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    我国车用CNG气瓶的安全与技术分析

    发布时间:2015/6/10编辑:赵倩倩

沧州华润燃气有限公司  马艳霞

 据统计,截止到2011年3月底,我国已建成或在建设中CNG加气站有1610多座,天然气汽车100多万辆。天然气汽车不但有较高的经济效益和较好的社会效益,与石油燃料相比,气体燃料在制取过程中能量损失较小,对大气的有害排放污染物少,对环境保护有利的同时,也存在不少安全隐患导致气瓶爆炸事故的不断发生,例如2004年2月13日,郑州市丰庆路天然气加气站发生车用气瓶爆炸事故,造成1死3伤,加气站基本报废;同年7月四川成都又发生CNG车用气瓶爆炸事故,造成1人死亡;2006年4月17日,在重庆巴南区鱼胡路加气站发生气瓶爆炸事故,气瓶飞出百米远,造成1人重伤;2007年10月16日下午3点50分左右,山东省东营市黄河路发生天然气气瓶爆炸事故,当场造成2人死亡,3人重伤的严重事故……由于CNG车用气瓶所充装的介质为易燃、易暴、有毒、腐蚀性等危险,并且CNG气瓶属于移动式压力容器,流动范围广,使用条件复杂,并常常在无人监督下使用。因而在客观上比固定式压力容器更难管理,为了正确使用和管理车用CNG气瓶,结合自己十多年实际管理经验与研究,现将我国车用CNG气瓶安全与技术分析如下:

一、我国车用CNG燃气气瓶的安全监察工作的现状

我国天然气汽车的发展是从1988年开始的,四川石油管道局从新西兰引进了充气装置和天然气改装件,并在南充建立了CNG加气站,成为全国使用CNG天然气汽车的第一家。目前,我国天然气汽车产业发展良好,CNG汽车保有量已经突破了100万大关,随着国内汽车产销量的持续增长,预计保有量在5年内占汽车年产量7%。我国车用燃气气瓶安全监察工作是从2006年9月4日国家质量监督检验检疫总局《关于加强车用燃气气瓶安全监察工作的若干意见的通知》质检特函[2006]46号开始规范的,其中主要有四项内容:

(一)加强车用燃气气瓶安装质量的安全监督检查工作的要求

车用CNG燃气气瓶的安装单位应当按照《压力容器安装改造维修许可规则》(TSGR3001-2006)第二十六条规定,向省级质量技术监督部门提出申请,取得Ⅰ级压力容器安装许可。自2007年1月1日起,凡未取得安装许可的车用燃气气瓶安装单位,不得从事车用气瓶的安装活动,从此规范了CNG车用气瓶的安装许可条件与具体落实时间的要求。

(二)规范车用CNG气瓶使用登记证的办理条件

车用CNG燃气气瓶使用前或在投入使用后30日内,其产权所有者应当按照《气瓶使用登记管理规则》(TSGR5001-2005)的要求,到市(地)级质量技术监督部门办理使用登记,领取气瓶使用登记证和使用登记标志,并将标志置于汽车挡风玻璃上。新气瓶和在用气瓶的使用登记标志应用不同的颜色区别。自2007年1月1日起,无安装许可证单位新安装的车用气瓶不予办理使用登记的要求。

(三)初步完善车用气瓶充装人员持证上岗与充装检查的要求

车用CNG燃气气瓶的充装单位应当按照《特种设备安全检查条理》的规定取得气瓶充装许可。充装前,要严格对CNG车用气瓶进行检查,凡未办理使用登记或不符合安全要求的气瓶,不予充装;对于不认真进行充装前检查而导致车用CNG气瓶发生事故的,要严肃追究充装单位的责任。车用CNG燃气气瓶充装人员应当按照《特种设备作业人员考核规则》(TSGZ6001-2005)的要求进行考核,考核合格后持证上岗。

(四)车用CNG燃气气瓶的检验周期的规定要求

车用CNG燃气气瓶应严格按照国家有关安全技术规范和标准进行定期检验,对于按照规定办理使用登记的新投用气瓶,可以按其使用登记日期作为气瓶使用起始日期;汽车报废时,其安装的车用燃气气瓶也应随车报废。车用CNG燃气气瓶的到期检验周期的规定为:出租车用天然气气瓶每两年检验一次,五年报废,即应在第2、4年分别检验一次;其他车用天然气气瓶首次检验和第二次检验为每三年进行一次,第二次检验后每两年进行一次,十年报废,即应在第3、6、8年分别检验一次的要求。

从以上我国车用气瓶安全监察内容及规定的时间来看,管理规定远远滞后CNG燃气气瓶的发展速度。例如,河北省质量技术监督局2006年10月10日转发《关于加强车用燃气气瓶安全监察工作若干意见的通知》冀质监局办[2006]238号通知中要求,为了做好车用气瓶定期检验的工作,要求各市应对本辖区内车用气瓶定期检验单位进行规划(原则上每个市建一个),于2006年11月底前将布点方案上报省局特种设备处。截止到2011年8月1日,沧州市的车用气瓶检测站还没有正式运行,近万辆CNG车用气瓶超期服役或超期未检,在使用和管理过程中存在安全隐患,像这种情况目前在国内普遍存在。

二、车用CNG燃气气瓶安装的安全技术要求与规定

国家质量监督检验检疫总局颁布的《车用气瓶安全技术监察规程》已于2009年8月1日起施行。为了认真贯彻该规程,确保车用气瓶安全使用,提出以下要求和规定。

(一)CNG汽车车辆制造单位及车用气瓶安装单位应当按照《压力容器安装改造维修许可规则》的规定取得车用气瓶安装许可证后,方可在许可证批准的范围(资格项目和安装场地)内开展CNG车用气瓶安装工作。

(二)CNG车用气瓶安装单位应根据不同的车型和气瓶设计安装图样,经本单位技术负责人批准。安装图样包括以下内容:支架(含气瓶托架、夹环)的结构、尺寸、材料;紧固件的规格及扭紧力矩;气瓶的直径、重量、容积;气瓶的固定形式;支架与汽车的连接方式;并满足以下规定:

1、支架应能够牢固的固定气瓶,支架与气瓶的接触面曲率应与气瓶的曲率相同,所选用的夹持方式应具有阻止气瓶旋转移动的能力且便于拆装工作,当选用夹环夹持时,至少应使用两条金属夹环,紧固件应具有防松装置。碳素结构钢支架和紧固件应经过防锈处理。

2、气瓶支架应至少有四个固定点连接在车辆的结构件上,间距应确保气瓶的稳定性,其连接部位应采取必要措施,增加连接刚性,保证其连接可靠性。

3、CNG车用气瓶与支架的夹环、托架之间应垫厚度不小于3毫米的橡胶垫,橡胶垫应防腐蚀、抗老化、耐磨损、耐高温并具有弹性,橡胶垫与气瓶夹环、托架应采取相应措施保证其可靠连接。

4、CNG车用气瓶的支架制作(含气瓶托架夹环)所选用的型钢,材料牌号应选用Q235级以上的碳素结构钢或选用奥氏体不锈钢,其规格应满足支架强度试验的要求,角钢规格至少为40×40×3毫米;夹环、托架的厚度至少不小于3毫米、宽度至少不小于30毫米;固定螺栓直径不小于10毫米。

5、CNG车用气瓶支架的焊接应采用气体保护焊、焊条电弧焊等焊接方法,焊丝和焊条的选用应与支架钢材的强度、化学成分等相适应,并应符合相应的国家标准。

6、支架首次制作完成后,应按照相关标准规定进行强度试验。

(三)车用气瓶安装单位应购买取得《特种设备制造许可证》单位制造的车用气瓶及其安全附件,并检查以下内容:

1、车用气瓶及其安全附件的产品合格证、质量证明书、监检证书是否符合要求。

2、车用气瓶的外观质量是否符合规定。

(四)车用气瓶安装单位应按照安装设计图纸的要求,编制支架制造工艺及焊接工艺,满足以下规定:

1、CNG车用气瓶支架的结构、尺寸、材料应符合图纸的要求,且焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤和未焊透等缺陷。

2、CNG车用气瓶若变更设计图样(含材料强度级别变化),应办理相应审批手续,经本单位技术负责人批准。支架制作完成后,需进行强度试验。

3、CNG车用气瓶的安装施焊焊工应取得《特种设备作业人员资格证》,其资格项目应能满足支架焊接的要求。

(五)车用气瓶的安装应符合相关标准的要求并满足以下规定:

1、CNG车用气瓶必须安装在通风位置或采取有效的通风措施,以防阀门泄漏的气体进入驾驶室或客厢,造成气体聚集。当气瓶安装在车体后备箱内部时,应用密封盒、波纹管及通气接口将瓶口阀及连接的高压接头与后备箱安全隔离,将泄漏气体排出车外;载人车厢内(如二厢车、面包车)原则上不允许安装气瓶。确需安装气瓶的,应设计一个金属或非金属的密封舱,将瓶体和集成阀封闭,与载人车厢安全隔离,并能将泄漏气体排出车外;密封舱应有便于维修和检查的舱口,应能保证集成阀关闭自如;密封舱应有可靠的密封手段,以防气体泄漏。

2、CNG车用气瓶在货车车厢内安装气瓶时,应安装金属或非金属保护罩,确保气瓶不会受到货物碰撞,并能保证将泄漏气体排出罩外。公交车和大型货车允许安装多只气瓶,其安装应布置合理、排列整齐;其他车辆只允许安装1只气瓶。安装气瓶(满气)后,车辆总质量的增加应不超过原车质量的5%。加气口不得安装在客厢及后备箱内部。

3、CNG车用气瓶的瓶阀与高压管件第一道接口外应加装防护箍,防止瓶阀阀嘴开裂。气瓶安装过程中,应妥善保护气瓶外表面不受损伤。

三、CNG车用气瓶的充装与使用的安全要求与规定

(一)CNG加气站在充装气瓶之前,充装单位应当对车用气瓶进行严格检查并且做好记录。凡具有以下情况之一的车用气瓶,严禁充装:

1、未经使用登记或者与使用登记证不一致的;

2、超过检验期限的;

3、定期检验不合格或者报废的;

4、新瓶或者定期检验后的气瓶首次充装,未经置换或者抽真空处理的;

5、对气瓶及其燃气系统安全性有怀疑的;

6、燃气汽车司乘人员尚未离开或者存在其他危及安全情况的。

(二)充装CNG车用气瓶单位应当做好充装记录,内容至少包括车牌号、气瓶使用登记编号、充装前后的检查结果、充装量、充装人员、充装时间等。充装记录的保存期限不少于1个月。并且鼓励充装CNG车用气瓶单位采取电子标签等信息化手段对车用气瓶进行动态管理。

(三)天然气CNG车用气瓶使用的管理规定。

1、使用CNG车用气瓶的单位或个人应当按照气瓶使用登记的有关规定,到使用单位所在地的设区的市质量技术监督局办理使用登记,领取车用气瓶使用登记证和合格标志,合格标志应有由省局统一印制。

2、使用CNG车用气瓶的单位或个人应当对在用气瓶进行经常性的日常维护保养,定期自行检查,应重点泄漏检查;

3、使用CNG车用气瓶的单位或个人应对气瓶进行妥善保护,严禁在车辆后备箱内放置容易对气瓶表面造成损伤的硬物、杂物。

4、使用CNG车用气瓶的单位或个人不得自行拆卸、更换气瓶和处理车用气瓶内的残气、残液或油;不得对车用气瓶进行焊接和更改钢印或者颜色标志等内容的要求。

四、车用CNG气瓶安装、检验存在的问题与国外相比存在的差距

(一)国家燃气汽车改装标准与质检总局《车用气瓶安全技术监察规定》的通知存在差异

2009年8月20日,河北省质量技术监督局关于执行《车用气瓶安全技术监察规程》有关问题的通知中要求,公交车和大型货车允许安装多只气瓶,其安装布置合理、排列整齐;其他车辆只允许安装1只气瓶。安装气瓶(满气)后,车辆总质量的增加不超过原车质量的5%。此规定与2010年1月1日实施的《燃气汽车改装技术要求》GB/T184371—2009(代替GB/184371—2001)国家标准中7、2规定改装后的整车技术要求为整车质量的增加不得超过原车整备质量的5%的规定不一致。目前天然气气瓶安装如我市奇瑞汽车,整备质量为1285KG,如按规定改装后的CNG气瓶+减压装置+气瓶支架+高压管路的总重量不超过6425KG,而70升气瓶的实际重量为634KG加上支架的重量就不符合规定要求,目前为止存在几十万辆汽车与此规定不符。

(二)国家气瓶检验标准存在缺陷且与地方标准互不统一

1、2006年10月10日,河北省质量技术监督局转发《关于加强车用燃气气瓶安全监察工作若干意见的通知》,通知规定:车用气瓶检验周期为出租车用天然气气瓶每两年检验一次,五年报废,即应在第2、4年分别检验一次;其他车用天然气气瓶首次检验和第二次检验为每三年进行一次,第二次检验后每两年进行一次,十年报废,即应在第3、6、8年分别检验一次。

2、河北省质量技术监督局于2009年5月28日实施的《汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶定期检验与评定》DB13/1017—2009标准中4、2检验周期规定:(1)缠绕气瓶的首次检验和第二次检验每三年进行一次,第二次检验后每两年进行一次;对出租车、公交车、驾校教学车用缠绕气瓶的定期检验每两年进行一次,第二次检验检验后每一年进行一次。(2)汽车报废时其所用的缠绕气瓶和超过10年的缠绕气瓶应报废。

3、2010年1月1日起实施的国家标准GB24162—2009《汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶定期检验与评定》中4、2检验周期规定:气瓶的定期周期不得超过三年。

国家标准只有这一项笼统不超过三年的规定,没有明确气瓶使用年限及报废年限,明显存在可操作性缺陷。CNG气瓶生产厂家的说明书对此规定也没有统一的规定,如:规定气瓶使用年限为15年的厂家有南通中集罐式储运设备制造有限公司;自贡大业高压容器有限责任公司使用说明规定为设计使用寿命15年;河北百工实业有限公司的使用说明却没有规定使用年限,国家没有统一的检验标准,是至今造成CNG气瓶管理混乱的主要原因之一。

(三)与世界先进国家相比我国CNG气瓶行业存在很大的差距

由于气瓶制造工艺更适合劳动密集行生产方式,中国的气瓶价格相对较低,国际市场对中国气瓶需求逐年递增。但与世界先进国家水平相比,我国CNG气瓶行业主要有以下几个方面的差距:

1、CNG气瓶材料品种少,气瓶制造水平、能力工艺较弱,高精尖气瓶产品的发展落后于国际先进国家;

2、CNG气瓶产品创新能力差,基本上都是照搬国外产品;

3、CNG气瓶阀门标准系统性差,产品水平较低;气瓶及气瓶阀门材料选用缺乏系统性; 

4、相比其他特种设备,CNG气瓶的事故率相对较高。

综上所述,特种设备法规标准体系是实现特种设备依法监管的基础,是完善法制建设的重要内容。由于特种设备的制造质量是靠规范和标准等技术手段来保证,特种设备的安全运行也是需要靠一系列的技术标准和规范、操作规程和检验检测来实现,因此其安全监管需要靠大量的法律依据和技术数据来支撑。法规标准是我们的立足之本,是工作准则,也是执法的依据,所以制定严格CNG气瓶的安全法律法规和技术标准,加强CNG车用气瓶的设计、制造、充装、使用、检验、报废的全过程严格管理,从而推动CNG气瓶的技术性能与安全性能进入崭新的发展阶段,我们要从贯彻落实科学发展观的高度,充分认识特种设备安全工作的特殊责任。做好CNG车用气瓶的安全与技术管理工作,同时要不断探索特种设备安全性与经济性的统一,保障人民群众生命和财产安全,促进经济与社会健康发展。