從失效模式看液體危險(xiǎn)貨物罐車(chē)常壓罐體的檢驗(yàn)要點(diǎn)

李林賢

(陜西省石化壓力容器檢驗(yàn)站， 陜西 西安 710054)

從失效模式看液體危險(xiǎn)貨物罐車(chē)常壓罐體的檢驗(yàn)要點(diǎn)

李林賢

(陜西省石化壓力容器檢驗(yàn)站， 陜西 西安 710054)

鑒于目前我國(guó)?；烦汗捃?chē)的管理現(xiàn)狀，按照GB18564.1定期檢驗(yàn)部分的要求進(jìn)行罐體的定期檢驗(yàn)，沒(méi)有包含對(duì)設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)技術(shù)要求的符合性驗(yàn)證，這樣無(wú)法充分保證罐體的安全運(yùn)行。文章從金屬常壓罐體的損傷失效模式出發(fā)，說(shuō)明了定期檢驗(yàn)內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)技術(shù)要求的必要性。并提出了缺乏檢驗(yàn)規(guī)范的情況下，執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的結(jié)論爭(zhēng)議和緊急切斷閥的檢驗(yàn)問(wèn)題。

損傷失效模式；液體危險(xiǎn)貨物罐車(chē)常壓罐體；檢驗(yàn)重點(diǎn)

道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐車(chē)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)危化品常壓罐車(chē))由于其承載介質(zhì)的危險(xiǎn)性，其事故的發(fā)生不可避免地會(huì)伴隨著生命和財(cái)產(chǎn)損失，并帶來(lái)惡劣的環(huán)境和社會(huì)影響。近年來(lái)，?；烦汗捃?chē)在數(shù)量上呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)，保有量超過(guò)16 萬(wàn)臺(tái)[1]，這種數(shù)量上的提升，再加上復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)其安全監(jiān)管的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高地要求。

作為液體危險(xiǎn)貨物的包裝承載物，罐車(chē)常壓罐體的質(zhì)量和安全狀況是罐車(chē)運(yùn)行安全的基礎(chǔ)保障。設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的監(jiān)管使罐體本身具備了安全基因，但是由于運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜多變，罐體在使用中要承受多種因素的考驗(yàn)，因此每年一次的定期檢驗(yàn)就成為非常必要的安全狀況評(píng)價(jià)手段。但是，由于我國(guó)對(duì)?；烦汗捃?chē)的檢驗(yàn)工作開(kāi)展的時(shí)間比較短，目前還沒(méi)有發(fā)布常壓罐體的定期檢驗(yàn)規(guī)則，檢驗(yàn)的依據(jù)只能參考GB18564.1-2006《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛 第一部分 金屬常壓罐體技術(shù)要求》中定期檢驗(yàn)一章的條款。這些條款只是列出了檢驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容要求，但是對(duì)各項(xiàng)目的評(píng)價(jià)依據(jù)只能參考標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)和制造部分的相關(guān)規(guī)定，這顯然是不適用的。設(shè)計(jì)制造是以基本安全要求為前提的，而定期檢驗(yàn)則需要從損傷失效模式出發(fā)，對(duì)罐體進(jìn)行運(yùn)行過(guò)程中的使用狀況進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，它與設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的要求，在側(cè)重點(diǎn)上有著根本的不同。而且目前許多檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，對(duì)?；烦汗捃?chē)的檢驗(yàn)沿襲了壓力容器的檢驗(yàn)工藝，兩者同樣因?yàn)閾p傷失效模式的不同，最終的結(jié)果可能會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)論的有效性。

下面以罐車(chē)金屬常壓罐體的損傷失效模式為主要依據(jù)，來(lái)梳理和說(shuō)明金屬常壓罐體檢驗(yàn)項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)。

1 ?；方饘俟捃?chē)常壓罐體的損傷失效模式

1.1 損傷模式

金屬常壓罐體的主要損傷模式為腐蝕減薄、機(jī)械損傷和環(huán)境開(kāi)裂。腐蝕減薄形成的主要原因，一個(gè)與罐體材質(zhì)和介質(zhì)的相容性有關(guān)，另一個(gè)與介質(zhì)波動(dòng)引起的沖刷有關(guān)。機(jī)械損傷排除不可預(yù)測(cè)地外來(lái)?yè)p傷外，罐車(chē)常壓罐體機(jī)械損傷的主要來(lái)源就是運(yùn)輸中介質(zhì)的沖擊力和慣性力形成的。而環(huán)境開(kāi)裂的主要原因也有兩個(gè)，一個(gè)是殘余應(yīng)力或者外加應(yīng)力，另外就是介質(zhì)的腐蝕特性。

1.2 失效模式

和壓力容器不同的是，常壓罐體因?yàn)楣ぷ鲏毫π∮?.1MPa，以工作壓力為主要參數(shù)來(lái)得出的罐體計(jì)算壁厚都不大，所以鑒于常壓罐體運(yùn)行以運(yùn)輸為常態(tài)的現(xiàn)實(shí)，其失效模式應(yīng)主要考慮運(yùn)輸過(guò)程中動(dòng)態(tài)載荷下的穩(wěn)定失效。因此在設(shè)計(jì)中確定計(jì)算壓力時(shí)，除應(yīng)將介質(zhì)的工作壓力作為主要因素外，更應(yīng)該考慮罐體在正常運(yùn)輸和裝卸時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)載荷[2]。

2 設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的措施應(yīng)對(duì)

針對(duì)金屬常壓罐體的損傷失效特性，GB18564.1在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，用以下規(guī)定和要求來(lái)保證罐體的安全運(yùn)行。

2.1 針對(duì)腐蝕減薄的措施

(1)在GB18564.1附錄B中對(duì)介質(zhì)與罐體的相容性進(jìn)行了規(guī)定；(2)要求罐體材料的腐蝕速率應(yīng)不大于0.5mm/a；(3)對(duì)材料的腐蝕裕量做出了要求。

2.2 針對(duì)環(huán)境開(kāi)裂的措施

(1)在6.2條中，對(duì)加工成形進(jìn)行了規(guī)定；(2)在6.3條、6.4條、6.5條中對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行了全面要求。

2.3 針對(duì)機(jī)械損傷的措施

針對(duì)介質(zhì)的沖擊力，首先在5.4.1.3條中，對(duì)罐體對(duì)接以及封頭與筒體的連接焊接接頭形式做出了要求；其次對(duì)封頭和加強(qiáng)部件的結(jié)構(gòu)、厚度、形狀、分布以及面積等參數(shù)做出了要求。

針對(duì)運(yùn)輸時(shí)慣性力的措施有：(1)罐體與底盤(pán)的連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)形式和許用應(yīng)力等要求；(2)最大允許充裝量的要求。

2.4 針對(duì)穩(wěn)定失效的措施

(1)在5.4.1.5條中，對(duì)罐體橫截面做出了規(guī)定；(2)提出了不同直徑下最小壁厚的要求；(3)對(duì)隔倉(cāng)板、防波板、加強(qiáng)圈等各個(gè)加強(qiáng)部件做出了全面規(guī)定；(4)最大允許充裝量、呼吸閥和緊急泄放裝置的要求。

3 金屬常壓罐體定期檢驗(yàn)的重點(diǎn)

危化品常壓罐車(chē)不屬于特種設(shè)備的目錄范疇，但是鑒于事故的安全危害性和社會(huì)影響力，國(guó)務(wù)院令2011年第591號(hào)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》對(duì)常壓罐體的制造與特種設(shè)備一樣實(shí)施了安全準(zhǔn)入和監(jiān)督檢驗(yàn)制度，并且同時(shí)提出了定期檢驗(yàn)的要求。

由于存在歷史上的監(jiān)管空白以及監(jiān)管初期制度不健全和執(zhí)行的差異化問(wèn)題，雖然在GB18564.1第12條定期檢驗(yàn)的條款中，沒(méi)有對(duì)罐體在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行符合性驗(yàn)證的要求，但是考慮到我國(guó)?；烦汗捃?chē)的運(yùn)行現(xiàn)狀，并從定期檢驗(yàn)對(duì)損傷失效模式響應(yīng)的必要性出發(fā)，我們應(yīng)該在定期檢驗(yàn)工藝中涵蓋上述措施的驗(yàn)證內(nèi)容。

GB18564.1-2006的第12條定期檢驗(yàn)的內(nèi)容中，安全附件、承壓元件以及涂裝標(biāo)識(shí)方面的檢驗(yàn)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此在本文的內(nèi)容中不再涉及。下面我們就以罐車(chē)金屬常壓罐體運(yùn)行中的損傷失效模式為主要依據(jù)，結(jié)合對(duì)設(shè)計(jì)制造中的規(guī)范要求，來(lái)梳理金屬常壓罐體定期檢驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)中的檢驗(yàn)要點(diǎn)。

3.1 資料審查

在罐體質(zhì)量技術(shù)檔案資料審查環(huán)節(jié)中，重點(diǎn)是需要對(duì)罐體材料與介質(zhì)相容性、充裝量以及腐蝕裕量進(jìn)行符合性檢查。

3.2 宏觀檢查

除過(guò)對(duì)罐體外表面進(jìn)行宏觀檢查外，還需要對(duì)以下幾方面進(jìn)行檢查：(1)對(duì)罐體橫截面進(jìn)行符合性驗(yàn)證；(2)加工成形、焊接接頭的形式和外觀檢查；(3)封頭和加強(qiáng)部件的符合性驗(yàn)證；(4)罐體與底盤(pán)連接部位的檢查；(5)加強(qiáng)部件與罐體連接部位的內(nèi)外部檢查。

其中與以上幾方面相對(duì)應(yīng)的檢查要點(diǎn)是：(1)由于當(dāng)前存在個(gè)別運(yùn)營(yíng)者從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，私自進(jìn)行罐體擴(kuò)容改裝的現(xiàn)象，對(duì)罐體橫截面形狀的檢查是一個(gè)不可忽略的環(huán)節(jié)，首先罐體橫截面的選擇應(yīng)該遵循5.4.1.5的規(guī)定，其次對(duì)于非圓形截面的罐體，要根據(jù)附錄D.1進(jìn)行兩側(cè)面、頂部和底部曲率半徑的符合性檢查。(2)對(duì)加工成形和焊縫布置進(jìn)行檢查，其中包括外表面的腐蝕、磨損、變形和泄露等狀況的檢查。由于罐體底部承受著介質(zhì)靜壓力，所以該部位的變形狀況是不可忽視的檢查內(nèi)容。(3)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)封頭、隔倉(cāng)板和加強(qiáng)部件的形狀、結(jié)構(gòu)和如何布置的規(guī)定，正是基于罐體穩(wěn)定性的要求，因此這方面的符合性檢查也是定期檢驗(yàn)項(xiàng)目中著重檢查的環(huán)節(jié)。(4)罐體和底盤(pán)連接部位是承受介質(zhì)慣性力的主要部位，因此對(duì)該部位的檢查是必檢項(xiàng)目，必要時(shí)對(duì)連接部位進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。(5)隔倉(cāng)板或防波板的設(shè)置是應(yīng)對(duì)介質(zhì)沖擊力的有效措施，在罐車(chē)運(yùn)行中，隔倉(cāng)板或者防波板作為加強(qiáng)部件直接承受介質(zhì)波動(dòng)的沖擊，而加強(qiáng)部件與罐體的連接是采用角接的方式，這就造成了連接部位在承受沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，再加上常壓罐體壁厚較薄的因素，連接部位極易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂，因此，隔倉(cāng)板和防波板的檢查，在確認(rèn)使用狀況穩(wěn)定、不存在開(kāi)裂脫落的情況下，其與罐體連接部位的內(nèi)外部檢查也應(yīng)該作為宏觀檢查中的重點(diǎn)部位。

3.3 壁厚測(cè)量

罐體壁厚作為防止損傷失效的基本措施，它的符合要求是使用安全的基本保障，因此壁厚測(cè)定是定期檢驗(yàn)中非常重要的一環(huán)。在檢驗(yàn)過(guò)程中首先要根據(jù)5.4.13條和附錄D2.2條的規(guī)定對(duì)罐體的最小壁厚進(jìn)行符合性驗(yàn)證；其次根據(jù)5.2.1.5條的規(guī)定，對(duì)罐體用材的腐蝕速率進(jìn)行驗(yàn)證；然后對(duì)罐體的腐蝕減薄狀況進(jìn)行檢查，壁厚測(cè)定的部位應(yīng)該選取液面波動(dòng)部位、介質(zhì)滯留的罐體底部、加工成形的減薄部位、以及運(yùn)行中容易產(chǎn)生變形磨損的部位等。

3.4 無(wú)損檢測(cè)

作為宏觀檢查的輔助項(xiàng)目，在以下情況時(shí)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)：(1)通過(guò)外觀檢查，對(duì)焊接接頭的焊接質(zhì)量有懷疑時(shí)；(2)產(chǎn)生變形的部位；(3)產(chǎn)生裂紋或者泄露時(shí)；(4)除罐體的對(duì)接焊縫外，罐體與底盤(pán)連接部位以及加強(qiáng)部件與罐體連接的角焊縫內(nèi)外表面，必要時(shí)也應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

4 結(jié)論和問(wèn)題

?；烦汗捃?chē)的安全管理，不僅要考慮歷史遺留問(wèn)題的因素，還要受到運(yùn)營(yíng)過(guò)程中管理人員分散、安全意識(shí)和行業(yè)素質(zhì)存在差異的影響，因此罐體的定期檢驗(yàn)在其使用安全管理的所有環(huán)節(jié)中，有著非常重要的地位。

不過(guò)?；烦汗捃?chē)的運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管，目前存在著以下不能回避的事實(shí)：

(1)目前我國(guó)對(duì)常壓罐體設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)的管控還不完善，對(duì)企業(yè)是否嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求還無(wú)法充分見(jiàn)證。

(2)?；烦汗捃?chē)運(yùn)行時(shí)的監(jiān)管主要由交通管理部門(mén)來(lái)執(zhí)行，從專(zhuān)業(yè)化要求出發(fā)，交管部門(mén)很難做出適用性管理。

(3)經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)，再加上從業(yè)人員復(fù)雜地安全素質(zhì)狀況，私自改裝修理的現(xiàn)象很難杜絕。

在這種行業(yè)現(xiàn)狀下，僅僅參照GB18564.1-2006第12條的內(nèi)容進(jìn)行定期檢驗(yàn)，無(wú)法充分滿(mǎn)足使用安全的要求，因此以損傷失效模式為依據(jù)，進(jìn)行涵蓋各個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的定期檢驗(yàn)，就是非常必要的。它能夠充分減少以上現(xiàn)狀對(duì)罐車(chē)安全運(yùn)行的影響。

另外，目前定期檢驗(yàn)還存在一下問(wèn)題：

首先，國(guó)家沒(méi)有出臺(tái)?；饭捃?chē)常壓罐體的檢驗(yàn)規(guī)則，在對(duì)罐體的安全評(píng)價(jià)上沒(méi)有統(tǒng)一的執(zhí)行規(guī)范，這就造成了檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和使用單位對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的判定不可避免地存在爭(zhēng)議，因此無(wú)法從法律角度支持檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行以損傷失效模式為依據(jù)的安全狀況評(píng)定，為?；饭捃?chē)的運(yùn)行埋下了制度上的安全隱患。

其次，文章中雖然沒(méi)有涉及安全附件的相關(guān)內(nèi)容，但是這里有必要提出一個(gè)緊急切斷閥的檢驗(yàn)問(wèn)題。QC/T 932-2012《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛緊急切斷閥》第4.15條中要求在25000次無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作后，仍應(yīng)具備良好的操作性和閥座密封性[3]；在GB18564.1-2006第12條h)中提出了檢查緊急切斷裝置的要求。按照每天4次開(kāi)啟的頻率計(jì)算，25000次可以使用超過(guò)17年，那么在這17年的定期檢驗(yàn)中，檢驗(yàn)人員能不能對(duì)緊急切斷閥進(jìn)行拆卸檢驗(yàn)？拆卸后的事故責(zé)任如何劃分？不能拆卸又如何保證檢驗(yàn)質(zhì)量？或者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后制造廠家應(yīng)該直接進(jìn)行更換？還有更換的費(fèi)用歸屬問(wèn)題。這些問(wèn)題都需要規(guī)范來(lái)進(jìn)行約定。

[1] 任春曉，唐歌騰，黃李原，等.我國(guó)液體危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸罐車(chē)管理制度現(xiàn)狀與改進(jìn)建議[J].交通節(jié)能與環(huán)保,2016, 12(6):10-14.

[2] 全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 262).GB18564.1-2006,道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛第一部分金屬常壓罐體技術(shù)要求[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[3] 全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).QC/T 932-2012,道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車(chē)輛緊急切斷閥[S]. 北京： 中國(guó)計(jì)劃出版社,2013.

(本文文獻(xiàn)格式：李林賢.從失效模式看液體危險(xiǎn)貨物罐車(chē)常壓罐體的檢驗(yàn)要點(diǎn)[J].山東化工，2017，46(10)：135-136，139.)

Inspection Points of Ordinary Pressure Tankof Liquid Dangerous Goods Tank From Failure Mode

LiLinxian

(Shaanxi Petrochemical Pressure Vessel Inspection Station，Xi'an 710054，China)

In view of the current management situation of weihua pinchang in China, the regular inspection of the tank according to the requirements of regular inspection part of gb18564.1 is not included in the compliance verification of the design and manufacturing process, so that the safe operation of the can can not be fully ensured. Starting from the damage failure mode of the metal pressure tank, the necessity of periodic inspection content covers the technical requirements of the design and manufacture. And puts forward the lack of inspection norms, the implementation process of the conclusion controversy and the test of emergency cut-off valve.

damage failure mode;liquid dangerous goods tanker tank;inspection focus

2017-03-28

李林賢(1970—)，陜西韓城人，工程師，中專(zhuān)，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作

X933.4

A

1008-021X(2017)10-0135-02