關于大容積鋼質無縫氣瓶輕量化設計的探討

王洪海，李邦憲2，陳俊德，陳 冬，桑 偉

(1.德新鋼管(中國)有限公司，江蘇 無錫 214177；2.中國特種設備檢測研究院，北京 100029)

0 引言

近年來，國內天然氣在一次能源消費中的比例逐年提高，氫能的發展也日益受到重視，使得運輸氫氣和壓縮天然氣的大容積鋼質無縫氣瓶(以下簡稱大容積氣瓶)得到廣泛普及和使用。充裝壓縮天然氣和氫氣的大容積氣瓶的設計和制造標準主要有：美國的聯邦法規49CFR§178.37[1](即DOT-3AAX標準)和DOT特殊許可SP 8009[2]、國際標準化組織(ISO)的ISO 11120標準[3]以及中國國家標準GB/T 33145—2016[4]。對比國內外大容積氣瓶的標準可以發現，美國DOT標準嚴于設計，而寬于對材料和檢驗的要求，依靠嚴格的設計儲備足夠的安全裕度，在氣瓶的制造和檢驗階段體現出一定的經濟性和靈活性；而ISO 11120標準則與之相反，在設計上追求輕量化，通過嚴格的制造和檢驗來保證安全性；GB/T 33145—2016在設計上遵循了美國DOT標準的設計理念，同時在材料、制造和檢驗方面提出了比ISO 11120標準更嚴格的要求[5]，在氣瓶的安全性和經濟性的統一方面有值得商榷之處。輕量化是移動式壓力容器的發展趨勢，是響應國家節能減排戰略的重要舉措。國家 “十三五”重點研發計劃“移動式承壓類特種設備風險防控與治理關鍵技術研究”已經將“長管拖車用大容積氣瓶的設計方法、上裝與行走機構的輕量化設計方法等研究”列為一項重要的研究內容[6]。本文通過對國內外盛裝氫氣和天然氣的大容積氣瓶的標準進行對比分析，結合介紹美國對大容積氣瓶的使用管理，指出國內大容積氣瓶實施輕量化設計的必要性，探討實施氣瓶輕量化設計的可行思路。……