從失效模式看液體危險貨物罐車常壓罐體的檢驗要點

李林賢

(陜西省石化壓力容器檢驗站， 陜西 西安 710054)

從失效模式看液體危險貨物罐車常壓罐體的檢驗要點

李林賢

(陜西省石化壓力容器檢驗站， 陜西 西安 710054)

鑒于目前我國危化品常壓罐車的管理現狀，按照GB18564.1定期檢驗部分的要求進行罐體的定期檢驗，沒有包含對設計制造環節技術要求的符合性驗證，這樣無法充分保證罐體的安全運行。文章從金屬常壓罐體的損傷失效模式出發，說明了定期檢驗內容涵蓋設計制造環節技術要求的必要性。并提出了缺乏檢驗規范的情況下，執行過程中出現的結論爭議和緊急切斷閥的檢驗問題。

損傷失效模式；液體危險貨物罐車常壓罐體；檢驗重點

道路運輸液體危險貨物罐車(以下簡稱危化品常壓罐車)由于其承載介質的危險性，其事故的發生不可避免地會伴隨著生命和財產損失，并帶來惡劣的環境和社會影響。近年來，危化品常壓罐車在數量上呈現出快速增長，保有量超過16 萬臺[1]，這種數量上的提升，再加上復雜的運行環境，對其安全監管的各個環節提出了更高地要求。

作為液體危險貨物的包裝承載物，罐車常壓罐體的質量和安全狀況是罐車運行安全的基礎保障。設計制造環節的監管使罐體本身具備了安全基因，但是由于運行環境的復雜多變，罐體在使用中要承受多種因素的考驗，因此每年一次的定期檢驗就成為非常必要的安全狀況評價手段。但是，由于我國對危化品常壓罐車的檢驗工作開展的時間比較短，目前還沒有發布常壓罐體的定期檢驗規則，檢驗的依據只能參考GB18564.1-2006《道路運輸液體危險貨物罐式車輛 第一部分 金屬常壓罐體技術要求》中定期檢驗一章的條款。這些條款只是列出了檢驗項目的內容要求，但是對各項目的評價依據只能參考標準中設計和制造部分的相關規定，這顯然是不適用的。設計制造是以基本安全要求為前提的，而定期檢驗則需要從損傷失效模式出發，對罐體進行運行過程中的使用狀況進行安全評價，它與設計制造環節的要求，在側重點上有著根本的不同。而且目前許多檢驗機構，對危化品常壓罐車的檢驗沿襲了壓力容器的檢驗工藝，兩者同樣因為損傷失效模式的不同，最終的結果可能會影響檢驗結論的有效性。

下面以罐車金屬常壓罐體的損傷失效模式為主要依據，來梳理和說明金屬常壓罐體檢驗項目的側重點。

1 危化品金屬罐車常壓罐體的損傷失效模式

1.1 損傷模式

金屬常壓罐體的主要損傷模式為腐蝕減薄、機械損傷和環境開裂。腐蝕減薄形成的主要原因，一個與罐體材質和介質的相容性有關，另一個與介質波動引起的沖刷有關。機械損傷排除不可預測地外來損傷外，罐車常壓罐體機械損傷的主要來源就是運輸中介質的沖擊力和慣性力形成的。而環境開裂的主要原因也有兩個，一個是殘余應力或者外加應力，另外就是介質的腐蝕特性。

1.2 失效模式

和壓力容器不同的是，常壓罐體因為工作壓力小于0.1MPa，以工作壓力為主要參數來得出的罐體計算壁厚都不大，所以鑒于常壓罐體運行以運輸為常態的現實，其失效模式應主要考慮運輸過程中動態載荷下的穩定失效。因此在設計中確定計算壓力時，除應將介質的工作壓力作為主要因素外，更應該考慮罐體在正常運輸和裝卸時所產生的動態載荷[2]。

2 設計制造環節的措施應對

針對金屬常壓罐體的損傷失效特性，GB18564.1在設計制造環節，用以下規定和要求來保證罐體的安全運行。

2.1 針對腐蝕減薄的措施

(1)在GB18564.1附錄B中對介質與罐體的相容性進行了規定；(2)要求罐體材料的腐蝕速率應不大于0.5mm/a；(3)對材料的腐蝕裕量做出了要求。

2.2 針對環境開裂的措施

(1)在6.2條中，對加工成形進行了規定；(2)在6.3條、6.4條、6.5條中對焊接質量進行了全面要求。

2.3 針對機械損傷的措施

針對介質的沖擊力，首先在5.4.1.3條中，對罐體對接以及封頭與筒體的連接焊接接頭形式做出了要求；其次對封頭和加強部件的結構、厚度、形狀、分布以及面積等參數做出了要求。

針對運輸時慣性力的措施有：(1)罐體與底盤的連接結構的強度、剛度、結構形式和許用應力等要求；(2)最大允許充裝量的要求。

2.4 針對穩定失效的措施

(1)在5.4.1.5條中，對罐體橫截面做出了規定；(2)提出了不同直徑下最小壁厚的要求；(3)對隔倉板、防波板、加強圈等各個加強部件做出了全面規定；(4)最大允許充裝量、呼吸閥和緊急泄放裝置的要求。

3 金屬常壓罐體定期檢驗的重點

危化品常壓罐車不屬于特種設備的目錄范疇，但是鑒于事故的安全危害性和社會影響力，國務院令2011年第591號《危險化學品安全管理條例》對常壓罐體的制造與特種設備一樣實施了安全準入和監督檢驗制度，并且同時提出了定期檢驗的要求。

由于存在歷史上的監管空白以及監管初期制度不健全和執行的差異化問題，雖然在GB18564.1第12條定期檢驗的條款中，沒有對罐體在設計制造環節的技術規范進行符合性驗證的要求，但是考慮到我國危化品常壓罐車的運行現狀，并從定期檢驗對損傷失效模式響應的必要性出發，我們應該在定期檢驗工藝中涵蓋上述措施的驗證內容。

GB18564.1-2006的第12條定期檢驗的內容中，安全附件、承壓元件以及涂裝標識方面的檢驗都有相應的標準要求，因此在本文的內容中不再涉及。下面我們就以罐車金屬常壓罐體運行中的損傷失效模式為主要依據，結合對設計制造中的規范要求，來梳理金屬常壓罐體定期檢驗各個環節中的檢驗要點。

3.1 資料審查

在罐體質量技術檔案資料審查環節中，重點是需要對罐體材料與介質相容性、充裝量以及腐蝕裕量進行符合性檢查。

3.2 宏觀檢查

除過對罐體外表面進行宏觀檢查外，還需要對以下幾方面進行檢查：(1)對罐體橫截面進行符合性驗證；(2)加工成形、焊接接頭的形式和外觀檢查；(3)封頭和加強部件的符合性驗證；(4)罐體與底盤連接部位的檢查；(5)加強部件與罐體連接部位的內外部檢查。

其中與以上幾方面相對應的檢查要點是：(1)由于當前存在個別運營者從經濟角度出發，私自進行罐體擴容改裝的現象，對罐體橫截面形狀的檢查是一個不可忽略的環節，首先罐體橫截面的選擇應該遵循5.4.1.5的規定，其次對于非圓形截面的罐體，要根據附錄D.1進行兩側面、頂部和底部曲率半徑的符合性檢查。(2)對加工成形和焊縫布置進行檢查，其中包括外表面的腐蝕、磨損、變形和泄露等狀況的檢查。由于罐體底部承受著介質靜壓力，所以該部位的變形狀況是不可忽視的檢查內容。(3)標準對封頭、隔倉板和加強部件的形狀、結構和如何布置的規定，正是基于罐體穩定性的要求，因此這方面的符合性檢查也是定期檢驗項目中著重檢查的環節。(4)罐體和底盤連接部位是承受介質慣性力的主要部位，因此對該部位的檢查是必檢項目，必要時對連接部位進行無損檢測。(5)隔倉板或防波板的設置是應對介質沖擊力的有效措施，在罐車運行中，隔倉板或者防波板作為加強部件直接承受介質波動的沖擊，而加強部件與罐體的連接是采用角接的方式，這就造成了連接部位在承受沖擊時會產生應力集中，再加上常壓罐體壁厚較薄的因素，連接部位極易產生變形和開裂，因此，隔倉板和防波板的檢查，在確認使用狀況穩定、不存在開裂脫落的情況下，其與罐體連接部位的內外部檢查也應該作為宏觀檢查中的重點部位。

3.3 壁厚測量

罐體壁厚作為防止損傷失效的基本措施，它的符合要求是使用安全的基本保障，因此壁厚測定是定期檢驗中非常重要的一環。在檢驗過程中首先要根據5.4.13條和附錄D2.2條的規定對罐體的最小壁厚進行符合性驗證；其次根據5.2.1.5條的規定，對罐體用材的腐蝕速率進行驗證；然后對罐體的腐蝕減薄狀況進行檢查，壁厚測定的部位應該選取液面波動部位、介質滯留的罐體底部、加工成形的減薄部位、以及運行中容易產生變形磨損的部位等。

3.4 無損檢測

作為宏觀檢查的輔助項目，在以下情況時進行無損檢測：(1)通過外觀檢查，對焊接接頭的焊接質量有懷疑時；(2)產生變形的部位；(3)產生裂紋或者泄露時；(4)除罐體的對接焊縫外，罐體與底盤連接部位以及加強部件與罐體連接的角焊縫內外表面，必要時也應進行無損檢測。

4 結論和問題

危化品常壓罐車的安全管理，不僅要考慮歷史遺留問題的因素，還要受到運營過程中管理人員分散、安全意識和行業素質存在差異的影響，因此罐體的定期檢驗在其使用安全管理的所有環節中，有著非常重要的地位。

不過危化品常壓罐車的運營和監管，目前存在著以下不能回避的事實：

(1)目前我國對常壓罐體設計制造環節的管控還不完善，對企業是否嚴格執行標準規范要求還無法充分見證。

(2)危化品常壓罐車運行時的監管主要由交通管理部門來執行，從專業化要求出發，交管部門很難做出適用性管理。

(3)經濟效益的驅動，再加上從業人員復雜地安全素質狀況，私自改裝修理的現象很難杜絕。

在這種行業現狀下，僅僅參照GB18564.1-2006第12條的內容進行定期檢驗，無法充分滿足使用安全的要求，因此以損傷失效模式為依據，進行涵蓋各個重點環節的定期檢驗，就是非常必要的。它能夠充分減少以上現狀對罐車安全運行的影響。

另外，目前定期檢驗還存在一下問題：

首先，國家沒有出臺危化品罐車常壓罐體的檢驗規則，在對罐體的安全評價上沒有統一的執行規范，這就造成了檢驗機構和使用單位對檢驗結果的判定不可避免地存在爭議，因此無法從法律角度支持檢驗機構進行以損傷失效模式為依據的安全狀況評定，為危化品罐車的運行埋下了制度上的安全隱患。

其次，文章中雖然沒有涉及安全附件的相關內容，但是這里有必要提出一個緊急切斷閥的檢驗問題。QC/T 932-2012《道路運輸液體危險貨物罐式車輛緊急切斷閥》第4.15條中要求在25000次無潤滑狀態下開啟和關閉動作后，仍應具備良好的操作性和閥座密封性[3]；在GB18564.1-2006第12條h)中提出了檢查緊急切斷裝置的要求。按照每天4次開啟的頻率計算，25000次可以使用超過17年，那么在這17年的定期檢驗中，檢驗人員能不能對緊急切斷閥進行拆卸檢驗？拆卸后的事故責任如何劃分？不能拆卸又如何保證檢驗質量？或者發現問題后制造廠家應該直接進行更換？還有更換的費用歸屬問題。這些問題都需要規范來進行約定。

[1] 任春曉，唐歌騰，黃李原，等.我國液體危險貨物運輸罐車管理制度現狀與改進建議[J].交通節能與環保,2016, 12(6):10-14.

[2] 全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會(SAC/TC 262).GB18564.1-2006,道路運輸液體危險貨物罐式車輛第一部分金屬常壓罐體技術要求[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3] 全國汽車標準化技術委員會.QC/T 932-2012,道路運輸液體危險貨物罐式車輛緊急切斷閥[S]. 北京： 中國計劃出版社,2013.

(本文文獻格式：李林賢.從失效模式看液體危險貨物罐車常壓罐體的檢驗要點[J].山東化工，2017，46(10)：135-136，139.)

Inspection Points of Ordinary Pressure Tankof Liquid Dangerous Goods Tank From Failure Mode

LiLinxian

(Shaanxi Petrochemical Pressure Vessel Inspection Station，Xi'an 710054，China)

In view of the current management situation of weihua pinchang in China, the regular inspection of the tank according to the requirements of regular inspection part of gb18564.1 is not included in the compliance verification of the design and manufacturing process, so that the safe operation of the can can not be fully ensured. Starting from the damage failure mode of the metal pressure tank, the necessity of periodic inspection content covers the technical requirements of the design and manufacture. And puts forward the lack of inspection norms, the implementation process of the conclusion controversy and the test of emergency cut-off valve.

damage failure mode;liquid dangerous goods tanker tank;inspection focus

2017-03-28

李林賢(1970—)，陜西韓城人，工程師，中專，主要從事特種設備檢驗工作

X933.4

A

1008-021X(2017)10-0135-02