車用LNG氣瓶安裝監(jiān)督檢驗常見問題淺析

劉相庭　賀小剛　李宏雷　姬軻　韓睿霖

摘要：車用LNG氣瓶安裝監(jiān)督檢驗作為LNG氣瓶和整車連接質(zhì)量控制的主要見證環(huán)節(jié)，對LNG用車的安全使用起重要作用。本文以近萬只LNG車用氣瓶安裝監(jiān)督檢驗為基礎(chǔ)，討論檢驗的重點，并對檢驗中常見的原材料質(zhì)量差、氣瓶管路設(shè)計不合理、管道安裝不規(guī)范、氣瓶受機械損傷、氣瓶管路焊縫質(zhì)量差、泄漏試驗不合格和安全閥失效等問題進行分析，提出應(yīng)對措施和建議，為車用LNG氣瓶安裝監(jiān)督檢驗提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：車用LNG氣瓶;安裝監(jiān)督檢驗;機械損傷;泄漏試驗;安全附件

1 ?概述

液化天然氣（簡稱LNG）是當(dāng)今世界公認的清潔能源，被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域動力燃料[1]。以LNG為燃料的液化天然氣汽車于20世紀80年代在美國、德國和法國等國開始研究，隨后技術(shù)日趨成熟、廣泛應(yīng)用，目前全球約有百萬臺裝有LNG車載氣瓶的汽車在運行[2]。我國車用LNG氣瓶技術(shù)在2000年左右得到重視與發(fā)展，經(jīng)過多個國家項目的技術(shù)支持，使LNG產(chǎn)業(yè)鏈取得長足進步，現(xiàn)已實現(xiàn)公交車、重型卡車等技術(shù)應(yīng)用[3]。結(jié)合近些年我國將建設(shè)生態(tài)文明建設(shè)作為基本國策，機動車排放量要求嚴格，且LNG具有成本低、充裝使用方便、充裝量大、純凈、運輸裝卸方便、安全等優(yōu)點，使其更適于推廣，對節(jié)能減排、改善大氣質(zhì)量具有重要意義。

車用LNG氣瓶作為汽車燃料核心裝備，是一種焊接絕熱氣瓶，結(jié)構(gòu)特殊、介質(zhì)易燃、工況復(fù)雜、服役時間長、使用頻率高且在人口密集區(qū)域，因此需要嚴格質(zhì)量控制。車用LNG氣瓶安裝監(jiān)督檢驗（簡稱安裝監(jiān)檢）作為氣瓶與整車連接質(zhì)量主要見證環(huán)節(jié)，對LNG用車安全至關(guān)重要。另外，由于市場對LNG用車需求大，安裝廠家訂單多、周期短，對安裝監(jiān)督檢驗員往往需求人均日檢百輛左右，一個安監(jiān)周期內(nèi)易出現(xiàn)人機不匹配現(xiàn)象，難以滿足生產(chǎn)需求。本文以近萬只安裝監(jiān)檢為基礎(chǔ)，對檢驗中常見問題進行匯總和分析，提出檢驗的要點。

2 ?檢驗項目

車用LNG氣瓶安裝監(jiān)檢主要依據(jù)《氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0006-2014），同時要滿足《車用氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG R0009-2009）（下文簡稱《規(guī)程》），還需符合《燃氣汽車專用裝置的安裝要求》（GB 19239-2013）的規(guī)定。檢驗主要包含資料審查、外觀檢驗、安裝質(zhì)量檢驗和泄漏試驗等，見圖1 [4，5，6]。

在檢驗中應(yīng)關(guān)注三個方面：氣瓶及其安全附件質(zhì)量，氣瓶安裝廠家質(zhì)量保證體系，安裝質(zhì)量。

對很多氣瓶安裝廠家來說，氣瓶及其安全附件是整裝到廠，其質(zhì)量由氣瓶制造廠家負責(zé)，并且出廠前經(jīng)過制造監(jiān)督檢驗。這使得氣瓶安裝廠家和檢驗員對氣瓶本體質(zhì)量重視度不高，但氣瓶整裝運輸?shù)綇S，過程中可能會出現(xiàn)磕、碰、撞、砸或振動等損傷，易致氣瓶及其安全附件質(zhì)量下降甚至失效。另外，市場對車用LNG氣瓶的需求日益急迫，制造監(jiān)督檢驗工作量大幅增加，加之不同檢驗員對《規(guī)程》理解不同，難免會有氣瓶檢驗細節(jié)問題存在爭議，因此在安裝監(jiān)檢環(huán)節(jié)，檢驗員需要補位，進而提高整車安全。

氣瓶安裝監(jiān)檢沒有辦法覆蓋到每一輛車的每一個螺絲釘或者膠墊，并且《規(guī)程》對于很多項目的要求是隨機抽查，但任何一輛車的任何一個螺絲釘或膠墊的失效都可能導(dǎo)致整車的安全事故。因此只有堅持企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量是制造出來而不是檢驗出來的這一理念，由氣瓶檢驗員幫助安裝廠家梳理并提升安裝質(zhì)量保證體系，才能從根本上消除車用瓶安裝隱患，杜絕諸如連接螺栓緊固不到位或過度、安裝工卡具對氣瓶的磕碰傷等問題。檢驗員在進行檢驗前要熟悉廠家的質(zhì)量管理文件，對重要環(huán)節(jié)、關(guān)鍵操作與廠家協(xié)商設(shè)置見證材料，提升質(zhì)量保證體系的可行性和全面性。

氣瓶安裝質(zhì)量檢驗是全部安裝監(jiān)檢最主要的工作。除了安裝圖紙的一致性核查和《規(guī)程》泄漏試驗需要現(xiàn)場逐只確認外，還應(yīng)該關(guān)注氣瓶安裝環(huán)境（遠離熱源），氣瓶與固定支座之間橡膠墊的完整和貼合性，氣瓶與發(fā)動機連接接口的密封性和管路平直狀態(tài)，管路內(nèi)部嚴禁多余物，增壓閥、組合調(diào)節(jié)閥和排放閥的功能性，氣瓶管路焊接質(zhì)量，通風(fēng)排氣口的位置和角度等部位。這些與介質(zhì)或高溫燃廢氣相關(guān)的閥門、管路對整車安全十分重要，檢驗員需了解整車構(gòu)造和運行原理，對這些部位予以足夠關(guān)注。

3 ?車用LNG氣瓶安裝監(jiān)檢常見問題匯總與分析

常見問題包括：原材料質(zhì)量差、氣瓶管路設(shè)計不合理、氣瓶管道安裝不規(guī)范、氣瓶受機械損傷、氣瓶管路彎管處焊縫質(zhì)量差、泄漏試驗不合格和安全閥失效。

3.1 原材料質(zhì)量差

原材料質(zhì)量差主要指兩方面：一是氣瓶所用零配件原材料本身帶有凹坑、裂紋、劃痕、鼓包或皺折等缺陷（如圖2A），二是原材料加工不合格，如尺寸超差，導(dǎo)致裝配時扭曲變形（如圖2B）。

圖2A中紅圈缺陷邊緣沒有明亮的金屬光澤，附近有皺折，在凹坑處有腐蝕物或油脂，證明該處缺陷不是安裝過程中磕碰傷，而是在銅管制造成型時形成，屬材料固有缺陷。該缺陷位于幾何突變區(qū)前端，凹坑較深且數(shù)量多，因此應(yīng)對該銅管更換。圖2B處銅管在安裝設(shè)計圖中為Z字形彎管，與各接口平直對接，但從圖中可看出銅管由于尺寸過長，在安裝后產(chǎn)生了變形，使得原本三段平直管彎曲，并且在紅圈處接口產(chǎn)生應(yīng)力集中。雖然在泄漏試驗中該段管路保壓合格，但是在反復(fù)使用充裝的工況下，紅圈處易形成薄弱區(qū)進而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，因此對該銅管應(yīng)當(dāng)拆卸、截短加工修配或更換。處理后需重新進行泄漏試驗。

3.2 氣瓶管路設(shè)計不合理

氣瓶上管路布局應(yīng)采用平直設(shè)計，每段管路尺寸適中。過短或過長（圖3B）都會給安裝質(zhì)量帶來影響。如圖3A所示，管路設(shè)計過短，在狹小的空間內(nèi)彎折會導(dǎo)致應(yīng)力集中，紅圈中兩個接口難以保證安裝質(zhì)量，易形成薄弱環(huán)節(jié)，易導(dǎo)致泄漏。過長的管路應(yīng)設(shè)計合適的支撐或連接，避免整車在行駛過程中因路況不佳引起的管路劇烈振動，會導(dǎo)致管路接口失效，影響整車使用安全。對于該種缺陷，需將問題反饋給安裝廠家和設(shè)計單位，在后續(xù)生產(chǎn)中做出設(shè)計更改，提供更安全、更科學(xué)的管路設(shè)計。

3.3 管道安裝不規(guī)范

氣瓶和整車的連接管道安裝應(yīng)按照設(shè)計圖紙執(zhí)行，尤其是氣瓶與發(fā)動機連接管道，應(yīng)做到平直順暢。有介質(zhì)流動，特別是低溫介質(zhì)流動的管道避免小于90°的彎折，必要時可以增加支撐和連接。從圖4中可以看出，波紋管存在大角度彎折，低溫介質(zhì)從氣瓶流向汽化器時會產(chǎn)生較大瞬時沖擊力，加大紅圈接口處載荷。因此該條管道需要拆卸，順直后重新連接，保證氣瓶使用的穩(wěn)定性。

3.4 安裝過程機械損傷

安裝過程對氣瓶及其安全附件的機械損傷是所有問題中最常見的，它一般由安裝工卡具的磕碰引起，也有部分管路被接口螺帽割傷。缺陷形狀可為分散點狀凹坑，線性凹槽或大面積擦傷。由機械損傷帶來的缺陷具有一定的方向性，缺陷邊緣尖銳、清晰且?guī)в薪饘俟鉂伞Ｈ鐖D5，A為卡具擦傷，B為螺帽割傷，C為扳手劃傷，這些缺陷在氣瓶上容易通過目視檢查發(fā)現(xiàn)。針對這類缺陷，凹坑較淺、數(shù)量較少、面積較小的做打磨消除處理，而缺陷尺寸過長、深度較深、零件大面積受損，則替換零件。因氣瓶安裝監(jiān)檢任務(wù)量大，周期短，在檢驗工作中對機械損傷嚴重程度的判別可以依據(jù)打磨后凹坑深度快速識別，若缺陷打磨圓滑后，深度≥1.5mm，則更換管路或配件。

3.5 氣瓶管路彎管處焊接質(zhì)量差

LNG氣瓶焊接質(zhì)量直接決定了氣瓶質(zhì)量，對整車安全性起決定性作用，因此廠家和氣瓶制造監(jiān)督檢驗員對氣瓶本體的焊縫質(zhì)量進行了嚴格管控，在后續(xù)檢驗中一般不會有問題。但氣瓶管路的焊接質(zhì)量，因為重視度不高，會出現(xiàn)圖6問題。6A焊接接口出現(xiàn)錯位和變形，焊縫余高過高，B焊接接口由對接接口因錯位變成了角接，焊縫有焊瘤和未熔合現(xiàn)象，焊縫余高過高，彎管處受彎管質(zhì)量差和焊接殘余應(yīng)力影響，造成管口直徑變小，導(dǎo)致該處焊接口應(yīng)力集中。這類焊接缺陷在整車使用過程中容易導(dǎo)致介質(zhì)或高溫燃廢氣泄漏，且一旦泄漏，因為其位置靠近氣瓶瓶閥，易導(dǎo)致其余氣瓶附件的失效，進而造成氣瓶安全系統(tǒng)失效，引發(fā)安全事故。因此發(fā)現(xiàn)該類缺陷需要對管路做更換，并且發(fā)現(xiàn)圖6B中缺陷還應(yīng)反饋設(shè)計單位和廠家，適當(dāng)增加彎管直端長度，提高安全性和焊接操作性。

3.6 泄漏試驗不合格

氣瓶的泄漏試驗應(yīng)嚴格按照《規(guī)程》規(guī)定執(zhí)行，實際工作中多采用涂液法進行檢驗。在安裝監(jiān)檢中泄漏試驗不合格一般有兩種情況：一是某處接口的旋緊不到位，直接泄漏，通過涂液法可清晰觀察定位;二是氣瓶安裝后整車有壓降，但無法用涂液法定位到產(chǎn)生泄漏的接口。對于第一種情況，泄漏多出現(xiàn)在狹窄空間接口，位置被干涉、不易旋擰部位，管道過短易產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)力變形部位，如圖7紅圈各處接口位置。在泄漏試驗檢查時應(yīng)重點、逐個檢查。第二種情況產(chǎn)生因素較多，如試驗人員操作失誤、環(huán)境溫差大、壓力表誤差、檢驗員的壓力表讀數(shù)誤差等，所以對泄漏試驗的壓力判別應(yīng)選擇當(dāng)日環(huán)境溫度最高時，氣瓶內(nèi)介質(zhì)與環(huán)境溫度達到平衡，通過平視法讀取數(shù)據(jù)。若此時氣瓶實測壓力與泄漏試驗壓力合格值仍存在壓降，則判定氣瓶泄漏試驗不合格，需重新檢查各個接口狀態(tài)，如生料帶是否完好、旋緊力矩是否足夠或者接口是否存在應(yīng)力集中等，重新緊固后再次進行泄漏試驗。

3.7 安全閥失效

車用LNG氣瓶一般裝兩級安全閥，在安裝監(jiān)督檢驗過程中可能會出現(xiàn)安全閥未至整定壓力泄放現(xiàn)象。這可能是因為安全閥密封面受到損傷，管道或設(shè)備安裝時留在其中的電焊渣、鐵銹或其他雜物夾雜卡住密封面，安全閥回座彈簧在校驗過程中損傷或失效，環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致彈簧冷凍或者整定壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)松動產(chǎn)生整定壓力超差等。針對這種現(xiàn)象直接更換安全閥，原安全閥進行維修或重新校驗。

4 ?結(jié)論

本文對車用LNG氣瓶安裝監(jiān)檢過程中常見問題進行匯總和分析，主要包含原材料、設(shè)計、安裝、焊接質(zhì)量、泄漏試驗和安全閥幾個方面。針對這些問題，在原材料驗收環(huán)節(jié)要嚴格把關(guān)，對其二次加工應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求;在氣瓶管路設(shè)計上應(yīng)避免應(yīng)力集中和無支撐結(jié)構(gòu);氣瓶與整車的安裝過程符合規(guī)范、圖紙和廠家質(zhì)量保證體系的要求，避免機械損傷，對損傷深度超過1.5mm的管路需要進行更換;氣瓶管路的焊接質(zhì)量和整車的泄漏試驗要符合《規(guī)程》要求，泄漏試驗不允許有壓降;出現(xiàn)未至整定壓力泄放的安全閥應(yīng)予以更換。

建議檢驗員在車用LNG氣瓶安裝監(jiān)檢工作中，結(jié)合整車設(shè)計制造原理，活用靈用《規(guī)程》，有的放矢，找準和把握檢驗的重點和關(guān)鍵，全面提升檢驗科學(xué)性和氣瓶安裝廠家質(zhì)量保證體系全面性、可靠性。

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