淺析呼吸器用復合氣瓶的定期檢驗

蘇 明(沈陽特種設備檢測研究院，遼寧 沈陽 110035)

淺析呼吸器用復合氣瓶的定期檢驗

蘇 明
(沈陽特種設備檢測研究院，遼寧 沈陽 110035)

近年來，作為在消防、搶險以及特殊作業工況下普遍使用的有效呼吸裝置——呼吸器的使用安全引起了廣泛的關注。呼吸器用復合氣瓶是呼吸器的重要組成部分。通過對其定期檢驗的重要性及現狀、發現的問題、質量控制、應注意的問題等進行敘述分析，說明了定期檢驗對呼吸器用復合氣瓶的重要性。

呼吸器；呼吸器用復合氣瓶；定期檢驗；纖維纏繞氣瓶

0 引 言

呼吸器是隔離式防毒用品的一種，是目前國際上廣泛應用的防毒安防器材。它主要應用于消防、石油化工、船舶、冶煉、倉庫、礦山等部門，供消防員或搶險救護人員在濃煙、毒氣、蒸汽或缺氧等各種環境下安全有效地進行滅火、搶險救災和救護工作。伴隨我國社會、經濟等各方面的不斷發展進步，國家和社會大眾對安全防護的重視與日俱增，因而作為在消防搶險以及特殊作業工況下，有毒有害氣體環境中普遍使用的有效呼吸裝置——呼吸器的使用安全也引起了廣泛的關注。

呼吸器主要由面罩、氣瓶、報警哨、壓力表、氣瓶閥、減壓器、背托、快速接頭、供給閥等組成。作為呼吸器的重要組成部分之一的氣瓶(本文中指呼吸器用復合氣瓶)，目前一般指纖維纏繞復合氣瓶。纖維復合材料氣瓶是一種新材料氣瓶。其特點在于它與鋼質氣瓶相比具有重量輕、使用時間長、耐腐蝕、安全性好和使用壽命長等優點[1]，將它用于空氣呼吸器，可大大減輕裝具的自重。呼吸器用復合氣瓶的充裝介質常見為空氣或者氧氣，本文重點敘述空氣呼吸器。

(a)

(b)

圖2 復合材料氣瓶的組成結構圖

圖3 鋁合金內膽纖維纏繞氣瓶的組成結構圖

根據《特種設備安全監察條例》以及TSG R0006《氣瓶安全技術監察規程》的規定，纖維纏繞氣瓶是特種氣瓶的一種，屬于特種設備，因此對其進行定期檢驗應當按照相應特種設備安全技術規范執行。近年以來，空氣呼吸器在特殊工況下使用的需求逐步增大，因此對作為特種設備的呼吸器用復合氣瓶的定期檢驗也顯得愈發重要，其安全狀況直接影響使用人員的生命安全。下面筆者對纖維纏繞復合氣瓶及其定期檢驗中的一些問題進行簡單分析與探討。

1 定期檢驗的重要性及現狀

現今，空氣呼吸器已廣泛應用于多類危險救援的場合，其使用安全性，尤其是作為特種設備的復合纏繞氣瓶的安全性也越來越受到人們的關注。操作人員的不合理操作、不正確的日常維護等原因都可能導致存在安全隱患，以致在搶險救援過程中對操作人員造成人身危險，因而呼吸器用復合氣瓶必須進行定期檢驗，對其進行及時的修正和維護，確保其安全性。

呼吸器用碳纖維纏繞復合氣瓶是一種采用鋁合金為內膽外纏繞碳纖維方法制造的氣瓶，隨著各種新型火災事故日益增多，災害環境紛繁復雜，呼吸器用復合氣瓶的使用頻率也在不斷增大，使用不當造成損壞情況較為普遍。因此使用單位在日常維護中，應及時了解復合氣瓶的使用情況[2]。

空氣呼吸器經常要在高溫、潮濕、有毒等環境下使用，因此作為核心組成部分的纖維纏繞復合氣瓶的安全性會受到一定的影響。為確保纖維纏繞復合氣瓶性能完好，應定期以及在使用后進行維護保養，并進行檢驗。但現實情況是，仍然存在許多單位使用的空氣呼吸器中的纖維纏繞復合氣瓶制造出廠日期都已經在3 a以上的情況，沒有進行定期檢驗。主要原因是疏于管理，也存在對呼吸器用纖維纏繞復合氣瓶定期檢驗了解極少，對特種設備、安全防護設備的檢驗知識缺乏的情況。

隨著我國特種設備法規及標準的不斷完善、更新，呼吸器用復合氣瓶檢驗的依據也日趨健全。目前，呼吸器用復合氣瓶定期檢驗的主要依據是TSG R0006—2014《氣瓶安全技術監察規程》以及GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》。

2 定期檢驗中發現的問題

根據日常檢驗中的實際經驗，筆者歸納出定期檢驗中發現較多以及檢驗結論為報廢的幾個問題。

2.1 超過設計使用年限

GB 28053—2011《呼吸器用復合氣瓶》中明確規定，氣瓶(本文指呼吸器用復合氣瓶)的設計使用壽命為15 a。TSG R0006—2014《氣瓶安全技術監察規程》中同樣明確了鋁合金內膽纖維全纏繞氣瓶的設計使用壽命為15 a。根據GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》，對超過設計使用年限的復合氣瓶登記后不予檢驗，按報廢處理。因此，在定期檢驗中，登記記錄氣瓶信息時，發現制造日期已經超過15 a的氣瓶應登記后不予檢驗，按報廢處理。在實際檢驗中，隨著時間推移，2001年(包含)前制造的呼吸器用復合氣瓶都已經到達設計使用年限，檢驗人員應當注意。除此之外，產權所屬單位及使用單位人員也應知曉并注意，在對產權所屬氣瓶的管理中關注氣瓶制造日期，對于超過設計使用年限的氣瓶及時交送指定的有資質的部門或檢驗機構進行報廢處理。

還應當注意的是，若氣瓶送檢時，下次檢驗日期已超過其設計使用年限，那么應將檢驗有效期限提前至其設計使用年限到期時間，并且在出具檢驗報告以及粘貼定期檢驗標簽時另加說明。隨著早期生產的氣瓶逐漸到達設計使用年限，這種情況在實際檢驗中出現很多，應格外注意。

2.2 瓶口螺紋尺寸超標或瓶口螺紋損壞

GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》只是要求瓶口螺紋存在輕度腐蝕、劃傷、和毛刺時用絲錐修復，然后用螺紋塞規進行檢驗，沒有要求所有復合氣瓶用螺紋塞規進行檢驗。但在實際檢驗中，由于磨損等原因，經常有不能通過螺紋塞規檢驗的復合氣瓶，其螺紋強度已經不能滿足工作壓力的要求，特別是一般情況下呼吸器用復合氣瓶的公稱工作壓力為30 MPa。因此，應逐只對定期檢驗的復合氣瓶用螺紋塞規進行檢驗[3]。

實際檢驗中，對于瓶口檢查一項中不能通過螺紋塞規檢驗的復合氣瓶，一般報廢處理，報廢原因為瓶口螺紋尺寸超標。除此之外，一些送檢氣瓶由于使用過程或存放過程中的原因，在氣瓶閥拆除后發現瓶口螺紋已經損壞，無法繼續正常使用，達到報廢標準，也應按照報廢處理。檢驗過程中，在瓶口檢查項目時這兩種情況遇到的比較多。

2.3 碳纖維損傷

實際檢驗中，在外觀檢查一項中經常遇到纏繞層輕微的磨損、劃傷，未傷及玻璃纖維層或僅使玻璃纖維層存在輕微的損傷，根據GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》，這種情況不會對復合氣瓶的安全性和繼續使用產生不良影響。由于呼吸器用復合氣瓶經常在特殊工況下使用，出現輕微的磨損、劃傷在所難免。但是，如果玻璃纖維層下的碳纖維已暴露并且受到損傷，那么就判為三級損傷應報廢。需要注意的是，除了瓶體部分可能出現的三級損傷，更加需要關注瓶底部分，尤其在檢驗過程中檢驗員應格外留意。

需要說明的是，使用者如果發現氣瓶纏繞層有嚴重損傷的，應提前送檢，提前進行定期檢驗[4]。

2.4 瓶閥損壞

同樣是由于呼吸器用復合氣瓶經常在特殊工況下使用的原因，瓶閥閥體出現損壞的情況也比較多，很多時候是閥體組成部件的損壞，有時造成瓶閥無法正常開閉以及瓶閥氣密性試驗不合格。根據GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》，應逐只對瓶閥進行氣密性試驗。如有泄漏，應更換新的瓶閥[5]。這里需要注意，如更換新瓶閥，更換的瓶閥應當選擇具有相應瓶閥制造許可證的單位制造的氣瓶閥門產品。更重要的是，更換的新瓶閥需要重新進行氣密性試驗，合格后才能繼續使用。

另外，作為密封件的O形圈屬于易損部件，定期檢驗中必須更換。如果O形圈不更換，無法保證安全使用到下一個檢驗周期，使用中易出現密封不好漏氣的現象。所以，即使O形圈外觀完好，也應予以更換。

圖4 O形圈

2.5 瓶體泄漏

根據GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》，氣密性試驗用的介質應為干燥、潔凈的空氣，試驗壓力為復合氣瓶的公稱工作壓力，保壓時間不少于1 min。氣密性試驗時，在試驗壓力下瓶體泄漏的復合氣瓶應報廢。根據實際的檢驗經驗，存在瓶體泄漏的氣瓶在進行氣密性試驗時多在未達到公稱工作壓力時即出現瓶體泄漏現象，易發現。但是，少數瓶體泄漏的氣瓶由于泄漏狀態微小，在進行氣密性試驗時只在接近公稱工作壓力的壓力值時才出現易觀察到的氣泡，一般壓力在27 MPa(包含)以上。所以，對于這類氣瓶的氣密性試驗要更加留心注意觀察。

3 定期檢驗項目的質量控制

這里只對定期檢驗項目中的外觀檢驗以及水壓試驗的質量控制進行簡單分析敘述。

3.1 外觀檢驗

根據實際檢驗經驗，近些年來，在對使用單位送檢的復合氣瓶進行外觀檢驗時，筆者發現外觀缺陷是造成氣瓶外觀檢驗不合格的主要因素，主要有磨損、劃傷、撞擊損傷、分層、熱損傷、化學品腐蝕損傷等因素。

根據復合氣瓶外觀損傷情況的輕重，GB 24161—2009《呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定》將損傷程度分為三個級別：

一級損傷：指輕微的損傷，如保護層磨損或少量的玻璃纖維磨損、細微劃傷和不明顯的撞擊痕跡。此類損傷不會對復合氣瓶的安全性和繼續使用產生不良影響，是正常和容許的，可繼續使用；

二級損傷：指磨損、劃傷等比一級損傷更大的損傷。此類損傷應進行修補，修補后進行水壓試驗。如果水壓試驗時保護層修補處出現明顯鼓包或脫落的復合氣瓶應報廢；

三級損傷：指超過二級損傷的磨損、劃傷以及復合氣瓶受撞擊損傷或熱損傷引起的結構損壞、化學品腐蝕損傷。此類損傷的復合氣瓶應報廢。

實際檢驗時，我們應該對照氣瓶認真辨別損傷類型及級別，仔細檢查，態度嚴謹。對于達到三級損傷、應報廢的氣瓶尤其應該重點檢驗，依據、記錄、結論等都要準確無誤。一般情況下，磨損、劃傷、撞擊損傷、分層這幾類損傷類型，如果導致碳纖維層受到損傷，則應對氣瓶予以報廢處理。而撞擊損傷或熱損傷引起氣瓶結構損壞、化學品腐蝕損傷時，也應對氣瓶予以報廢處理。

3.2 水壓試驗

水壓試驗是氣瓶定期檢驗中的關鍵項目，水壓試驗的主要目的是考驗氣瓶的強度，也可檢查氣瓶因內部缺陷而引起的泄漏等。水壓試驗過程中，瓶體出現滲漏、明顯變形或保壓期間壓力有回降(非因試驗裝置或瓶口密封泄漏)的氣瓶應報廢。同時，對容積殘余變形率超過5%的復合氣瓶應報廢。

需要注意的是，水壓試驗時，測試專用水套應經過校準瓶的校驗。校準瓶的大小應與專用水套相適應。另外，根據GB/T 9251—2011《氣瓶水壓試驗方法》，凡遇到下列情形之一時均應校驗水壓試驗裝置：

1. 試驗裝置的停用時間大于2 h并欲重新使用時；

2. 受試瓶的試驗壓力改變時；

3. 對試驗裝置的運行狀態有疑問時；

4. 試驗裝置檢修后準備投入使用時[6]。

水壓試驗裝置的壓力表需要定期校驗。如果壓力表存在顯示、讀數不準，造成誤差，那么在水壓試驗過程中，試驗壓力與實際壓力不符，導致氣瓶容積全變形值不準，又因氣瓶的容積變形值與壓力變化不是線性關系，就會造成容積殘余變形值有誤差，影響容積殘余變形率，導致檢驗結果不可靠。

試驗前測出待測瓶內與水套內試驗用水的溫度，待測瓶內與水套內試驗用水的水溫差應不大于3℃。這就要求我們在進行水壓試驗時，應該記錄試驗溫度，并且注意環境溫度的變化。夏季時，水中氣體溶解度增大，待測瓶注滿水后，產生的氣泡較多，因此在做水壓試驗時，應在試驗前用橡膠錘輕擊待試瓶瓶體，排盡附著于瓶內壁的氣泡，并用水注滿。否則，容積全變形值及容積殘余變形值就會有誤差，導致容積殘余變形率不準確，影響檢驗結果。

水壓試驗過程中，加壓時如果升壓速率不穩，或者在泄壓過程中泄壓過快，造成氣瓶的彈性變形跟不上壓力的變化，同樣會造成容積全變形值或容積殘余變形值有誤，從而影響容積殘余變形率，導致檢驗的不準確。所以，這就要求水壓試驗裝置的升壓速率穩定。一般要求受試瓶水壓試驗的加壓速率，其數值應不大于氣瓶水壓試驗壓力的3%。對于目前應用最為廣泛的6.8 L呼吸器用復合氣瓶，一般情況下水壓試驗壓力為45 MPa或50 MPa，那么它的加壓速率應該不大于1.35 MPa/s或1.5 MPa/s。同樣，水壓試驗裝置的泄壓系統也不可泄壓過快。

此外，如果在升壓過程中若發現升壓速度明顯增快或減慢的現象時，應立即停止水壓泵，尋找升壓速度異常的原因并予以處置。試壓過程中，特別是受試瓶內的壓力超過公稱工作壓力后，不得使受試瓶受到沖擊或碰撞。當壓力測量儀表的示值未降為“零”時，嚴禁拆卸承壓管道上的一切承壓件和拆裝受試瓶，嚴禁旋緊承壓管道上的接頭。

4 定期檢驗中應注意的問題

4.1 放氣和氣瓶閥拆除

如果復合氣瓶內有壓縮氣體，應緩慢打開氣瓶閥進行放氣，直至確認瓶內氣體壓力與環境壓力一致時，將復合氣瓶放在氣瓶夾具上夾緊，用適當的方法卸下氣瓶閥。切忌因為檢驗進度而降低檢驗安全性，放氣切勿大幅旋扭瓶閥，造成瓶內壓縮氣體瞬時大量放出，一旦出現意外，對檢驗人員人身安全極度危險。氣瓶閥拆除時，有時因為瓶閥故障原因，會造成一些殘余壓縮氣體無法排除，這時就需要檢驗人員根據經驗判斷實際情況，無論是根據空瓶滿瓶實際重量還是瓶閥的異常狀態等，保證排盡瓶內有壓縮氣體，再進入之后的檢驗流程。

4.2 干燥

水壓試驗后排盡瓶內注水，要進行瓶體內部干燥。干燥溫度應不超過65℃，時間應足夠長以保證瓶內完全干燥。如若干燥不充分，在安裝瓶閥后，瓶體內部濕度大，長期使用會導致氣瓶內壁氧化、腐蝕，造成氣瓶安全性下降。所以，在水壓試驗后要保證氣瓶充分干燥，再進入之后的氣密性試驗環節。

4.3 報廢

對于檢驗結論為報廢的氣瓶，應交予復合氣瓶產權單位歸檔并對報廢復合氣瓶進行壓扁或鋸斷等不可修復的方式進行永久破壞性處理，不得采用鉆孔或者破壞瓶口螺紋的方式。

4.4 檢驗標記

不同于其它氣瓶打鋼印的方法，對于纏繞氣瓶，應采用透明的環氧樹脂覆蓋的標簽粘貼方法，做出檢驗標記。

5 結 論

呼吸器用復合氣瓶的定期檢驗非常重要，提高呼吸器用復合氣瓶的安全系數，才能避免在搶險救援的惡劣環境下對搶險救援人員造成人身危害。了解呼吸器用復合氣瓶定期檢驗的重要性，按時定期檢驗，可以有效保證搶險救援及某些特殊工況條件下安全地進行作業，保障使用人員的作業安全。

[1] 張克銅. 空氣呼吸器復合氣瓶及定期檢驗[J]. 中國個體防護裝備，2009(5): 40-44.

[2] 楊貴榮. 影響呼吸器用復合氣瓶檢驗合格的因素分析[J]. 科技傳播，2011(10): 47.

[3] 郝延平，王玉，孔令偉，等. 呼吸器用纖維纏繞復合氣瓶的定期檢驗[J]. 中國特種設備安全，2012(1): 7-12.

[4] TSG R0006—2014 氣瓶安全技術監察規程[S]．

[5] GB 24161—2009 呼吸器用復合氣瓶定期檢驗與評定[S]．[6] GB/T 9251—2011 氣瓶水壓試驗方法[S]．

The Analysis on Periodic Inspection of Composite Cylinders for Breathing Apparatus

SU Ming

(Shenyang Institute of Special Equipment Inspection & Research, Shenyang 110035, China)

In recent years, the use security of breathing apparatus have attracted widespread attention, which is efficient breathing apparatus in common use for firefighting, emergency and special working conditions. Composite cylinders for breathing apparatus are an important part of breathing apparatus. In this paper, the importance of periodic inspection on composite cylinders for breathing apparatus is illustrated, which is based on the relation of periodic inspection importance, current situation, problems founded, quality control and matters need attention.

breathing apparatus; composite cylinders for breathing apparatus; periodic inspection; wrapped fiber reinforced cylinders

2016-10-09

TH49

A

1007-7804(2016)06-0044-05

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.06.013

蘇 明(1984)，男，漢族，工程師，就職于沈陽特種設備檢測研究院。E-mail：suming1984@163.com。