液化石油气瓶附件安全试验技术

【摘 要】液化石油气瓶是一种应用广泛的特种设备，广泛应用于家庭、工厂生产及施工等各个领域。近年来，全国液化石油气瓶泄漏引发燃烧、爆炸的事故时有发生，本文重点对液化石油气瓶附件安全试验技术进行了分析。

【关键词】液化石油气瓶；附件安全；试验技术

液化石油气瓶依据《气瓶安全监察规程》的规定属于压力容器，盛装的液化石油气方便、快捷、清洁卫生、居民使用普遍#涉及到千家万户，但也存在着潜在危险。通过对事故的总结分析发现，发生事故的主要原因是操作不当和气瓶附件质量问题。目前的气瓶附件主要为气瓶阀门，为了减少事故、保障人民的生命财产安全，国家一直在考虑从多个方面加强该类产品的监管。国家质检总局通盘考虑，从气瓶附件的设计、设计审查、型式试验、制造评审、制造、使用、充装、定期检验等各环节进行控制。特别是近几年来，加强了附件的制造及检验监管，对减少事故、保障安全起到了重要作用。

1.液化石油气瓶安全特点

1.1 液化石油气瓶阀介绍

早期的产品是可拆卸式的，由于液化石油气钢瓶使用范围广，使用环境复杂，如果出现问题直接对零部件进行更换，可以节省不少中间环节，也便于各种环境的使用。但拆卸更换需要有一定的技术，特别是液化石油气是危险性很高的易燃易爆气体。所以在GB7512-2006 《液化石油气瓶阀》的新国家标准中，将产品设计成了不可拆卸的结构。

1.2 车用压缩天然气瓶阀介绍

随着近几年天然气的广泛应用，特别是西气东输的运行，天然气在全国各地都得到了大量的使用。在天然气产地重庆、新疆等地，目前大量的公交车、出租车甚至私家车都在使用车用天然气作为汽车燃料。使用天然气好处明显，其价格只有汽油的三分之一左右，因此目前在全国各地都掀起了使用天然气作为汽车燃料的热潮。

1.3 机动车用液化石油气集成阀介绍

气瓶行业还有一个危险性很高的产品就是车用液化石油气钢瓶。这类产品目前主要应用场合为：各地在出租车上使用的液化石油气钢瓶；目前在场内车辆上大量使用的液化石油气钢瓶。这些钢瓶都处于运动状态，一旦发生碰撞等事故，很容易导致事故发生。

1.4 工业用非重复充装焊接钢瓶用瓶阀

这类产品目前主要应用在空调行业，比如制冷剂的充装。将钢瓶及阀设计成一次使用的主要原因，是因为这些产品每年会出口近1，000 万只到欧美市场，这些钢瓶在出口时，会携带制冷剂一起出口。制冷剂被用完后，在当地就被弃用，因此这类钢瓶的设计壁厚很薄，其使用寿命只有一次。由于设计壁厚薄，这类钢瓶不能反复充装，为了避免有的用户反复充装来节约成本，瓶跟瓶阀的结合是采用焊接的方式。同时，阀内结构也比较特殊，在第一次开启并充装时，就会将内部的一个组件拉断，阻断以后的再次充装。

1.5 其他高压瓶阀

其他的高压瓶阀目前主要也有分类。首先是易燃易爆介质的，包括了溶解乙炔气瓶阀和液化丙烯丙烷瓶阀、液化二甲醚瓶阀。对于溶解乙炔气瓶阀，目前随着溶解乙炔气的使用量下降，这类产品的产量也在下降，取而代之的就是液化丙烯丙烷瓶阀。由于液化丙烯丙烷价格便宜，燃烧值也比较高，因此目前正在逐步取代溶解乙炔气作为切割气的作用。对于液化二甲醚瓶阀，除了内部的密封元件有所区别，与液化石油气瓶阀完全一样。

2.气瓶阀试验项目分析

2.1 试验项目介绍

常规的气瓶阀主要的试验项目为外观及几何尺寸、重量检查。螺纹检查主要是配合适当的钢瓶品种进行螺纹的环规止规、通规检查。为了验证阀的性能，一般的验证性试验为耐压性试验。国外一般把耐压性作为第一个试验，如果耐压性实验不通过，则后面的试验都无须再作。而国内现有标准则对阀的材料性能首先进行分析，包括材料的化学成份和力学性能。还有的常规检测项目就是启闭力矩试验、耐振性试验、耐温性试验。启闭力矩试验从操作角度出发，对力矩的大小进行规定；振动和温度测试则从运输和使用环境出发，进行模拟测试。另外，为了测试阀的可操作性，还有一个耐用性试验，来测试阀的操作寿命，通过这种疲劳测试，来验证阀在2 个气瓶检验周期内，在极限的操作次数下，会出现失效。很多种类的阀， 还需要做安全泄放装置动作试验，包括爆破片的爆破试验和易熔合金塞的动作温度试验。

由于我国的气瓶在使用环节普遍没有瓶帽，因此新的标准中普遍增加了机械冲击试验。模拟气瓶头朝下落地时阀的耐机械冲击性能。气密性测试在每只阀的出厂检验中都需要开展。在型式试验过程中，还需要增加高温和低温的气密。同时，很多测试如耐温性试验和机械冲击试验后，也需要再增加气密性复试。很多阀还需要开展非金属密封件的浸泡及老化的测试，以验证非金属密封件的性能。

2.2 试验难点介绍

对于气瓶阀门产品，进行试验检测有几个难点，一个是产品的疲劳检测，也就是瓶阀行业通用的耐用性检测。对于很多制造精度不高产品来说，经过8，000次的全行程开启关闭测试后，都会出现螺纹卡阻的现象，一旦在实际中出现这类问题，就会导致阀无法正常开启关闭而发生事故。

特别是对于车用压缩天然气瓶阀，这类产品需要先经过9，600次的常温疲劳，然后再作200 次高温和200 次低温疲劳，对于测试设备及产品都有很高的要求。氧气压力激燃试验同样是对产品的严峻考验。由于氧气压力比较高，很多普通材料的非金属材料都被冲击后燃烧击穿，因此新材料的研发也显得非常重要。

对于气瓶阀门产品来说，要保证产品质量，就需要保证材料和加工精度。由于目前铜价高涨， 很多企业选用的材料都存在问题，在做试验时，很容易发生材料检测不合格的情况。为了检测瓶阀的性能，参照ISO10297的要求， 新增加了气瓶阀门的落锤冲击试验，测试瓶阀选用的材料是否合格。

3.试验设备介绍

为了能满足几个技术难点和检测项目，研制了大量的瓶阀检测设备，下面介绍几台有代表性的检测设备。

3.1 高低温瓶阀寿命试验机

图1 高低温疲劳测试原理图

对于车用压缩天然气钢瓶用瓶阀来说，需要有高低温的疲劳测试。为了实现这个功能， 研制了寿命试验机，主要功能及参数如下：

（1）管路最高工作压力45MPa，耐用试验温度-57℃、82℃之间温度变换，力矩瞬间采集，200N·m 大力矩扭转，试验过程全计算机控制；

（2） 伺服电机动力，耐用操作机头在高低温试验箱内动作，实验箱提供温度控制，温度控制度±2℃；

（3） 耐用性试验机，特别是其中的关键部件在完成10万次以上的耐用性试验次数后，仍然无故障，设备的测试过程自动化程度高，试验数据准确。具体原理如图1 所示。

3.2 液化石油气瓶阀耐用性试验机

依据国家标准GB7512-2006 专门针对气瓶阀的耐用性试验装置及带自闭装置的阀门的耐用性试验的基本要求、试验方法和操作要点所设计。设备主要由耐用性试验装置本体和PLC 计算机控制系统两大部分组成。设备最高使用压力为40MPa 的压缩空气，通过耐用性试验控制单元和压力传感器自动记录压力与循环次数的关系，且按照预先设定的压力-时间关系特性曲线自动绘制相应的出口压力与时间曲线，具有良好的密封性能，具有排气功能，能够排出试验机内部及受试阀内的空气。自动控制阀门寿命试验机系统原理如图2所示。

图2 自动控制阀门寿命试验机系统原理图

4.结束语

总之，液化石油气瓶安全试验是落实国务院部署的五项安全专项整治中危险化学品整治的一项重要内容和具体措施；是明晰气瓶产权和加强气瓶安全监督管理的制度创新；是督促充装单位充分履行法定职责和确保用户安全双赢的举措。

参考文献：

[1] TSG RF001-2009 《气瓶附件安全技术监察规程》

[2] GB15382-2009 《气瓶阀通用技术要求》

[3] TSG RF001-2009 《气瓶附件安全技术监察规程》