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科普|车用CNG气瓶的危险性
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科普|车用CNG气瓶的危险性
发布时间 : 2017-04-28  来源 : 张莹  点击数 : 538次
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随着燃油成本的提高和人类环保意识的增强,车用压缩天然气(CNG)气瓶在汽车上的应用日益广泛。但同时,在充装和使用过程中发生的气瓶燃烧、爆炸等事故也屡屡发生,使车用CNG气瓶的安全问题成为人们关注的焦点。2004年7月,一辆使用CNG的出租车在成都市二环路南四段鲁能永丰充装站内爆炸,司机当场死亡,另一辆待充装CNG的出租车的司机受伤。2006年4月,一辆奥拓车在重庆巴南区鱼胡路口充装站充装CNG时,车用气瓶突然爆炸,司机受重伤,附近的信息电缆线被炸断。2007年8月,成都2辆燃气公交车在CNG加气站内自燃,一名司机严重烧伤。2007年12月,哈尔滨连续发生2起使用CNG燃料的出租车爆炸事故。

从上述事故中总结经验教训,加强车用气瓶安全性能的研究,制定防止事故发生的对策和措施,是进一步推广车用气瓶、确保车用气瓶安全性的重要课题。

危险因素

车用CNG气瓶包括汽车用CNG钢瓶、钢质内胆环向缠绕气瓶、铝质内胆环向缠绕气瓶及塑料内胆全复合材料气瓶等多种类型。车用CNG气瓶事故往往会造成车毁人亡的惨重后果,其安全性应引起高度重视。导致车用CNG气瓶事故的原因,主要有以下几个方面。

1.气源质量不合格

(1)硫含量超标

目前,大多数CNG气源中都含有硫化氢等酸性物质,特别是四川、重庆等气源质量不佳的地方。硫化氢溶于水后,会造成钢材的电化学腐蚀,产生氢鼓包现象。即使没有水分,CNG中的硫化氢在高压力作用下,也会对气瓶造成腐蚀破坏。

在SY0092-98《汽车用压缩天然气加气站设计规范》中,对CNG的硫化氢、水分等杂质含量都有严格限定,但如果CNG生产工艺中脱硫、脱水装置失效,或加气站经营者对硫化氢、水分指标把关不严,就可能导致CNG中硫化氢、水分含量超标。硫含量超标对于汽车用CNG钢瓶、钢内胆车用CNG缠绕气瓶的破坏作用尤为严重。

(2)二氧化碳含量较高

如果CNG中二氧化碳和水分含量较高,会对钢材或铝材造成局部电化学腐蚀,这种安全隐患在汽车用CNG钢瓶及钢、铝内胆车用CNG缠绕气瓶上比较突出。

2.外界环境影响

(1)化学品侵蚀

车用CNG气瓶在实际运行环境中,可能遭受酸雨等化学物质的侵蚀。这些物质会与气瓶表面的材料发生化学反应,即会对有缠绕层的车用CNG气瓶造成缠绕层纤维的断裂、溶解、松动或者产生应力腐蚀裂纹等,对于钢瓶则直接造成壁厚减薄、产生凹坑等后果。

(2)大气侵蚀

车用CNG缠绕气瓶的纤维缠绕层如果长期暴露在阳光及大气中,其外表面涂层的状况会变化,可能导致缠绕纤维松动、断裂,从而降低车用CNG气瓶的强度,影响其安全性能。

(3)外力作用

车用CNG气瓶在使用、搬运等过程中,由于操作不当或者汽车本身发生事故等影响,可能造成车用CNG气瓶受到冲击、碰撞、磨损、过热等损伤,导致车用CNG钢瓶表面受损,或造成车用CNG缠绕气瓶表面纤维层松动、断裂、树脂破碎等后果,会降低车用CNG气瓶的安全性能。

3.质量因素

1)自身质量一致性难以保障

车用CNG气瓶自身质量的一致性是保证车用CNG气瓶安全性能的根本。但在对某车用CNG全复合材料爆炸气瓶的同批次气瓶随机抽样(2只)进行爆破试验时,发现2只气瓶的爆破压力分别为39.6MPa和65MPa,差距较大。有些国产车用CNG气瓶在外径上相差逾10mm,水容积相差超过5%,甚至同一只气瓶的中部和两端的外观颜色也有明显差别。这样的气瓶本身质量一致性没有得到有效控制,必然会严重影响气瓶的安全性。

2)气瓶自身泄漏

在车用CNG气瓶的定期检验中常常会发现气瓶有泄漏现象。检验中发现,有相当一部分气瓶存在瓶阀结构不够合理、与瓶身连接处密封不好等现象。这样的情况在车用CNG全复合材料气瓶中尤为普遍。带有泄漏问题的车用CNG气瓶一旦进入实际运营中,属于带病工作,在一定的条件下必然会发生爆炸等事故。

4.人为因素

1)私自改装燃气设备

目前,随着汽油、柴油价格的提高,燃气与燃油的成本差异已经比较明显,前者较低。因此,有些单位或者个人为汽车改装了燃气设备。有些改装的车用CNG气瓶甚至是几年前使用的旧车用CNG气瓶。有些由不具备车用气瓶安装单位许可资质的改装单位或个人改装的车用CNG气瓶,甚至旧车用CNG气瓶、报废车用CNG气瓶的重新使用,必然为车用CNG气瓶埋下安全隐患。

2)加气站安全措施不到位

加气站是将管线输送来的天然气处理后,加入车用CNG气瓶的中介。目前,有些城市的加气站仍存在员工安全管理制度落实不力、安全意识淡薄、操作规程掌握不规范等诸多问题。大多数加气站周围环境较复杂,受出入车辆火花、穿钉鞋摩擦所致火花、静电火花等可能存在的火源威胁。车用CNG气瓶在这样的加气站充装CNG时,可能受到火灾或爆炸事故的影响。

3)充装过度频繁

在车用CNG气瓶的使用过程中,尤其是车用CNG全复合材料气瓶的使用过程中,疲劳破坏往往是最致命的。相关标准对车用CNG气瓶的使用寿命有所规定,但这些规定是建立在正常充装基础上。实际运营中,某些原因会造成车用CNG气瓶每日的充装次数多于设计计算中设定的充装次数,在这种情况下就有必要适当缩短其使用寿命,否则会给车用CNG气瓶的安全性带来危害。

安全控制措施

通过以上分析,对车用CNG气瓶的安全,应从以下几个方面予以保证。

首先是提高车用CNG气瓶和CNG产品的质量,特别是严格执行硫化氢、水分含量等控制指标。

二是合理分配车用CNG气瓶的安装位置。出租车上的车用CNG气瓶一般置于后面的密闭空间中,一旦发生泄漏,容易造成CNG聚积,引发爆炸。如果将车用CNG气瓶置于后备箱中,容易遭受机油、潮湿、化学品的侵蚀。北京公交车用CNG气瓶一般置于车顶,即使发生CNG泄漏,也可以保证CNG迅速扩散,因此很少发生事故。可见,将车用CNG气瓶至于车顶等较为空旷的位置,可以减少车用CNG气瓶事故的发生。

三是尽量减少车用CNG气瓶的拆装率,以降低由于频繁拆装气瓶带来的瓶阀螺纹损伤、气路密封性能损坏等弊端,降低车用CNG气瓶泄漏的可能。保证车用CNG气瓶在使用过程中不会受到猛烈的撞击、冲击。若一旦发生这种情况,必须进行检验,判断车用CNG气瓶是否能够继续使用。

四是严格按要求对车用CNG气瓶进行充装,确保车用CNG气瓶充装前瓶内留有一定的余压,避免充装时空气混入引发爆炸事故。


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