浅谈气瓶定期检验的重要性

　　摘 要：工业气体是国民经济发展的基础产业，气瓶是储存和运输各类工业气体、可重复充装的移动式压力容器，是具有潜在危险性的特种设备。如何确保气瓶在充装、使用过程中的安全性是一个重要的研究课题。文章从技术防范措施角度，通过对钢质无缝气瓶定期检验各环节的控制措施以及实际事故案例的分析，总结出气瓶定期检验是确保气瓶安全使用的重要技术措施。

　　关键词：气瓶；定期检验；水压试验；应力腐蚀；爆破压力

　　前言

　　气瓶技术检查与测试是气瓶安全工程学的组成部分。所谓气瓶的定期检验，就是根据瓶装气体的性质以及气瓶使用条件或环境，确定在用气瓶每隔一定期限，由具有资质的气瓶定期检验站采用国家相关标准规定的适当而有效的方法，对气瓶进行一次全面的检查和必要的试验。钢质无缝气瓶是应用最广的工业气瓶，气瓶内充装的气体具有压力、可燃性、氧化性、窒息性、毒性、腐蚀性、化学不稳定性等特点。在用的气瓶只有通过定期检验合格才能继续使用，不合格气瓶则进行破坏性处理，从而确保在用的气瓶在充装、储运、使用过程中的安全性。

　　1 钢质无缝气瓶定期检验程序

　　气瓶作为移动式的压力容器，受到国家相关法律法规的严格监督，对其进行定期检验具有强制性。根据GB13004-1999《钢质无缝气瓶定期检验与评定》，检验项目包括外观检查、音响检查、内部检查、瓶口螺纹检查、重量与容积测定、水压试验与气密性试验，其中水压试验是定期检验中最关键的环节。

　　2 定期检验的质量过程控制

　　2.1 外观检查。气瓶的外观缺陷有：凹陷、凹坑、划伤、裂纹、鼓包、腐蚀和烧伤等。其中最常见的缺陷是腐蚀。这是钢瓶由于外部介质的化学作用或电化学作用引起的破坏和质量变化。对点状腐蚀剩余壁厚应不少于设计壁厚的2/3；对线状或面状腐蚀剩余壁厚应不少于设计壁厚的90%。

　　2.2 音响检查。钢瓶的腐蚀程度对音响检查有直接的影响，音响清脆有力，余韵轻而长且有旋律感，则音响检查合格，如音响十分混浊低沉，余韵重而短并伴有破壳音响的气瓶应报废。

　　2.3 内部检查的目的是排除瓶内是否存在异物或水分，特别是氧气瓶严禁沾有油脂，以及检查钢瓶内表面是否存在裂纹、夹层、凹坑、腐蚀等缺陷。

　　2.4 瓶口螺纹检查主要是检查内螺纹是否存在裂纹、变形、缺口或其他机械损伤。

　　2.5 重量与容积测定。气瓶的循环使用会导致重量损失与容积增大。重量损失超过5%，应测定瓶体最小壁厚，小于设计壁厚的90%应报废。现容积大于制造标志容积值10%的气瓶应报废。

　　2.6 水压试验。水压试验是一种直观的非破坏性的技术检验方法，其目的是检验气瓶在静压载荷下的整体强度和致密性。因为水的难压缩特性，故以水作为加压介质，气瓶水压试验压力是气瓶公称工作压力的1.5倍。水压试验的主要作用是：（1）由于水压试验是超压试验，可造成瓶体的局部屈服，使瓶壁内的应力分布趋于均匀。（2）可以检查出气瓶的容积变形情况。（3）可以发现气瓶上穿透性裂纹以及某些影响强度的薄弱环节（缺陷）。（4）检验气瓶的致密性。（5）通过对水压试验结果的分析，可对气瓶的整体强度、安全可靠性做出综合评定。

　　水压试验的方法有外测法与内测法两种，在实际中，气瓶检验站大多采用内测法试验装置。水压试验以容积残余变形率作为评定气瓶合格或报废的标准。以内测法为例，其计算公式如下：

　　η=（△V′/△V）×100% ； △V=（A-B）-[（A-B）+V] Phβt

　　式中：η-受试瓶容积的残余变形率，%；△V-受试瓶在水压试验压力下的容积全变形值，ml；△V′-受试瓶容积的残余变形值，ml；A-受试瓶在试验压力下的总压入水量ml；B-承压管道在试验压力下的压入水量ml；V-受试瓶试压前的实际容积，ml；Ph-受试瓶的试验压力，MPa；βt-在试验水温和实际试验压力下水的平均压缩系数，1/ MPa。

　　计算结果当η>6%时，应测定瓶体最小壁厚，其最小壁厚不得小于设计壁厚的90%；当η>10%的气瓶应报废。

　　2.7 气密性试验以氮气或干燥空气为介质，试验压力为气瓶的公称工作压力，其目的是检查瓶体、瓶阀、以及瓶体与附件装配的气密性，以防止气瓶在充装、运输和使用时因漏气酿成事故。

　　3 水压试验案例与气瓶事故案例分析

　　气瓶因为瓶内介质、压力、重复充装以及周围环境的影响，会产生很多各种不同的缺陷，而且有些缺陷是隐性的。以下案例是本人在实际工作中经历的：案例一：一氧化碳瓶在水压试验中发生爆破（见图1）

　　3.1 该瓶为一氧化碳钢质无缝瓶，容积40L，水压试验之前的各个检查项目都正常，瓶内也没有发现明显的锈蚀痕迹。在水压试验至22.5Mpa，在保压时间约30秒后瓶体上部位置突然发生爆裂，爆破口长达30cm，爆破处瓶体有膨胀变形。事件中钢瓶因为有铁链拴住没有发生翻倒，爆裂导致瓶内试压水瞬间喷出，但没有造成物体受损和人员伤害。

　　3.2 爆裂原因分析。金属材料及其合金在拉应力及腐蚀介质的共同作用下产生的腐蚀叫作应力腐蚀，其隐蔽性在于：腐蚀介质沿金属晶粒间的边缘向深处推进而使金属的机械性能（强度和塑性）剧烈降低，且不引起金属外形变化，直至产生穿晶裂纹。钢质无缝气瓶产生应力腐蚀的条件是：存在较高的应力、应变，存在CO和伴存的CO2和水份。CO钢瓶如果在充装过程中纯度或水份控制不当或者使用不当导致瓶内有水，就极易产生应力腐蚀。

　　爆破是在水压试验压力下发生，根据实际爆破压力公式，可以计算当时钢瓶实际的剩余壁厚（即应力腐蚀处）。

　　公式如下：Pb=2σb·S/D0-S×C

　　式中：Pb-钢瓶实际爆破压力，Mpa；σb-抗拉强度保证值，Mpa；D0-气瓶外径，mm；C-正火处理，C=1

　　我们已知数据：Pb=22.5；σb=730（查资料可得）；D0=229（实测），代入公式可得：

　　22.5=2·730·S/229-S

　　S=22.5·229/2·730+22.5=3.48mm

　　由此可知，该瓶在水压试验前最小壁厚只有3.48mm，而其设计壁厚是5.7mm，这是十分严重的安全隐患。如果该瓶没有及时送检，继续充装使用，随着腐蚀危害的加剧，该瓶就很有可能在充装或使用中发生爆炸事故，后果不堪设想。但通过定期检验，就可以发现问题，及时排除存在安全隐患的气瓶。

　　案例二：某高校一个停用多年的实验室中，一支气瓶发生爆炸。（图2）

　　图2 气瓶在实验室爆炸

　　爆炸威力巨大，整个气瓶撕裂扭曲，实验室几乎全部物件受爆炸威力所损，仪器、玻璃、门窗等散落一地，现场一片狼藉。幸好事故发生在深夜，没有人员伤害。

　　事故原因分析：（1）钢瓶制造年份为89.6，最后检验日期92.8-95，之后一直放置，超期未检验。（2）瓶内有水分残留，存在数个点状腐蚀和线状腐蚀，测定剩余壁厚是4.2mm，因瓶体已撕裂变形，故也不能判定是该瓶的最小壁厚。（3）充装介质不明（钢印分子式是Ar，但瓶阀不符，合格证模糊不清）。（4）瓶体没有分解，现场没有发现残片，瓶内没有碳黑，即没有发生燃烧化学反应。由此推断，该瓶是由于存在严重隐患缺陷，由于瓶内高压气体而导致的物理性爆炸。同样是因为存在缺陷，同样是发生爆炸，但后果却截然不同，由此可见气瓶定期检验的重要性。

　　4 结束语

　　气瓶使用范围广、数量多，其价值在于方便与流动。作为一种特殊的压力容器，它具有潜在的危险性，对此人们要有充分的认识，要确保气瓶的安全使用，严格执行中国核心期刊遴选数据库气瓶定期检验规定是现阶段最为有效的防范措施，而研究更好的气瓶安全可靠性综合评定方法，是努力寻求突破的方向。

　　参考文献

　　[1]孙萍辉.气瓶检验[J].中国劳动出版社，1994.

　　[2]GB 5099-1994.钢质无缝气瓶[S].

　　[3]GB/T 9251-2011.气瓶水压试验方法[S].