压缩天然气(CNG)气瓶使用及安全分析实用版

YF-ED-J6621

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压缩天然气(CNG)气瓶使

用及安全分析实用版

In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment.

（示范文稿）

二零XX年XX月XX日

压缩天然气(CNG)气瓶使用及安全

分析实用版

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前言

随着我国经济的不断发展，我国的

汽车产量和汽车保有量在不断增加，燃油供需

矛盾以及汽车尾气带来的城市环境污染问题日

益突出，因此，寻找替代能源，开发和发展替

代石油的气体燃料汽车对全世界乃至我国都是

关系到社会经济，尤其是支柱产业—汽车工业

发展的重大战略问题，因而积极探索和发展天

然气汽车是解决这些问题的一举两得的有力措

施。其中，发展压缩天然气汽车技术是最为现

实并且可行的。

天然气作为一种优质车用燃料，不但价格低廉，运行经济性好，而且发动机的排放污染小、噪声低、磨损小、使用寿命长。因此，积极发展压缩天然气汽车的推广运用能获得较大的社会经济和环境效益。

一、压缩天然气气瓶的生产安全

压缩天然气气瓶（CNG-1钢质气瓶、CNG-2钢质内胆环向缠绕气瓶）的生产目前主要采用两种生产工艺进行，一种是冲拔成型，另一种是采用无缝钢管旋压封口封底成型，无论采用何种方式进行生产，整个生产过程中都应严格按照工艺要求进行生产加工，防止和杜绝有缺陷的产品流入市场使用。

对于这两种成型生产方式，本文就其中的

无缝钢管旋压成型进行说明，旋压成型主要是对钢管端部进行加热，然后热旋压加工成型，因而产生的主要问题也在瓶体底部和口部，底部缺陷主要为底部夹杂、壁厚不足、或有微裂纹产生等缺陷，避免此类缺陷的产生主要为生产工艺的成熟，不断改进封底生产工艺以达到最优，对底部缺陷的检查主要为超声波测厚仪以及超声波探伤仪，由先进的检测手段检测瓶体底部，防止有缺陷问题的半成品流入下一工序，从源头上控制产品质量，才能保证气瓶的使用安全。口部缺陷主要为裂纹的产生，同样与生产工艺的稳定性有着重要的联系，因此，从生产工艺的改进和优化是提高产品使用安全的首要条件。

对气瓶生产中关键工序的检验也是造就高

质量产品的重要手段，如瓶体壁厚检测、超声波探伤、磁粉探伤、热处理、水压试验、气密性试验以及疲劳试验、爆破试验等，严格做好每一工序的生产和检验，由专人进行检测，同时每一生产过程有工序见证记录资料，检验结果及时打印并出具报告，气瓶敲打移植号，保证产品的可追溯性，确保产品质量始终处于可受控的检验状态。

压缩天然气气瓶作为压力容器，犹如一个定时炸弹随时可能引发，因此，保证对用户放心的要求，对于产品的生产和检验，我们不容忽视，在生产中保证安全，才能在使用中让用户安全。

二、压缩天然气气瓶的使用安全

压缩天然气气瓶的使用安全，这里面涉及

的安全问题就着实太多了，主要为存储介质、瓶体材料、瓶阀、使用环境、定期检验，人为因素等方面，下面就这些问题逐一进行说明。

1、存储介质的安全问题

压缩天然气气瓶的主要存储介质为天然气，天然气的主要成份为甲烷CH4，无色无臭，常温常压下成气态，比空气轻，易燃易爆。沸点为-161.℃（1atm下），其可燃混合气着火范围较宽，热值和自燃温度较高，在封闭环境中扩散系统小，因此泄漏的天然气易形成可燃混合气，遇明火易爆炸燃烧。

未经处理的天然气含少量的SO2、H2S，有臭味和毒性，另外还含有硫、水份，这些硫份和水份会对压缩天然气装置造成腐蚀，引起各种阀门和管路连接处腐蚀并影响密封性，甚至

使减压器功能失效，燃料供给系统布置不合理等问题，最终导致内外泄漏，成为不安全的火灾或爆炸气源，所以压缩天然气汽车所用的燃料天然气一定要进行充分的脱硫脱水，保证气质达到要求。[1]

目前，大多数压缩天然气气源中都含有硫化氢等酸性物质，特别是四川、重庆等气源质量不佳的地方。硫化氢溶于水后，会造成钢材的电化学腐蚀，产生氢鼓包现象。即使没有水分，压缩天然气中的硫化氢在高压力作用下，也会对气瓶造成腐蚀破坏。在SY 0092-98《汽车用压缩天然气加气站设计规范》中，对压缩天然气的硫化氢、水分等杂质含量都有严格限定，但如果压缩天然气生产工艺中脱硫、脱水装置失效，或加气站经营者对硫化氢、水分指

标把关不严，就可能导致压缩天然气中硫化氢、水分含量超标。硫含量超标对于汽车用压缩天然气钢瓶、钢内胆车用压缩天然气缠绕气瓶的破坏作用尤为严重。[2]

国际标准ISO11439：2000《车用天然气高压气瓶》中4.5气体成分对天然气的要求有具体规定，我国标准GB17820-1999《天然气》对天然气的使用也有相应要求，因此充装压缩天然气的气瓶应充装技术要求达标的天然气，减少对气瓶的腐蚀，延长气瓶使用周期。

2、瓶体材料的安全问题

压缩天然气气瓶材料的选择参照GB18248-2008《气瓶中无缝钢管》，气瓶原材料主要选择铬钼钢无缝钢管，采用调质热处理。压缩天然气钢质气瓶的工作压力较高，天然气中又含

有一定量的H2S 和水分，因而钢瓶的氢腐蚀倾向较大。据有关资料，高强度钢在高压下，在干燥的H2S 气体中有裂纹的扩展倾向。当钢瓶硬度较高时(HBC 34) 即使气体中H2S 浓度为0.1 mg/ L ，长时间(1 948 h)可发生断裂。大量研究表明，材料屈服强度在900～1 000 MPa 以上，材料对氢腐蚀极为敏感，材料抗H2S 腐蚀能力随材料强度升高而变坏。如果金属表面存在缺口引起应力集中，容易诱发裂纹。钢的屈服强度越高，其材料断裂临界应力强度因子越低，裂纹扩展速率随钢的强度增加而迅速增大，同时由于车用瓶存在较频繁的振动，因而也是加快裂纹扩展的一个原因。另外，气瓶表面质量也值得重视。由于氢对缺口极为敏感，哪怕非常细小的尖锐缺口也会导致应力集中，