杜树元
烟台市特种设备检验研究院
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，伴随我国经济的不断发展及能源消费结构的转型推进，管道燃气已逐渐走入城镇居民家庭，但受限于管道铺设单位铺设成本高、回收周期长等特点，在一段时间内液化石油气仍将长期存续。与居民用气量、用户数增长相伴而生的是液化石油气的用气安全问题。由于液化石油气具有流动性强、易燃易爆等特点，因违规充装、使用不当等原因极易引发安全事故，危害人民群众生命及财产安全。对此，液化气经营企业、政府主管部门纷纷进行了尝试，希望利用物联网技术对气瓶全生命周期实施安全管理，助力企业效能提升，辅助政府部门实施安全监管。
关键词:气瓶;制造;安全;检验检测
引言
作为机械制造企业，乙炔、氧气、丙烷、氦气等都是生产作业中必不可少的，尤其是金属切割、焊接等作业，需要大量使用到乙炔、氧气等，这就造成了工业气瓶在厂区内的广泛应用和工作地点不固定且移动较频繁的现状。气瓶作为一种承压设备，具有潜在的爆炸危险，且其承装介质多样、特性不一，常具有易燃、易爆、有毒、强腐蚀等特性，加之使用人员和场所不固定、使用环境复杂、流动范围广，一旦发生爆炸或泄漏，会引起火灾、中毒等事故，因此安全管理显得尤为重要。
1气瓶常见安全隐患
为避免黑气贩冲击给正规燃气经营企业带来的利润损失及由此造成的安全事故等问题。燃气经营企业及政府机构纷纷进行了液化石油气行业信息化探索。一方面，部分经营企业从自身利益出发，尝试通过成立联盟、股权共享的方式建立气瓶信息化系统，实施气瓶建档，避免外来气瓶本地充装的方式防止“黑气”流入，但该种方式难以形成规模效益，且收益共享的方式下极易出现因个别企业收益分配不均而引发利益联盟解体，最终使得气瓶信息化建设未能有效推进；想要从根本上解决燃气安全问题，必须从企业经营的利益及民众的安全监管诉求出发，解决物的不安全问题及人的不安全行为，有效实现液化石油气安全监管。物的不安全主要表现为LPG行业气瓶乱窜，过期、报废气瓶超期服役现象严重；人的不安全行为主要表现为行业经营的乱象丛生，倒瓶、非法运输气瓶及部分燃气使用者缺乏安全用气意识，从而引发安全事故。要彻底整治行业乱象，防患于未然，就必须加强政府、燃气从业人员、燃气使用者之间的信息互通、协调联动，建立健全气瓶监管标准体系，通过物联网技术强化液化气充装管理、流通监管，有效杜绝“黑气”流通。
2气瓶安全措施
2.1含缺陷腐蚀气瓶有限元建模
选择某企业生产的G23230型号车用压缩天然气钢瓶为研究对象，该型号车用气瓶外径232mm，长度880mm，壁厚3．6mm，工作压力20MPa;瓶体材料为30CrMo，杨氏模量为206GPa，泊松比为0．29604，屈服极限为690MPa，抗拉极限为810MPa。使用ANSYS分析软件建立含腐蚀缺陷车用气瓶有限元模型。为尽可能趋近实际腐蚀情况，避免由于结构突变导致应力集中，使用Torus模型与瓶体进行布尔减运算，形成90°环面腐蚀，腐蚀深度由边缘向中心过度。由于气瓶的对称性，为提高计算效率，取1/2瓶体进行分析。
2.2硬度试验
硬度是指金属材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。它反映了材料抵抗局部塑性变形的能力，是一项综合的性能指标。通常，硬度越高，材料表面抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难，耐磨性越好。生产中最常用的硬度测试方法是压入法，它是在静压力的作用下，将一定压头压入被测金属材料表层，停留一定时间后去除，然后根据压痕的面积大小或深度测定其硬度值的试验方法。根据压头、压力的不同，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
2.3气瓶安全追溯管理体系监管平台的功能
面向政府部门提供监管平台，解决液化石油气行业监管难点、实现监管数据可视化。平台涵盖如下功能：①数据可视化。支持气瓶的身份信息、充装信息、流转信息、检验信息、报废信息可视化展示，实现对城市用气规模、用气量，以及充装人员、配送人员的实名信息、状态信息进行查询和统计，实现监管部门对充装站的动态监管。②远程锁枪。为了规范市场经营秩序，监管机构可对充装单位的充装信息实施信息化监管。监管机构可自行设置预警阈值，对一定期间内未上传或上传数据量波动异常的充装站实施远程锁枪处理。
2.4疲劳试验
金属材料在受重复或交变应力作用时，虽其所受应力远小于其抗拉强度，甚至小于其屈服点，但经多次循环后，在无显著的外观变形情况下会发生断裂，这种现象称为疲劳。一般认为其发生的过程是在重复或交变应力作用下，材料表面某些晶粒由于位向或其他原因，产生局部变形而导致微裂，或由于材料表面有夹杂、划痕及其它导致应力集中的缺陷产生应力集中作用而形成微裂。此种微裂，随应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至最后未裂的截面减小，不能承受所加的负荷而突然断裂，气瓶的疲劳失效就是因气瓶承受压力循环而导致的瓶体破裂或泄漏。气瓶疲劳试验就是按照一定的要求，反复对气瓶进行加压－保压－泄压－保压的压力循环过程，是用于考察气瓶疲劳寿命的方法。其目的是验证设计的合理性或偏离设计时的安全可靠性。
2.5形位公差检测
形位公差一般也称几何公差，包括形状公差和位置公差。形状公差是指实际形状对理想形状的变动量，这个变动量就是实际得到的公差值。它是用来表示气瓶表面的一条线或一个面加工后本身所产生的误差，是实际测得值。测量时理想形状相对于实际形状的位置，应按最小条件来确定。位置公差是实际位置对理想位置的变动量，它是用来表示气瓶上的两个或两个以上的线面加工后本身所产生的公差，是实际测得值。测量时，理想位置是相对于基准的理想形状位置面确定的，基准的理想位置应符合最小条件。气瓶标准中规定的直线度和圆度公差都是形状公差，垂直度是位置公差。直线度是限制实际素线对理想直线变动量的一项指标。圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。根据气瓶的功能要求，气瓶无论是凸形底(加底座)，还是三心凹形底，在气体充装、气瓶使用和贮存过程中，气瓶均需站立，所以在气瓶的底部平面与其筒体部位，应有相互位置的要求。这就是气瓶在设计时必须给出位置公差的理由。
结语
梳理了气瓶在使用、储存、运输等环节易出现的隐患及气瓶附件、软管等的安全要求，供广大企业的安全管理同仁参考。用终端即推出统一的在线订气渠道，让老百姓放心订气、安心用气。物联网气瓶安全追逐管理平台的构建实现了对LPG及其载体气瓶的全生命周期的质量和安全追溯，通过该种方式杜绝无证气瓶流通，在保障正规经营企业利润的同时也有效降低了因物的不安全及人的不安全引发的安全事故。
参考文献
［1］田长栓．液化石油气钢瓶爆炸事故分析与思考［J］．中国安全生产科学技术，2012，8(S1):109-111．
［2］张富胜．车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策［J］．中国安全生产科学技术，2011，7(11):210-215．
［3］王玎，胡素峰，李娟，等．编码标识技术在气瓶追溯领域的应用研究［J］．中国标准化，2018（2）：254-257．
［4］杨立宏．RFID在气瓶安全追溯管理中的应用［J］．品牌与标准化，2011（2）：42．
［5］靳淑敏，刘芬，李娜．基于RFID技术的河北省气瓶安全管理追溯体系建设研究与应用［J］．数码设计，2017（6）：126-127，144．