彈簧直接載荷式安全閥排放管路的優化

趙寧+周文

摘 要：彈簧式安全閥作為車用液化天然氣（Liquefied Natural Gas）氣瓶極其重要的安全附件，其能否可靠地工作，對LNG氣瓶的使用安全及相關附件的壽命起著決定性的作用。針對金屬類排放管路存在自重重、難折彎、成本高、易造成安全閥斷裂等缺點，本文提出更優的管路排放方案。

關鍵詞：液化天然氣氣瓶；LNG；彈簧直接載荷式安全閥；排放管路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.042

LNG車載氣瓶行業安裝安全閥時，將其出口端朝向安裝于180°～360°之間，這樣積聚在閥體內部的異物、水，隨著安全閥的起跳可以順利排出。然而此方法依舊無法有效有效避免異物直接從安全閥出口端進入。從現有市場看，加裝引出管的安全閥故障率明顯比未加裝的低，但是引出管的材質各異，最常見的金屬類材質，如不銹鋼管、銅管等存在自重重、難折彎、成本高、易造成安全閥斷裂等缺點。本文就此問題優選出一種非金屬材質的替代品，從材料使用性能要求、成本、安全可靠性方面進行篩選。

1 LNG氣瓶上安全閥常見故障表現

（1）安全閥開啟/關閉動作異常，主要癥狀是在標定壓力下開啟/關閉動作遲緩、半開啟或動作過程中暫停現象；

（2）安全閥低壓/超壓開啟或關閉，主要癥狀是安全閥開啟/關閉壓力不符合標準規定，出現瓶體壓力排放與安全閥預設排放壓力值差異過大，超過標準規定的±3%合格范圍；

（3）安全閥緩慢泄漏，主要癥狀是安全閥關閉后，對其檢測發現存在氣體泄漏，嚴重的會出現閥體長時間結霜、結冰現象。

經拆解故障安全閥發現，使用過程中出現安全閥開啟/關閉動作異常及緩慢泄漏現象，主要由閥體內部異物積聚導致。

2 非金屬材質類管路

相對于金屬類管路，非金屬具有自重輕、成本低、易成形等優點，其中選取三種常見的非金屬管進行使用工況模擬試驗。

2.1 聚乙烯管

聚乙烯管具有良好的經濟性、抗沖擊、抗開裂、耐老化、耐腐蝕、撓性好等優點，其在可在-60～60℃溫度范圍內使用，含有2～2.5%的碳黑的聚乙烯管更可以露天存放或使用50年。

2.2 硅膠管

硅膠管在-60～200℃溫度范圍內使用，具有極佳的回彈性和永久變形小。

2.3 聚四氟乙烯管

聚四氟乙烯管長期應用于-80～200℃溫度范圍，耐強酸、強堿等化學試劑，還具有優良的耐老化性、不黏性及不燃性。

3 非金屬材質安全閥引出管試驗

試驗模擬LNG氣瓶安全閥排放環境，選用相同規格的管材，分別對以上三種非金屬材質管路進行低溫、燃燒試驗對比，詳見表1、2。

綜上，可以看出聚四氟乙烯在試驗過程中，不但滿足低溫使用性能要求，而且同時具備阻燃能力，阻燃等級為V-0級（不燃）。故而，聚四氟乙烯可作為LNG氣瓶安全閥的排放管路使用。其不但具有自重輕、成本低的優勢，而且亦避免使用金屬材質管路造成安全閥斷裂的現象。此外其優異的自潤滑效果，在使用過程中可根據空間環境隨時調整管路布局，無需增加人工折彎。

4 結束語

環境保護逐漸成為人們的共識，而LNG氣瓶在重卡、客車、煤改氣等市場應用也日益廣泛。從LNG氣瓶使用安全、可靠性、節能方面，安全閥起著至關重要的角色，在安全閥使用過程中其加裝聚四氟乙烯管，使用管接頭連接安全閥出口端及聚四氟乙烯管，再使用喉箍緊固，另外使用騎馬卡對聚四氟乙烯出口端豎直向下固定，此方法可有效避免異物進入閥體提升安全閥的使用可靠性。

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