高壓液化氣體管束式集裝箱定期檢驗(yàn)常見問題及處理方法

紀(jì)鵬飛

(中國船級社 質(zhì)量認(rèn)證公司 上海分公司，上海 200135)

1 前 言

高壓液化氣體管束式集裝箱作為三氟化氮、硅烷、氧化亞氮等電子氣體的一種高效運(yùn)輸裝備，主要由無縫氣瓶、管排和框架組成。2016年以前國內(nèi)大部分都是依靠進(jìn)口來滿足市場需求，但近年來隨著微電子、光電子、芯片等電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，尤其是隨著國家對芯片產(chǎn)業(yè)投入的加大，國內(nèi)對電子氣體需求量也越來越大。因此國內(nèi)制造廠也紛紛編制企標(biāo)進(jìn)行試制，目前我國也已推出了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 10355—2019《管束式集裝箱》、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CATSI 05002—2020《高壓液化氣體管束集裝箱專項(xiàng)技術(shù)要求》，這標(biāo)志著我國生產(chǎn)高壓液化氣體管束式集裝箱的技術(shù)水平已基本成熟。隨之而來的問題就是如何確保箱子能在后續(xù)運(yùn)營中安全、可靠。與傳統(tǒng)充裝壓縮氣體介質(zhì)的管束式集裝箱相比較，高壓液化氣體管束式集裝箱無論是在設(shè)計(jì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，還是運(yùn)營工況上都有很大差別，因此在對高壓液化氣體管束式集裝箱定期檢驗(yàn)時(shí)需要更加關(guān)注。

2 檢驗(yàn)周期

無論是進(jìn)口還是國內(nèi)生產(chǎn)的高壓液化氣體管束式集裝箱，大部分使用客戶都有進(jìn)出口需求，因此設(shè)計(jì)時(shí)除滿足國內(nèi)法規(guī)外，還需要滿足國際公約和規(guī)則，如《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG)、《1972年國際集裝箱安全公約》(CSC)、《1972年集裝箱關(guān)務(wù)公約》(CCC)、《DOT》等，因此高壓液化氣體管束式集裝箱通常持有多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)體系證書，為保證證書均能得到有效延續(xù)，年檢時(shí)需嚴(yán)格按不同體系標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

匯總不同標(biāo)準(zhǔn)的要求后，對于目前注冊地在國內(nèi)但同時(shí)有進(jìn)出口需求的大部分箱子，推薦定期檢驗(yàn)周期按圖1進(jìn)行，這樣可以減少檢驗(yàn)成本，同時(shí)由于定期檢驗(yàn)造成的設(shè)備運(yùn)營中斷的影響也會(huì)減少[1]。其中CSC檢驗(yàn)主要依據(jù)《1972年國際集裝箱安全公約》，主要是針對集裝箱整體外觀的檢驗(yàn)，確保集裝箱無影響運(yùn)輸安全的隱患。

圖1 高壓液化氣體管束式集裝箱定期檢驗(yàn)周期

3 證書有效期延續(xù)

不同標(biāo)準(zhǔn)中對于定期檢驗(yàn)的要求也有異同之處，其中區(qū)別最大、對定期檢驗(yàn)影響最大的就是對高壓液化氣體管束式集裝箱上氣瓶水壓試驗(yàn)的要求。氣瓶做水壓試驗(yàn)就意味需要進(jìn)行拆車檢驗(yàn)，這樣檢驗(yàn)費(fèi)用和檢驗(yàn)所需時(shí)間就會(huì)增加。因此開展定期檢驗(yàn)前需要熟悉不同體系標(biāo)準(zhǔn)對水壓試驗(yàn)的要求。目前氣瓶的設(shè)計(jì)體系主要分以下三種：

1.IMDG中主要按介質(zhì)來判定，以UN2451三氟化氮、UN2203硅烷為例，P200包裝導(dǎo)則規(guī)定氣瓶耐壓試驗(yàn)周期為10 a，且經(jīng)主管機(jī)關(guān)同意，容器的液壓試驗(yàn)可用基于聲波發(fā)射試驗(yàn)或結(jié)合聲波發(fā)射試驗(yàn)和超聲波檢查的等效方法替代[2]。

2.美國交通部DOT體系中主要按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分，氣瓶通常按照DOT 3AA、DOT 3AAX或DOT 3T的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，定期檢驗(yàn)周期通常為5 a。但若企業(yè)取得DOT官方的特殊許可，可按獲批的特殊許可執(zhí)行。如韓國NK獲得的DOT SP 15451-N，允許每10 a進(jìn)行一次內(nèi)部檢查和壓力測試，且允許采用聲發(fā)射和超聲波檢測替代液壓試驗(yàn)[3]。因此若企業(yè)想保持DOT證書持續(xù)有效，年檢時(shí)先確認(rèn)氣瓶是否獲得DOT SP，再執(zhí)行相應(yīng)的檢驗(yàn)。

3.我國移動(dòng)式壓力容器定期檢驗(yàn)的內(nèi)容與要求按照《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》(下文簡稱《定檢規(guī)》)執(zhí)行，其中明確要求，投用3 a后首次進(jìn)行定期檢驗(yàn)的管束式集裝箱，在定期檢驗(yàn)時(shí)氣瓶應(yīng)當(dāng)進(jìn)行外測法水壓試驗(yàn)[4]。但考慮電子氣體高壓液化氣體管束式集裝箱首次進(jìn)行定期檢驗(yàn)拆車成本太高，且國內(nèi)部分檢驗(yàn)單位技術(shù)人員已經(jīng)進(jìn)行了技術(shù)調(diào)研和分析，駱輝[5]等表明高純氣體包裝氣瓶定期檢驗(yàn)中采用傳統(tǒng)水壓為基礎(chǔ)的檢驗(yàn)方法已不能滿足該類氣瓶的檢驗(yàn)需求。目前我國針對電子氣體高壓液化氣體管束式集裝箱的首次檢驗(yàn)已有采用聲發(fā)射替代傳統(tǒng)水壓的案例。

例如，國內(nèi)生產(chǎn)的一臺(tái)三氟化氮高壓液化氣體管束式集裝箱于2017年10月份出廠并投用，出廠時(shí)具備了國內(nèi)特檢證書、IMDG證書、美國交通部DOT氣瓶證書(但未獲得DOT SP)。到2020年10月時(shí)，按國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行首次檢驗(yàn)，此時(shí)如果客戶選擇不拆卸進(jìn)行氣瓶定期檢驗(yàn)，簽發(fā)的特檢證書、IMDG證書有效期可延期至2025年10月，而DOT證書有效期則不能延續(xù)，DOT證書將于2022年10月失效。

4 檢驗(yàn)常見問題及處理方法

4.1 框架

高壓液化氣體管束式集裝箱框架在碼頭堆疊、吊裝及運(yùn)輸時(shí)常會(huì)與別的集裝箱、車架扭鎖等發(fā)生碰撞。氣瓶由于受到框架的保護(hù)，少有被碰撞或外力損壞的，但框架的角柱、橫梁、側(cè)梁卻經(jīng)常發(fā)生碰撞而導(dǎo)致?lián)p壞，為保證安全運(yùn)行則需要及時(shí)修理。不同的損壞部位，修理方式通常也不一致，建議客戶修理時(shí)參考國際上普遍接受的國際罐箱組織發(fā)布的《Acceptable Container Condition》中框架修理方法。另外在修理時(shí)發(fā)現(xiàn)部分高壓液化氣體管束式集裝箱的一些部件無相應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)措施，建議參考保護(hù)措施已相對成熟的國際聯(lián)運(yùn)罐箱，在如圖2、圖3部位增加保護(hù)板。

圖2 立柱保護(hù)板

圖3 底部保護(hù)板

從圖2中可以看出，雖然立柱保護(hù)板受到多次摩擦，但是對所在角柱進(jìn)行了保護(hù)，同時(shí)該處角柱得到了加強(qiáng)，即使受到摩擦也僅是對油漆造成刮傷，不會(huì)影響立柱強(qiáng)度。圖3為加裝底部防護(hù)板，頂部也可加裝。

4.2 瓶體檢驗(yàn)

瓶體運(yùn)營過程中最常見的問題就是內(nèi)表面腐蝕和表面缺陷，偶有發(fā)生瓶肩皺折的情況。電子氣體一般純度都較高，三氟化氮、硅烷、氧化亞氮等對氣瓶內(nèi)部基本不會(huì)產(chǎn)生腐蝕。表面缺陷在實(shí)際過程中常見的有裂紋和外力損壞。對于裂紋通常采用機(jī)械打磨，然后進(jìn)行表面無損檢測，確定裂紋已消除，最后進(jìn)行測厚，確保滿足設(shè)計(jì)要求。外力損壞主要分為表面機(jī)械接觸損傷和外力導(dǎo)致凹陷。在《定檢規(guī)》中明確存在下述兩種缺陷時(shí)，不得繼續(xù)使用：1.表面機(jī)械接觸損傷并且壁厚小于最小允許壁厚時(shí)；2.瓶體凹陷最大深度與瓶體直徑之比大于0.7%或者凹陷長徑與瓶體直徑之比大于20%時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行使用評價(jià)，否則不得繼續(xù)使用。而在ISO 11120—2015(下文簡稱ISO11120)中除上述要求外，增加了對表面凸起、帶有切口或擦傷的凹陷、分層、瓶肩折皺等缺陷的介紹，其中帶有切口或擦傷的凹陷如圖4，屬于不可修復(fù)損壞，需要報(bào)廢處理[6]，因此在對高壓液化氣體管束式集裝箱定檢時(shí)也應(yīng)特別注意。

圖4 帶有切口或擦傷的凹陷

4.3 氣瓶螺紋檢驗(yàn)

隨著國內(nèi)氣瓶制造工藝水平的提升，瓶口旋壓后分層缺陷已鮮有發(fā)生。如有發(fā)生時(shí)，《定檢規(guī)》要求瓶口內(nèi)螺紋機(jī)械損傷或者腐蝕導(dǎo)致錐螺紋有效長度小于規(guī)定值或者直螺紋有效嚙合螺紋數(shù)小于6個(gè)時(shí)，不得繼續(xù)使用。ISO11120中除了上述保證有效的螺紋數(shù)量要求外，在得到設(shè)計(jì)允許的條件下，可以使用合適的螺紋規(guī)格重新機(jī)加工螺紋。例如原內(nèi)螺紋規(guī)格為3”在定檢時(shí)發(fā)現(xiàn)螺紋根部有裂紋，在設(shè)計(jì)允許時(shí)可重新對內(nèi)螺紋進(jìn)行機(jī)加工擴(kuò)大至3”，若裂紋消除則該只氣瓶可接受。

4.4 氣瓶定檢標(biāo)記

對于滿足IMDG的氣瓶，無論是國外進(jìn)口的還是國內(nèi)制造的，在氣瓶定檢完工后還需在瓶肩上進(jìn)行下列標(biāo)記：1.授權(quán)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行定期檢驗(yàn)和試驗(yàn)的國家代號(hào)，若該機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)機(jī)關(guān)與生產(chǎn)廠家的批準(zhǔn)機(jī)關(guān)在同一國家，國家代號(hào)不必標(biāo)明。如國內(nèi)制造的氣瓶由國內(nèi)授權(quán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)則不必標(biāo)出該代號(hào)，反之則需標(biāo)出。2.主管機(jī)關(guān)批準(zhǔn)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行定期檢驗(yàn)和試驗(yàn)的注冊符號(hào)。3.定期檢驗(yàn)和試驗(yàn)的年月。

圖5是IMDG定檢標(biāo)記，該只氣瓶是由國外制造，此次在國內(nèi)由中國船級社在2021年3月進(jìn)行定期檢驗(yàn)。對于滿足DOT的氣瓶，在定檢后也需按要求敲定檢鋼印，圖6是DOT定檢標(biāo)記，該只氣瓶由DOT授權(quán)號(hào)為1631的某檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在2021年4月進(jìn)行定期檢驗(yàn)。注意法規(guī)中明確要求定檢標(biāo)記的字母位置，不得隨意更改。

圖5 IMDG定檢標(biāo)記

圖6 DOT定檢標(biāo)記

4.5 管排耐壓試驗(yàn)

組裝后先對管排進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，《定檢規(guī)》要求試驗(yàn)壓力為氣瓶公稱壓力的5/3倍，而IMDG中要求試驗(yàn)壓力與氣瓶耐壓試驗(yàn)壓力一致。在實(shí)際檢驗(yàn)過程中建議取高值，以符合兩法規(guī)要求。

4.6 整體密性試驗(yàn)

組裝完成后應(yīng)當(dāng)對整體進(jìn)行密性試驗(yàn)，《定檢規(guī)》要求試驗(yàn)壓力為公稱工作壓力、IMDG要求試驗(yàn)壓力為不小于20%氣瓶壓力試驗(yàn)壓力。綜上，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中建議取高值，以符合兩法規(guī)要求。

5 結(jié) 論

針對高壓液化氣體管束式集裝箱在年檢過程中的常見問題進(jìn)行了討論和總結(jié)：1.為減少年檢成本、確保正常運(yùn)營，給出了建議年檢周期。2.分別闡述IMDG、DOT以及國內(nèi)法規(guī)對于定期檢驗(yàn)內(nèi)容的不同要求。3.針對運(yùn)營過程中框架經(jīng)常被損壞的部位，給出了相應(yīng)的預(yù)防措施。4.對氣瓶表面和瓶頸螺紋常見缺陷及處理方法進(jìn)行了總結(jié)。5.對氣瓶定檢標(biāo)記的組成和注意事項(xiàng)進(jìn)行了說明。6.最后針對管排耐壓和整體密性壓力值在執(zhí)行不同法規(guī)時(shí)可能存在差異的問題進(jìn)行了統(tǒng)一取值要求。上述內(nèi)容對于高壓液化氣體管束式集裝箱的營運(yùn)客戶、承接定檢業(yè)務(wù)企業(yè)相關(guān)人員在實(shí)際定檢過程中有一定指導(dǎo)意義。營運(yùn)客戶可以確保集裝證書得到有效期延續(xù)，檢驗(yàn)人員能更加有針對性的進(jìn)行檢查，最終確保集裝箱安全、高效的運(yùn)營。