制造缺陷对车用气瓶安全性能的影响

杜玉玲

沈阳特种设备检测研究院 辽宁沈阳 110042

伴随着中国汽车数量的增长，推广天然气汽车不但符合天然气经济效益的发展战略，而且可以高效地与能源缺乏和空气污染的状况对抗。近年来，用于车辆的压缩天然气瓶的制造商和生产的数量都发展迅速。这种类型的气瓶可耐高压（20MPa）、活动容器、可在艰苦的工作条件使用、疲劳载荷（15，000次）和高事故隐患等特征。因此，国家相关规定设定了阶段性设计和生产基本过程和检验条件。此外，在生产过程中一些接口要求很容易被忽略，公司的制造和管理非常不符合系统的要求，为了确保质量，影响测试数据的可靠性，可能会造成废品，并且会使不符合要求的低质量气瓶出现在社会使用中。

1 制造缺陷的类型

1.1 气瓶材料的腐蚀作用

用于内胆的材料：通常，公众所谈论的技术方法是在气瓶的内胆中使用钢作为原料，而填充物是天然气。尽管天然气在填充之前必须要先经过脱硫、脱水和去除油的工序，但它仍具有水解作用（最大氢含量为20mg/m3），但是当钢内胆中仍然残留水时，大部分硫化氢就会溶解在水中，它将使钢降解（在低于250摄氏度的状况下，干燥的硫化氢不会使钢变质），这种腐蚀效果对气瓶的内胆材料有很大的影响，并且具有损害作用。硫化氢与水接触时会离子化，氢的积累会向钢的周围扩散，当氢在一定程度上局部积累时，会导致金属脆性下降[1]。

1.2 组批杂乱

如果进行气瓶控制和电池控制测试，则可以考虑将具有相同原料罐数量、直径、处理技术和热处理标准的连续炉作为一组观察对象。车载气瓶的数量通常不应超过200（包括设计用于故障测试的气瓶）。但是加工厂仍然存在问题，大多数缺陷反映了由于不合格材料的存储而导致的杂乱现象，未及时记录气瓶的内部编码，不同的熔炉数量以及破损的车轮数量。每个气瓶都不一样，甚至样本测试也无法反映气瓶的性能，因此无法实现有效的监控，这可能导致批量的存储管理无法控制。

1.3 制度执行不严格

气瓶的设计和制造许可需要由评估设计文件和型式测验系统的系统通过批准，例如每种气瓶的设计方案应由评估单元批准，并在必要时可在通过相关的型式测验后再进行提交，生产单位通常会理解这一点。但是当更改原始设计的某些部分时，应将某些部分视为设计，并且必须用于设计文档再次更改和评定，例如体积和长度的更改、阀门更改、生产过程更改以及最终形状更改等等。完成设计评估后，需要进行一些修改以及要通过类型检查，然后再进行资格鉴定。

1.4 气瓶制造技术不合格

我们国内的气瓶制造商已经在2009年就发布了国家标准，其中并未对气瓶内胆使用的材料和制作工艺进行详细的规定。为了达到国安家明确的要求，中国公司生产的气瓶主要由钢管制成。采取钢制造气瓶时，其仍然存在生产缺陷，通常表现为以下情况：

（1）扭曲并形成钢管时，在瓶肩部的表面和内侧更容易出现折痕和开裂，从而影响刚度。

（2）在内胆的热处理过程中，难以保证其机械性能的均匀和一致性。

（3）剥离和固化过程往往不能完全固化，导致气瓶表面不光滑。

1.5 热加工方式问题

现在，通常通过缩小无缝钢管的瓶口并关闭底部来处理汽车气瓶，热轧生产过程受诸如中间温度控制、工具和设备的温度控制以及生产精度等因素的影响。这些常见问题将对产品质量造成重大损害，将引起压力并影响产品疲劳周期。测试该有缺陷的产品是否在压力循环中破裂了10，000次以上，并且不符合标准的“未破裂，第一次泄漏”（LBB）[2]。

1.6 瓶阀错配

车辆的气瓶阀门、型号和面积被视为气瓶设计文件的组成部分。熔塞阀和爆破片组合的泄放面积必须比计算中需要的面积宽，以确保气瓶的安全，通过连接温度升高后，压力可以迅速降低。但是，GB17296《车辆用压缩天然气瓶阀》中的表述并未反映瓶阀的直径。由于这个原因，制造商经常执行标准化的存储程序，而忽略了直径，这样通常会导致工厂阀门的不一致，特别是在大容量的气瓶中非常常见，并对气瓶的安全构成了严重的隐患。

1.7 缠绕层重修

气瓶的复合层会导致诸如纤维撞击、断裂、异常固化、机械损坏和气泡等问题。这可以通过恢复风层来恢复。硬化后，很难剥离，因此需要花费大量的时间和精力进行维修和维护，而且很容易损坏内胆。为此，制造商应制定专业的维修方法，并限制维修工具、方法、打磨和测试程序。为了获得“由内部储罐中的压力引起的塑性变化，导致在零压力下气缸内的抗拉力下降”，必须对产品进行维修，并在包装后对压力进行测试。

1.8 疲劳试验不准确

车辆气瓶的疲劳测试是对瓶子进行成组采样。如果测试数据满足特定要求的价格在10批以上，则后续测试的频率将根据测试降低，并且测试频率可能会每10抽批变化一次或每5批抽变化一次。如果设备无法正确控制测试，则对于多个模型和多个测试，疲劳测试通常会被取消或执行不正确。此外国家标准规定，疲劳测试期间气瓶压力循环的速度不应超过每分钟10次。一些操作员加快个人测试速度为了达到节省时间的目的，从而导致测试结果失真。结果不能证明气瓶疲劳程度的真实表现。

2 结语

本文提出了汽车气瓶的使用及其对气瓶安全性影响的常见因素，包括许多相互作用、介入、方法、材料、热处理、非标准产品的检查和测试以及控制。通常情况下，汽车气瓶的废料生产工作量大、工序复杂、生产复杂、连续性高。每个部门中的缺陷都会严重影响下一个过程，甚至影响气缸的最终运行[3]。