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摘 要：碳纤维缠绕式复合气瓶是使用在正压式空气呼吸器上,提供呼吸用空气的重要附属设备.本文对复合气瓶的定期检验与评定作了全面介绍.

Abstract：Carbonfiberwindingpositecylindersareusedinpositivepressureairbreathingapparatusforprovidingbreathingair.Thispaperstatestheprehensiveinspectionandassessmentonthepositecylinders.

关 键 词：复合气瓶的结构与特点；定期检验与评定

Keywords：structureandcharacteristicsofpositecylinders；regularinspectionandassessment

中图分类号：TH789文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）28-0314-02

0引言

碳纤维缠绕式复合气瓶（以下简称复合气瓶）是使用在正压式空气呼吸器上,提供呼吸用空气的重要附属设备.其中正压式空气呼吸器是指使用人员自携贮存压缩空气的贮气瓶,呼吸时使用气瓶内的气体,不依赖外界环境气体,任一呼吸循环过程,面罩内压力均大于环境压力的安全防护装具.复合气瓶的质量及安全状况直接影响使用人员的生命安全,它与钢质气瓶相比具有重量轻、耐腐蚀、安全性好和使用寿命长等优点,将它用于自给正压式空气呼吸器,可大大减轻装具的自重,节省使用人员的体力,提高劳动效率.目前我国对复合气瓶的设计、制造以及定期检验与评定的相关研究工作还处在一个起步阶段,直到2009年才由国家质检总局发布了GB24161-2009《呼吸器用复合气瓶定期检验与评定》标准.在此,笔者通过对复合气瓶的检验并结合该标准谈谈对复合气瓶的定期检验.

1复合气瓶的结构与特点

复合气瓶按内胆材料可分为金属内胆缠绕气瓶和塑料内胆缠绕气瓶,还可按增强材料分为高强玻璃纤维缠绕气瓶、碳纤维缠绕气瓶、芳纶纤维缠绕气瓶.由于铝内胆具有密封性好、抗疲劳能力强、循环寿命长、稳定性高及重量轻等优点,目前铝内胆在复合气瓶中得到了广泛的应用.特别是正压空气呼吸器所使用的气瓶大都采用该类气瓶,本文所讨论的气瓶是铝内胆碳纤维缠绕式复合气瓶.目前,国内外生产的铝内胆碳纤维缠绕式复合气瓶大都是采用美国交通部《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶》（DOTCFFC2007）的标准设计和制造的,其结构主要是由铝内胆、碳纤维、玻璃纤维、保护层以及气瓶阀组成,其结构见图1.无缝铝内胆主要保证储存气体的气密性,是纤维缠绕的骨架,碳纤维缠绕层主要用于承担气瓶的内压,最外层玻璃纤维层主要起防刮磨保护并具有承担有限负荷的作用.

2复合气瓶的定期检验

2.1复合气瓶定期检验的条件根据《气瓶安全监察规程》和《呼吸器用复合气瓶的检验与评定》,复合气瓶的定期检验应当由具有PD5气瓶检验资质的专业检验机构进行,检验人员应当取得气瓶检验员或者压力容器检验师资质.根据《气瓶安全监察规程》规定,盛装一般气体的气瓶检验周期应为三年,在使用过程中发现对其安全性有怀疑的气瓶时,应提前进行检验,停用或库存时间超过一个检验周期的复合气瓶,启用前也应进行检验.

2.2外观检查与评定

2.2.1损伤程度分级在进行水压试验前应进行外观检查,并在《复合气瓶外观检查评估表》中记录检查结果.与普通钢质气瓶不同,复合气瓶的检验按照损伤程度的不同分为三级：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.如果水压试验时修补处出现明显鼓包或脱落,该气瓶应报废.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伤、化学品腐蚀损伤.此类损伤的气瓶应报废.

2.2.2外观检查的项目

①磨损.磨损指气瓶表面与其他粗糙物体反复磨擦而引起的一种表面损伤,表现为气瓶表面粗糙以及保护层或缠绕层厚度的减少等.由于气瓶主要是依靠碳纤维层来承担气瓶的内压,因此,碳纤维层损坏,容易造成气瓶强度降低,所以在检验过程中,应特别注意碳纤维层是否出现损伤,若气瓶外表面凝胶涂层磨损而玻璃纤维层未受损伤,应定为一级损伤,可不处理；磨损深度造成玻璃纤维受损,应定为二级损伤,应进行修复,磨损造成碳纤维层暴露或损伤的气瓶应定为三级损伤,应报废.

②划伤.由于气瓶的玻璃纤维层起着为碳纤维层提供保护和承担外部有限载荷的作用,因此玻璃纤维层如果损伤则不能起到应有的作用.一般情况下,玻璃纤维层的厚度大于0.5mm,所以不管数量或方向,深度小于0.25mm的应定为一级损伤,可不处理；深度大于0.25mm,达到玻璃纤维层,但碳纤维未受损伤的定为二级,应修复；如超过二级损伤深度、碳纤维层已暴露或损伤的定为三级,应报废.

③撞击损伤.虽然复合气瓶有较强的抗撞击能力,但是频繁的撞击有可能导致碳纤维断裂、气瓶变形等缺陷,因此在检验过程中,应注意是否出现碳纤维层暴露、裂纹、分层等损伤及气瓶的结构是否发生变形.如玻璃纤维层出现白斑或面积不大于50mm2的分层,定为一级,可不处理；玻璃纤维层外露,碳纤维层未受损伤定为二级,应修复；如果超过二级损伤,碳纤维层出现损伤则定为三级,应报废.

④分层.分层是指缠绕层纤维束之间的分离、纤维束本身的分离或缠绕层与金属内胆外表面之间的分离,表现为发白的斑痕、表层下有中空的迹象等.严重分层能引起玻璃纤维层损坏、脱落,失去保护作用,容易引起碳纤维层损伤.因此白斑痕局限于玻璃纤维层表面,且其面积不大于50mm2的分层应定为一级,可不处理；若白斑痕深度大于0.25mm且碳纤维层未受损伤定为二级,应修复；若超过二级损伤程度或碳纤维层出现损伤则应定为三级,应报废.⑤结构损伤.结构损伤有可能是由于气瓶遭受到强大外力,气瓶材料局部较大变化以及充气压力高于额定压力引起的,结构损伤将大大气瓶应力分布和强度,具有较大的安全隐患,因此如果发现复合气瓶的结构发生改变,如复合气瓶圆弧面或筒体出现任何凹进、凸出的现象；内部目检发现金属内胆变形；与气瓶阀连接部分显现出扭曲变形等,定为三级,应报废.

⑥热损伤.指由于高温原因造成气瓶外表凝胶层与玻璃纤维层产生损伤,外表因火烧变黑,更严重者伤及较深的玻璃纤维与碳纤维.若仅保护层被烟熏黑,可对外表面进行清洗处理,定为一级；若气瓶局部鼓包,碳纤维层有明显热损伤、外形发生变形、金属内胆变形等定为三级,应报废.

⑦化学品腐蚀损伤.指由于化学品与缠绕层发生化学反应而造成的损伤.如果气瓶与此类化学品有接触,应检查气瓶外表面是否有化学品腐蚀的痕迹,如发现缠绕层部分变色、有污点或树脂发黏、不明化学品残留在气瓶的内外表面等现象应定为三级,报废.

2.3内部检查与评定气瓶的内部检查可采用气瓶内窥镜或电压不超过24V的小灯泡借助灯光从瓶口目测,并在《复合气瓶外观检查评估表》中记录检查结果.凡有下列情况之一的气瓶,按报废处理：a）在内表面有裂纹的复合气瓶；b）在内部有线性变形的复合气瓶；c）点腐蚀凹坑的估计深度大于0.7mm的复合气瓶；d）线状腐蚀凹坑的估计深度大于0.5mm的复合气瓶；e）分散性点腐蚀凹坑的估计深度大于0.5mm的复合气瓶.

2.4瓶口检查与评定取下密封圈,用肉眼或低倍放大镜检查瓶口端面、密封圈的环槽和瓶口螺纹,并在《复合气瓶外观检查评估表》中记录检查结果.凡有下列情况之一的气瓶,按报废处理：a）瓶口端面有裂纹缺陷的复合气瓶；b）密封圈的环槽有裂纹、凹坑等损伤的复合气瓶；c）从瓶口开始计数,连续有效螺纹数少于12牙的复合气瓶；d）有效螺纹中

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