浅谈在用液化石油气钢瓶存在的缺陷问题

1、技术监测中心压力容器检验所浅谈在用液化石油气钢瓶存在的缺陷问题王生佳摘 要为遏制近年来频频发生液化石油气钢瓶由于存在缺陷而发生中毒、爆炸等安全事故的上升趋势，从根本上改变钢瓶爆燃事故频发的状况，我站严格按照国家规定进行液化石油气钢瓶的定期检验，对存在安全隐患的钢瓶进行修理或直接报废。在对钢瓶存在的缺陷进行整理分析后得到了四大类报废钢瓶缺陷：钢瓶护罩、底座损坏；钢瓶表面存在缺陷；焊接接头存在缺陷；阀座及螺纹损伤，并且分析了导致出现这些隐患的原因和这些隐患可能引发的安全事故，最后提出了几条控制缺陷产生、降低报废率的措施。关键词：液化石油气钢瓶、报废缺陷、隐患、原因、解决措施。第一章 液化石油气钢瓶

2、定期检验与评定1.1适用范围及规范性引用文件本标准规定了按照GB 5842液化石油气钢瓶设计、制造的液化石油气钢瓶定期检验与评定的基本方法和技术要求。本标准适用于在正常环境温度（4060）度下使用、公称工作压力为2.1Mp，公称容积不大于150L的可重复充装的钢瓶。下列文件对于本文件的应用时必不可少的，在对液化石油气钢瓶进行定期检验过程中都会用到下述文件，整个检验过程都严格按照标准中的要求。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。表一 液化石油气钢瓶检验规范性引用文件GB/T 3864工业氮GB/T 9251 气瓶水压试验方法GB 58

3、42液化石油气钢瓶GB/T10878 气瓶锥螺纹丝锥GB 7144 气瓶颜色标志GB 12135气瓶定期检验站技术条件GB 7512 液化石油气瓶阀GB/T12137 气瓶气密性试验方法GB 8335 气瓶专用螺纹JB/T 4730 承压设备无损检测GB/T 8336气瓶专用量规TSG Z7001特种设备检验检测机构核准规则1.2检验机构进行钢瓶定期检验的检验机构，必须符合GB 12135的要求，并按TSG Z7001经国家特种设备安全监督管理部门核准。主要职责有：对气瓶进行定期检验并出具检验报告；对气瓶附件进行维修或更换；进行气瓶表面的涂敷；对报废气瓶进行破坏性处理；气瓶改装；按时向业务主管

4、部门和所在地锅炉压力容器安全监察机构书面报告气瓶检验评定情况和气瓶安全状况，其内容应包括各类气瓶检验总数、合格数、报废数和改装数。1.3检验周期及检验项目、检验流程1.3.1 检验周期（1）对在用的YSP118和YSP118-II型钢瓶，自钢瓶钢印所示的制造日期起，没3年检验一次；其余型号的钢瓶自制造日期起至第三次检验的检验周期均为4年，第三次检验的有效期为3年；（2）在使用过程中发现有严重腐蚀、损伤或对其安全可靠性有怀疑时，应提前进行检验；（3）库存或停用时间超过一个检验周期的钢瓶，启用前应重新进行检验。1.3.2检验项目钢瓶定期检验项目包括：外观检查、阀座检查、壁厚测定、水压试验、瓶阀检验

5、、气密性试验。经外观检查，若对钢瓶容积有怀疑时，应进行容积测定。1.3.3 检验流程质量回访送检钢瓶及查收破坏性处理原始检验标记登记合格钢瓶发放 外观检验及评定资料归档出具判废报告书出具检验报告残液残气回收卸瓶阀报 废抽真空瓶阀检验印刷钢瓶印记钢瓶瓶体焚烧气密性试验装瓶阀钢瓶除锈外观复检及评定静电喷涂水压试验壁厚测定容积测定 图1 液化石油气瓶检验工艺流程图第二章 液化石油气钢瓶存在的常见隐患2.1 2012年钢瓶报废统计在液化石油气钢瓶的定期检验过程中判定钢瓶报废的条件有很多，归纳起来一共有四大类：钢瓶护罩、底座损坏；钢瓶表面存在缺陷；焊接接头存在缺陷；阀座及螺纹损伤。在2012年我站检验检

6、测了到期钢瓶共28000个，检测出存在缺陷并报废处理的钢瓶共1000个，占检验总数的4%。对报废钢瓶记录统计后得到了导致钢瓶报废原因的比例，如图2所示。 图2 钢瓶报废原因比例图从图中可以看出，因钢瓶护罩、底座损坏而报废的钢瓶所占比列最大，约占60%；因钢瓶表面存在缺陷和焊接接头存在缺陷而导致钢瓶报废的比例大致相同，各约占15%，存在阀座及螺纹损伤的钢瓶最少，约占10%。通过这些数据和图表我们可以更好的了解钢瓶最容易出现的缺陷及出现缺陷的部位，在检验过程中选测正确的检验检测方法准确及时的检验出钢瓶存在的缺陷，排除存在的安全隐患，保证钢瓶的有效使用寿命。还提高了气瓶检验站的综合检验能力，完善了气

7、瓶检验站在钢瓶购进、周转、定期检验的过程中的管理制度，最重要的是保证广大液化石油气钢瓶使用客户的使用安全。下面将对各种缺陷进行详细的分析研究，分析缺陷造成的安全隐患，找出造成缺陷的原因。2.2 钢瓶护罩、底座损坏2.2.1 判废依据在报废钢瓶中，因护罩、底座损坏而报废的钢瓶占大多数，判断的依据由以下四条：a） 无任何制造标记的钢瓶；b） 护罩用螺丝连接到瓶体上的钢瓶；c） 护罩脱落或其焊接接头断裂；d） 因底座脱落、变形、腐蚀、破裂、磨损以及其他缺陷影响直立的钢瓶。2.2.2 事故隐患没有任何制造标记的钢瓶属于非法制造的产品，制造规范不符合国家标准（GB 5842），而且质量达不到使用要求，没

8、有经过国家质量监督检验检疫总局的批准，如果使用将存在较大的事故隐患，如钢瓶承压能力达不到要求而发生气瓶爆裂等事故。护罩用螺丝连接到瓶体上的钢瓶属于1996年前制造的钢瓶，根据国家标准液化石油气钢瓶定期检验与评定（GB 8334-1999）规定，对制造年限超过十五年的钢瓶以及制造钢印标记不清的钢瓶，检验单位不得检验，必须做报废处理。国家已禁止生产护罩用螺丝连接到瓶体上的钢瓶，并在2011年前全部予以报废。制造年限超过十五年的钢瓶，钢瓶瓶体内外腐蚀严重，其质量已达不到使用要求，钢瓶附件等也存在大量的安全隐患，如果继续使用有可能造成钢瓶漏气、瓶体材料疲劳性断裂等事故。护罩脱落或其焊接接头断裂是报废钢

9、瓶中常见的缺陷，护罩与上封头采用焊接连接，即不可拆卸连接。护罩的作用一是保护瓶阀，二是便于提携。护罩上刻有钢字，表示钢瓶的型号、规格、参数、制造厂名称等内容。如果护罩脱落，一是不能保护阀座，容易导致阀座损伤而留下隐患；二是不能详细的了解钢瓶的型号、规格、参数、制造厂名称以及检验编号等。护罩与上封头采用焊接连接，当焊接接头出现断裂时不能再次焊接，只能予以报废处理。当焊接接头断裂时，钢瓶瓶体的原材料就直接裸露在空气中，时间一长就会形成严重的腐蚀，再加上瓶体内介质中有害物质的长期腐蚀，尤其是对原始缺陷处的渗入，导致缺陷的不断扩展，如果不能及时发现，有可能造成钢瓶漏气甚至开裂爆炸的危险。底座焊接在下封

10、头上。底座的作用是使钢瓶稳定直立。底座上钻有小孔，便于排除积水，防止底座和下封头腐蚀生锈，从而防止因钢瓶下封头壁厚达不到设计要求而造成下封头被腐蚀穿造成漏气的事故，底座应有一定高度，以便使瓶底与地平面保持一定的距离。钢瓶座直立，如果不直立，瓶内液面会倾斜，至使液体直接从瓶阀流出，迅速气化造成阀座和角阀处压力增大而造成事故。因此，当钢瓶底座脱落、变形、腐蚀、破裂、磨损以及其他缺陷影响直立时，必须予以报废，以免出现上述中的事故。2.2.3 造成缺陷的原因通过对钢瓶的检验检测，并结合实际生活中钢瓶的使用环境的调查，总结出造成钢瓶出现护罩、底座损伤的原因有以下三点：第一是护罩、底座与瓶体的焊接接头处本

11、来就存在焊接缺陷，如夹杂、未焊透、热裂纹等，这些都是造成焊接接头断裂的原因之一；二是使用环境造成的，有些钢瓶使用在阴暗潮湿有积水的地方，并且底座经常接触到水，加快了底座焊接接头的腐蚀；三是人为因素造成的，在搬运、充装、检验液化石油气钢瓶过程中，钢瓶与地面之间或钢瓶相互之间的碰撞都可能会造成护罩、底座的变形、磨损、焊接接头断裂等情况。2.3 钢瓶瓶体存在缺陷2.3.1 判废依据在外观复检与评定过程中，逐只对钢瓶进行目测检查，检查外表面是否出现缺陷，以下几条是判定报废的依据：a） 瓶体存在裂纹、鼓包、皱折、夹层和肉眼可见的容积变形等缺陷；b） 瓶体磕伤、划痕、凹坑处的剩余壁厚小于设计壁厚；c） 瓶

12、体凹陷深度不小于6mm，或大于凹陷短径的1/10；d） 瓶体凹陷深度小于6mm，若凹陷中带有划伤或磕伤缺陷，且缺陷处壁厚小于设计壁厚；e） 瓶体存在弧疤、焊迹或存在可能使金属受损的明显火焰灼烧迹象；f） 瓶体上孤立点腐蚀、线腐蚀、局部腐蚀及普通腐蚀处的剩余壁厚小于设计壁厚或因腐蚀严重，难以确定腐蚀深度和范围。2.3.2 事故隐患在因存在表面缺陷而报废的钢瓶中，瓶体存在磕伤、划痕凹坑的钢瓶占大多数。钢瓶的设计制造是严格按照液化石油气钢瓶（GB 5842）标准中的规定，其中规定实际壁厚必须不小于设计壁厚。当瓶体上出现磕伤、划痕、凹坑时，会造成钢瓶局部耐压强度下降而引发事故。另外划痕、磕痕会使瓶体的

13、保护漆脱落，导致瓶体母材直接裸露在空气中，造成严重的氧化腐蚀。在对钢瓶进行检验时发现钢瓶因锈蚀而报废的数量不是很多，但是造成的隐患是最大的。首先锈蚀会减薄瓶体的壁厚，使钢瓶耐压强度下降，可能会导致钢瓶爆裂的事故。其次是局部的孤立点腐蚀，它会扩大腐蚀面积，随着使用时间的延长可能会腐蚀穿瓶壁造成液化石油气大量泄漏。2.3.3 缺陷形成的原因钢瓶出现裂纹、鼓包、皱折、夹层和肉眼可见的容积变形等缺陷是钢瓶制造中的原始缺陷扩展所致，钢瓶在制造过程中冲压、焊接产生的加工硬化现象，未经热处理或热处理工艺不当，导致钢瓶材质较脆，再加上使用介质中硫化氢含量较高，在压力作用下造成氢渗透腐蚀的皱折、裂纹及脆性断裂。

14、概括起来除上述原因外还有以下几种原因： 1)钢板轧制过程中的隐性缺陷；2)瓶体冲压过程中的表面(尤其是内表面)或边缘缺陷；3)钢瓶长期使用过程中承受的交变负荷最终导致其材料的疲劳破坏；4)介质中有害物质的长期腐蚀，尤其是对原始缺陷处的渗入导致缺陷的急剧扩展等。瓶壁腐蚀可分为外壁腐蚀和内壁腐蚀两大类。其中外壁腐蚀主要是钢瓶涂层脱落(以瓶底最为严重)后与酸性物质接触发生腐蚀所致，表现形式为大面积均匀腐蚀和点状腐蚀并存。大面积均匀腐蚀一般出现在钢瓶筒体，是由于使用时间较长，瓶壁涂层大面积脱落加上使用环境潮湿引起的。点状腐蚀一般出现在瓶体磕伤、划痕的凹坑处及瓶底（下封头）。磕伤、划痕处由于保护涂层掉落

15、，导致瓶体母材直接裸露在空气中造成点状腐蚀。瓶壁外表面点蚀最严重的还是瓶底处，尤其在底座和瓶体的结合部，钢瓶底部腐蚀报废率很高。为了查清原因，对两只在用钢瓶做了纵向切开，肉眼就能明显看到2只钢瓶底圈和瓶体结合部都严重腐蚀、减薄成凹形。究其原因：一是由于保护涂层不容易进入结合部，瓶体母材直接裸露在空气中，所以比其他部分腐蚀严重；二是虽然规定钢瓶生产、储存使用必须在干燥、通风的环境，但实际操作中却往往无法达到要求，而且南方潮湿多雨，在结合部往往形成毛雨现象，造成积水、加快腐蚀。随着钢瓶使用时间的延长，存在这种缺陷的钢瓶就会越来越多，并且这种缺陷的危害极大，一旦腐蚀穿透，势必造成液化石油气的大量泄漏

16、。内壁腐蚀因为缺陷在钢瓶内部，平时肉眼不能看到，可以采用超声波测厚仪对在检钢瓶逐个检查。实际上内壁的腐蚀，无论从数量上还是从严重程度上来说，都远远超过外壁腐蚀，其主要原因是液化石油气中含有硫化氢，它对内瓶壁有腐蚀作用。2.4 焊接接头存在缺陷2.4.1 判废依据焊接接头外观检查应逐只进行，对YSP118、YSP118-钢瓶的纵焊缝以及纵、环焊缝交接处应进行重点检验，判定报废的原因有以下几条：a） 焊缝和热影响区表面存在裂纹、气孔、弧坑、夹渣、未融合等缺陷；b） 纵、环焊缝或与瓶体焊接的附件的焊缝在瓶体一侧存在咬边；c） 焊缝表面存在凹陷或不规则突变；d） 纵、环焊缝上的划痕、磕伤或凹坑经修磨后

17、，焊缝余高低于母材；e） 纵、环焊缝热影响区的划痕、磕伤或凹坑经修磨后，剩余壁厚小于设计壁厚或凹陷深度大于等于6mm；2.4.2 事故隐患焊缝中存在的缺陷是钢瓶制造时的原始缺陷，如裂纹、气孔、弧坑、夹渣、未融合等，在钢瓶刚开始使用时可能没有影响，但是随着使用时间的延长，这些原始缺陷会因瓶内气体的高压和腐蚀使原缺陷逐渐扩大甚至导致其他缺陷的产生，如点状腐蚀、焊接接头断裂等。另外由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了静力拉伸强度，此外由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。焊缝及焊缝热影响区表面的凹陷、划痕、磕伤等缺陷会导致缺陷处的承压强度下降，加上这些部位

18、的金属组织因焊接高温而发生了变化，极易发生事故。另外划痕、磕伤还会导致瓶体上的保护涂层掉落使母材裸露在空气中，在于水、酸性物质接触后发生氧化生锈，进一步减薄了壁厚，甚至穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。2.4.3 缺陷形成的原因钢瓶焊缝处的原始缺陷是在钢瓶制造过程中形成的，形成这些缺陷的影响因素主要是焊接的工艺因素，如焊接规范、电流种类、电弧高低、操作技术、焊接环境、焊接条件等。如焊接前工件表面的油污、铁锈未清理干净就会导致焊缝中形成气孔、夹渣。我站在从事长期钢瓶检验过程中,经常发现焊缝出现气孔裂纹等缺陷。曾对刚出厂还没投入使用的钢瓶进行抽检时发现,某厂生产的新钢瓶中极少数钢瓶的焊缝存在不同程度

19、的裂纹和气孔等缺陷。其原因： (1)各种无损检测方法对某种缺陷灵敏度不高,发生漏检;(2)钢瓶制造监督检验过程中的无损检测是以抽检为主,而且纵、环焊缝总长度的20%进行射线透照检验,没有检测的部位存在缺陷的可能性还存在;(3)在监检中检测到的按评定标准评定为合格的缺陷,在反复使用过程中扩散的可能性还存在;(4)钢瓶的使用环境较复杂,在使用和充装过程中产生焊接部位缺陷的可能性也有;(5)有些制造商对监督检验单位的监督检验的证实性制造手脚等。焊缝和热影响区表面的划痕、磕伤、凹陷都是因为搬运、储藏、充装、检验过程中的碰撞造成的，属于外界因素。2.5 阀座及螺纹损伤2.5.1 判废依据阀座及螺纹损伤在

20、报废钢瓶中所占的比列最少，在钢瓶检验时目测或用低倍放大镜逐只检查阀座以及螺纹有无裂纹、变形、腐蚀或其他机械损伤，判定钢瓶报废的依据有：a） 阀座有裂纹、倾斜、塌陷或螺纹腐蚀、磨损等损伤；b） 螺纹不得有裂纹或裂纹性缺陷，但允许有不影响使用的轻微损伤，即在有效螺纹中允许有不超过3牙的缺口，缺口长度不超过圆周的1/6，缺口深度不超过牙高的1/3，否则按报废处理；c） 钢瓶角阀螺纹有裂纹或裂纹性缺陷时，此角阀必须报废。另外角阀中的橡胶密封圈等零件必须更换。2.5.2 事故隐患阀座有裂纹、倾斜、塌陷等缺陷时会影响钢瓶阀座与角阀链接的紧密性，造成液化石油气体泄漏，从而导致发生爆燃火灾事故。.由于瓶阀开关

21、无限次地反复使用，致使零件磨损，密封垫圈老化，也会降低瓶阀的气密性，造成气体的泄漏。此外在瓶内气体的高压腐蚀作用下，这些缺陷会进一步扩大并使螺纹腐蚀。2.5.3 缺陷形成的原因造成阀座出现以上缺陷的原因有以下几条：第一，液化石油气钢瓶在使用的过程中，由于反复充气加压、用气降压的交变载荷作用，致使材料疲劳破坏，导致阀座材料疲劳破坏出现裂纹；第二，螺纹的腐蚀是由于液化石油气介质中的硫化氢的腐蚀；第三，造成阀座磨损和塌陷的主要原因是在安装和拆卸角阀过程中对阀座螺纹的磨损和因操作不当引起的对阀座的挤压。此外，造成角阀螺纹存在缺陷的原因基本同上。在修理角阀的过程中还发现角阀中密封圈等零件的磨损、腐蚀情况

22、很严重，经过调查试验发现造成零件过早老化、腐蚀、磨损的原因是液化石油气介质中存在钢瓶内壁因腐蚀掉落的铁锈等杂质。此外，有些人非法在液化石油气钢瓶中充装其他燃料，如二甲醚，由于它具有优良的燃烧特性，所以也被用于一些燃料的替代品，但是二甲醚对橡胶有一定腐蚀作用，会对液化气罐的安全部件密封橡胶圈和连接管等造成腐蚀性，浓度越高腐蚀越厉害。第三章 缺陷的控制措施及检验方法3.1 控制缺陷、降低报废率的措施钢瓶存在的缺陷虽然不能从根本上消除，但是我们可以采取一些可行的措施来控制形成缺陷的因素，从而降低钢瓶的报废率。例如对于一些因外界因素（如超装或运输、储存时撞击等）而造成的缺陷，如瓶体上的划痕、磕伤、凹陷

23、以及因钢瓶碰撞导致的护罩、底座焊接接头断裂和阀座倾斜、塌陷等缺陷， 针对此类缺陷，要降低报废率，主要对策是加强管理，严格遵守操作工艺纪律，杜绝超装和野蛮装卸的现象。 针对瓶体腐蚀问题，分为外瓶壁腐蚀和内壁腐蚀，对于减缓内壁腐蚀的措施主要是保证充装的液化石油气纯净，尽量充装脱硫处理的液化石油气，并且瓶内杂质要清除干净。对于钢瓶瓶底（下封头）和焊接接头的腐蚀，有以下几条措施可以减缓腐蚀程度：(1)提高涂层的质量尽量延缓其腐蚀速度，同时可增加瓶底补喷工序，既在正常的静电喷涂烘干后再在瓶底补喷面漆一道，效果很好。(2)钢瓶在设计与制造时，将底座与瓶体的连接方式，由点焊改为连续焊，一方面消除了缝隙，另一

24、方面也防止了钢瓶底部的脱落。(3)在底座上一定要留有通气孔最好应开对称的四个通气孔，使瓶底与地面形成的空间内空气流通，减缓湿气和水珠等的滞留程度，还可以在底座与瓶体连续焊时，减少焊接应力。 (4)保护漆面，在钢瓶储运、使用过程中，应将钢瓶置于通风干燥处，严禁用热水或火焰烧烫瓶底。当发现逸出液化石油气时，不但要检查瓶阀，还要检查底座处，一旦发现泄漏就要送到有关单位进行处理，以保证钢瓶的安全使用对于焊接接头的缺陷应该从缺陷的源头抓起，分析造成焊接缺陷形成的影响因素，选择合理的焊接工艺，防止焊缝处出现气孔、夹渣、未焊透等缺陷，另外加强在钢瓶投入使用前的对焊缝的无损检测力度，杜绝使用有焊接缺陷的钢瓶。

25、对于阀座螺纹损伤及角阀螺纹损伤这类缺陷，降低报废率的措施主要是杜绝野蛮装卸角阀的现象以及及时更换角阀零件，对螺纹存在轻度缺陷可按GB8334-1999标准要求用丝锥修复、用量规检验合格，可不予报废。3.2 缺陷的检验方法在钢瓶的检验流程中，判定钢瓶是否报废的检验项目成为质量控制点，通过这些检验环节可以依次检验钢瓶是否存在上文中提到的四大类缺陷，从而判定钢瓶是否报废。首先是钢瓶的外观检验与评定（目测检验），在此检验过程中我们可以检验钢瓶的护罩、底座是否损坏、瓶体表面是否存在缺陷、焊缝表面是否存在缺陷以及阀座和螺纹是否存在损伤。如果瓶壁存在腐蚀，要采用超声波测厚仪对在检钢瓶逐个检查，瓶底检查点不少于4个，探头要正对着修磨后的腐蚀部位，测出腐蚀处的最小壁厚。另外，还可以采用称重法或内窥法检验。在检测瓶壁腐蚀时，还要要关注焊接接头的腐蚀，尤其在底圈和瓶体的结合部。钢瓶腐