高壓氣瓶用安全裝置的優化

于佃秋

中煤科工集團重慶研究院有限公司 重慶 400037

為從根本上提升高壓氣瓶使用期間的安全性，高壓氣瓶的一端或兩端都設置了安全裝置，其主要作用為在長管拖車、管束集裝箱發生火災或壓力急劇上升的情況下，用安全裝置內部爆破片進行泄壓處理，避免出現氣瓶爆炸等更為嚴重的安全事故。

1 高壓氣瓶用安全裝置現狀

就目前來看，高壓氣瓶應用范圍不斷擴大。部分領域為進一步提升高壓氣瓶的容積量，往往采用數量增多的氣瓶，導致管路復雜、泄漏點較多，安全風險極高。為有效避免高壓氣瓶安全事故發生，在高壓氣瓶用安全裝置中，研發出了集成式安全泄放裝置，在保障泄放氣瓶壓力快速的情況下，也可提升氣瓶用安全裝置安裝期間的效益，節省安全裝置使用空間。

2 高壓氣瓶用安全裝置優化

在對高壓氣瓶的安全裝置進行優化期間，需要將安全泄放進出氣口、排污管口融合在一起，便于后期管路安裝以及調整。在高壓氣瓶數量較多的情況下，降低安全事故發生，避免不同光線之間出現相互干擾問題。以高壓氣瓶集成式安全泄放裝置為例，該安全裝置主要由四通接頭、墊環、爆破片、易熔合金、壓緊螺母、安全泄放口、進出氣口與排污口等組成。為從根本上保障高壓氣瓶運行安全，集成式安全泄放裝置將四通接頭改用爆破片與易熔合金相組合的形式，在氣瓶內部溫度與壓力超過安全泄放裝置易熔溫度與爆破壓力的情況下，易熔金屬熔化，爆破片的膜片自由起拱變形，并釋放氣瓶處壓力。

高壓氣瓶集成安全泄放裝置主要為不銹鋼結構，進口處為外螺旋紋結構，共分為安全泄放口、進出氣口與排污口三個管口。其中，安全泄放口主要為螺旋紋結構，進出氣口主要用內螺紋的六方壓緊螺母連接在一起。爆破片位于6方壓緊螺母進出端加工處的凹槽內，并用夾持環以及墊環加緊固定在一起，確保爆破片與易熔合金之間的間隙適當。

六方螺母出口端加工的內螺紋不僅可用于直通接頭，還可以連接放空管與彎通接頭，使放空管能夠進行安全放空處理。在進出氣口為內螺紋的情況下，應當嚴格遵照布管要求，將進出氣口安裝在與安全泄放口相對的一側。

在高壓氣瓶數量較多的情況下，內部管路更加復雜，需要確保每個出口能夠實現靈活調整，確保安全裝置能夠在避免高壓氣瓶爆炸等事故出現時發揮出重要作用。

為充分發揮出集成式安全泄壓裝置積極作用，還需要配合使用先進的多氣瓶管路布局方式。要求高壓氣瓶中的放空口、進出氣口以及排污集成管口的結構應當配合進出氣口方位進行靈活調整，實現排污口自由旋轉目標，確保高壓氣瓶能夠在危險狀態下得到及時泄壓，降低安全事故發生幾率。

3 高壓氣瓶用安全裝置優化設計要點

高壓氣瓶是一種重要的壓力容器，在實際運輸與使用期間具備較高的超壓風險。科學使用爆破片等安全裝置是保障氣瓶安全使用的重要方式，需要對此安全裝置進行優化設計，進一步增強高壓氣瓶用安全裝置實際應用期間的技術可行性與經濟適用性。

3.1 遵循現行高壓氣瓶用安全裝置設計的標準

隨著工業發展速度不斷加快，高壓氣瓶中的日漸增多，傳統高壓氣瓶用安全裝置設計標準已被逐步淘汰。為保障高壓氣瓶用安全裝置使用效果，需要嚴格遵循現行安全裝置設計標準，確保設計出的安全裝置能夠在保障高壓氣瓶安全運輸與使用期間發揮出重要作用。

就目前來看，高壓氣瓶用安全裝置也針對爆破片新增了較多標準，如爆破片組件、平板型爆破片以及爆破溫度及爆破允許壓力差等，關于相關工作人員在安全裝置實際設計期間，以設計標準為基礎，不斷優化裝置設計方案。

3.2 選擇適宜的安全裝置原材料

安全裝置內原材料的各項性能可直接影響到高壓氣瓶安全管控水平，需要在選擇安全裝置原材料期間，對比分析相關設計標準，要求安全裝置內爆破片、夾持器、附件與涂層等材料均具有良好的抗腐蝕性，保障安全裝置實際應用效果。

3.3 加強安全裝置設計管理力度

安全裝置設計與優化工作可直接影響到高壓氣瓶后期使用效果，需要相關工作人員細致分析我國高壓氣瓶用安全裝置使用現狀，合理設置爆破溫度、爆破壓力、爆破壓力允許差值等參數。考慮到高壓氣瓶使用環境溫度的上值為60℃，車用最高氣瓶內環境為65℃，因此將高壓氣瓶爆破片的溫度值設定在20℃，以便切實延長爆破片使用壽命，保障高壓氣瓶安全應用水平。結合高壓氣瓶應用環境特征，對設計爆破壓力值進行調整。注重分析重復高壓氣瓶與非重復高壓氣瓶對安全裝置應用效果的要求，合理設置爆破壓力值，此兩種高壓氣瓶的爆破片壓力允許值符合實際要求。細致分析高壓氣瓶在實際運行期間可能出現的溫度上升情況，增加可重復高壓氣瓶爆破片數量，要求爆破壓力下限值不得小于氣瓶溫度升高壓力的1.05倍。

3.4 高壓氣瓶用安全裝置制造與試驗方法

在高壓氣瓶用安全裝置制造與試驗過程中，需要確保所用的方式與遵循的標準統一。進一步細化安全裝置材料要求，在同批材料處應當至少選取三片為試驗用坯片，并進行相應的爆破試驗。在爆破壓力允許值不超過±2%的情況下，證明此批材料合格，其機械穩定性能較好。采用對比試驗方式，對高壓氣瓶用安全裝置進行外觀檢查、密封性測試、泄放量測試等，確保安全裝置能夠在較為惡劣的環境下也能夠正常運行。

4 結語

總而言之，在高壓氣瓶用安全裝置優化過程中，需要做好內部管路的合理布置工作。如高壓氣瓶數量過多，需要用集成式安全泄壓裝置，使管路布局更加均勻，內部空間利用率大幅度提升。