汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶的安装监督检验与质量控制

苏 明 ，戚基艳

(1.沈阳特种设备检测研究院，辽宁 沈阳 110035;2.沈阳工学院，辽宁 抚顺 113122)

·气瓶检验·

汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶的安装监督检验与质量控制

苏 明1，戚基艳2

(1.沈阳特种设备检测研究院，辽宁 沈阳 110035;2.沈阳工学院，辽宁 抚顺 113122)

近些年，伴随国家对清洁能源和环境污染的重视，天然气汽车以其绿色排放、成本低廉等优点发展迅速，车用气瓶的需求量也与日俱增。车用气瓶安装是天然气汽车的质量安全环节中极其重要的一个方面，对其进行监督检验是保证天然气汽车安装质量和使用安全性的必要监督管理。通过对安装监检的重要性及现状、重点问题、应注意的问题、质量控制与建议等进行叙述分析，说明了安装监督检验的重要性。

天然气汽车；压缩天然气；金属内胆纤维环缠绕气瓶；安装监督检验；车用气瓶

0 引言

近些年来，环境污染和能源的综合利用愈加受到人们的关注.天然气已探明储量达140万亿m3，是目前可知的绿色清洁燃料中储量较为丰富的，加之其经济效益较高，配套技术已成熟，使得天然气汽车快速发展[1]。天然气汽车是在燃油车上添加天然气供给系统，改装而成的油气两用汽车，其安装系统简图如图1所示。安装车用气瓶后的天然气汽车如图2所示。其具有排放低、技术成熟、操作方便、资源充足及成本低等优点，特别适宜作为公交车和出租车使用[2]。

车用气瓶是天然气汽车的储气设备。当前，天然气汽车的气体燃料储存设备主要为车用环向缠绕气瓶，在本文中指汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶，如图3所示，其组成结构如图4所示。

1.压差传感器；2.喷轨；3.压力表；4.真空管；5.减压器；6.水管；7.过滤器；8.高压气管；9.高压电磁阀；10.油气转换开关；11.气路钢管；12.车用气瓶

图2 天然气汽车

图3 汽车用压缩天然气金属内胆纤维环缠绕气瓶

图4 金属内胆纤维环缠绕气瓶的组成结构图

1 安装监督检验的现状及重要性

随着我们国家的发展进步，公众对特种设备安全的重视日益增长。因而，作为在公共汽车和出租汽车上广泛使用的盛装车用气体燃料的特种设备——车用气瓶的安装质量和使用安全性也引起了普遍关注。

与一些在固定位置使用的特种设备不同，车用CNG气瓶具有可移动、承受高压的特性，其监管、检验等方面的问题较为繁杂，因而其安全使用方面的不确定性也随之而来[3]。车用气瓶安装是天然气汽车的质量安全环节中极其重要的一个方面。由于车用气瓶安装质量出现问题，使得介质泄漏而引发汽车燃烧乃至爆炸的事故持续存在，给车内人员造成无法弥补的人身伤害和财产损失。鉴于此种特殊性，为规范车用气瓶使用安全，保障人民生命财产安全，就非常有必要对车用气瓶进行严格的安全监督管理。因此，监督检验车用气瓶的安装过程以及安装质量就显得极为关键。

车用气瓶安装前，安装单位需申报进行车用气瓶安装监检。没有经过安装监检合格，车用气瓶不得使用和充装[4]。近些年，车用气瓶随着清洁、绿色能源汽车需求的快速增长，其需求量也与日俱增，因此车用气瓶的安装监督检验也显得愈发重要，其安全状况直接影响使用人员的生命、财产安全。

2 安装监督检验的重点问题

车用气瓶的安装监督检验，是指安装单位在其安装过程中，由监检人员对车用气瓶、安全附件以及固定装置的安装过程和安装质量进行监督检验[4]。车用气瓶安装监督检验的一般程序可归纳概括为(图5所示)：

图5 车用气瓶安装监督检验流程图

车用气瓶、安全附件和固定装置在安装过程中涉及的安全性能项目以及安装质保体系运转情况进行监检是车用气瓶安装监检的两个主要方面[4]。包括：

1.审查特种设备(车用气瓶)安装许可；

2.核查设计文件、图样和安装过程中的各项记录；

3.核查制造监检证书、批量质量证明书、气瓶合格证以及定检报告等文件；

4.检查气瓶外观质量、安装状况，支架的建造以及安装质量；

5.现场监督泄漏试验；

6.核查安装竣工资料；

7.监督质保体系运转情况。

2.1安装资料审查

取得压力容器1级安装许可资格之后，安装单位方可在许可范围之内(项目和场地)从事车用气瓶安装[4]。

在首次监检时，监检员应当核查安装单位的许可资格，核查其持有的安装许可证，并记录核查日期。同时，核查车用气瓶的安装设计图样是否符合要求。针对不同类型设计图样，遇到核查日期不一致时，注意区分记录核查日期。

2.2气瓶文件核查

资料核查气瓶文件包括气瓶的批量质量证明书、制造监检证书、合格证等。气瓶的批次是否对照无误，气瓶编号需在监检证书和批量质量证明书的起始编号界限之内。安装设计图样、工艺文件需与相关规范和标准的规定一致。报废或者超期未检的车用气瓶不允许安装在机动车上[4]。

2.3气瓶外观质量检查

监检员应当实物检查车用气瓶的外观质量。对于金属内胆环向缠绕气瓶，检查其金属部分有无擦伤，划伤，凸起，凿伤，腐蚀，凹陷等缺陷；缠绕层有无划伤，磨损，擦伤，热损伤，凿伤，化学性侵蚀，冲击伤，老化，应力腐蚀裂纹等缺陷；瓶口螺纹有无变形，腐蚀，裂纹或其他机械损伤等缺陷。外观质量不合格的气瓶，不得进行安装。

2.4安装质量检查

1.检查气瓶实际安装、安装位置与设计图样是否相符并满足相关规范标准的要求。

安装的环境温度应低于等于60℃，安装位置与热源远离。为避免阀门渗漏造成气体进入载人车厢，安装位置应当处于通风状态或者具有有效的通风措施。原则上车用气瓶不得在载人车厢内安装。特殊需要无其他选择时，可安装在载人车厢内，但应与之有效安全隔离。通过采取密闭保护箱(盒)、波纹管及通气接口将瓶阀及连接的高压接头与载人车厢隔离。多个气瓶安装时，布置应布排合理、保持整齐。为防止意外时将泄漏的气体排出车外，通气接口的排气方向应指向车尾，并且使之空间范围在与地面成45°圆锥内。安装后，应保证通气接口与排气管、其他热源间的最小间距为250 mm，并且通气达到的总面积大于等于450 mm2[5-6]。

2.检查支架、螺栓以及胶垫与相关规范标准的符合性，检查它们的安装是否稳固、可靠。

固定支座需要牢靠固定在车体平稳承力处，一般在后备箱内，并确保至少有四个固定点连接在结构件上，其间距可保证车用气瓶安装后的稳固、可靠。为防止气瓶移动、扭转和震动松脱，气瓶与固定支座之间应装设有不小于4 mm厚度的橡胶垫[5]。橡胶垫需具备防止脱落和自身移动的性能。紧固螺栓的尺寸满足受力要求，扭紧力矩符合设计要求，并且具有防松装置[5]。

3.检查瓶阀第一道接口的安装应保证连接严密、无泄漏。

2.5泄漏试验现场监督

现场监督车用气瓶泄漏试验的程序、结果与规范标准、图样的要求是否一致。试验压力为20 MPa，工作温度不小于5℃。试验时将中性发泡液刷涂在管路接头被检测部位上，仔细观察至少1 min，保压5 min以上。若压力表指针无下降，无异常响声及泄漏，视为合格。试验后，为了保护系统部件免于产生腐蚀，应整理干净被检测部位的发泡液[6]。

除了重点对瓶阀处第一道螺纹接口进行泄漏试验，还应对发动机舱处的加气口位置进行泄漏试验，此处因部件连接不紧也易出现泄漏。此外，压力表不可安装在驾驶室内，应安装牢固，安装位置易于观察、防震并且避免损坏。特殊情况安装在裸露位置时，需加装防护罩。

2.6安装竣工资料审查

核查安装竣工资料与相关规范标准的符合性。确认各个监检项目均符合要求后，监检员确认签字。依据监检记录，完成监检项目表的填写以及安装监检证书的出具。

3 安装监督检验需注意的问题

3.1安装改造范围超限

许可证书注明了获准的安装范围，例如小型车等。然而，根据GA802《机动车类型 术语和定义》所述，只有在载客汽车分类中有小型车的说明，但不包括微型载客汽车。遇到某些安装单位对安装范围界定不清的问题，出现超范围安装改装时，监检人员需特别注意。对于此类问题，建议及时查阅相关标准资料、征询发证机关或上级管理部门，避免出现错误监检，造成违规工作。

3.2安装质量不符合规范

以下问题比较常见：

1.安装设计图样、工艺不齐全，无法涵盖所有安装车辆的型号、类型；

2.安装单位的自检资料签字不及时或无签字；

3.固定支架未做强度试验或强度试验不合格；

4.对多个气瓶进行安装时，安装后的安全距离 不足，排列布置不合理；

5.没有采用密封盒与载人车厢有效安全隔离，就将车用气瓶安装在载人车厢内；

6. 压力表安装后不易观察，等等。

3.3气瓶文件资料不全

安装单位无法提供气瓶制造许可证明，气瓶文件资料与所安装气瓶的编号无法对应，提供的资料不真实[7]。存在个别情况，由于种种原因某些制造单位无法提供原始出厂资料，导致使用者、使用单位或安装单位无法准备齐全气瓶文件资料。此种情况，如各地已有相关文件则可相应处理，但监检人员应在项目表中如实列出资料审查的具体情况，将见证情况明述。

3.4隔离栅、气瓶容积、强度试验

CNG如泄漏易遇明火发生爆炸及燃烧，为防止车厢内人员因吸烟等带来明火，车用气瓶安装在后备箱时，后备箱与载人车厢后排座位间应有隔离栅，以起到防护隔离作用[8]。除此之外，汽车在长期行驶过程中存在气瓶泄漏气体的可能。这样就需要在安装时设置保护装置和通气接口，一旦发生气体泄漏，使得泄漏的气体不被阻隔，可以安全排出车外[8]。

部分车型不适宜安装较大容积气瓶，但一些车主为增加续驶能力，刻意更换较大容积的气瓶。在安装时空间不足，外缘距离狭小，瓶阀甚至碰到车体内壁。这样一来，在长时期行驶途中，如遇到事故或路况颠簸，难以保证瓶内天然气不会因故泄漏。

某些安装单位的固定支架问题颇多。例如，支架容易产生变形失稳，整体刚性较差、厚度不足、材料材质低劣；外观油漆质量较差，抗蚀性能不满足要求等。气瓶安装牢固后，安装单位需进行气瓶安装强度试验，确保气瓶支架在前、后、上、下、左、右的方向上都可以承受住8倍于充满额定工作压力的气瓶重力的静力[5-6]。对于不同车型，安装单位应设计不同类型的支架，且都应进行车架安装强度试验。

3.5私自改装，违规移装

鉴于经济成本考虑，某些车辆燃气改装的车用气瓶是旧车用气瓶，通过非正常途径而来并且使用过，更有甚者由不具备资质的单位或个人改装。某些车主在车辆报废前将车用气瓶移装，旧车用气瓶就难免被非法移装[9]。对于旧的车用气瓶的管理和追查十分困难、难度巨大。

4 质量控制与建议

安装监检工作需监检人员参照经验，依据相关规范标准，按照实际情况监督安装单位及时正确处理，保证安装质量符合要求。笔者总结出如下质量控制项目。

4.1资格证书

安装单位在有效期满前6个月提出换证申请，变更取证场地，也需及时办理变更手续[10]。

4.2气瓶技术资料

安装单位需及时提供真实、可靠的气瓶文件资料。

4.3设计图样及工艺

设计图样及工艺应当覆盖所有安装车辆的型号。

4.4安装质量文件

符合相关规范标准的规定。

4.5安装质量

车用气瓶安装位置、固定支架的质量及安装应符合规范标准的要求。

同时，归纳整理出以下建议：

1.加强过程监督。对于发现的问题，监检人员需要及时提出，并监督安装单位及时整改，确保安装质量。

2.规划设计图样、安装工艺。每种类型、规格的车辆都应有差异化的设计图样、工艺与之对应。

3.强化固定支架的设计、制作。确保固定支架的材料、制作符合要求，根据不同的车辆型式、规格设计出与之对应的固定支架型式与规格尺寸。

4.规范质量记录和出厂技术资料。安装质量记录的内容和格式，应与相关规范和标准的要求符合一致；出厂技术资料严格执行相关规范标准，确保无误。

5.重视泄漏试验的现场监督。验证安装质量最重要、突出的环节就是泄漏试验，监检人员必须现场监督。在规定的试验压力下，仔细检查受检部位，确保试验合格。

6.加强质保体系运行的监督。质保体系是否可持续、有效运转是车用气瓶安装质量的有力保证。每年至少一次对安装单位的质保体系运行情况进行评价，并督促对出现的问题及时处理改正。

5 结语

从切实确保车用气瓶的安装安全质量的角度出发，规范车用气瓶安全监督管理，对车用气瓶的安装过程和质量进行监督检验极其重要。安装资料、气瓶文件、气瓶外观、安装质量、泄漏试验以及竣工资料等是车用气瓶安装监检的重要监检项目，监检人员通过对以上项目的安装监督检验与质量控制，有效地保证了车用气瓶这一与人民大众接触广泛的特种设备的安装质量。

[1] 陈基杰，孙芃．天然气汽车的现状及发展趋势[J]．城市公用事业，2003，17(6)：30-32.

[2] 朱会田，彭生辉．压缩天然气汽车储气瓶的安全性设计与使用[J] ．汽车与配件，2001(30)：26-27.

[3] 杨勇．试论车用CNG 气瓶的安全检验与质量管理[J].科技咨询，2015(7)：111.

[4] TSG R0009—2009 车用气瓶安全技术监察规程[S].

[5] GB/T 18437.1—2009 燃气汽车改装技术要求 第一部分：压缩天然气汽车[S].

[6] GB/T 19240—2003 压缩天然气汽车专用装置的安装要求 [S].

[7] 王涛全．车用气瓶安装监督检验的质量控制[J]．科技传播，2012(7)上：104-106.

[8] 刘志炎．出租车CNG气瓶安装监检中的相关问题[J] ．中国特种设备安全，2014，31(2)：35-37.

[9] 张富胜．车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策[J] ．中国安全生产科学技术，2011(11)：210-215.

[10] TSG R3001—2006 压力容器安装改造维修许可规则[S].

TheInstallationSupervisionandInspectionandQualityControlofHoopWrappedFiberReinforcedCompositeGasCylinderswithMetalLinersofCompressedNaturalGasforAutomotiveVehicles

SU Ming1，QI Jiyan2

(1.Shenyang Institute of Special Equipment Inspection & Research，Shenyang 110035，China;2.Shenyang Institute of Technology，Fushun 113122，China)

In recent years, with the country's attention to clean energy and environmental pollution, natural gas vehicles develop rapidly as its green emissions, low cost and other advantages, the demand for gas cylinder for vehicles is also increasing. Gas cylinder for vehicles installation is a very important aspect for the quality and safety part of natural gas vehicles, supervision and inspection is necessary supervision and management to ensure the installation quality and use safety of natural gas vehicles. In this paper, the importance of installation supervision and inspection on the gas cylinders for vehicles is illustrated, which is based on the relation of installation supervision and inspection importance, current situation, key issues, matters need attention, quality control and suggestion.

natural gas vehicle；CNG；hoop wrapped fiber reinforced composite gas cylinders with metal liners；installation supervision and inspection；gas cylinders for vehicles

2017-09-04

TH49

A

1007-7804(2017)05-0048-06

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.05.010

苏 明(1984)，男，汉族，工学硕士，工程师，从事承压类特种设备检验检测工作。联系方式：suming1984@163.com。

“电”一下，二氧化碳变燃料效率达99%

近日，中科院上海高研院—上海科技大学低碳能源联合实验室在二氧化碳电催化转化研究方面取得重要进展。以洁净的可再生电能为能源，在温和的反应条件下分别将二氧化碳一步转化为甲酸和乙醇，电流效率分别高达99%和77%。相关成果均发表于国际知名期刊《德国应用化学》。

甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。据中科院上海高研院陈为研究员介绍，将二氧化碳通过电催化法高效率地转变成甲酸，催化剂的选择是关键。经过近两年不断探索，陈为团队筛选尝试了大量金属、合金催化剂，最终发现由金属钯、锡组成的Pd-Sn合金催化剂具有非常优异的性能。只需施加非常低的电压，并且在常温、常压条件下，该催化剂就能够将二氧化碳转化生成甲酸，电流效率高达99%，显示出良好的应用前景。

陈为说，风能、太阳能等新能源发电很大的一个问题是不稳定，具有随机性和季节性，使得利用效率大打折扣。该研究采用可再生的风能、太阳能或富余核电等清洁能源，高效回收二氧化碳的同时，还能将不稳定的新能源转换成稳定的化学能，实现洁净电能的有效存储。

此外，除了甲酸，研究团队还通过电催化法生成了应用最为广泛的化学品之一——乙醇。该研究团队在前期纳米碳材料研究的基础上，优化、开发出了一种新型非金属催化剂。这种催化剂是由氮掺杂的介孔碳材料制成，相比金属催化剂成本要低得多。电催化乙醇的电流效率达到77%，远高于国际上30%左右的平均水平。

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