槽罐車用緊急切斷閥標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)現(xiàn)狀分析

繆克在，吳超俊，張 帆，李海聰，楊哲人

（浙江省泵閥產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心，浙江 溫州 325105）

1 研究背景

槽罐車緊急切斷閥是緊急情況下可手動或自動快速閉止的閥門，用于防止槽罐車傾翻引起的危險液體泄漏。其質(zhì)量性能優(yōu)劣是直接影響槽罐車整車質(zhì)量與功能安全的關(guān)鍵因素之一，也是影響液體危險貨物道路運輸安全的主要因素之一。GB 18564.1—2019《道路運輸液體危險貨物罐式車輛 第1部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》［1］中規(guī)定，罐體設(shè)計代碼第三部分為B時，罐體底部裝卸管路系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置三道獨立且串聯(lián)的關(guān)閉裝置，其中第一道閥門應(yīng)為緊急切斷裝置（閥）。

近年來，液體危險貨物罐車道路運輸過程燃爆事故頻發(fā)，充分暴露了液體危險貨物罐車的安全隱患，究其原因多數(shù)為沒有加裝緊急切斷裝置（閥），導(dǎo)致危險液體泄漏燃爆。為深刻吸取晉濟(jì)高速公路山西晉城段巖后隧道“3·1”特別重大道路交通?；啡急鹿剩?］的教訓(xùn)，貫徹落實《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于加強(qiáng)危險化學(xué)品道路運輸和公路隧道安全工作的緊急通知》（安委辦明電〔2014〕4號）［3］的要求，2014-07國家安全監(jiān)管總局、工信部、公安部、交通運輸部、國家質(zhì)檢總局等5部委聯(lián)合發(fā)布“關(guān)于在用液體危險貨物罐車加裝緊急切斷裝置有關(guān)事項的通知”［4］，要求液體危險貨物罐車必須加裝緊急切斷閥，有關(guān)檢驗機(jī)構(gòu)對緊急切斷裝置（閥）進(jìn)行檢驗，嚴(yán)格把關(guān)緊急切斷裝置的產(chǎn)品質(zhì)量，施行檢驗合格準(zhǔn)入機(jī)制。

目前，國內(nèi)關(guān)于槽罐車緊急切斷閥的標(biāo)準(zhǔn)制修訂滯后于行業(yè)發(fā)展與安全升級對該產(chǎn)品的快速開發(fā)定型要求。整體上看，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要借鑒了歐洲標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，并結(jié)合國內(nèi)槽罐車使用工況對尺寸、壓力、溫度、測試方法等內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。

2 標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)分類及現(xiàn)狀

歐美國家于上世紀(jì)六七十年代起通過法規(guī)規(guī)定道路運輸液體危險品必須加裝緊急切斷閥，并對緊急切斷閥產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格的把關(guān)。歐洲通過《關(guān)于危險品國際運輸?shù)臍W洲協(xié)議》［5］確定運輸危險品汽車零部件（緊急切斷閥）市場準(zhǔn)入。美國通過其交通部和環(huán)境保護(hù)署制定并實施有關(guān)汽車安全、環(huán)保、防盜、節(jié)能等方面的法規(guī)，并實施產(chǎn)品認(rèn)證市場準(zhǔn)入，如1966-09美國頒布實施的《國家交通及機(jī)動車安全法》［6］等。

我國實施較晚，于2014-07開始強(qiáng)制實施道路運輸危險液體危險品槽罐車市場準(zhǔn)入措施，規(guī)定的必須加裝緊急切斷閥的槽罐車的適用裝載介質(zhì)范圍見GB 18564.1—2019附錄A《罐體設(shè)計代碼第三部分為B的常見液體危險貨物介質(zhì)》。2014-10，國家質(zhì)檢總局修訂的《特種設(shè)備目錄》［7］將緊急切斷閥納入特種設(shè)備安全附件（代號F230）。2015-06，國家質(zhì)檢總局發(fā)文《關(guān)于壓力管道氣瓶安全監(jiān)察工作有關(guān)問題的通知（質(zhì)檢辦特［2015］675號）》［8］，進(jìn)一步明確了緊急切斷閥列入安全附件必須取得特種設(shè)備TS制造許可證方能生產(chǎn)、銷售的要求，并規(guī)定了其暫時執(zhí)行TSG D2001—2006《壓力管道元件制造許可規(guī)則》［9］中閥門的許可條件執(zhí)行的規(guī)定。2017年,《國家認(rèn)監(jiān)委關(guān)于調(diào)整汽車產(chǎn)品強(qiáng)制性認(rèn)證依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的公告》［10］將QC/T 932—2018《道路運輸液體危險貨物罐式車輛緊急切斷閥》［11］列入其中，意味著槽罐車緊急切斷閥將作為槽罐車零部件進(jìn)行強(qiáng)制性認(rèn)證市場準(zhǔn)入。

根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)歸口區(qū)域劃分，目前常用的槽罐車緊急切斷閥對應(yīng)的國、內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要分為3個系列。①歐洲標(biāo)準(zhǔn)，包括EN 13308—2002《道路運輸液體危險貨物槽罐車輔助設(shè)備非壓力平衡底閥》［12］、EN 13316—2002《道路運輸液體危險貨物槽罐車輔助設(shè)備壓力平衡底閥》［13］、EN 14433—2014《道路運輸液體危險貨物運輸液態(tài)化合物或液化氣的槽罐車用底閥》［14］、EN 13175—2014《液化石油氣設(shè)備及附件 液化氣（LPG）壓力容器閥門及配件規(guī)格》［15］等。②美洲標(biāo)準(zhǔn)，包括貨運拖掛車制造者協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) TTMA RP 81—2007《Performance of Spring Loaded Pressure Relief Valves on MC 306,MC 307,MC 312,DOT 406,DOT 407 and DOT 412 Tanks》［16］、TTMA RP 28—2009《Flange and Emergency Valve Dimensional Information》［17］等。③中國標(biāo)準(zhǔn)，包括 QC/T 932—2018、HG/T 3912—2006《內(nèi)置式安全止流底閥技術(shù)條件》［18］、HG 3158—2005《液化氣體罐車用緊急切斷閥》［19］、GB/T 22653—2008《液化氣體設(shè)備用緊急切斷閥》［20］、GB/T 24918—2010《低溫介質(zhì)用緊急切斷閥》［21］等。

3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)條文匯總

目前，各標(biāo)準(zhǔn)體系中界定的槽罐車緊急切斷閥一般分為壓力平衡式和非壓力平衡式。非壓力平衡式緊急切斷閥最為常用，其功能要求為，①閉合時，能將介質(zhì)控制在罐體獨立倉內(nèi)部，且無泄漏。②打開時，允許介質(zhì)流進(jìn)罐體獨立倉實現(xiàn)裝料作業(yè)，允許介質(zhì)從罐體流進(jìn)流體管道進(jìn)行卸料作業(yè)。③在解除外力驅(qū)動時緊急切斷閥能自動關(guān)閉，或手動復(fù)位。當(dāng)緊急切斷閥的自動驅(qū)動裝置無法使用時，應(yīng)能用輔助方式打開緊急切斷閥。結(jié)構(gòu)安全設(shè)計要求為，當(dāng)緊急切斷閥外部發(fā)生碰撞等意外損壞時，其設(shè)計的剪式結(jié)構(gòu)（剪切槽設(shè)計）應(yīng)保證留在罐體獨立倉包裹范圍之內(nèi)的密封機(jī)構(gòu)完好無損。近年來，根據(jù)安全事故與用戶使用需求反饋情況，新增了的功能要求包括，緊急切斷閥的驅(qū)動裝置應(yīng)能連接遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生意外狀況時，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能正常關(guān)閉緊急切斷閥。

槽罐車緊急切斷閥主要指標(biāo)常用的中國標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)差異比較見表1。整體看中國標(biāo)準(zhǔn)比歐洲標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格，歐洲標(biāo)準(zhǔn)由制造廠選擇與確定的技術(shù)指標(biāo)較多。

表1 槽罐車緊急切斷閥國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)差異分析

3.2 技術(shù)內(nèi)容對比分析

GB/T 22653—2008規(guī)定的緊急切斷閥主要用于液化氣體設(shè)備，從標(biāo)準(zhǔn)給出的緊急切斷閥典型結(jié)構(gòu)來看，其使用工況除了站場與管道上外，其他工況均有過流特性和無切斷槽結(jié)構(gòu)。

HG/T 3912—2006與QC/T 932—2018相比，緊急切斷閥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似且有切斷槽設(shè)計，但前者無切斷槽破裂或變形試驗要求。前者的使用介質(zhì)范圍較廣、緊急切斷時間較長、承壓件為常用材質(zhì)（除碳素鋼、不銹鋼外，包含銅合金）制造，后者的溫度范圍、公稱壓力、公稱尺寸等范圍更大，承壓件材質(zhì)還包含了鋁合金，并對鋼制和鋁合金產(chǎn)品的性能（如操作壽命、閥體壁厚、剪切槽結(jié)構(gòu)）等做了詳細(xì)的區(qū)別與規(guī)定。

QC/T 932—2018與EN 13308—2002及 EN 13316—2002相比，3個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋁合金閥體產(chǎn)品特性較為相似，適用介質(zhì)（均不包括毒害品）、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本一致，均有切斷槽設(shè)計要求（用于保證在緊急切斷閥閥體發(fā)生碰撞等意外損壞情況下，突然破裂脫離時，留在罐體獨立倉包裹范圍之內(nèi)的密封機(jī)構(gòu)完好無損，避免泄漏造成燃爆等事故）。QC/T 932—2018規(guī)定的鋼制產(chǎn)品以及閥體壁厚等指標(biāo)，在EN 13308—2002及EN 13316—2002標(biāo)準(zhǔn)中均未述及。QC/T 932—2018包括壓力平衡式與非壓力平衡式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，而EN 13308—2002中僅規(guī)定了非壓力平衡式，EN 13316—2002中僅規(guī)定了壓力平衡式結(jié)構(gòu)。EN 13316—2002規(guī)定緊急切斷時間較 QC/T 932—2018更為嚴(yán)格。

EN 14433—2014是對 EN 13308—2002和EN 13316—2002的補充，三者基本構(gòu)成適用溫度范圍-40～200℃的槽罐車緊急切斷閥常用歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系（低溫工況用見EN 13175—2014）。此外，EN 14433—2014規(guī)定了承壓件材料斷裂延伸率大于等于12%的要求，換言之其承壓件材質(zhì)根據(jù)使用工況不同應(yīng)為不銹鋼、碳鋼、銅合金（液氨除外）等，一般不選用壓鑄鋁合金。

通過EN 14433—2014與QC/T 932—2018關(guān)于緊急切斷閥切斷槽破裂試驗的比較發(fā)現(xiàn)，EN 14433—2014與QC/T 932—2018規(guī)定的鋼制產(chǎn)品較為相似，前者不適用于鋁合金產(chǎn)品。QC/T 932—2018規(guī)定的外力1 000 J使切斷槽斷裂脫離閥體的試驗方法主要適用于鋁合金閥體，而不完全適用于采用碳鋼、不銹鋼、銅合金等承壓件材料（斷裂延伸率大于等于12%）作為閥體的緊急切斷閥。鋁合金材質(zhì)多數(shù)為脆性材質(zhì)，緊急切斷閥剪切槽（應(yīng)力集中處）在不大于1 000 J沖擊載荷下斷裂脫離的破壞較為常見。一般鋼制緊急切斷閥閥體材料的斷裂延伸率大于等于12%，屬于韌性斷裂，破裂安全性試驗采用EN 14433—2014規(guī)定的破裂脫離或管接端部分變形后與水平線的夾角大于30°，更為科學(xué)合理。由于國內(nèi)鋼制緊急切斷閥產(chǎn)品開發(fā)較晚，目前國內(nèi)無該產(chǎn)品破裂安全性檢測裝置，上述分析對其推力變形破裂裝置（首臺套）的開發(fā)提供了科學(xué)思路。

QC/T 932—2018規(guī)定的操作壽命指標(biāo)中，鋁合金產(chǎn)品與EN 13308—2002及EN 13316—2002基本一致，鋼制產(chǎn)品與EN 14433—2014基本一致。而QC/T 932—2018更加明確細(xì)化了鋁合金和鋼制材質(zhì)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性與區(qū)別，有助于提高產(chǎn)品科學(xué)選型與可靠性。

4 結(jié)語

近年來道路運輸危險液體物品發(fā)生燃爆事故的槽罐車中，多數(shù)未加裝緊急切斷閥或加裝了選型/結(jié)構(gòu)不當(dāng)產(chǎn)品等使未達(dá)到緊急切斷安全保護(hù)的作用。國內(nèi)槽罐車緊急切斷閥的標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、起步較晚，安全認(rèn)證與法規(guī)不健全等是制約該產(chǎn)品質(zhì)量與安全性能提升的主要因素之一。文中指出了各標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的區(qū)別與限制，為該產(chǎn)品的質(zhì)量與安全提升提供科學(xué)依據(jù)，可為科學(xué)應(yīng)對技術(shù)性貿(mào)易問題提供支持，為該類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)體系完善起到規(guī)范產(chǎn)品特性、減少道路運輸危險液體的槽罐車安全事故發(fā)生的指導(dǎo)作用奠定基礎(chǔ)。