冷凍液化氣體汽車罐車定檢檢驗問題探討

賀小剛 劉相庭

（北京市特種設備檢驗檢測研究院 北京 100029）

冷凍液化氣體汽車罐車一般用于充裝臨界溫度不高于-50 ℃的冷凍液化氣體,主要包括液氧、液氮、液氬、二氧化碳和液化天然氣等?；方橘|,這些介質廣泛應用于醫療、航空航天、半導體電子工業、城市交通、民用燃氣等領域,液氧有助燃特性,液化天然氣易燃易爆。冷凍液化氣體汽車罐車一旦發生安全事故,對公共安全影響較大,對環境的危害較嚴重。

為保障在役汽車罐車安全使用,國內特種設備法規安全技術規范對汽車罐車實行全壽命周期管理,包括設計、制造、改造、維修、使用、充裝、檢驗檢測和運輸等。汽車罐車定期檢驗主要依據為TSG R0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》(以下簡稱《移動容規》)和TSG R7001—2013《壓力容器定期檢驗規則》（以下簡稱《定檢規》）,定期檢驗包括年度檢驗和全面檢驗,其中全面檢驗包括年度檢驗的全部內容。通過多年的汽車罐車定期檢驗和檢驗質量管理工作,本文結合實際檢驗工作對冷凍液化氣體汽車罐車充裝介質、緊急切斷裝置檢驗、裝卸軟管、真空度檢測和氣密性試驗等檢驗項目具體實施過程中遇到的問題進行了探討。

1 罐車充裝介質

1.1 充裝介質不符合《特種設備使用登記證》要求

罐車定檢過程中,發現存在罐車實際充裝介質與《特種設備使用登記證》中允許充裝介質不一致的情況。

1.2 充裝介質非單一介質

筆者在審核汽車罐車定期報告時,發現個別罐車檢驗報告的允許充裝介質非單一介質,檢驗人員解釋為罐車設計圖紙中內容器的充裝介質為液氧、液氮和液氬,所以在檢驗報告中允許充裝介質填寫為液氧、液氮和液氬。

根據《移動容規》中的要求,使用單位應當在移動式壓力容器投入使用前,按照銘牌和產品數據表規定的一種介質,逐臺辦理《特種設備使用登記證》及電子記錄媒介[1]。

因此汽車罐車檢驗報告中允許充裝介質填寫“液氧、液氮和液氬”,雖然符合罐車設計要求,但是不符合《移動容規》對充裝的要求,汽車罐車只允許充裝一種介質是基于加強汽車罐車在役安全管理的要求而提出的,使用單位如果需要變更罐體充裝介質,應按照《移動容規》中5.11條中的要求,“變更充裝介質,如果在原出廠設計文件（竣工圖、產品說明書等）允許范圍內,使用單位應當向使用登記機關提出書面申請,經具備相應檢驗資質的檢驗機構按照定期檢驗的規定進行相應檢驗,合格后方可辦理使用登記變更手續”[1]。

2 緊急切斷裝置檢驗

2.1 法規標準、安全技術規范和相關管理規定對罐車緊急切斷閥的設置要求

1）按照《移動容規》中的要求,“充裝易燃、易爆介質以及毒性程度為中度危害以上（含中度危害）類介質的移動式壓力容器,其罐體的液相管、氣相管接口處應當分別裝設1套緊急切斷裝置,并且其設置應當盡可能靠近罐體。緊急切斷裝置一般由緊急切斷閥、遠程控制系統、過流控制閥以及易熔合金塞等裝置組成,緊急切斷裝置應當動作靈活、性能可靠、便于檢修,緊急切斷閥閥體不得采用鑄鐵或者非金屬材料制造”[1]。

2）按照《罐式危險品運輸車及半掛車補充安全技術要求》（工信部產業〔2012〕504號）中的要求,“罐式危險品運輸車及半掛車的底部出口應設置緊急切斷裝置。緊急切斷裝置應為與罐體相連的第一道關閉裝置,緊急切斷裝置的設置應盡可能靠近罐體根部,不應兼作他用。運輸GB 12268—2012《危險貨物品名表》中第2類第2項不燃氣體的罐式危險品運輸車可根據需要選裝緊急切斷裝置”[2]。

液氧、液氮和液氬屬于GB 12268—2012中的第2類第2項不燃氣體,因此充裝這3種介質的汽車罐車可根據需要選裝緊急切斷裝置。

3）《移動容規》第2號修改單規定,緊急切斷閥與罐體液相管、氣相管的接口,應當采用螺紋、焊接或者法蘭的連接形式；緊急切斷閥及其安裝基座應當得到保護,以防被外力損壞。筆者檢驗過的充裝LNG介質的低溫液體汽車罐車均安裝有緊急切斷裝置,充裝液氧、液氮和液氬介質的低溫液體汽車罐車一般也安裝有緊急切斷裝置,而且緊急切斷閥與管路接口采用焊接連接。

2.2 《定檢規》對緊急切斷裝置的檢驗要求

按照《定檢規》中的要求,真空絕熱罐體罐車進行全面檢驗時,緊急切斷裝置檢驗項目包括外觀檢驗、解體檢驗、性能校驗、遠控系統試驗和緊急切斷閥耐壓試驗等[3]。

1）對于解體檢查,需要進行清洗、解體,檢驗閥體、彈簧、密封面等有無損傷變形、腐蝕生銹和裂紋等缺陷[3]。

關于汽車罐車定期檢驗的相關論文也提出,檢驗單位對液化氣體汽車罐車定期檢驗時一定要嚴格執行相關安全技術規范和制造標準,罐車定期檢驗重點是安全附件的檢查,特別要做好閥門解體檢查和裝配試驗[4]。

2）對于緊急切斷閥性能校驗,需要測試緊急切斷閥是否在5 s內閉止[3]。

3）對于緊急切斷閥耐壓試驗,《定檢規》要求“按照罐體設計壓力的1.5倍,對緊急切斷閥進行耐壓試驗,保壓時間不少于10 min,耐壓試驗前后,分別以0.1 MPa和罐體設計壓力進行氣密性試驗,保壓時間不少于 5 min”[3]。

2.3 緊急切斷裝置定檢過程中的問題

1）在定檢過程中發現緊急切斷閥與管路接口一般采用焊接連接,緊急切斷閥無法拆卸,因此緊急切斷閥解體檢驗、性能校驗和強度試驗等檢驗項目均無法實施,這是普遍存在的現象也是不容回避的事實。如果這些項目不檢驗就出具合格報告,罐車投用后一旦因緊急切斷裝置發生事故,檢驗人員和檢驗機構需要承擔相關責任。因此建議《定檢規》考慮實際情況,合理確定冷凍液化氣體緊急切斷裝置的定期檢驗項目。

2）對某汽車罐車制造廠制造的5輛充裝液氧、液氮和液氬介質的汽車罐車的緊急切斷閥進行動作試驗性能測試,其閉止時間均為8～9 s,超出《定檢規》中要求的5 s內閉止的規定,檢驗結論為不合格。但是根據NB/T 47058—2017《冷凍液化氣體汽車罐車》中的要求,緊急切斷閥應符合GB/T 24918—2010《低溫介質用緊急切斷閥》中的規定[5],該標準規定“用氮氣或者氦氣按介質流動方向施加與最高工作壓力相同的試驗壓力,當緊急切斷閥開始動作后,必須保證在10 s內關閉”[6]?？梢钥吹骄o急切斷閥閉止時間符合制造標準要求但是不符合《定檢規》要求。因此建議《定檢規》對于緊急切斷閥性能校驗,應明確其閉止時間符合緊急切斷閥相應制造標準要求的規定。

3 裝卸軟管檢驗

冷凍液化氣體汽車罐車裝卸軟管檢驗常見問題如下：

1）裝卸軟管缺少防止拉脫的安全保護措施,不符合《移動容規》中6.3條中的要求。按照要求裝卸用管應當有防止裝卸用管拉脫的安全保護措施[1],常見的防止拉脫的安全保護措施有拉斷閥,一般安裝在固定式壓力容器管路系統中,拉斷閥見圖1。

圖1 拉斷閥

2）裝卸軟管未進行耐壓試驗或者耐壓試驗壓力不符合要求,軟管耐壓試驗報告中,試驗壓力經常錯誤地選取為罐車裝卸系統工作壓力的1.5倍。根據《移動容規》中的要求,試驗壓力應為裝卸軟管公稱壓力的1.5倍,同時裝卸軟管的公稱壓力不得小于裝卸系統工作壓力的2倍。[1]因此裝卸軟管的耐壓試驗壓力至少為罐車裝卸系統工作壓力的3倍。

3）裝卸軟管的出廠資料未明確軟管的公稱壓力和爆破壓力。盡管裝卸軟管不需要制造許可,但是軟管制造單位應嚴格按照產品標準進行生產,并出具規范質量證明文件,用于移動式壓力容器裝卸的軟管,其出廠資料應包含公稱壓力和爆破壓力等參數。

4）裝卸軟管無永久標識,例如標識僅用膠帶纏繞粘貼在軟管上,出廠質量證明文件無法追溯到實物,也無法保證使用的裝卸軟管和檢驗的裝卸軟管是相同的。軟管標識應采用焊接或者其他方式永久連接在軟管本體上,圖2為焊接連接在本體上的金屬銘牌。

圖2 焊接連接在軟管上的金屬銘牌

4 真空度檢測

4.1 罐車真空度檢測環境要求

按照NB/T 47058—2017中的要求,罐車在制造時夾層封結真空度是在常溫下測定的,夾層封結真空度實測值應符合表1中的要求[5]。因為封結真空度測量時,伴隨著夾層抽真空過程和空氣加熱過程,測量環境是干燥空氣,因此封結真空度可以控制的很低。同時NB/T 47058—2017標準中第6.5.14.4條中要求夾層真空性能應滿足5年真空使用年限[5]。

表1 封結真空度

針對真空多層絕熱和真空粉末絕熱罐體罐車,《定檢規》分別給出了真空度合格指標,超過該指標罐車需要重新抽真空,并且明確要求真空度在常溫下測定。根據GB/T 18443.2—2010《真空絕熱深冷設備性能試驗方法 第2部分：真空度測量》中的要求,常溫真空度是指真空絕熱深冷設備中未注入深冷液體,且內膽與外殼都處于環境溫度時的靜態夾層真空度[7]。在運營旺季,罐車一直往返于氣源站和用氣單位,罐車內容器大部分時間充裝有低溫介質,即使卸液后,按照《移動容規》中的要求,介質也不能卸凈,仍有0.05～0.1 MPa的余壓,內罐仍處于低溫狀態,不符合常溫下測定真空度的要求。

如果要求常溫下測定真空度,就需要罐車卸液后在停車場停放較長時間,這將影響運輸公司的經濟效益。檢驗時罐車往往充裝有低溫介質,檢驗人員測得的真空度是低溫真空度。

以常見的充裝液氮介質的冷凍液化氣體汽車罐車（真空多層）為例,假定充裝有液氮（使用溫度為-196 ℃）,夾層真空度為1.33 Pa,此值符合《定檢規》中的要求,不需要抽真空。但是對于該罐車,估算其常溫下（20 ℃）的夾層真空度將變為：293.15/77.15×1.33 Pa=5.05 Pa,真空度將不符合《定檢規》中的要求,需要重新抽真空。

因此建議《定檢規》應區分充裝有低溫介質和未裝低溫介質2種工況,分別給出真空度合格指標,使得真空度檢測更加便利、更有實操性。

4.2 真空度測量

冷凍液化氣體汽車罐車采用真空粉末絕熱或者高真空多層絕熱結構,其真空度測量可以采用直接測量法,也就是利用安裝在罐車上的真空硅管直接測量夾層的真空度。國內冷凍液化氣體汽車罐車制造廠家眾多,為了解各廠家所用硅管的具體情況,筆者對國內主要冷凍液化氣體汽車罐車制造廠家進行了調研,罐車使用的國外品牌硅管主要型號有TELEDYNE HASTINGS DV-5R、DV-6R等,均為熱偶硅管,DV-5R、DV-6R硅管測量范圍分別為0.01～13.3 Pa和0.1～133 Pa；罐車使用的國內品牌硅管主要型號有VG系列[如 VG-G22(S1)、VG-G22(U1)]和 ZGF-04F等,通過調研發現國外品牌的真空硅管在市場占有率方面占據壟斷地位。

《定檢規》中對罐車夾層真空度的要求見表2[3],DV-5R、DV-6R硅管均能滿足測量范圍要求。

表2 真空度檢測（常溫下）

硅管和真空計是配套使用的,在進行真空度測定前檢驗人員要查詢罐車所安裝的硅管制造廠家及型號,選用配套的真空計。測量時真空計檔位需要與硅管型號相一致才能正確測定夾層真空度,真空計選錯或者真空計檔位選錯將導致無法讀數或者讀數偏差較大。

對于國外品牌TELEDYNE HASTINGS DV-5R、DV-6R型號硅管,選擇該公司生產的真空計,對于DV-5R、DV-6R型號硅管,測量真空度時真空計應分別選擇DV-5、DV-6R檔位,見圖3。對于國內品牌硅管,選擇相應廠家生產的真空計。

圖3 硅管和真空計

4.3 真空度超標情況的處理

對于罐車定期檢驗,《定檢規》中A2.11條中要求,對于真空多層絕熱和真空粉末絕熱罐體罐車,夾層真空度分別大于1.33 Pa和13.3 Pa時,需要重抽真空[3]。根據多年檢驗可知,深冷容器在使用2～3 a后,其真空性能均明顯下降,真空度數值增大[3]。以北京地區2021年1～8月定檢的充裝各種低溫介質的汽車罐車為例,共檢驗128余輛罐車,其中21輛罐車真空度超標,真空度不合格罐車占比為15.6%。真空度不合格罐車統計數據見表3。

表3 真空度不合格罐車統計表

部分罐車使用單位在檢驗機構定檢前,會自行測量罐車真空度,對不合格的罐車自行安排抽真空,其目的主要是保證檢驗機構定檢時一次通過,因此上述統計數據只能最低限度地反映真空度不合格情況。

目前,《定檢規》未對抽真空單位資質進行要求,由于冷凍液化氣體汽車罐車夾層真空度對于保證罐車低溫絕熱性能非常關鍵,為確保罐車安全,建議《定檢規》對抽真空單位資質進行要求。

5 氣密性試驗

冷凍液化氣體汽車罐車氣密性試驗是罐車定期檢驗重點檢驗項目,對于充裝易燃、易爆、有毒介質的冷凍液化氣體汽車罐車尤為重要。

以北京地區2021年1～8月定檢的充裝各種低溫介質的汽車罐車為例,共檢驗128余輛罐車,其中11輛罐車管路系統存在泄漏,泄漏部位主要包括安全閥座、緊急切斷閥、液位計接口、壓力表接口、增壓閥等部位。

6 結論和建議

冷凍液化氣體汽車罐車定期檢驗主要依據《移動容規》和《定檢規》,其緊急切斷閥裝置、真空度測量及合格指標、氣密性試驗都是關鍵檢驗項目,為確保檢驗切實可行,筆者提出如下建議：

1）在定檢過程中發現緊急切斷閥與管路接口一般采用焊接連接,緊急切斷閥無法拆卸,因此《定檢規》中要求的緊急切斷閥解體檢驗、性能校驗和強度試驗等檢驗項目均不能進行,這是普遍存在的現象。建議《定檢規》考慮實際情況,合理確定緊急切斷裝置的定期檢驗項目。

2）對于緊急切斷閥閉止時間,定檢指標要求嚴于緊急切斷閥制造標準要求,建議《定檢規》對于緊急切斷閥動作試驗,應明確其閉止時間符合相應制造標準的規定。

3）《定檢規》中要求在常溫下測定夾層真空度,不太切合實際情況,建議《定檢規》區分充裝有低溫介質和未裝低溫介質2種工況,分別給出真空度合格指標。

4）氣密性試驗時,應重點檢查管路系統,尤其是安全閥座、緊急切斷閥、液位計接口、壓力表接口、增壓閥等部位。