国内外LPG复合气瓶型式试验标准比对分析

2023-12-08朱红波刘怡婷

中国特种设备安全 2023年11期

李昱朱红波张申黄达刘怡婷

（上海市特种设备监督检验技术研究院上海 200333）

LPG，即液化石油气是现代石油工业的重要产物之一，具有污染少、热量高、易运输、压力稳定以及储存设备简单和供应方式灵活等优点，因此被广泛应用于金属冶炼、燃料等工业、民用和商业领域。

传统的LPG 储存运输方式是LPG 钢瓶（见图1）。目前，全国LPG 钢瓶制造厂家有几十家，年产量超过4 000 多万只，竞争激烈，利润也受到严重影响。由于钢瓶容易腐蚀，比较笨重，同时随着钢板价格的持续攀升，内胆用塑料、玻璃纤维等材料的广泛应用，缠绕技术的日益精进，越来越多的厂家将目光转向了LPG 塑料内胆全缠绕复合气瓶（见图2）。

LPG 塑料内胆全缠绕复合气瓶相较LPG 钢瓶具有轻质、安全、材料利用率高、寿命长等优点[1]，这契合了目前国内的老龄化特点，也能满足国家绿色发展的要求。

1 国内标准现状

LPG 复合气瓶由内胆、缠绕层、阀座及保护套组成。目前国内关于LPG 塑料内胆全缠绕复合气瓶的标准主要是T/CATSI 02 005—2019《液化石油气高密度聚乙烯内胆玻璃纤维全缠绕气瓶》[2]。该标准内容主要包括了气瓶的型式、型号和参数、技术要求、试验方法与合格指标、检验规则等。对比传统LPG 钢瓶标准GB/T 5842—2022《液化石油气钢瓶》，T/CATSI 02 005—2019 设计采用了应力分析，同时对型式试验包括内胆与复合气瓶的型式试验做了相应规定，复合气瓶的型式试验用瓶共计36 只，内胆与复合气瓶具体型式试验项目见表1、表2。图3、图4 分别是爆破后的液化石油气钢瓶与复合气瓶。

表1 内胆型式试验项目

表2 气瓶型式试验项目

图3 爆破后的液化石油气钢瓶

2 国外标准现状

目前国外针对LPG 介质的标准有欧洲标准委员会（CEN）制定的EN 14427：2022《液化石油气（LPG）可移动重复充装的全缠绕复合气瓶-设计和制造》[3]。该标准是CEN/TC 286 液化石油气设备和附件技术委员会2004年在EN 12245:2002《可移动气瓶-全缠绕气瓶》[4]基础上修改制定的，在2014年及2022年进行了修订。标准适用于公称容积0.5～150 L，试验压力≥3.0 MPa，最低温度为-40 ℃，装配压力泄放阀的气瓶，对LPG 气瓶的材料、设计、制造、型式试验等做出了要求。该标准规定气瓶的内胆可以是金属（包括无缝、焊接）材料，也可以是非金属材料，对于无内胆的气瓶增加了附加条件。复合气瓶的型式试验用瓶共计24 只，内胆与复合气瓶型式试验的具体项目见表3、表4。

表4 气瓶型式试验项目

除了LPG 气瓶专用标准，部分标准也适用于LPG介质，比如ISO 11119-3:2013《气瓶-可重复充装的复合气瓶和托管第3 部分：不超过450 L 的全缠绕纤维增强非承载金属内胆或非金属内胆复合气瓶和托管》[5]。该标准适用于公称容积≤450 L，运输与储存压缩气体与液化气体的气瓶。复合气瓶的型式试验用瓶共计18 只，内胆与复合气瓶型式试验（仅针对LPG介质）的具体项目见表5、表6。

表6 气瓶型式试验项目

3 国内外标准的比较分析

从以上3 个标准来看，国外的标准制定实施的日期更早，使用的年限更加久远，甚至EN 14427 改版了2 次，而国内的标准制定实施的时间较晚，起步迟。

EN 14427 标准里内胆涵盖无缝钢内胆、无缝不锈钢内胆、无缝铝合金内胆、焊接钢内胆、钎接钢内胆、焊接铝内胆等金属内胆，非承载共享的非金属，也可以是无内胆，复合层材料除了对玻璃纤维有不含硼的特殊要求外，其他无特别限制。ISO 11119-3 标准中内胆也涵盖了金属、非金属以及无内胆，复合层材料可以是碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。而国内的标准限定了内胆的材料是高密度聚乙烯，复合层材料是玻璃纤维。因此可以得出国外标准的应用范围更广，所能设计与制造的产品种类更多。

在型式试验项目方面，国内标准与国外标准一样，基于气瓶的使用工况等条件覆盖了耐压试验、爆破试验、压力循环试验、火烧试验、枪击试验、跌落试验等项目，最大限度保证气瓶的安全性。与EN 14427：2022 相比，国内标准增加了气密性试验、气体循环试验与外套试验，加速应力破裂试验的时间由2 000 h 减少至1 000 h，而冲击试验数量由4 个增加到8 个，渗透试验数量由1 个增加到2 个。与ISO 11119-3:2013相比，国内标准增加了气密试验、人工时效试验、冲击试验、外套试验、阀座强度试验，渗透试验的数量由1 个增加到2 个。EN 14427：2022 及ISO 11119-3:2013 中只说明了耐压试验的试验方法，并未要求气瓶进行耐压试验，而T/CATSI 02 005—2019 则明确了试验的数量。