车用环向缠绕气瓶原型选型分析与建议

袁奕雯 罗晓明 徐维普

（上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200333）

车用环向缠绕气瓶原型选型分析与建议

袁奕雯 罗晓明 徐维普

（上海市特种设备监督检验技术研究院 上海 200333）

针对业内对车用环向缠绕气瓶设计文件鉴定和型式试验工作中存在选型分歧这一实际问题，通过综合分析气瓶设计规则、型式试验规则和产品标准的要求，对该产品的原型选择进行讨论，提出一个能够符合国家标准、合理体现制造厂家诉求、且能与设计鉴定、型式试验工作相适应的选型建议。

车用气瓶 设计鉴定 型式试验 选型

车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶(以下简称“缠绕气瓶”)是近年来新兴的一种盛装压缩天然气燃料的高压容器产品，被广泛用于公交车、出租车、运输货车等各种以压缩天然气为燃料的汽车上。

国家质检总局《气瓶安全监察规定》[1]和TSG R009-2009《车用气瓶安全技术监察规程》[2]均规定：气瓶及附件正式投产前，应当按照安全技术规范及相关标准的要求进行型式试验；改变设计文件……时，应当进行型式试验”。

同时，TSG R009-2009《车用气瓶安全技术监察规程》[2]第六条和TSG R1003-2006《气瓶设计文件鉴定规则》[3]（以下简称“TSG R1003”）第二条均有关于“气瓶在制造前应进行设计文件鉴定工作”的表述。

但是，TSG R7002-2009《气瓶型式试验规则》[4]第四条第一款规定“改变原设计，并且按照《气瓶设计文件鉴定规则》视为新设计的”需要重新进行型式试验。这一针对“新设计”和型式试验关系的表述，在缠绕气瓶业内引起了一些理解上的分歧。

GB 24160-2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》[5]（以下简称“GB 24160”）由于脱胎于ISO 11439[5]，因此沿袭国际标准，提出了“设计变更”的概念，其表7 “设计变更需重新进行型式试验的试验项目”中将材料、直径、长度、工作压力、端部结构、瓶口螺纹尺寸、制造工艺、保护层及瓶阀等列为设计变更项，厂家只需根据变更项的不同补充进行相应型式试验项目即可。这与《气瓶设计文件鉴定规则》中关于的“设计变更”概念差异较大，甚至与“新设计”的概念自相矛盾。因此部分厂家在申报设计文件鉴定和型式试验阶段，经常为选择哪个定义，选择哪些型式试验项目而争论不休。

笔者作为气瓶设计文件鉴定及型式试验机构的工作人员，就此问题提出自己的观点和建议。

1 缠绕气瓶选型分析及讨论

1.1 缠绕气瓶新设计定义解析

TSG R1003将文件的设计属性定义为“新设计、变更设计、修改设计”。其中附录B对气瓶“新设计”的概念已经做出了明确的解释。如果气瓶设计所做的改变不在其列，可以视为“变更设计”。“修改设计”主要用于上次设计鉴定未通过，重新进行申请的情况。

由于GB 24160的7.2.1条规定“新设计的缠绕气瓶应按其表6规定项目进行型式试验”， 而表6中所要求的型式试验共27项，前后耗时约3个月，这就意味着被定义为“新设计”的气瓶均需重新完成全套型式试验。

由此“新设计”的定义成为争论焦点：按新设计，缠绕气瓶应当按其表6完成27项试验项目，按GB 24160表7的规定进行设计变更，只需要补充进行个别试验项目，试验时间可大幅缩短，这最终将关系到企业在市场竞争中的生死存亡。

针对TSG R1003和GB 24160的不同定义比较说明，见表1。

由表1可见，TSG R1003和GB 24160对“新设计”和“设计变更”的概念分歧较大，暂时无法使之统一，着眼于实际工作，建议设计文件阶段以TSG R1003的要求为主导，本文表1中所列项目的改变均视为“新设计”，表1未及项目的改变视为“变更设计”；型式试验阶段以《气瓶型式试验规则》及GB 24160的要求为主导，认可GB 24160-2009表7中所列“设计变更”，并按照其要求进行试验。

1.2 缠绕气瓶选型建议与技巧

在GB 24160的表7中，用长度改变和直径改变代替以往对气瓶容积改变的定义。通常厂家会根据市场需要将一个系列气瓶容积设定为80L～120L，但根据TSG R1003的附录B要求，中容积和大容积视为两个系列新设计，但如果从100L为分界点分开，则厂家需要分别按照两个系列进行新设计，并按表7完成两次型式试验项目，于是这又成为争论焦点。

结合气瓶设计文件鉴定和型式试验的要求综合来看，建议缠绕气瓶制造厂家在提交设计鉴定和型式试验时，明确“原型”这一概念，提交“原型”的具体型号规格；尽量保持“设计原型”与“型式试验原型”的统一。

表1 缠绕气瓶新设计定义解析

“原型”是指缠绕气瓶的具体型号规格，如CNG2-G-356-80-20B，不是一个80L～100L范围。任何一个设计原型（型式试验原型）只能覆盖标准规定范围内的型号规格，不能任意决定。

曾有缠绕气瓶制造厂家设计文件鉴定时提交CNG2-G-356-（110～200）-20B为同一套设计文件，厂家自称CNG2-G-356-180-20B为设计原型，根据规则向上覆盖至长度增加不超过50%，可以覆盖CNG2-G-356-200-20B；但型式试验阶段，厂家由于市场需求的原因，只提交CNG2-G-356-120-20B作为型式试验原型，型式试验机构出具的型式试验报告无法使之覆盖至200L，仅能向上覆盖“长度增加50%”，但厂家坚持认为CNG2-G-356-120-20B是CNG2-G-356-（110～200）-20B中的一个代表性产品，能够向上覆盖到200L，这一分歧是典型的设计原型与型式试验原型的不统一，导致设计文件鉴定结果与型式试验结构无法匹配。

在目前我国的法规标准要求下，缠绕气瓶按照中容积和大容积两个系列划分并分别进行新设计鉴定是法律规定的，并且应当按容积系列不同分别进行型式试验，但是，本着合理体现制造厂家诉求，节约社会公共资源的前提，有以下两条选型技巧。

技巧1）先确定大容积系列缠绕气瓶的设计原型，可以尽量选择容积较大、符合厂家本身市场需求的缠绕气瓶作为设计原型。根据GB 24160中7.3的规定，长度减少小于等于50%，不需要重新进行型式试验，长度减少大于50%，只需重新进行水爆和压力循环试验，因此，选择较大容积的缠绕气瓶，从时间成本和经济成本上而言，可以实现节约最大化。

技巧2）如条件所限只能选择中容积为原型，尽量选择80L～100L的缠绕气瓶，按照GB 24160-2009表7的要求重新进行型式试验项目，以成为中容积系列的设计原型（型式试验原型）。80L～100L的缠绕气瓶向下覆盖，长度减少小于等于50%，不需要重新进行型式试验，目前市场上对于30L～45L缠绕气瓶的需求较少，可以忽略不计，向大容积变更，也只需补充压力循环、水爆和火烧试验即可实现。

1.3 其他注意事项

● 1.3.1 改变壁厚所应注意的问题

缠绕气瓶由于直径变化往往会引起壁厚改变，这个问题较为复杂，不宜只将其视为直径变更进行型式试验，将另撰文阐述。但是，近年来，由于我国交通运输部提出了降低整车装备重量的新要求，很多制造厂家纷纷开始减薄气瓶设计壁厚，提高内胆强度，以达到减轻气瓶重量的目的，此类缠绕气瓶可以在已有型式试验原型基础上，进行“抗硫化物应力腐蚀试验”后，根据瓶标发字[2011]第57号[7]《关于GB24160-2009＜车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶＞提高内胆强度的意见》重新进行型式试验。

● 1.3.2 TSG R1002中“变更设计”所应注意的问题

目前，绝大多数缠绕气瓶制造厂家在进行设计变更后，均认为只需进行型式试验就可以代替设计文件备案，笔者认为，根据TSG R1003，凡设计属性定义为“新设计”的气瓶，均应重新进行鉴定，而设计属性定义为“设计变更”的气瓶，则应在原设计文件鉴定机构进行设计变更备案。

2 结论与建议

通过对缠绕气瓶有关的法规标准进行综合分析，兼顾缠绕气瓶制造厂家、气瓶设计文件鉴定机构和气瓶型式试验机构三方工作出发点，建议如下。

1）缠绕气瓶设计文件阶段以TSG R1002的要求为主导；型式试验阶段以《气瓶型式试验规则》和GB24160的要求为主导，认可GB 24160-2009表7中所列“设计变更需重新进行型式试验的试验项目”，并按照其要求重新进行型式试验。

2）同一设计（相同壁厚、相同直径、相同压力）的缠绕气瓶，建议选择可行的大容积系列缠绕气瓶作为首次制造的设计原型，并以此选定中容积系列缠绕气瓶的原型，并尽量使设计原型和型式试验原型保持一致。

3）气瓶设计文件鉴定与型式试验是两项密不可分的工作，建议在法规、标准修订时，考虑吸收气瓶设计文件鉴定机构和气瓶型式试验机构代表参与，以便能够统分兼顾、统一概念，将实际工作中的意见进行汇总和交流，使新的法规和标准更加兼容，可操作。

1 气瓶安全监察规定 [S],中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局令第46号,2003

2 TSG R009－2009 车用气瓶安全技术监察规程 [S].

3 TSG R1003－2006,气瓶设计文件鉴定规则[S].

4 TSG R7002－2009 气瓶型式试验规则 [S].

5 GB 24160－2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶[S].

6 ISO 11439－2000.Gas cylinders-High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles[S]. Switzerland:ISO,2000.

7 瓶标发字[2011]第57号文《关于GB24160－2009<车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶>提高内胆强度的意见》

Prototype Selection Analysis and Recommendations for Toroidal Winding Cylinder in Vehicle

Yuan Yiwen Luo Xiaoming Xu Weipu
(Shanghai institute of special equipment inspection and technical research Shanghai 200333)

To solve the model selecting differences between design document appraisal and the type tests for CNG Cylinder, this paper comprehensive analyzes the requirements of the cylinder design regulation, type testing regulation and product standard, a model selecting conclusion in line with national standards, reasonably reflecting the aspirations of the manufacturer is giving, which is suitable for design document appraisal and the type tests.

CNG Cylinder Design documents appraisal Type test Model selection

B

1673－257X(2014)06－38－03

袁奕雯，(1982-)，女，工程师，主要从事气瓶设计文件鉴定、气瓶型式试验工作及其研究。

2013－12－10）