液化气体汽车罐车缺陷评估及修复的相关问题研究

黄创艺 鲁鹏

摘要：随着液化气体汽车罐车的广泛应用，在检验液化气体汽车罐车的过程中往往发现有些缺陷和问题是由于汽车罐车在设计和制造过程中一些不合理的结构造成的。文章通过对液化气体汽车罐车常见缺陷进行分析，提出了这些缺陷的修复解决方法，极大地提高了检验质量和安全性。

关键词：液化气体汽车罐车；常见缺陷；缺陷评估；缺陷修复

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0072-02

1 概述

在经济全球化日益增强的形势下，尤其是在全球性金融危机的影响下，能源装备方面既面临着机遇又面临着挑战。国内的液化气体汽车罐车，存在轻量化、大容量的发展方向，提升罐车的综合质量，提高罐车的竞争能力是发展的必然趋势。虽然我国液化气体汽车罐车行业在加入WTO后得到快速的发展，但是相比國际先进技术水平而言，仍然存在着差距，并且在以生产效率为先的情况下，生产制造环节中存在着较多的不合理因素，导致所生产的设备存在着相应缺陷。2005年8月17日，某公司的20吨液氯汽车罐车在将要装卸液氯时，安全阀突然起跳，致使大量氯气泄漏，使附近的数十人有不良反应，并对周边的环境造成了污染。2004年12月4日，大连市一化工厂10吨的液化石油气汽车罐车安全阀出现泄漏事故，现场工作人员被迫疏散，才没有造成大的事故影响。1997年8月29日，在河北首景县中心大街，发生一起特大液化气体汽车罐车爆炸事故，23人严重烧伤，1人死亡，一座3层楼房炸塌，十几家商店烧成灰烬，直接经济损失达几百万元。这些事故都告诉我们，必须要严格按照安全监察规程对液化气体汽车罐车进行监督检验和定期检验，及时对所发现的缺陷进行修复处理，确保液化气体汽车罐车的安全使用。

2 液化气体汽车罐车存在的缺陷分析

2.1 液化气体汽车罐车后保险杠与罐体后封头定位问题

液化气体汽车罐车不仅是移动式压力容器，同时还是一种具有特殊作用的汽车，因此罐车的生产与制造环节必须要满足这两个方面的规定和要求。为了确保汽车罐车在运行中的安全，通常在罐车的后面设置保险杠。作为防护汽车罐车安全的重要装置，后保险杠必须具有一定的强度和刚度，一旦罐车发生意外碰撞，后保险杠能够吸收撞击所产生的能量，以此来减轻对罐车的冲击，可避免汽车罐体等部件受到撞击。

我国对后保险杠与罐体后封头部分的距离定位是有相应的标准规定的，根据《液化气体汽车罐车安全监察规程》的规定，后保险杠与罐体后封头及其附件的距离不应小于150mm；而《液化气体运输车》（GB/T 19905-2005）也对这个距离作出了规定，液化气体汽车罐车应当设置后保险杠，而且要求后保险杠外端面与后封头的距离应大于等于150mm；《低温液体汽车罐车》（JB/T 4783-2007）要求液化气体汽车罐车的保险杠外端面与罐体后封头及附件的距离应大于等于150mm。

综合上述的三个对比，可以发现对罐车后保险杠外端面与封头距离的规定并不一致，《液化气体汽车罐车安全监察规程》和《低温液体汽车罐车》的规定基本一致，150mm是后保险杠距后封头和附件的最小距离，而《液化气体运输车》规定的距离，是后保险杠与后封头（不考虑后封头上的附件）的最小距离，这给罐车按哪一个标准的生产制造以及检验带来争议。如果液化气体汽车罐车的后封头没有附件，这种情况下能够同时满足上述三个标准的规定的，而对于运输液氨、液化石油的罐车，出于方便操作的目的，通常在后封头上设置便于操作的附件，在此情况下，应该怎么确定后保险杠与后封头的距离，就成了一个有争议的问题。

2.2 液化气体汽车罐车底部腐蚀的缺陷及防护

在液化气体汽车罐车的检验中，经常会发现罐车表面被腐蚀，尤其是其底部，腐蚀程度通常比较严重。腐蚀是指材料与它所处环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象，例如材料的变质、性能恶化和破损等。腐蚀带来的破坏是多种多样的，轻者造成材料损坏、设备故障、浪费资源、损耗大量的能量、污染环境、阻碍新技术发展和新材料的研制；重者将造成巨大的经济损失、引发灾难性的事故。影响压力容器安全性能的危险源之一就是腐蚀，也是危害性较大的一种危险源，尤其是在潮湿、高压、磨损等不利条件下，腐蚀对压力容器造成的危害将更大。金属发生腐蚀的原因多种多样，即便同一种金属在不同的内因和外因条件下，在同一种介质中也会发生不同的腐蚀情形。

内在因素和外部条件是决定金属腐蚀过程的主要因素，而且这些内因和外因通常是既互相联系，又互相制约的。内在因素主要包括金属的性质、金属的成分、金属的组织结构、金属的表面状态和金属的应力五种。外在因素主要包括介质的pH值、介质中的有害物质、介质的浓度、介质的温度和压力、介质的流速等。此外，金属表面所处的状态等也会对金属腐蚀程度产生很大的影响。气体罐车的罐体介质与罐体的内表面是完全接触的，罐体的上部是通常是气体，而下部是液体。综合介质对金属腐蚀的内因和外因可知，在罐体内表面的金属将会发生全面腐蚀，这样就改变了罐体的截面积。由于罐车在运行过程中震动大，会使罐体的底部发生孔蚀，也即点蚀。孔蚀是指腐蚀集中于金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。孔蚀通常发生在某些点处，并且会向金属内部快速地扩展。孔蚀发生面积较小，常常被腐蚀产物所遮盖，因而难以被发现。孔蚀不仅会导致罐车穿孔而破坏，而且通常会诱发晶间腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀。孔蚀的形态是多种多样的，例如半球形、多边形、开口形、闭口型、平壁形等。在溶液中有Cl-存在时，金属表面有硫化锰夹杂的部位，由于难以钝化和再钝化而产生优先溶解并形成小孔坑，硫化物溶解产生H+（或H2S），对金属的新鲜表面产生活化作用，阻止小蚀坑的再钝化，使其继续溶解，蚀坑溶解到超过临界尺寸，便成为孔蚀源。孔蚀源形成后，溶解的金属离子会发生水解而生成H+，并使局部的pH值下降，从而加速了金属的溶解，使孔坑进一步扩大、加深。随着腐蚀孔的加深，由于腐蚀产物的覆盖，从而使腐蚀孔的物质很难清理，导致腐蚀孔内pH值降低，同时，Cl-在腐蚀孔内聚集，使腐蚀孔进一步扩大并加深，最后形成孔蚀。

孔蚀的影响是非常严重的，因此应对孔蚀进行预防。随着罐车的运行和波动，孔蚀部分将会不断扩展加深，但是如果发生再钝化，就会减缓孔蚀的速度，并最终停止腐蚀的发生。一旦罐车发生孔蚀，在孔蚀部分发生再钝化前，通常就已经影响到罐车的正常使用，甚至将罐车的缸体腐蚀穿透，致使设备报废，因此必须要对孔蚀的发生进行有效的预防，以免造成巨大的损失。

对罐车的孔蚀进行有效预防有五种方式：（1）降低介质中Cl-的浓度：在溶液中有Cl-存在時，金属表面由于硫化锰的存在，将难以钝化和再钝化，从而使某些部分优先溶解并形成小坑。降低Cl-的浓度，相当于减少氧化剂，同时降低周围环境以及罐车内介质的温度和提高pH值等措施都可以预防孔蚀的发生。如果介质中含有Cl-，在进行定期检验时，应最大可能地排净残留在罐体内的水分，以防止孔蚀的发生。（2）选用耐腐蚀程度高的金属材料：可选用高纯铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢以及双相不锈钢。通常液化气体汽车罐车的制造材料选用16MnR。（3）进行化学反应或电化学反应。（4）进行钝化处理：对罐车内表面进行钝化处理，从而提高罐体的钝态稳定性。因为钝化处理方法将增加罐车的制造成本，所以这种方法没有得到广泛的应用。（5）使用缓蚀剂：对于封闭的罐车，最有效的防蚀方法就是使用缓蚀剂。

2.3 罐体与支撑连接角焊缝出现裂纹的分析及修复

液化气体运输罐车即液化气体运输车，在长期的使用过程中，会因为各种原因导致罐体与V支撑连接角焊缝出现裂纹，更有甚者，裂纹会过渡到罐体上。

产生裂纹的主要原因有以下三个：（1）液化气体汽车罐车经常在各种状况的路面上行驶，罐体会随着路况的不同而发生振动，随着振幅的不同，会造成V型支撑微张微缩现象，传递到角焊缝上，就形成了剪切应力。（2）罐体与V型支撑连接角焊缝的不连续，将使应力集中，进而形成峰值应力。由于角焊接采用的是单面焊，因此焊缝不仅厚度薄，而且强度也低。（3）由于制造商对汽车罐体所使用的材料、采用的焊接工艺、热处理、无损检测等要求都较为严格，而对V型支撑要求相对较低，致使角焊缝的焊接质量远低于罐体焊缝。

上述原因将造成角焊缝端部开裂，由于载荷的不断变化，裂纹将不断扩展，并扩展到罐体上，对罐体的安全运行影响非常大，其消除措施有两种方法：（1）利用机械磨削方法消除裂纹，与此同时，进行无损检测跟踪，直到检测不到裂纹为止，磨削罐体上将形成了凹坑。（2）按检验规则的规定，如果无量纲参数

G>0.10，说明凹坑需要进行补焊处理。

3 结语

综上所述，液化气体汽车罐车安全使用涉及到很多方面，本文所提到的问题在检验过程中时有发生，在此浅析，以便抛砖引玉。本文提出了行之有效的解决办法或是修复方法，对在用的液化气体罐车的检验也进行了分析，并提出了要注意的事项，希望能够对检验人员有一定的帮助和启发。

参考文献

[1] 王春娟.液化气体汽车罐车几个问题的探讨[J].专用汽车，2010，（2）.

[2] 马丽娟，李强.液化气体汽车罐车底部腐蚀的分析与防护[J].科技创业家，2013，（4）.

[3] 汪锡铎.液化气体汽车槽罐缺陷评估及修复[J].低温与特气，2012，（6）.

作者简介：黄创艺（1981-），男，广西钦州人，广西壮族自治区特种设备监督检验院工程师，研究方向：固定式压力容器、移动式压力容器、压力管道、车用气瓶、低温焊接绝热气瓶检验技术。