12　压力变送器与气瓶分配头直角弯头连接处泄漏

（6）气瓶存在的其他问题。气瓶制造、安装时疏忽等原因，共6处，此类气瓶为总数的5.8%（见表1，表2，表4中1.3、1.5、2.8、4.1）。

4　气瓶定期检验建议或注意事项

根据本次检验情况，笔者提出以下建议或注意事项：

1）气瓶拆卸检验。气瓶从汽车上拆卸后，可方便对气瓶每个部位检查和操作。若不拆卸检验，在气瓶安装狭小空间内，不能清除气瓶的“死角”和“背面”外表面污垢、沾杂物和各部位检查，同时储存有LNG的气瓶分配头结霜、结冰难以去除，其存在的裂纹或泄漏不易观察，很难保证检验质量。

2）可拆附件拆卸检验。可拆附件整体从气瓶拆卸后，既可检查螺纹损伤或螺纹松动等问题，又便于检查安装在气瓶上的附件“背面”裂纹缺陷，同时便于操作测试其使用功能。若附件配件损坏，除得到气瓶生产厂家授权维修外，应整体更换附件。

3）用氮气做气密性试验。用符合GB/T 3864《工业氮》［3］要求的氮气，按GB/T 12137《气瓶气密性试验方法》［4］规定的方法检漏，短时间内可完成，节约试验时间，并且用常温气体检漏不易结霜、结冰，易于发现缺陷和泄漏。若用LNG、液氮汽化至工作压力检漏，对未带自增压的气瓶，需要很长时间才能完成；对带有增压调节器的气瓶，需调节增压调节器顶丝到气瓶工作压力，试验完毕后，重新调整顶丝恢复增压调节器设定压力，操作过程繁琐，增压调节器容易结冰。

4）不需要抽真空处理和真空度测量。静态蒸发率试验过程中，发现气瓶外表面有“冒汗”、“结霜”、可见霜冻分界面现象或静态蒸发率不符合要求时，若抽真空处理，气瓶夹层真空度当时可能达到要求，但很难确保能维持一个定检周期，同时气瓶检验机构的设备、设施及工艺不易达到要求，因此抽真空处理不作为气瓶定期检验的项目，应返厂维修；测量每只气瓶的真空度能判定气瓶夹层真空度是否合格，但容易造成气瓶夹层真空堵塞密封不严，若造成真空堵塞密封不严，气瓶检验机构很难恢复原始密封状态，因此应避免真空度测量。

5）不需要漏率检测。气瓶夹层绝热材料失效和夹层密封损坏，导致抽真空处理前后静态蒸发率不符合要求或气瓶外表面出现“冒汗”、结霜、可见霜冻分界面现象，可直接由具有相应资质的制造单位或原制造单位委托的单位进行维修，不需漏率检测。

6）不需要做气压试验。一是气瓶设计制造能保证其强度使用；二是气瓶气压试验压力高于一级、二级安全阀起跳压力，无法达到气压试验压力要求。所以没必要做气压试验。

7）应重点注意检查附件裂纹、气瓶和附件螺纹损伤、压力表和安全阀检验以及气瓶分配头焊缝、附件、气瓶与附件连接处的泄漏情况。

8）日常检查维护保养。LNG汽车日常运行中，发现气瓶外表面“结霜”、“结冰”、霜冻分界面现象或气瓶安全阀频繁起跳、其他异常情况应及时送检或由具有相应资质的制造单位或原制造单位委托的单位进行维修；定期或不定期加强对气瓶支架、气瓶及其附件检查，发现裂纹、泄漏、螺纹松动等情况，应及时处理。

9）气瓶质量与售后服务。气瓶生产过程中，加强气瓶生产过程质量控制、降低气瓶附件材料的铅或其他杂质含量、降低附件表面粗糙度、附件安装时不能超过螺纹预紧力、适当增加附件壁厚等，可减少气瓶和附件螺纹损伤、泄漏及附件裂纹的发生。气瓶销售后，加强对使用者的技术培训，以便提高操作技术水平和应急处理能力。

参考文献

［1］TSG Z2006—2014 气瓶安全技术监察规程［S］.

［2］DB 510100/T 117—2012 汽车用液化天然气（LNG）气瓶定期检验与评定［S］.

［3］GB/T 3864—2008 工业氮［S］.

［4］GB/T 12137—2002 气瓶气密性试验方法［S］.

［5］GB/T 18443.5—2010 真空绝热深冷设备性能试验方法 第5部分：静态蒸发率测量［S］.

［6］GB/T 19204—2003 液化天然气的一般特性［S］.

中图分类号：X924.2

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）02-0027-05

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.02.007

作者简介：宋茂鲜（1964～），男，大专，总经理，工程师，从事气瓶定期检验工作。

收稿日期：（2015-06-30）

Method and Suggestion for the Regular Inspection of the LNG Welding Insulation Cylinder for Vehicle

Song Maoxian Zhong Meihua
（Chengdu Pixian South gas vehicle testing company Chengdu 611731）

AbstractThrough the regular inspection of the LNG welding heat insulation cylinder for vehicle，this article preliminarily analyzes the reason of the defects such as the crack，the thread damage and the leakage etc.，briefly introduces the items and methods for the inspection of appearance，weld，thread，accessories，air tightness test，static evaporation rate measurement etc.. Meanwhile it puts forward suggestions that the cylinder and the accessory after removal should be tested，the leakage rate test don’t need to be take after air tightness test with nitrogen，and the air pressure test，the vacuum treatment，the vacuum measurement，daily inspection and maintenance，the cylinder manufacturing quality control are suggested to take.

KeywordsLNG The welding insulation cylinder for vehicle Regular inspection