车用LNG气瓶安装监督检验常见问题浅析

刘相庭　贺小刚　李宏雷　姬轲　韩睿霖

摘要：车用LNG气瓶安装监督检验作为LNG气瓶和整车连接质量控制的主要见证环节，对LNG用车的安全使用起重要作用。本文以近万只LNG车用气瓶安装监督检验为基础，讨论检验的重点，并对检验中常见的原材料质量差、气瓶管路设计不合理、管道安装不规范、气瓶受机械损伤、气瓶管路焊缝质量差、泄漏试验不合格和安全阀失效等问题进行分析，提出应对措施和建议，为车用LNG气瓶安装监督检验提供借鉴和参考。

关键词：车用LNG气瓶;安装监督检验;机械损伤;泄漏试验;安全附件

1  概述

液化天然氣（简称LNG）是当今世界公认的清洁能源，被广泛应用于各行业领域动力燃料[1]。以LNG为燃料的液化天然气汽车于20世纪80年代在美国、德国和法国等国开始研究，随后技术日趋成熟、广泛应用，目前全球约有百万台装有LNG车载气瓶的汽车在运行[2]。我国车用LNG气瓶技术在2000年左右得到重视与发展，经过多个国家项目的技术支持，使LNG产业链取得长足进步，现已实现公交车、重型卡车等技术应用[3]。结合近些年我国将建设生态文明建设作为基本国策，机动车排放量要求严格，且LNG具有成本低、充装使用方便、充装量大、纯净、运输装卸方便、安全等优点，使其更适于推广，对节能减排、改善大气质量具有重要意义。

车用LNG气瓶作为汽车燃料核心装备，是一种焊接绝热气瓶，结构特殊、介质易燃、工况复杂、服役时间长、使用频率高且在人口密集区域，因此需要严格质量控制。车用LNG气瓶安装监督检验（简称安装监检）作为气瓶与整车连接质量主要见证环节，对LNG用车安全至关重要。另外，由于市场对LNG用车需求大，安装厂家订单多、周期短，对安装监督检验员往往需求人均日检百辆左右，一个安监周期内易出现人机不匹配现象，难以满足生产需求。本文以近万只安装监检为基础，对检验中常见问题进行汇总和分析，提出检验的要点。

2  检验项目

车用LNG气瓶安装监检主要依据《气瓶安全技术监察规程》（TSG R0006-2014），同时要满足《车用气瓶安全技术监察规程》（TSG R0009-2009）（下文简称《规程》），还需符合《燃气汽车专用装置的安装要求》（GB 19239-2013）的规定。检验主要包含资料审查、外观检验、安装质量检验和泄漏试验等，见图1 [4，5，6]。

在检验中应关注三个方面：气瓶及其安全附件质量，气瓶安装厂家质量保证体系，安装质量。

对很多气瓶安装厂家来说，气瓶及其安全附件是整装到厂，其质量由气瓶制造厂家负责，并且出厂前经过制造监督检验。这使得气瓶安装厂家和检验员对气瓶本体质量重视度不高，但气瓶整装运输到厂，过程中可能会出现磕、碰、撞、砸或振动等损伤，易致气瓶及其安全附件质量下降甚至失效。另外，市场对车用LNG气瓶的需求日益急迫，制造监督检验工作量大幅增加，加之不同检验员对《规程》理解不同，难免会有气瓶检验细节问题存在争议，因此在安装监检环节，检验员需要补位，进而提高整车安全。

气瓶安装监检没有办法覆盖到每一辆车的每一个螺丝钉或者胶垫，并且《规程》对于很多项目的要求是随机抽查，但任何一辆车的任何一个螺丝钉或胶垫的失效都可能导致整车的安全事故。因此只有坚持企业产品质量是制造出来而不是检验出来的这一理念，由气瓶检验员帮助安装厂家梳理并提升安装质量保证体系，才能从根本上消除车用瓶安装隐患，杜绝诸如连接螺栓紧固不到位或过度、安装工卡具对气瓶的磕碰伤等问题。检验员在进行检验前要熟悉厂家的质量管理文件，对重要环节、关键操作与厂家协商设置见证材料，提升质量保证体系的可行性和全面性。

气瓶安装质量检验是全部安装监检最主要的工作。除了安装图纸的一致性核查和《规程》泄漏试验需要现场逐只确认外，还应该关注气瓶安装环境（远离热源），气瓶与固定支座之间橡胶垫的完整和贴合性，气瓶与发动机连接接口的密封性和管路平直状态，管路内部严禁多余物，增压阀、组合调节阀和排放阀的功能性，气瓶管路焊接质量，通风排气口的位置和角度等部位。这些与介质或高温燃废气相关的阀门、管路对整车安全十分重要，检验员需了解整车构造和运行原理，对这些部位予以足够关注。

3  车用LNG气瓶安装监检常见问题汇总与分析

常见问题包括：原材料质量差、气瓶管路设计不合理、气瓶管道安装不规范、气瓶受机械损伤、气瓶管路弯管处焊缝质量差、泄漏试验不合格和安全阀失效。

3.1 原材料质量差

原材料质量差主要指两方面：一是气瓶所用零配件原材料本身带有凹坑、裂纹、划痕、鼓包或皱折等缺陷（如图2A），二是原材料加工不合格，如尺寸超差，导致装配时扭曲变形（如图2B）。

图2A中红圈缺陷边缘没有明亮的金属光泽，附近有皱折，在凹坑处有腐蚀物或油脂，证明该处缺陷不是安装过程中磕碰伤，而是在铜管制造成型时形成，属材料固有缺陷。该缺陷位于几何突变区前端，凹坑较深且数量多，因此应对该铜管更换。图2B处铜管在安装设计图中为Z字形弯管，与各接口平直对接，但从图中可看出铜管由于尺寸过长，在安装后产生了变形，使得原本三段平直管弯曲，并且在红圈处接口产生应力集中。虽然在泄漏试验中该段管路保压合格，但是在反复使用充装的工况下，红圈处易形成薄弱区进而导致介质泄漏，因此对该铜管应当拆卸、截短加工修配或更换。处理后需重新进行泄漏试验。

3.2 气瓶管路设计不合理

气瓶上管路布局应采用平直设计，每段管路尺寸适中。过短或过长（图3B）都会给安装质量带来影响。如图3A所示，管路设计过短，在狭小的空间内弯折会导致应力集中，红圈中两个接口难以保证安装质量，易形成薄弱环节，易导致泄漏。过长的管路应设计合适的支撑或连接，避免整车在行驶过程中因路况不佳引起的管路剧烈振动，会导致管路接口失效，影响整车使用安全。对于该种缺陷，需将问题反馈给安装厂家和设计单位，在后续生产中做出设计更改，提供更安全、更科学的管路设计。

3.3 管道安装不规范

气瓶和整车的连接管道安装应按照设计图纸执行，尤其是气瓶与发动机连接管道，应做到平直顺畅。有介质流动，特别是低温介质流动的管道避免小于90°的弯折，必要时可以增加支撑和连接。从图4中可以看出，波纹管存在大角度弯折，低温介质从气瓶流向汽化器时会产生较大瞬时冲击力，加大红圈接口处载荷。因此该条管道需要拆卸，顺直后重新连接，保证气瓶使用的稳定性。

3.4 安装过程机械损伤

安装过程对气瓶及其安全附件的机械损伤是所有问题中最常见的，它一般由安装工卡具的磕碰引起，也有部分管路被接口螺帽割伤。缺陷形状可为分散点状凹坑，线性凹槽或大面积擦伤。由机械损伤带来的缺陷具有一定的方向性，缺陷边缘尖锐、清晰且带有金属光泽。如图5，A为卡具擦伤，B为螺帽割伤，C为扳手划伤，这些缺陷在气瓶上容易通过目视检查发现。针对这类缺陷，凹坑较浅、数量较少、面积较小的做打磨消除处理，而缺陷尺寸过长、深度较深、零件大面积受损，则替换零件。因气瓶安装监检任务量大，周期短，在检验工作中对机械损伤严重程度的判别可以依据打磨后凹坑深度快速识别，若缺陷打磨圆滑后，深度≥1.5mm，则更换管路或配件。

3.5 气瓶管路弯管处焊接质量差

LNG气瓶焊接质量直接决定了气瓶质量，对整车安全性起决定性作用，因此厂家和气瓶制造监督检验员对气瓶本体的焊缝质量进行了严格管控，在后续检验中一般不会有问题。但气瓶管路的焊接质量，因为重视度不高，会出现图6问题。6A焊接接口出现错位和变形，焊缝余高过高，B焊接接口由对接接口因错位变成了角接，焊缝有焊瘤和未熔合现象，焊缝余高过高，弯管处受弯管质量差和焊接残余应力影响，造成管口直径变小，导致该处焊接口应力集中。这类焊接缺陷在整车使用过程中容易导致介质或高温燃废气泄漏，且一旦泄漏，因为其位置靠近气瓶瓶阀，易导致其余气瓶附件的失效，进而造成气瓶安全系统失效，引发安全事故。因此发现该类缺陷需要对管路做更换，并且发现图6B中缺陷还应反馈设计单位和厂家，适当增加弯管直端长度，提高安全性和焊接操作性。

3.6 泄漏试验不合格

气瓶的泄漏试验应严格按照《规程》规定执行，实际工作中多采用涂液法进行检验。在安装监检中泄漏试验不合格一般有两种情况：一是某处接口的旋紧不到位，直接泄漏，通过涂液法可清晰观察定位;二是气瓶安装后整车有压降，但无法用涂液法定位到产生泄漏的接口。对于第一种情况，泄漏多出现在狭窄空间接口，位置被干涉、不易旋拧部位，管道过短易产生应力集中和应力变形部位，如图7红圈各处接口位置。在泄漏试验检查时应重点、逐个检查。第二种情况产生因素较多，如试验人员操作失误、环境温差大、压力表误差、检验员的压力表读数误差等，所以对泄漏试验的压力判别应选择当日环境温度最高时，气瓶内介质与环境温度达到平衡，通过平视法读取数据。若此时气瓶实测压力与泄漏试验压力合格值仍存在压降，则判定气瓶泄漏试验不合格，需重新检查各个接口状态，如生料带是否完好、旋紧力矩是否足够或者接口是否存在应力集中等，重新紧固后再次进行泄漏试验。

3.7 安全阀失效

车用LNG气瓶一般装两级安全阀，在安装监督检验过程中可能会出现安全阀未至整定压力泄放现象。这可能是因为安全阀密封面受到损伤，管道或设备安装时留在其中的电焊渣、铁锈或其他杂物夹杂卡住密封面，安全阀回座弹簧在校验过程中损伤或失效，环境温度的变化导致弹簧冷冻或者整定压力调节机构松动产生整定压力超差等。针对这种现象直接更换安全阀，原安全阀进行维修或重新校验。

4  结论

本文对车用LNG气瓶安装监检过程中常见问题进行汇总和分析，主要包含原材料、设计、安装、焊接质量、泄漏试验和安全阀几个方面。针对这些问题，在原材料验收环节要严格把关，对其二次加工应符合设计图纸要求;在气瓶管路设计上应避免应力集中和无支撑结构;气瓶与整车的安装过程符合规范、图纸和厂家质量保证体系的要求，避免机械损伤，对损伤深度超过1.5mm的管路需要进行更换;气瓶管路的焊接质量和整车的泄漏试验要符合《规程》要求，泄漏试验不允许有压降;出现未至整定压力泄放的安全阀应予以更换。

建议检验员在车用LNG气瓶安装监检工作中，结合整车设计制造原理，活用灵用《规程》，有的放矢，找准和把握检验的重点和关键，全面提升检验科学性和气瓶安装厂家质量保证体系全面性、可靠性。

参考文献：

[1]汪永强.简析车用LNG气瓶定期检验的检验要点[J].机电技术，2016，12.

[2]陈建平，阮晓妮.浅谈车用气瓶安装监督检验[J].工业技术，2012，08.

[3]孔祥龍.LNG汽车发展现状与前景研究[J].价值工程，2011.

[4]吴琪.车用气瓶安装监督检验的质量控制[J].农村经济与科技，2018，06.

[5]气瓶安全技术监察规程[S].

[6]车用气瓶安全技术监察规程[S].