浅析呼吸器用复合气瓶的定期检验

苏 明(沈阳特种设备检测研究院，辽宁 沈阳 110035)

浅析呼吸器用复合气瓶的定期检验

苏 明
(沈阳特种设备检测研究院，辽宁 沈阳 110035)

近年来，作为在消防、抢险以及特殊作业工况下普遍使用的有效呼吸装置——呼吸器的使用安全引起了广泛的关注。呼吸器用复合气瓶是呼吸器的重要组成部分。通过对其定期检验的重要性及现状、发现的问题、质量控制、应注意的问题等进行叙述分析，说明了定期检验对呼吸器用复合气瓶的重要性。

呼吸器；呼吸器用复合气瓶；定期检验；纤维缠绕气瓶

0 引 言

呼吸器是隔离式防毒用品的一种，是目前国际上广泛应用的防毒安防器材。它主要应用于消防、石油化工、船舶、冶炼、仓库、矿山等部门，供消防员或抢险救护人员在浓烟、毒气、蒸汽或缺氧等各种环境下安全有效地进行灭火、抢险救灾和救护工作。伴随我国社会、经济等各方面的不断发展进步，国家和社会大众对安全防护的重视与日俱增，因而作为在消防抢险以及特殊作业工况下，有毒有害气体环境中普遍使用的有效呼吸装置——呼吸器的使用安全也引起了广泛的关注。

呼吸器主要由面罩、气瓶、报警哨、压力表、气瓶阀、减压器、背托、快速接头、供给阀等组成。作为呼吸器的重要组成部分之一的气瓶(本文中指呼吸器用复合气瓶)，目前一般指纤维缠绕复合气瓶。纤维复合材料气瓶是一种新材料气瓶。其特点在于它与钢质气瓶相比具有重量轻、使用时间长、耐腐蚀、安全性好和使用寿命长等优点[1]，将它用于空气呼吸器，可大大减轻装具的自重。呼吸器用复合气瓶的充装介质常见为空气或者氧气，本文重点叙述空气呼吸器。

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图2 复合材料气瓶的组成结构图

图3 铝合金内胆纤维缠绕气瓶的组成结构图

根据《特种设备安全监察条例》以及TSG R0006《气瓶安全技术监察规程》的规定，纤维缠绕气瓶是特种气瓶的一种，属于特种设备，因此对其进行定期检验应当按照相应特种设备安全技术规范执行。近年以来，空气呼吸器在特殊工况下使用的需求逐步增大，因此对作为特种设备的呼吸器用复合气瓶的定期检验也显得愈发重要，其安全状况直接影响使用人员的生命安全。下面笔者对纤维缠绕复合气瓶及其定期检验中的一些问题进行简单分析与探讨。

1 定期检验的重要性及现状

现今，空气呼吸器已广泛应用于多类危险救援的场合，其使用安全性，尤其是作为特种设备的复合缠绕气瓶的安全性也越来越受到人们的关注。操作人员的不合理操作、不正确的日常维护等原因都可能导致存在安全隐患，以致在抢险救援过程中对操作人员造成人身危险，因而呼吸器用复合气瓶必须进行定期检验，对其进行及时的修正和维护，确保其安全性。

呼吸器用碳纤维缠绕复合气瓶是一种采用铝合金为内胆外缠绕碳纤维方法制造的气瓶，随着各种新型火灾事故日益增多，灾害环境纷繁复杂，呼吸器用复合气瓶的使用频率也在不断增大，使用不当造成损坏情况较为普遍。因此使用单位在日常维护中，应及时了解复合气瓶的使用情况[2]。

空气呼吸器经常要在高温、潮湿、有毒等环境下使用，因此作为核心组成部分的纤维缠绕复合气瓶的安全性会受到一定的影响。为确保纤维缠绕复合气瓶性能完好，应定期以及在使用后进行维护保养，并进行检验。但现实情况是，仍然存在许多单位使用的空气呼吸器中的纤维缠绕复合气瓶制造出厂日期都已经在3 a以上的情况，没有进行定期检验。主要原因是疏于管理，也存在对呼吸器用纤维缠绕复合气瓶定期检验了解极少，对特种设备、安全防护设备的检验知识缺乏的情况。

随着我国特种设备法规及标准的不断完善、更新，呼吸器用复合气瓶检验的依据也日趋健全。目前，呼吸器用复合气瓶定期检验的主要依据是TSG R0006—2014《气瓶安全技术监察规程》以及GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》。

2 定期检验中发现的问题

根据日常检验中的实际经验，笔者归纳出定期检验中发现较多以及检验结论为报废的几个问题。

2.1 超过设计使用年限

GB 28053—2011《呼吸器用复合气瓶》中明确规定，气瓶(本文指呼吸器用复合气瓶)的设计使用寿命为15 a。TSG R0006—2014《气瓶安全技术监察规程》中同样明确了铝合金内胆纤维全缠绕气瓶的设计使用寿命为15 a。根据GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》，对超过设计使用年限的复合气瓶登记后不予检验，按报废处理。因此，在定期检验中，登记记录气瓶信息时，发现制造日期已经超过15 a的气瓶应登记后不予检验，按报废处理。在实际检验中，随着时间推移，2001年(包含)前制造的呼吸器用复合气瓶都已经到达设计使用年限，检验人员应当注意。除此之外，产权所属单位及使用单位人员也应知晓并注意，在对产权所属气瓶的管理中关注气瓶制造日期，对于超过设计使用年限的气瓶及时交送指定的有资质的部门或检验机构进行报废处理。

还应当注意的是，若气瓶送检时，下次检验日期已超过其设计使用年限，那么应将检验有效期限提前至其设计使用年限到期时间，并且在出具检验报告以及粘贴定期检验标签时另加说明。随着早期生产的气瓶逐渐到达设计使用年限，这种情况在实际检验中出现很多，应格外注意。

2.2 瓶口螺纹尺寸超标或瓶口螺纹损坏

GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》只是要求瓶口螺纹存在轻度腐蚀、划伤、和毛刺时用丝锥修复，然后用螺纹塞规进行检验，没有要求所有复合气瓶用螺纹塞规进行检验。但在实际检验中，由于磨损等原因，经常有不能通过螺纹塞规检验的复合气瓶，其螺纹强度已经不能满足工作压力的要求，特别是一般情况下呼吸器用复合气瓶的公称工作压力为30 MPa。因此，应逐只对定期检验的复合气瓶用螺纹塞规进行检验[3]。

实际检验中，对于瓶口检查一项中不能通过螺纹塞规检验的复合气瓶，一般报废处理，报废原因为瓶口螺纹尺寸超标。除此之外，一些送检气瓶由于使用过程或存放过程中的原因，在气瓶阀拆除后发现瓶口螺纹已经损坏，无法继续正常使用，达到报废标准，也应按照报废处理。检验过程中，在瓶口检查项目时这两种情况遇到的比较多。

2.3 碳纤维损伤

实际检验中，在外观检查一项中经常遇到缠绕层轻微的磨损、划伤，未伤及玻璃纤维层或仅使玻璃纤维层存在轻微的损伤，根据GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》，这种情况不会对复合气瓶的安全性和继续使用产生不良影响。由于呼吸器用复合气瓶经常在特殊工况下使用，出现轻微的磨损、划伤在所难免。但是，如果玻璃纤维层下的碳纤维已暴露并且受到损伤，那么就判为三级损伤应报废。需要注意的是，除了瓶体部分可能出现的三级损伤，更加需要关注瓶底部分，尤其在检验过程中检验员应格外留意。

需要说明的是，使用者如果发现气瓶缠绕层有严重损伤的，应提前送检，提前进行定期检验[4]。

2.4 瓶阀损坏

同样是由于呼吸器用复合气瓶经常在特殊工况下使用的原因，瓶阀阀体出现损坏的情况也比较多，很多时候是阀体组成部件的损坏，有时造成瓶阀无法正常开闭以及瓶阀气密性试验不合格。根据GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》，应逐只对瓶阀进行气密性试验。如有泄漏，应更换新的瓶阀[5]。这里需要注意，如更换新瓶阀，更换的瓶阀应当选择具有相应瓶阀制造许可证的单位制造的气瓶阀门产品。更重要的是，更换的新瓶阀需要重新进行气密性试验，合格后才能继续使用。

另外，作为密封件的O形圈属于易损部件，定期检验中必须更换。如果O形圈不更换，无法保证安全使用到下一个检验周期，使用中易出现密封不好漏气的现象。所以，即使O形圈外观完好，也应予以更换。

图4 O形圈

2.5 瓶体泄漏

根据GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》，气密性试验用的介质应为干燥、洁净的空气，试验压力为复合气瓶的公称工作压力，保压时间不少于1 min。气密性试验时，在试验压力下瓶体泄漏的复合气瓶应报废。根据实际的检验经验，存在瓶体泄漏的气瓶在进行气密性试验时多在未达到公称工作压力时即出现瓶体泄漏现象，易发现。但是，少数瓶体泄漏的气瓶由于泄漏状态微小，在进行气密性试验时只在接近公称工作压力的压力值时才出现易观察到的气泡，一般压力在27 MPa(包含)以上。所以，对于这类气瓶的气密性试验要更加留心注意观察。

3 定期检验项目的质量控制

这里只对定期检验项目中的外观检验以及水压试验的质量控制进行简单分析叙述。

3.1 外观检验

根据实际检验经验，近些年来，在对使用单位送检的复合气瓶进行外观检验时，笔者发现外观缺陷是造成气瓶外观检验不合格的主要因素，主要有磨损、划伤、撞击损伤、分层、热损伤、化学品腐蚀损伤等因素。

根据复合气瓶外观损伤情况的轻重，GB 24161—2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》将损伤程度分为三个级别：

一级损伤：指轻微的损伤，如保护层磨损或少量的玻璃纤维磨损、细微划伤和不明显的撞击痕迹。此类损伤不会对复合气瓶的安全性和继续使用产生不良影响，是正常和容许的，可继续使用；

二级损伤：指磨损、划伤等比一级损伤更大的损伤。此类损伤应进行修补，修补后进行水压试验。如果水压试验时保护层修补处出现明显鼓包或脱落的复合气瓶应报废；

三级损伤：指超过二级损伤的磨损、划伤以及复合气瓶受撞击损伤或热损伤引起的结构损坏、化学品腐蚀损伤。此类损伤的复合气瓶应报废。

实际检验时，我们应该对照气瓶认真辨别损伤类型及级别，仔细检查，态度严谨。对于达到三级损伤、应报废的气瓶尤其应该重点检验，依据、记录、结论等都要准确无误。一般情况下，磨损、划伤、撞击损伤、分层这几类损伤类型，如果导致碳纤维层受到损伤，则应对气瓶予以报废处理。而撞击损伤或热损伤引起气瓶结构损坏、化学品腐蚀损伤时，也应对气瓶予以报废处理。

3.2 水压试验

水压试验是气瓶定期检验中的关键项目，水压试验的主要目的是考验气瓶的强度，也可检查气瓶因内部缺陷而引起的泄漏等。水压试验过程中，瓶体出现渗漏、明显变形或保压期间压力有回降(非因试验装置或瓶口密封泄漏)的气瓶应报废。同时，对容积残余变形率超过5%的复合气瓶应报废。

需要注意的是，水压试验时，测试专用水套应经过校准瓶的校验。校准瓶的大小应与专用水套相适应。另外，根据GB/T 9251—2011《气瓶水压试验方法》，凡遇到下列情形之一时均应校验水压试验装置：

1. 试验装置的停用时间大于2 h并欲重新使用时；

2. 受试瓶的试验压力改变时；

3. 对试验装置的运行状态有疑问时；

4. 试验装置检修后准备投入使用时[6]。

水压试验装置的压力表需要定期校验。如果压力表存在显示、读数不准，造成误差，那么在水压试验过程中，试验压力与实际压力不符，导致气瓶容积全变形值不准，又因气瓶的容积变形值与压力变化不是线性关系，就会造成容积残余变形值有误差，影响容积残余变形率，导致检验结果不可靠。

试验前测出待测瓶内与水套内试验用水的温度，待测瓶内与水套内试验用水的水温差应不大于3℃。这就要求我们在进行水压试验时，应该记录试验温度，并且注意环境温度的变化。夏季时，水中气体溶解度增大，待测瓶注满水后，产生的气泡较多，因此在做水压试验时，应在试验前用橡胶锤轻击待试瓶瓶体，排尽附着于瓶内壁的气泡，并用水注满。否则，容积全变形值及容积残余变形值就会有误差，导致容积残余变形率不准确，影响检验结果。

水压试验过程中，加压时如果升压速率不稳，或者在泄压过程中泄压过快，造成气瓶的弹性变形跟不上压力的变化，同样会造成容积全变形值或容积残余变形值有误，从而影响容积残余变形率，导致检验的不准确。所以，这就要求水压试验装置的升压速率稳定。一般要求受试瓶水压试验的加压速率，其数值应不大于气瓶水压试验压力的3%。对于目前应用最为广泛的6.8 L呼吸器用复合气瓶，一般情况下水压试验压力为45 MPa或50 MPa，那么它的加压速率应该不大于1.35 MPa/s或1.5 MPa/s。同样，水压试验装置的泄压系统也不可泄压过快。

此外，如果在升压过程中若发现升压速度明显增快或减慢的现象时，应立即停止水压泵，寻找升压速度异常的原因并予以处置。试压过程中，特别是受试瓶内的压力超过公称工作压力后，不得使受试瓶受到冲击或碰撞。当压力测量仪表的示值未降为“零”时，严禁拆卸承压管道上的一切承压件和拆装受试瓶，严禁旋紧承压管道上的接头。

4 定期检验中应注意的问题

4.1 放气和气瓶阀拆除

如果复合气瓶内有压缩气体，应缓慢打开气瓶阀进行放气，直至确认瓶内气体压力与环境压力一致时，将复合气瓶放在气瓶夹具上夹紧，用适当的方法卸下气瓶阀。切忌因为检验进度而降低检验安全性，放气切勿大幅旋扭瓶阀，造成瓶内压缩气体瞬时大量放出，一旦出现意外，对检验人员人身安全极度危险。气瓶阀拆除时，有时因为瓶阀故障原因，会造成一些残余压缩气体无法排除，这时就需要检验人员根据经验判断实际情况，无论是根据空瓶满瓶实际重量还是瓶阀的异常状态等，保证排尽瓶内有压缩气体，再进入之后的检验流程。

4.2 干燥

水压试验后排尽瓶内注水，要进行瓶体内部干燥。干燥温度应不超过65℃，时间应足够长以保证瓶内完全干燥。如若干燥不充分，在安装瓶阀后，瓶体内部湿度大，长期使用会导致气瓶内壁氧化、腐蚀，造成气瓶安全性下降。所以，在水压试验后要保证气瓶充分干燥，再进入之后的气密性试验环节。

4.3 报废

对于检验结论为报废的气瓶，应交予复合气瓶产权单位归档并对报废复合气瓶进行压扁或锯断等不可修复的方式进行永久破坏性处理，不得采用钻孔或者破坏瓶口螺纹的方式。

4.4 检验标记

不同于其它气瓶打钢印的方法，对于缠绕气瓶，应采用透明的环氧树脂覆盖的标签粘贴方法，做出检验标记。

5 结 论

呼吸器用复合气瓶的定期检验非常重要，提高呼吸器用复合气瓶的安全系数，才能避免在抢险救援的恶劣环境下对抢险救援人员造成人身危害。了解呼吸器用复合气瓶定期检验的重要性，按时定期检验，可以有效保证抢险救援及某些特殊工况条件下安全地进行作业，保障使用人员的作业安全。

[1] 张克铜. 空气呼吸器复合气瓶及定期检验[J]. 中国个体防护装备，2009(5): 40-44.

[2] 杨贵荣. 影响呼吸器用复合气瓶检验合格的因素分析[J]. 科技传播，2011(10): 47.

[3] 郝延平，王玉，孔令伟，等. 呼吸器用纤维缠绕复合气瓶的定期检验[J]. 中国特种设备安全，2012(1): 7-12.

[4] TSG R0006—2014 气瓶安全技术监察规程[S]．

[5] GB 24161—2009 呼吸器用复合气瓶定期检验与评定[S]．[6] GB/T 9251—2011 气瓶水压试验方法[S]．

The Analysis on Periodic Inspection of Composite Cylinders for Breathing Apparatus

SU Ming

(Shenyang Institute of Special Equipment Inspection & Research, Shenyang 110035, China)

In recent years, the use security of breathing apparatus have attracted widespread attention, which is efficient breathing apparatus in common use for firefighting, emergency and special working conditions. Composite cylinders for breathing apparatus are an important part of breathing apparatus. In this paper, the importance of periodic inspection on composite cylinders for breathing apparatus is illustrated, which is based on the relation of periodic inspection importance, current situation, problems founded, quality control and matters need attention.

breathing apparatus; composite cylinders for breathing apparatus; periodic inspection; wrapped fiber reinforced cylinders

2016-10-09

TH49

A

1007-7804(2016)06-0044-05

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.06.013

苏 明(1984)，男，汉族，工程师，就职于沈阳特种设备检测研究院。E-mail：suming1984@163.com。