廣州地區提前做好車用CNG專用裝置檢驗準備工作的探討

陳元利 陳志剛

（廣州市特種承壓設備檢測研究院，廣東 廣州510000）

CNG（壓縮天然氣）是一種最理想的車用替代能源，它的主要成分為甲烷，具有成本低，效益高，無污染，使用安全便捷等特點，被稱為21世紀的首選能源。車用CNG日益顯示出強大的發展潛力，其應用技術經數十年發展已日趨成熟。車用CNG專用裝置的檢驗主要對CNG加氣站的檢驗、CNG氣瓶的檢驗和長管拖車的檢驗。

1 CNG加氣站的檢驗

目前廣州地區的CNG加氣站還未開工建設，下一步CNG加氣站的檢驗主要以新站建設的安裝監督檢驗為主，因此熟悉車用CNG加氣站工藝流程是日常檢驗CNG加氣站最基本的理論基礎。CNG加氣站工藝流程一般為低壓原料氣（一般P≥0．3MPa）進入CNG加氣站后，經調壓計量、脫硫、脫水、加壓、儲存、充裝等環節，最后輸出高壓CNG（一般P≥20Mpa）供汽車作為燃料使用。在新站的安裝監督檢驗中主要是壓力管道的安裝監督檢驗，其次是壓力容器的整體安裝監督檢驗，在工藝流程的各個環節有相對應作用的壓力容器。我們具有對廣州地區各個天然氣門站工程的監督檢驗的經驗，也有利于今后對車用CNG加氣站的監督檢驗。

低壓原料天然氣進入CNG加氣站后，首先進入調比計量系統、這個系統包括過濾、分離、調壓、計量、緩沖等裝置。若原料氣組份中含有超標硫化氫成份時，應設置脫硫裝置、進行脫硫處理。天然氣中含有的硫和水分對于汽車燃燒過程來說是有害的，也是不夠環保的，因此需要脫硫和深度脫水。深度脫水是通過吸附塔有效吸附天然氣中的水份，使天然氣中的水含量達到車用CNG水含量的要求。深度脫水裝置及其設置有兩種：(1)低壓脫水裝置，設置在壓縮機前，原料天然氣經調壓計量系統后，即進入深度脫水裝置，經過脫除水份的天然氣進入壓縮機，對壓縮機亦有一定的保護作用；(2)高壓脫水裝置，設置在壓縮機后，原料天然氣經調壓計量系統后即進入壓縮機，壓縮后的天然氣壓力升高至25MPa，然后進入深度脫水裝置脫除水份。一般來說低壓原料氣已經有了加臭工藝，所以CNG加氣站很少有加臭工藝。儲氣設備是為了滿足汽車不均衡加氣的需要，CNG加氣站必須設置高壓儲氣設備、以儲存壓縮機加壓的高壓氣。儲氣設備一般采用大型容器儲氣，常用的有多層包扎的天然氣儲氣罐、柱型(球型)單層結構高壓儲氣罐和多個氣瓶組合無縫鍛造容器。儲氣設備的檢驗與現有的LPG儲氣設備檢驗類似。

對于CNG加氣站的定期檢驗，現在對于廣州地區來說還為期尚早，一般在新的CNG氣站建成檢驗合格并投入使用后的第三年才開始第一次全面檢驗。

2 CNG氣瓶的檢驗

CNG氣瓶是用來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的壓力容器。車用CNG氣瓶的儲氣壓力為20MPa。CNG氣瓶是CNG汽車的一個主要部件，它為汽車提供燃料，同時伴隨著汽車顛簸和撞擊，從發展的角度看國內許多城市將大力發展CNG汽車，因此CNG氣瓶檢驗和安全使用關系到人民生命財產的安全，對經濟建設具有重大的意義。

CNG氣瓶從最初鋼質氣瓶發展到今天的鋼質內襯纏繞CNG氣瓶、鋁合金內襯纏繞氣瓶以及全塑復合材料CNG氣瓶。纏繞氣瓶同鋼質氣瓶比較，容重比有了很大的提高，鋼質CNG氣瓶水容積為50L時，其瓶重60kg左右，而同容積的鋼質內襯環向纏繞瓶僅39kg左右。同時復合材料在受到撞擊式高速沖擊而發生破壞時，不會產生破碎片，從而降低或避免了對人員和車輛的損害。目前國內已有數家企業生產多種規格和式樣的纏繞CNG氣瓶。隨著新材料的發展和應用，將來CNG汽車使用的氣瓶主要是纏繞CNG氣瓶。所以CNG氣瓶的檢驗將來是以纏繞CNG氣瓶為主的檢驗。

我國目前主要使用的是鋼質氣瓶，性能必須符合GB17258-2004《汽車用壓縮天然氣鋼瓶》的要求。一個完整的汽車用壓縮天然氣鋼瓶應有瓶帽、瓶閥和安全泄壓裝置。瓶帽可保護瓶閥，瓶閥上的安全泄壓裝置型式應為爆破片-易熔塞組合式。對以往多起CNG汽車事故的調查，主要的損壞或失效原因有以下幾種情況：安裝不規范、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的鋼瓶使用壽命和檢驗周期的確定廣受業內人士重視。目前國內常用CNG鋼瓶采用優質鉻鉬鋼(30CrMo)制造，經研究CNG鋼瓶產生的裂紋有三種類型：①應力腐蝕裂紋；②氫致裂紋；③疲勞裂紋，從裂紋的產生機理來看，影響CNG鋼瓶安全的主要因素為鋼瓶內CNG的成分、鋼瓶的材質、鋼瓶熱處理工藝、鋼瓶內的壓力波動等。CNG中H2S與水的存在為應力腐蝕裂紋和氫致裂紋的產生提供了條件，壓力波動加速了鋼瓶的疲勞，鋼瓶的材質及其熱處理工藝決定著鋼瓶的機械性能。國內CNG鋼瓶的使用壽命遠低于國外，國內CNG鋼瓶常按10年報廢處理，而國外CNG鋼瓶的使用壽命按國際標準規定為15年。主要原因有：國內CNG質量達不到國外的高標準，CNG鋼瓶腐蝕性較強，國產CNG鋼瓶的質量達不到國際標準要求。因此，可由這些主要原因，采取相應措施提高鋼瓶的安全性，延長鋼瓶的使用壽命。定期檢驗對鋼瓶的腐蝕情況進行檢測，可以了解鋼瓶的狀況，保障鋼瓶處于安全使用期，且便于對裂紋腐蝕采取相應防范措施。通過檢查可發現腐蝕常發生在鋼瓶底部，由積聚在鋼瓶底部的H2S溶液引起。據此，可采取經常轉動鋼瓶的措施，避免局部腐蝕造成嚴重破壞。

汽車CNG氣瓶的檢驗因歷史等好多原因GB7258-2004自頒布以來有關壓縮天然氣汽車專用裝置安全檢測一直沒得到有效執行，安全隱患比較突出，對CNG氣瓶的定期檢驗及安全附件進行檢驗是勢在必行。汽車專用裝置檢測是一項全新的工作，對于特種設備安全監管也是一項新的任務和責任。

3 長管拖車的檢驗

長管拖車氣瓶屬于鍛造無焊縫高壓容器，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應力腐蝕產生裂紋。其定期檢驗是以AE、UT、MT或PT等無損檢測為要手段，配合外觀檢查、厚度和硬度檢測。傳統的水壓試驗只適合于薄壁容器壁厚普遍減薄的情況，而對長管拖車這樣的厚壁容器即使產生很大的局部減薄和裂紋，水壓試驗也很難出現容積明顯的殘余變形。水壓試驗的方法不能有效評價長管拖車的安全性，對于定期檢驗的意義不大。所以AE和UT是對長管拖車定期檢驗最主要最有效的手段。

車用CNG專用裝置的檢驗是一項全新工作，大致是以上三種裝置的檢驗。每種裝置的檢驗工作就足以成立一個檢驗項目小組去完成，要是把車用CNG專用裝置的檢驗工作集中在一個專檢部門那就更有利于車用CNG專用裝置的檢驗技術的提高和深入研究。因此需要一個技術過硬的專業檢驗隊伍和足夠的人才儲備，才能在將來CNG時代更好地為廣州地區的經濟建設保駕護航。

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

[2]劉慶生,李斌.對車用纏繞式CNG氣瓶定期檢驗的幾點意見，《中國鍋爐壓力容器安全》.

[3]姚建平.長管拖車定期檢驗實施細則，《化工裝備技術》.

[4]周怡沛、周志斌.中國CNG汽車市場發展現狀、趨勢與策略，《國際石油經濟》.