分析高纯气体中容积钢质无缝气瓶定期检验

2020-03-26顾卫国

探索科学(学术版) 2020年1期

顾卫国

甘肃省武威市特种设备检验所甘肃武威733000

传统气瓶检验主要以水压检验和宏观检验为主，这种检验方式在具体应用期间会对气瓶的性能造成破坏，针对完成检验的高气瓶，要采取措施对其进行处理后，才能投入使用，后续处理费用极高，可见传统检验方法难以满足检验需求。因此，必须依据气瓶的具体性能，以及应用情况，研发出具有针对性的检验措施，进而完成对高气瓶的定期检验。

1 检验高气瓶的关键技术

1.1 外观检验高气瓶在外观上存在的缺陷主要有凹坑、凹陷、裂纹、烧伤等多项问题，腐蚀是几种缺陷中最常见的一种。这主要是因为高气瓶受外部介质化学作用，以及电化学作用影响，高气瓶质量会发生改变。在对高气瓶检验定期检验时，要对高气瓶的外观情况进行查看，对高气瓶的具体性能进行全面观察。

1.2 水压试验利用水压对高气瓶的性能进行检验，该方法在应用期间能够完成对高气瓶强度，以及高气瓶残余变形变率，在试验压力下，器壁应力是否接近或超过材料弹性极限，完成对高气瓶热处理具体情况的全面检验，该方法主要应用在高气瓶制造中。水压试验对材质劣化、高气瓶瓶整体减薄内容检验对比有效，而对于局部塑性变形、腐蚀变薄，以及裂纹上存在的各种缺陷的检验效果并不理想[1]。因此，在定期检验期间，水压试验在检验高气瓶性能上一直都存在争议，相关检验案例表明，一些出现了严重塑性变形高气瓶，经过检测，变形率并未超标，这显然与实际情况不符。

1.3 全自动超声波检测该项检测方法在具体应用期间，就是对材料及缺陷的声学性能上的差异进行利用，通过观察超声波传播波形发生的反射情况，以及穿透时间的能量改变，完成对材料内部缺陷情况的检测，这是一种无损检测法，该方法不会对高气瓶性能造成破坏。将全自动超声波检测法应用到高气瓶检测中，同时完成对高气瓶径向、周向检测，完成对壁局厚度的测量，能够及时、准确发现气瓶腐蚀减薄、应力腐蚀裂纹、线性缺陷等各项问题[2]。

2 依据标准检验高气瓶

现阶段，我国主要依据GB/T13004—2016《钢质无缝气瓶定期检验与评定》对高气瓶进行定期检验，在实际检验期间主要对瓶体和瓶阀进行检验。检验瓶体时，要考虑气瓶在应用过程中有可能出现的机械损伤、裂纹、热损伤等各种不同类型的失效模式，对于瓶体性能进行检验时，常用的检验放法有水压、宏观、称重等各种不同类型的方案。从实际检验经验来看，对于充装普通工业气体气瓶来说，可以采取称重或者宏观方法完成相应的检验，完成对瓶体出现的均匀腐蚀和局部腐蚀情况，而针对气瓶在应用过程中的安全性，则要利用水压方式进行。但是针对高气瓶来说，因为充装的气体的纯度高，水分含量极低，高气瓶在应用期间，会出现局部腐蚀失效或均匀腐蚀失效，如果在检验期间采用水压法进行，可能会对气瓶内部状态造成一定程度损坏，通过水压法完成相应检验后，要利用烘干、研磨、钝化各种方式对高气瓶进行处理，这都会提高整个检验作业的成本，会降低经济效益。此外，采取水压试验对具有人工缺陷的高气瓶进行检验，相关检验结果表明，该方法在具体应用期间，对高气瓶中存在的线性缺陷的检验结果较差，因此，从有效性和经济性上来看，在对高气瓶进行检验时，不适合应用水压法。

在检验瓶阀时，针对普通工业气瓶，可以通过装卸方式完成对其的检验，常用的检验方法为气密性试验和宏观检验，这确保了高气瓶的安全性。进行瓶阀拆卸时，因为作业人员操作问题，连接螺纹或者气瓶阀都可能会遭受损坏。高气瓶的单个阀门价格高，一旦遭受破坏，会造成严重的经济损失。可见，GB/T13004—2016《钢质无缝气瓶定期检验与评定》中相关规定，在科学上和经济上都有待提高。

3 检验高气瓶的具体案例分析

针对前期检验的2000个高气瓶的各项情况进行统计，统计结果如表1所示。

表1 高气瓶统计结果

通过表2中的数据可以发现，在检验的高气瓶中，影响高气瓶在应用期间安全性的缺陷一共有38个，占到了的气瓶总数的1.8%。钢印标识与要求不符的主要原因是高纯气体行业主要采用DOT 标准，在制造高气瓶时，并未要求采用钢印进行标示，而是由使用单位进行标示，但是从实际情况来看，部分单位并未对高气瓶进行钢印标识，这也就导致钢印标示存在问题。高气瓶厚度是确保其在应用期间安全的一项重要参数，但是，大量高气瓶都采取冲拔成型方式制造，进行制造时，并未对其整体厚度进行全面检测，这业绩导致高气瓶的整体设计厚度并未达设计要求[3]。例如，某高气瓶的设计厚度为6.4 mm，利用全自动超声法对其进行检测，发现高气瓶局部厚度并未达到6.4 mm，其中最薄处厚度仅为5.4 mm，高气瓶质量无法满足应用需求。通过超声发射法对高气瓶性能进行检测，一共发现高气瓶中出现了的3处裂纹，裂纹深度超过录得2.5 mm，长度约为38 mm，裂纹处的原始壁厚度为6.4 mm，对其进行打磨，厚度达到了的5.6 mm，仍未消除缺陷，瓶体上的裂纹尖端出现了拓展痕迹，这对高气瓶在应用期间的安全性造成了严重隐患。依据检验数据，在检验的2000个高气瓶中，存在裂纹的气瓶占到了0.4 %。