分析高純氣體中容積鋼質無縫氣瓶定期檢驗

顧衛國

甘肅省武威市特種設備檢驗所 甘肅 武威733000

傳統氣瓶檢驗主要以水壓檢驗和宏觀檢驗為主，這種檢驗方式在具體應用期間會對氣瓶的性能造成破壞，針對完成檢驗的高氣瓶，要采取措施對其進行處理后，才能投入使用，后續處理費用極高，可見傳統檢驗方法難以滿足檢驗需求。因此，必須依據氣瓶的具體性能，以及應用情況，研發出具有針對性的檢驗措施，進而完成對高氣瓶的定期檢驗。

1 檢驗高氣瓶的關鍵技術

1.1 外觀檢驗 高氣瓶在外觀上存在的缺陷主要有凹坑、凹陷、裂紋、燒傷等多項問題，腐蝕是幾種缺陷中最常見的一種。這主要是因為高氣瓶受外部介質化學作用，以及電化學作用影響，高氣瓶質量會發生改變。在對高氣瓶檢驗定期檢驗時，要對高氣瓶的外觀情況進行查看，對高氣瓶的具體性能進行全面觀察。

1.2 水壓試驗 利用水壓對高氣瓶的性能進行檢驗，該方法在應用期間能夠完成對高氣瓶強度，以及高氣瓶殘余變形變率，在試驗壓力下，器壁應力是否接近或超過材料彈性極限，完成對高氣瓶熱處理具體情況的全面檢驗，該方法主要應用在高氣瓶制造中。水壓試驗對材質劣化、高氣瓶瓶整體減薄內容檢驗對比有效，而對于局部塑性變形、腐蝕變薄，以及裂紋上存在的各種缺陷的檢驗效果并不理想[1]。因此，在定期檢驗期間，水壓試驗在檢驗高氣瓶性能上一直都存在爭議，相關檢驗案例表明，一些出現了嚴重塑性變形高氣瓶，經過檢測，變形率并未超標，這顯然與實際情況不符。

1.3 全自動超聲波檢測 該項檢測方法在具體應用期間，就是對材料及缺陷的聲學性能上的差異進行利用，通過觀察超聲波傳播波形發生的反射情況，以及穿透時間的能量改變，完成對材料內部缺陷情況的檢測，這是一種無損檢測法，該方法不會對高氣瓶性能造成破壞。將全自動超聲波檢測法應用到高氣瓶檢測中，同時完成對高氣瓶徑向、周向檢測，完成對壁局厚度的測量，能夠及時、準確發現氣瓶腐蝕減薄、應力腐蝕裂紋、線性缺陷等各項問題[2]。

2 依據標準檢驗高氣瓶

現階段，我國主要依據GB/T13004—2016《鋼質無縫氣瓶定期檢驗與評定》對高氣瓶進行定期檢驗，在實際檢驗期間主要對瓶體和瓶閥進行檢驗。檢驗瓶體時，要考慮氣瓶在應用過程中有可能出現的機械損傷、裂紋、熱損傷等各種不同類型的失效模式，對于瓶體性能進行檢驗時，常用的檢驗放法有水壓、宏觀、稱重等各種不同類型的方案。從實際檢驗經驗來看，對于充裝普通工業氣體氣瓶來說，可以采取稱重或者宏觀方法完成相應的檢驗，完成對瓶體出現的均勻腐蝕和局部腐蝕情況，而針對氣瓶在應用過程中的安全性，則要利用水壓方式進行。但是針對高氣瓶來說，因為充裝的氣體的純度高，水分含量極低，高氣瓶在應用期間，會出現局部腐蝕失效或均勻腐蝕失效，如果在檢驗期間采用水壓法進行，可能會對氣瓶內部狀態造成一定程度損壞，通過水壓法完成相應檢驗后，要利用烘干、研磨、鈍化各種方式對高氣瓶進行處理，這都會提高整個檢驗作業的成本，會降低經濟效益。此外，采取水壓試驗對具有人工缺陷的高氣瓶進行檢驗，相關檢驗結果表明，該方法在具體應用期間，對高氣瓶中存在的線性缺陷的檢驗結果較差，因此，從有效性和經濟性上來看，在對高氣瓶進行檢驗時，不適合應用水壓法。

在檢驗瓶閥時，針對普通工業氣瓶，可以通過裝卸方式完成對其的檢驗，常用的檢驗方法為氣密性試驗和宏觀檢驗，這確保了高氣瓶的安全性。進行瓶閥拆卸時，因為作業人員操作問題，連接螺紋或者氣瓶閥都可能會遭受損壞。高氣瓶的單個閥門價格高，一旦遭受破壞，會造成嚴重的經濟損失。可見，GB/T13004—2016《鋼質無縫氣瓶定期檢驗與評定》中相關規定，在科學上和經濟上都有待提高。

3 檢驗高氣瓶的具體案例分析

針對前期檢驗的2000個高氣瓶的各項情況進行統計，統計結果如表1所示。

表1 高氣瓶統計結果

通過表2中的數據可以發現，在檢驗的高氣瓶中，影響高氣瓶在應用期間安全性的缺陷一共有38個，占到了的氣瓶總數的1.8%。鋼印標識與要求不符的主要原因是高純氣體行業主要采用DOT 標準，在制造高氣瓶時，并未要求采用鋼印進行標示，而是由使用單位進行標示，但是從實際情況來看，部分單位并未對高氣瓶進行鋼印標識，這也就導致鋼印標示存在問題。高氣瓶厚度是確保其在應用期間安全的一項重要參數，但是，大量高氣瓶都采取沖拔成型方式制造，進行制造時，并未對其整體厚度進行全面檢測，這業績導致高氣瓶的整體設計厚度并未達設計要求[3]。例如，某高氣瓶的設計厚度為6.4 mm，利用全自動超聲法對其進行檢測，發現高氣瓶局部厚度并未達到6.4 mm，其中最薄處厚度僅為5.4 mm，高氣瓶質量無法滿足應用需求。通過超聲發射法對高氣瓶性能進行檢測，一共發現高氣瓶中出現了的3處裂紋，裂紋深度超過錄得2.5 mm，長度約為38 mm，裂紋處的原始壁厚度為6.4 mm，對其進行打磨，厚度達到了的5.6 mm，仍未消除缺陷，瓶體上的裂紋尖端出現了拓展痕跡，這對高氣瓶在應用期間的安全性造成了嚴重隱患。依據檢驗數據，在檢驗的2000個高氣瓶中，存在裂紋的氣瓶占到了0.4 %。

4 結語

高氣瓶檢驗是一項對技術要求很高的工作，在實際檢驗期間，采用傳統水壓試驗方法難以發現所有缺陷，而超聲發射法能夠發現高氣瓶中各項缺陷，因此，該方法更加科學合理。