天然氣汽車在我國已進入產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段，目前省內(nèi)在建和已建成加氣站已近百座，改裝的壓縮天然氣汽車有2萬余輛。成都、綿陽、德陽、瀘州等省內(nèi)大中城市的公交車、出租車已大量使用壓縮天然氣作為燃料。隨著壓縮天然氣汽車大量推廣應(yīng)用，其運行安全性的重要性也口漸突出。作為壓縮天然氣汽車安全性的重要環(huán)節(jié)，壓縮天然氣氣瓶安全性從來就是社會和專業(yè)界關(guān)注的首要問題。作為保證壓縮天然氣氣瓶安全使用的措施之一，四川省勞動廳、四川省天然氣汽車工作協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室頒發(fā)了川勞鍋[1999]10號文《四川省壓縮天然氣氣瓶安全監(jiān)督管理辦法(暫行》的通知。文件中規(guī)定壓縮天然氣氣瓶的檢驗周期為二年，非金屬材料及特種材料的氣瓶的檢驗按相關(guān)標準執(zhí)行(目前復(fù)合材料氣瓶尚無相關(guān)檢驗標準)，壓縮天然氣鋼瓶的定期檢驗與評定在無國家標準的情況下，暫參照《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、GBl3004《鋼制無縫氣瓶定期檢驗與評定》、GBl7258《汽車用壓縮天然氣鋼瓶》等國家現(xiàn)行標準。
用勞鍋[1999]10號文對保證壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)在省內(nèi)健康有序發(fā)展是非常重要的。壓縮天然氣氣瓶的使用是有特殊性的。首先，作為車載氣瓶目前大量是安裝在公交車、出租車、客運車上的，也就是說充裝高達20MPa、可燃可爆炸天然氣的壓縮天然氣氣瓶工作時是非常"貼近"人的。八十年代省內(nèi)開展此項技術(shù)時，初期的工作方針是先貨車后客車，先郊縣后城市，這就是一種基于安全、防范事故影響的考慮。但現(xiàn)在壓縮天然氣汽車發(fā)展的形勢與十年前有很大不同，目前各地改裝的壓縮天然汽車均是以公交車、出租車、客運車為主，因此，車載壓縮天然氣氣瓶處于一種與人相近的移動工作狀態(tài)，而且多是在城區(qū)內(nèi)人口、建筑稠密的區(qū)域內(nèi)移動。在加氣站建設(shè)中，在站區(qū)平面布置設(shè)計時對站內(nèi)貯氣裝置與站外建、構(gòu)筑物等有防火間距的要求，防火間距就是一種安全措施。對車載壓縮天然氣氣瓶而言(雖然貯氣量較少)顯然工作時就少了一種安全手段。因此，車載壓縮天然氣氣瓶應(yīng)有比一般高壓氣瓶更嚴格的安全使用措施。另外，壓縮天然氣氣瓶的工作條件比一般高壓氣瓶更嚴峻，大多數(shù)氣源的天然氣含有硫化氫等酸性物質(zhì)，雖然在加氣站設(shè)計規(guī)范中對壓縮天然氣中的硫化氫、水份等雜質(zhì)的含量作了嚴格的限定，在壓縮天然氣生產(chǎn)工藝中也采取了深度脫水、脫硫化氫等措施，但如有一些加氣站由于對壓縮天然氣中的硫化氫、水份含量監(jiān)控不力，脫水、脫硫化氫裝置失效等原因，就可能造成生產(chǎn)出的壓縮天然氣硫化氫、水份含量超過標準。另外，有的加氣站在建設(shè)時進氣氣源不含(未檢測出)硫化氫或硫化氫含量在標準限定值以下，這些站便未設(shè)脫硫化氫裝置。后來由于進氣氣源發(fā)生變化等原因，天然氣中硫化氫含量已超過標準，但未及時采取脫除硫化氫的措施，也造成生產(chǎn)出的壓縮天然氣硫化氫含量超過標準。隨著壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)化的擴大，壓縮天然氣汽車增多，加氣站網(wǎng)點形成，很多壓縮天然氣汽車不固定在一個加氣站加氣，含有超標硫化氫的壓縮天然氣便可能在相當數(shù)量的車載壓縮天然氣氣瓶中"傳播"，使其受到"感染"。
鋼材在硫化氫、水系統(tǒng)環(huán)境中受到的應(yīng)力腐蝕所造成的破壞后果是嚴重的。對這種以前通俗稱為"氫脆"破壞的機理研究表明，硫化氫與水形成電解化學(xué)反應(yīng)會造成鋼材的電化學(xué)腐蝕，且由于硫離子的存在，反應(yīng)中陰極析出的氫原子難以形成氫分子逸出，而是在鋼材內(nèi)部的缺陷、有夾雜物處聚集；產(chǎn)生高壓，造成鋼材氫鼓包。另外，鋼材在酸性天然氣環(huán)境中，在高應(yīng)力作用下所發(fā)生的硫化物腐蝕破壞，往往是帶有突發(fā)性的，對壓縮天然氣氣瓶而言，其后果當然極有可能是災(zāi)難性的。
綜上所述，對壓縮天然氣氣瓶的檢驗理應(yīng)更嚴，檢驗周期也應(yīng)更短。
按GBl3004《鋼制無縫氣瓶定期檢驗與評定》中規(guī)定的檢驗項目有：1．外觀檢查；2．音響檢查；3．內(nèi)部檢查；4.重量與容積測定；5.水壓試驗；6.氣密性試驗；7.瓶口螺紋、瓶閥、鋼印等檢查。按要求，這些檢驗應(yīng)在符合GBl2135《氣瓶定期檢驗站技術(shù)條件》，并按四川省勞動廳《關(guān)于氣瓶定期檢驗站資格認可工作的補充意見》經(jīng)資格認可審查，取得檢驗許可證的單位進行。從事氣瓶檢驗的工作人員應(yīng)通過資格鑒定考核，并取得檢驗氣瓶的資格證書。對于車載壓縮天然氣氣瓶，要作以上檢驗需從車上拆下，送至氣瓶定期檢驗站，檢驗后將合格氣瓶運回再重新安裝在汽車上(對無備用氣瓶而言)，工作量較大。要縮短檢驗周期，對安全固然有利，對車主卻增添了困難。
解決以上矛盾的途徑之一就是研究一種既易操作又有效的檢驗方法，作為在壓縮天然氣氣瓶檢驗周期內(nèi)的一種補允、預(yù)檢手段。比如，可用此法在每半年內(nèi)對壓縮天然氣氣瓶作一次檢測，而檢測時不用拆卸車載壓縮天然氣氣瓶，檢測后對有安全疑問的氣瓶才拆下，按GBl3004再作進一步檢驗評定。
這種針對車載壓縮天然氣氣瓶的檢驗方法叮以從超聲檢測、紅外熱成象檢測、聲發(fā)射檢測這三種無損檢測方法來考慮。
超聲檢測是一種比較成熟的無損檢測技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于材料、容器、管道等檢測上，目前已制定有JB4730《壓力容器無損檢測》等相關(guān)標準，但是，由于按GBl3004鋼制無縫氣瓶最終應(yīng)由水壓試驗保證安全質(zhì)量，因此，目前國內(nèi)尚未制定相應(yīng)的氣瓶超聲檢測標準。事實上近年來國內(nèi)外已在開展氣瓶超聲檢測的研究試驗工作，有的國家對充裝某些介質(zhì)的高壓無縫氣瓶的超聲檢測已列入相應(yīng)的規(guī)范中。對于成排緊靠安裝的車載壓縮天然氣氣瓶來說，由于：超聲波探頭移動、掃描范圍受到限制有困難外，單只安裝的壓縮天然氣氣瓶用超聲檢測作為一種初檢方法是值得研究考慮的。
由于檢測時與被檢件無接觸，而且可以遠距離、大面積快速掃描，紅外熱成象無損檢測技術(shù)研究也得到重視。其原理為當被檢件溫度場發(fā)生變化時，由于被槍什內(nèi)部缺陷處導(dǎo)熱系數(shù)的差異造成表面溫度分布不同，這樣從被槍件紅外熱象圖上可以將缺陷檢出。由于在充裝壓縮天然氣時，氣體受到壓縮溫度會升高，所以，一般在加氣過程中氣瓶瓶壁溫升可達數(shù)十度，對于采用紅外熱成象檢測技術(shù)是有利的，可以省去外加熱源。省內(nèi)曾有人在加氣站嘗試作過車載壓縮天然氣氣瓶的紅外熱象圖。不過，在近期內(nèi)要開發(fā)出實用的紅外熱成象檢測方法是有困難的，從試驗方法、執(zhí)行標準、操作人員的考核、評定規(guī)程、專用的紅外探測、圖象數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的研制都有大量工作需要作。
對聲發(fā)射檢測技術(shù)的研究試驗丁作國內(nèi)已開展了二十余年，現(xiàn)已實用化。其機理為，當材料變形斷裂，或材料內(nèi)部的缺陷在應(yīng)力作用下擴展變化破列時，將以聲波的形式釋放能量，將材料發(fā)出的聲波事件、事什率、聲波能量、聲波波形、振幅等參數(shù)檢測出，便可對材料缺陷情況作出評定。將聲發(fā)射檢測技術(shù)用于壓力容器、氣瓶檢測已作過許多基礎(chǔ)研究工作，現(xiàn)已制定有JB／TQ753《在役壓力容器聲發(fā)射檢測評定方法》，QJ／629《鈦合金氣瓶聲發(fā)射檢測方法》，GJB2044《鈦合金壓力容器聲發(fā)射檢測方法》。對多層包扎壓力容器聲發(fā)射檢測技術(shù)用于非金屬材料、復(fù)合材料上，如對碳釬維復(fù)合材料的斷裂破壞聲發(fā)射特性都在作研究試驗。復(fù)合材料損飾缺陷的聲發(fā)射較復(fù)雜，總的來說對共損傷缺陷的聲發(fā)射特性識別仍在努力中。
現(xiàn)在開發(fā)對壓縮天然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測技術(shù)址有可能的，也址有實用意義的。首先國內(nèi)已有一定基礎(chǔ)，聲發(fā)射檢測儀器已成熟，尤其是全數(shù)字聲發(fā)射計算機檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)，提供了對聲發(fā)射特性的多方面研究手段。由于聲發(fā)射檢測的特點，可以直接在車載氣瓶上安放聲發(fā)射傳感器，采用區(qū)域定位等方法對整只氣瓶進行探測，對氣瓶內(nèi)部缺陷情況及位置進行識別判斷。最后，最重要的一點是，如前所述，所研究的對壓縮大然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測的應(yīng)用目的只是在氣瓶檢驗周期內(nèi)的一種預(yù)檢手段，現(xiàn)在并不用它來代替GBl3004的槍驗方法，比代替水壓試驗。因而能夠被有關(guān)技術(shù)管理方面接受。
目前要開展壓縮火然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測研究，大致應(yīng)作以下幾方面工作：1、針對國內(nèi)壓縮火然氣氣瓶所采用的材料作聲發(fā)射物性研究，如對30CrMo鋼瓶、增強環(huán)氧玻釬塑料復(fù)合材料氣瓶在工作壓力范圍內(nèi)的聲發(fā)射特性做試驗研究，從對無缺陷、有缺陷(實際缺陷、人工缺陷)氣瓶的聲發(fā)射特性試驗研究中，積累大量的試驗數(shù)據(jù)圖譜。2、在試驗研究的基礎(chǔ)上制定壓縮天然氣氣瓶聲發(fā)射檢驗評定標準，劉檢測試驗方法、評判標準等作出規(guī)定。3、制定對從事壓縮天然氣氣瓶聲發(fā)射檢驗人員的考核評定辦法及定級標準。
用勞鍋[1999]10號文對保證壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)在省內(nèi)健康有序發(fā)展是非常重要的。壓縮天然氣氣瓶的使用是有特殊性的。首先，作為車載氣瓶目前大量是安裝在公交車、出租車、客運車上的，也就是說充裝高達20MPa、可燃可爆炸天然氣的壓縮天然氣氣瓶工作時是非常"貼近"人的。八十年代省內(nèi)開展此項技術(shù)時，初期的工作方針是先貨車后客車，先郊縣后城市，這就是一種基于安全、防范事故影響的考慮。但現(xiàn)在壓縮天然氣汽車發(fā)展的形勢與十年前有很大不同，目前各地改裝的壓縮天然汽車均是以公交車、出租車、客運車為主，因此，車載壓縮天然氣氣瓶處于一種與人相近的移動工作狀態(tài)，而且多是在城區(qū)內(nèi)人口、建筑稠密的區(qū)域內(nèi)移動。在加氣站建設(shè)中，在站區(qū)平面布置設(shè)計時對站內(nèi)貯氣裝置與站外建、構(gòu)筑物等有防火間距的要求，防火間距就是一種安全措施。對車載壓縮天然氣氣瓶而言(雖然貯氣量較少)顯然工作時就少了一種安全手段。因此，車載壓縮天然氣氣瓶應(yīng)有比一般高壓氣瓶更嚴格的安全使用措施。另外，壓縮天然氣氣瓶的工作條件比一般高壓氣瓶更嚴峻，大多數(shù)氣源的天然氣含有硫化氫等酸性物質(zhì)，雖然在加氣站設(shè)計規(guī)范中對壓縮天然氣中的硫化氫、水份等雜質(zhì)的含量作了嚴格的限定，在壓縮天然氣生產(chǎn)工藝中也采取了深度脫水、脫硫化氫等措施，但如有一些加氣站由于對壓縮天然氣中的硫化氫、水份含量監(jiān)控不力，脫水、脫硫化氫裝置失效等原因，就可能造成生產(chǎn)出的壓縮天然氣硫化氫、水份含量超過標準。另外，有的加氣站在建設(shè)時進氣氣源不含(未檢測出)硫化氫或硫化氫含量在標準限定值以下，這些站便未設(shè)脫硫化氫裝置。后來由于進氣氣源發(fā)生變化等原因，天然氣中硫化氫含量已超過標準，但未及時采取脫除硫化氫的措施，也造成生產(chǎn)出的壓縮天然氣硫化氫含量超過標準。隨著壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)化的擴大，壓縮天然氣汽車增多，加氣站網(wǎng)點形成，很多壓縮天然氣汽車不固定在一個加氣站加氣，含有超標硫化氫的壓縮天然氣便可能在相當數(shù)量的車載壓縮天然氣氣瓶中"傳播"，使其受到"感染"。
鋼材在硫化氫、水系統(tǒng)環(huán)境中受到的應(yīng)力腐蝕所造成的破壞后果是嚴重的。對這種以前通俗稱為"氫脆"破壞的機理研究表明，硫化氫與水形成電解化學(xué)反應(yīng)會造成鋼材的電化學(xué)腐蝕，且由于硫離子的存在，反應(yīng)中陰極析出的氫原子難以形成氫分子逸出，而是在鋼材內(nèi)部的缺陷、有夾雜物處聚集；產(chǎn)生高壓，造成鋼材氫鼓包。另外，鋼材在酸性天然氣環(huán)境中，在高應(yīng)力作用下所發(fā)生的硫化物腐蝕破壞，往往是帶有突發(fā)性的，對壓縮天然氣氣瓶而言，其后果當然極有可能是災(zāi)難性的。
綜上所述，對壓縮天然氣氣瓶的檢驗理應(yīng)更嚴，檢驗周期也應(yīng)更短。
按GBl3004《鋼制無縫氣瓶定期檢驗與評定》中規(guī)定的檢驗項目有：1．外觀檢查；2．音響檢查；3．內(nèi)部檢查；4.重量與容積測定；5.水壓試驗；6.氣密性試驗；7.瓶口螺紋、瓶閥、鋼印等檢查。按要求，這些檢驗應(yīng)在符合GBl2135《氣瓶定期檢驗站技術(shù)條件》，并按四川省勞動廳《關(guān)于氣瓶定期檢驗站資格認可工作的補充意見》經(jīng)資格認可審查，取得檢驗許可證的單位進行。從事氣瓶檢驗的工作人員應(yīng)通過資格鑒定考核，并取得檢驗氣瓶的資格證書。對于車載壓縮天然氣氣瓶，要作以上檢驗需從車上拆下，送至氣瓶定期檢驗站，檢驗后將合格氣瓶運回再重新安裝在汽車上(對無備用氣瓶而言)，工作量較大。要縮短檢驗周期，對安全固然有利，對車主卻增添了困難。
解決以上矛盾的途徑之一就是研究一種既易操作又有效的檢驗方法，作為在壓縮天然氣氣瓶檢驗周期內(nèi)的一種補允、預(yù)檢手段。比如，可用此法在每半年內(nèi)對壓縮天然氣氣瓶作一次檢測，而檢測時不用拆卸車載壓縮天然氣氣瓶，檢測后對有安全疑問的氣瓶才拆下，按GBl3004再作進一步檢驗評定。
這種針對車載壓縮天然氣氣瓶的檢驗方法叮以從超聲檢測、紅外熱成象檢測、聲發(fā)射檢測這三種無損檢測方法來考慮。
超聲檢測是一種比較成熟的無損檢測技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于材料、容器、管道等檢測上，目前已制定有JB4730《壓力容器無損檢測》等相關(guān)標準，但是，由于按GBl3004鋼制無縫氣瓶最終應(yīng)由水壓試驗保證安全質(zhì)量，因此，目前國內(nèi)尚未制定相應(yīng)的氣瓶超聲檢測標準。事實上近年來國內(nèi)外已在開展氣瓶超聲檢測的研究試驗工作，有的國家對充裝某些介質(zhì)的高壓無縫氣瓶的超聲檢測已列入相應(yīng)的規(guī)范中。對于成排緊靠安裝的車載壓縮天然氣氣瓶來說，由于：超聲波探頭移動、掃描范圍受到限制有困難外，單只安裝的壓縮天然氣氣瓶用超聲檢測作為一種初檢方法是值得研究考慮的。
由于檢測時與被檢件無接觸，而且可以遠距離、大面積快速掃描，紅外熱成象無損檢測技術(shù)研究也得到重視。其原理為當被檢件溫度場發(fā)生變化時，由于被槍什內(nèi)部缺陷處導(dǎo)熱系數(shù)的差異造成表面溫度分布不同，這樣從被槍件紅外熱象圖上可以將缺陷檢出。由于在充裝壓縮天然氣時，氣體受到壓縮溫度會升高，所以，一般在加氣過程中氣瓶瓶壁溫升可達數(shù)十度，對于采用紅外熱成象檢測技術(shù)是有利的，可以省去外加熱源。省內(nèi)曾有人在加氣站嘗試作過車載壓縮天然氣氣瓶的紅外熱象圖。不過，在近期內(nèi)要開發(fā)出實用的紅外熱成象檢測方法是有困難的，從試驗方法、執(zhí)行標準、操作人員的考核、評定規(guī)程、專用的紅外探測、圖象數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的研制都有大量工作需要作。
對聲發(fā)射檢測技術(shù)的研究試驗丁作國內(nèi)已開展了二十余年，現(xiàn)已實用化。其機理為，當材料變形斷裂，或材料內(nèi)部的缺陷在應(yīng)力作用下擴展變化破列時，將以聲波的形式釋放能量，將材料發(fā)出的聲波事件、事什率、聲波能量、聲波波形、振幅等參數(shù)檢測出，便可對材料缺陷情況作出評定。將聲發(fā)射檢測技術(shù)用于壓力容器、氣瓶檢測已作過許多基礎(chǔ)研究工作，現(xiàn)已制定有JB／TQ753《在役壓力容器聲發(fā)射檢測評定方法》，QJ／629《鈦合金氣瓶聲發(fā)射檢測方法》，GJB2044《鈦合金壓力容器聲發(fā)射檢測方法》。對多層包扎壓力容器聲發(fā)射檢測技術(shù)用于非金屬材料、復(fù)合材料上，如對碳釬維復(fù)合材料的斷裂破壞聲發(fā)射特性都在作研究試驗。復(fù)合材料損飾缺陷的聲發(fā)射較復(fù)雜，總的來說對共損傷缺陷的聲發(fā)射特性識別仍在努力中。
現(xiàn)在開發(fā)對壓縮天然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測技術(shù)址有可能的，也址有實用意義的。首先國內(nèi)已有一定基礎(chǔ)，聲發(fā)射檢測儀器已成熟，尤其是全數(shù)字聲發(fā)射計算機檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)，提供了對聲發(fā)射特性的多方面研究手段。由于聲發(fā)射檢測的特點，可以直接在車載氣瓶上安放聲發(fā)射傳感器，采用區(qū)域定位等方法對整只氣瓶進行探測，對氣瓶內(nèi)部缺陷情況及位置進行識別判斷。最后，最重要的一點是，如前所述，所研究的對壓縮大然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測的應(yīng)用目的只是在氣瓶檢驗周期內(nèi)的一種預(yù)檢手段，現(xiàn)在并不用它來代替GBl3004的槍驗方法，比代替水壓試驗。因而能夠被有關(guān)技術(shù)管理方面接受。
目前要開展壓縮火然氣氣瓶的聲發(fā)射檢測研究，大致應(yīng)作以下幾方面工作：1、針對國內(nèi)壓縮火然氣氣瓶所采用的材料作聲發(fā)射物性研究，如對30CrMo鋼瓶、增強環(huán)氧玻釬塑料復(fù)合材料氣瓶在工作壓力范圍內(nèi)的聲發(fā)射特性做試驗研究，從對無缺陷、有缺陷(實際缺陷、人工缺陷)氣瓶的聲發(fā)射特性試驗研究中，積累大量的試驗數(shù)據(jù)圖譜。2、在試驗研究的基礎(chǔ)上制定壓縮天然氣氣瓶聲發(fā)射檢驗評定標準，劉檢測試驗方法、評判標準等作出規(guī)定。3、制定對從事壓縮天然氣氣瓶聲發(fā)射檢驗人員的考核評定辦法及定級標準。
