高壓氣瓶用安全裝置的優(yōu)化

于佃秋

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司 重慶 400037

為從根本上提升高壓氣瓶使用期間的安全性，高壓氣瓶的一端或兩端都設(shè)置了安全裝置，其主要作用為在長管拖車、管束集裝箱發(fā)生火災(zāi)或壓力急劇上升的情況下，用安全裝置內(nèi)部爆破片進(jìn)行泄壓處理，避免出現(xiàn)氣瓶爆炸等更為嚴(yán)重的安全事故。

1 高壓氣瓶用安全裝置現(xiàn)狀

就目前來看，高壓氣瓶應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。部分領(lǐng)域為進(jìn)一步提升高壓氣瓶的容積量，往往采用數(shù)量增多的氣瓶，導(dǎo)致管路復(fù)雜、泄漏點(diǎn)較多，安全風(fēng)險極高。為有效避免高壓氣瓶安全事故發(fā)生，在高壓氣瓶用安全裝置中，研發(fā)出了集成式安全泄放裝置，在保障泄放氣瓶壓力快速的情況下，也可提升氣瓶用安全裝置安裝期間的效益，節(jié)省安全裝置使用空間。

2 高壓氣瓶用安全裝置優(yōu)化

在對高壓氣瓶的安全裝置進(jìn)行優(yōu)化期間，需要將安全泄放進(jìn)出氣口、排污管口融合在一起，便于后期管路安裝以及調(diào)整。在高壓氣瓶數(shù)量較多的情況下，降低安全事故發(fā)生，避免不同光線之間出現(xiàn)相互干擾問題。以高壓氣瓶集成式安全泄放裝置為例，該安全裝置主要由四通接頭、墊環(huán)、爆破片、易熔合金、壓緊螺母、安全泄放口、進(jìn)出氣口與排污口等組成。為從根本上保障高壓氣瓶運(yùn)行安全，集成式安全泄放裝置將四通接頭改用爆破片與易熔合金相組合的形式，在氣瓶內(nèi)部溫度與壓力超過安全泄放裝置易熔溫度與爆破壓力的情況下，易熔金屬熔化，爆破片的膜片自由起拱變形，并釋放氣瓶處壓力。

高壓氣瓶集成安全泄放裝置主要為不銹鋼結(jié)構(gòu)，進(jìn)口處為外螺旋紋結(jié)構(gòu)，共分為安全泄放口、進(jìn)出氣口與排污口三個管口。其中，安全泄放口主要為螺旋紋結(jié)構(gòu)，進(jìn)出氣口主要用內(nèi)螺紋的六方壓緊螺母連接在一起。爆破片位于6方壓緊螺母進(jìn)出端加工處的凹槽內(nèi)，并用夾持環(huán)以及墊環(huán)加緊固定在一起，確保爆破片與易熔合金之間的間隙適當(dāng)。

六方螺母出口端加工的內(nèi)螺紋不僅可用于直通接頭，還可以連接放空管與彎通接頭，使放空管能夠進(jìn)行安全放空處理。在進(jìn)出氣口為內(nèi)螺紋的情況下，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照布管要求，將進(jìn)出氣口安裝在與安全泄放口相對的一側(cè)。

在高壓氣瓶數(shù)量較多的情況下，內(nèi)部管路更加復(fù)雜，需要確保每個出口能夠?qū)崿F(xiàn)靈活調(diào)整，確保安全裝置能夠在避免高壓氣瓶爆炸等事故出現(xiàn)時發(fā)揮出重要作用。

為充分發(fā)揮出集成式安全泄壓裝置積極作用，還需要配合使用先進(jìn)的多氣瓶管路布局方式。要求高壓氣瓶中的放空口、進(jìn)出氣口以及排污集成管口的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)配合進(jìn)出氣口方位進(jìn)行靈活調(diào)整，實現(xiàn)排污口自由旋轉(zhuǎn)目標(biāo)，確保高壓氣瓶能夠在危險狀態(tài)下得到及時泄壓，降低安全事故發(fā)生幾率。

3 高壓氣瓶用安全裝置優(yōu)化設(shè)計要點(diǎn)

高壓氣瓶是一種重要的壓力容器，在實際運(yùn)輸與使用期間具備較高的超壓風(fēng)險?？茖W(xué)使用爆破片等安全裝置是保障氣瓶安全使用的重要方式，需要對此安全裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步增強(qiáng)高壓氣瓶用安全裝置實際應(yīng)用期間的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性。

3.1 遵循現(xiàn)行高壓氣瓶用安全裝置設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)

隨著工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，高壓氣瓶中的日漸增多，傳統(tǒng)高壓氣瓶用安全裝置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已被逐步淘汰。為保障高壓氣瓶用安全裝置使用效果，需要嚴(yán)格遵循現(xiàn)行安全裝置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)計出的安全裝置能夠在保障高壓氣瓶安全運(yùn)輸與使用期間發(fā)揮出重要作用。

就目前來看，高壓氣瓶用安全裝置也針對爆破片新增了較多標(biāo)準(zhǔn)，如爆破片組件、平板型爆破片以及爆破溫度及爆破允許壓力差等，關(guān)于相關(guān)工作人員在安全裝置實際設(shè)計期間，以設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化裝置設(shè)計方案。

3.2 選擇適宜的安全裝置原材料

安全裝置內(nèi)原材料的各項性能可直接影響到高壓氣瓶安全管控水平，需要在選擇安全裝置原材料期間，對比分析相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要求安全裝置內(nèi)爆破片、夾持器、附件與涂層等材料均具有良好的抗腐蝕性，保障安全裝置實際應(yīng)用效果。

3.3 加強(qiáng)安全裝置設(shè)計管理力度

安全裝置設(shè)計與優(yōu)化工作可直接影響到高壓氣瓶后期使用效果，需要相關(guān)工作人員細(xì)致分析我國高壓氣瓶用安全裝置使用現(xiàn)狀，合理設(shè)置爆破溫度、爆破壓力、爆破壓力允許差值等參數(shù)?？紤]到高壓氣瓶使用環(huán)境溫度的上值為60℃，車用最高氣瓶內(nèi)環(huán)境為65℃，因此將高壓氣瓶爆破片的溫度值設(shè)定在20℃，以便切實延長爆破片使用壽命，保障高壓氣瓶安全應(yīng)用水平。結(jié)合高壓氣瓶應(yīng)用環(huán)境特征，對設(shè)計爆破壓力值進(jìn)行調(diào)整。注重分析重復(fù)高壓氣瓶與非重復(fù)高壓氣瓶對安全裝置應(yīng)用效果的要求，合理設(shè)置爆破壓力值，此兩種高壓氣瓶的爆破片壓力允許值符合實際要求。細(xì)致分析高壓氣瓶在實際運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的溫度上升情況，增加可重復(fù)高壓氣瓶爆破片數(shù)量，要求爆破壓力下限值不得小于氣瓶溫度升高壓力的1.05倍。

3.4 高壓氣瓶用安全裝置制造與試驗方法

在高壓氣瓶用安全裝置制造與試驗過程中，需要確保所用的方式與遵循的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。進(jìn)一步細(xì)化安全裝置材料要求，在同批材料處應(yīng)當(dāng)至少選取三片為試驗用坯片，并進(jìn)行相應(yīng)的爆破試驗。在爆破壓力允許值不超過±2%的情況下，證明此批材料合格，其機(jī)械穩(wěn)定性能較好。采用對比試驗方式，對高壓氣瓶用安全裝置進(jìn)行外觀檢查、密封性測試、泄放量測試等，確保安全裝置能夠在較為惡劣的環(huán)境下也能夠正常運(yùn)行。

4 結(jié)語

總而言之，在高壓氣瓶用安全裝置優(yōu)化過程中，需要做好內(nèi)部管路的合理布置工作。如高壓氣瓶數(shù)量過多，需要用集成式安全泄壓裝置，使管路布局更加均勻，內(nèi)部空間利用率大幅度提升。