液化氣體汽車罐車缺陷評估及修復(fù)的相關(guān)問題研究

黃創(chuàng)藝 魯鵬

摘要：隨著液化氣體汽車罐車的廣泛應(yīng)用，在檢驗(yàn)液化氣體汽車罐車的過程中往往發(fā)現(xiàn)有些缺陷和問題是由于汽車罐車在設(shè)計和制造過程中一些不合理的結(jié)構(gòu)造成的。文章通過對液化氣體汽車罐車常見缺陷進(jìn)行分析，提出了這些缺陷的修復(fù)解決方法，極大地提高了檢驗(yàn)質(zhì)量和安全性。

關(guān)鍵詞：液化氣體汽車罐車；常見缺陷；缺陷評估；缺陷修復(fù)

中圖分類號：U469 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）29-0072-02

1 概述

在經(jīng)濟(jì)全球化日益增強(qiáng)的形勢下，尤其是在全球性金融危機(jī)的影響下，能源裝備方面既面臨著機(jī)遇又面臨著挑戰(zhàn)。國內(nèi)的液化氣體汽車罐車，存在輕量化、大容量的發(fā)展方向，提升罐車的綜合質(zhì)量，提高罐車的競爭能力是發(fā)展的必然趨勢。雖然我國液化氣體汽車罐車行業(yè)在加入WTO后得到快速的發(fā)展，但是相比國際先進(jìn)技術(shù)水平而言，仍然存在著差距，并且在以生產(chǎn)效率為先的情況下，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中存在著較多的不合理因素，導(dǎo)致所生產(chǎn)的設(shè)備存在著相應(yīng)缺陷。2005年8月17日，某公司的20噸液氯汽車罐車在將要裝卸液氯時，安全閥突然起跳，致使大量氯氣泄漏，使附近的數(shù)十人有不良反應(yīng)，并對周邊的環(huán)境造成了污染。2004年12月4日，大連市一化工廠10噸的液化石油氣汽車罐車安全閥出現(xiàn)泄漏事故，現(xiàn)場工作人員被迫疏散，才沒有造成大的事故影響。1997年8月29日，在河北首景縣中心大街，發(fā)生一起特大液化氣體汽車罐車爆炸事故，23人嚴(yán)重?zé)齻?人死亡，一座3層樓房炸塌，十幾家商店燒成灰燼，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾百萬元。這些事故都告訴我們，必須要嚴(yán)格按照安全監(jiān)察規(guī)程對液化氣體汽車罐車進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)，及時對所發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修復(fù)處理，確保液化氣體汽車罐車的安全使用。

2 液化氣體汽車罐車存在的缺陷分析

2.1 液化氣體汽車罐車后保險杠與罐體后封頭定位問題

液化氣體汽車罐車不僅是移動式壓力容器，同時還是一種具有特殊作用的汽車，因此罐車的生產(chǎn)與制造環(huán)節(jié)必須要滿足這兩個方面的規(guī)定和要求。為了確保汽車罐車在運(yùn)行中的安全，通常在罐車的后面設(shè)置保險杠。作為防護(hù)汽車罐車安全的重要裝置，后保險杠必須具有一定的強(qiáng)度和剛度，一旦罐車發(fā)生意外碰撞，后保險杠能夠吸收撞擊所產(chǎn)生的能量，以此來減輕對罐車的沖擊，可避免汽車罐體等部件受到撞擊。

我國對后保險杠與罐體后封頭部分的距離定位是有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，根據(jù)《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，后保險杠與罐體后封頭及其附件的距離不應(yīng)小于150mm；而《液化氣體運(yùn)輸車》（GB/T 19905-2005）也對這個距離作出了規(guī)定，液化氣體汽車罐車應(yīng)當(dāng)設(shè)置后保險杠，而且要求后保險杠外端面與后封頭的距離應(yīng)大于等于150mm；《低溫液體汽車罐車》（JB/T 4783-2007）要求液化氣體汽車罐車的保險杠外端面與罐體后封頭及附件的距離應(yīng)大于等于150mm。

綜合上述的三個對比，可以發(fā)現(xiàn)對罐車后保險杠外端面與封頭距離的規(guī)定并不一致，《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》和《低溫液體汽車罐車》的規(guī)定基本一致，150mm是后保險杠距后封頭和附件的最小距離，而《液化氣體運(yùn)輸車》規(guī)定的距離，是后保險杠與后封頭（不考慮后封頭上的附件）的最小距離，這給罐車按哪一個標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)制造以及檢驗(yàn)帶來爭議。如果液化氣體汽車罐車的后封頭沒有附件，這種情況下能夠同時滿足上述三個標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的，而對于運(yùn)輸液氨、液化石油的罐車，出于方便操作的目的，通常在后封頭上設(shè)置便于操作的附件，在此情況下，應(yīng)該怎么確定后保險杠與后封頭的距離，就成了一個有爭議的問題。

2.2 液化氣體汽車罐車底部腐蝕的缺陷及防護(hù)

在液化氣體汽車罐車的檢驗(yàn)中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)罐車表面被腐蝕，尤其是其底部，腐蝕程度通常比較嚴(yán)重。腐蝕是指材料與它所處環(huán)境間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)相互作用而導(dǎo)致材料功能受到損傷的現(xiàn)象，例如材料的變質(zhì)、性能惡化和破損等。腐蝕帶來的破壞是多種多樣的，輕者造成材料損壞、設(shè)備故障、浪費(fèi)資源、損耗大量的能量、污染環(huán)境、阻礙新技術(shù)發(fā)展和新材料的研制；重者將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失、引發(fā)災(zāi)難性的事故。影響壓力容器安全性能的危險源之一就是腐蝕，也是危害性較大的一種危險源，尤其是在潮濕、高壓、磨損等不利條件下，腐蝕對壓力容器造成的危害將更大。金屬發(fā)生腐蝕的原因多種多樣，即便同一種金屬在不同的內(nèi)因和外因條件下，在同一種介質(zhì)中也會發(fā)生不同的腐蝕情形。

內(nèi)在因素和外部條件是決定金屬腐蝕過程的主要因素，而且這些內(nèi)因和外因通常是既互相聯(lián)系，又互相制約的。內(nèi)在因素主要包括金屬的性質(zhì)、金屬的成分、金屬的組織結(jié)構(gòu)、金屬的表面狀態(tài)和金屬的應(yīng)力五種。外在因素主要包括介質(zhì)的pH值、介質(zhì)中的有害物質(zhì)、介質(zhì)的濃度、介質(zhì)的溫度和壓力、介質(zhì)的流速等。此外，金屬表面所處的狀態(tài)等也會對金屬腐蝕程度產(chǎn)生很大的影響。氣體罐車的罐體介質(zhì)與罐體的內(nèi)表面是完全接觸的，罐體的上部是通常是氣體，而下部是液體。綜合介質(zhì)對金屬腐蝕的內(nèi)因和外因可知，在罐體內(nèi)表面的金屬將會發(fā)生全面腐蝕，這樣就改變了罐體的截面積。由于罐車在運(yùn)行過程中震動大，會使罐體的底部發(fā)生孔蝕，也即點(diǎn)蝕?？孜g是指腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的孔狀腐蝕形態(tài)?？孜g通常發(fā)生在某些點(diǎn)處，并且會向金屬內(nèi)部快速地擴(kuò)展。孔蝕發(fā)生面積較小，常常被腐蝕產(chǎn)物所遮蓋，因而難以被發(fā)現(xiàn)?？孜g不僅會導(dǎo)致罐車穿孔而破壞，而且通常會誘發(fā)晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和疲勞腐蝕。孔蝕的形態(tài)是多種多樣的，例如半球形、多邊形、開口形、閉口型、平壁形等。在溶液中有Cl-存在時，金屬表面有硫化錳夾雜的部位，由于難以鈍化和再鈍化而產(chǎn)生優(yōu)先溶解并形成小孔坑，硫化物溶解產(chǎn)生H+（或H2S），對金屬的新鮮表面產(chǎn)生活化作用，阻止小蝕坑的再鈍化，使其繼續(xù)溶解，蝕坑溶解到超過臨界尺寸，便成為孔蝕源?？孜g源形成后，溶解的金屬離子會發(fā)生水解而生成H+，并使局部的pH值下降，從而加速了金屬的溶解，使孔坑進(jìn)一步擴(kuò)大、加深。隨著腐蝕孔的加深，由于腐蝕產(chǎn)物的覆蓋，從而使腐蝕孔的物質(zhì)很難清理，導(dǎo)致腐蝕孔內(nèi)pH值降低，同時，Cl-在腐蝕孔內(nèi)聚集，使腐蝕孔進(jìn)一步擴(kuò)大并加深，最后形成孔蝕。

孔蝕的影響是非常嚴(yán)重的，因此應(yīng)對孔蝕進(jìn)行預(yù)防。隨著罐車的運(yùn)行和波動，孔蝕部分將會不斷擴(kuò)展加深，但是如果發(fā)生再鈍化，就會減緩孔蝕的速度，并最終停止腐蝕的發(fā)生。一旦罐車發(fā)生孔蝕，在孔蝕部分發(fā)生再鈍化前，通常就已經(jīng)影響到罐車的正常使用，甚至將罐車的缸體腐蝕穿透，致使設(shè)備報廢，因此必須要對孔蝕的發(fā)生進(jìn)行有效的預(yù)防，以免造成巨大的損失。

對罐車的孔蝕進(jìn)行有效預(yù)防有五種方式：（1）降低介質(zhì)中Cl-的濃度：在溶液中有Cl-存在時，金屬表面由于硫化錳的存在，將難以鈍化和再鈍化，從而使某些部分優(yōu)先溶解并形成小坑。降低Cl-的濃度，相當(dāng)于減少氧化劑，同時降低周圍環(huán)境以及罐車內(nèi)介質(zhì)的溫度和提高pH值等措施都可以預(yù)防孔蝕的發(fā)生。如果介質(zhì)中含有Cl-，在進(jìn)行定期檢驗(yàn)時，應(yīng)最大可能地排凈殘留在罐體內(nèi)的水分，以防止孔蝕的發(fā)生。（2）選用耐腐蝕程度高的金屬材料：可選用高純鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼以及雙相不銹鋼。通常液化氣體汽車罐車的制造材料選用16MnR。（3）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)。（4）進(jìn)行鈍化處理：對罐車內(nèi)表面進(jìn)行鈍化處理，從而提高罐體的鈍態(tài)穩(wěn)定性。因?yàn)殁g化處理方法將增加罐車的制造成本，所以這種方法沒有得到廣泛的應(yīng)用。（5）使用緩蝕劑：對于封閉的罐車，最有效的防蝕方法就是使用緩蝕劑。

2.3 罐體與支撐連接角焊縫出現(xiàn)裂紋的分析及修復(fù)

液化氣體運(yùn)輸罐車即液化氣體運(yùn)輸車，在長期的使用過程中，會因?yàn)楦鞣N原因?qū)е鹿摅w與V支撐連接角焊縫出現(xiàn)裂紋，更有甚者，裂紋會過渡到罐體上。

產(chǎn)生裂紋的主要原因有以下三個：（1）液化氣體汽車罐車經(jīng)常在各種狀況的路面上行駛，罐體會隨著路況的不同而發(fā)生振動，隨著振幅的不同，會造成V型支撐微張微縮現(xiàn)象，傳遞到角焊縫上，就形成了剪切應(yīng)力。（2）罐體與V型支撐連接角焊縫的不連續(xù)，將使應(yīng)力集中，進(jìn)而形成峰值應(yīng)力。由于角焊接采用的是單面焊，因此焊縫不僅厚度薄，而且強(qiáng)度也低。（3）由于制造商對汽車罐體所使用的材料、采用的焊接工藝、熱處理、無損檢測等要求都較為嚴(yán)格，而對V型支撐要求相對較低，致使角焊縫的焊接質(zhì)量遠(yuǎn)低于罐體焊縫。

上述原因?qū)⒃斐山呛缚p端部開裂，由于載荷的不斷變化，裂紋將不斷擴(kuò)展，并擴(kuò)展到罐體上，對罐體的安全運(yùn)行影響非常大，其消除措施有兩種方法：（1）利用機(jī)械磨削方法消除裂紋，與此同時，進(jìn)行無損檢測跟蹤，直到檢測不到裂紋為止，磨削罐體上將形成了凹坑。（2）按檢驗(yàn)規(guī)則的規(guī)定，如果無量綱參數(shù)

G>0.10，說明凹坑需要進(jìn)行補(bǔ)焊處理。

3 結(jié)語

綜上所述，液化氣體汽車罐車安全使用涉及到很多方面，本文所提到的問題在檢驗(yàn)過程中時有發(fā)生，在此淺析，以便拋磚引玉。本文提出了行之有效的解決辦法或是修復(fù)方法，對在用的液化氣體罐車的檢驗(yàn)也進(jìn)行了分析，并提出了要注意的事項(xiàng)，希望能夠?qū)z驗(yàn)人員有一定的幫助和啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王春娟.液化氣體汽車罐車幾個問題的探討[J].專用汽車，2010，（2）.

[2] 馬麗娟，李強(qiáng).液化氣體汽車罐車底部腐蝕的分析與防護(hù)[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，（4）.

[3] 汪錫鐸.液化氣體汽車槽罐缺陷評估及修復(fù)[J].低溫與特氣，2012，（6）.

作者簡介：黃創(chuàng)藝（1981-），男，廣西欽州人，廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院工程師，研究方向：固定式壓力容器、移動式壓力容器、壓力管道、車用氣瓶、低溫焊接絕熱氣瓶檢驗(yàn)技術(shù)。