2 CNG钢瓶产生裂纹的预防措施
2.1 预防措施的确定
从3种裂纹的产生机理来看，影响CNG钢瓶安全的主要因素为钢瓶内CNG的成分、钢瓶的材质、钢瓶热处理工艺、钢瓶内的压力波动等。CNG中H2S与水的存在为应力腐蚀裂纹和氢致裂纹的产生提供了条件，压力波动加速了钢瓶的疲劳，钢瓶的材质及其热处理工艺决定着钢瓶的机械性能。
国内CNG钢瓶的使用寿命远低于国外，国内CNG钢瓶常按10年报废处理，而国外CNG钢瓶的使用寿命按国际标准规定为15年[5]。主要原因有：国内CNG质量达不到国外的高标准，CNG腐蚀性较强，国产CNG钢瓶的质量达不到国际标准要求。因此，可由这些主要原因，采取相应措施提高钢瓶的安全性，延长钢瓶的使用寿命。
2.2 定期对钢瓶进行检验
与CNG钢瓶的安全性密切相关的钢瓶使用寿命和检验周期的确定广受业内人士重视。国际标准ISO 11439:2000《用作机动车燃料的天然气汽车上存储用高压气瓶》中规定[5]，钢质气瓶的使用寿命为15年，钢瓶检验周期为3年；采用复合材料缠绕的气瓶的使用寿命为15年，检验周期为3年。目前，国内常用CNG钢瓶采用优质铬钼钢(30CrMo)制造。国家标准GB 17258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶》未对钢瓶使用寿命进行规定，实践中常按10年报废处理，每2年检验一次[6]。
定期对钢瓶的腐蚀情况进行检测，可以了解钢瓶的状况，保障钢瓶处于安全使用期，且便于对裂纹腐蚀采取相应防范措施。通过检查可发现腐蚀常发生在钢瓶底部，由积聚在钢瓶底部的H2S溶液引起。据此，可采取经常转动钢瓶的措施，避免局部腐蚀造成严重破坏。
2.3 控制CNG中H2S、水分的质量浓度
① 控制H2S的质量浓度
国内汽车用CNG行业标准SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》中规定[7]，H2S的质量浓度(101.325kPa、20℃条件下)不高于20mg/m3。该值与管道天然气标准规定的H2S质量浓度相同。但由于CNG钢瓶的工作压力为20MPa，因此SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》规定的H2S质量浓度仍偏高。美国相关标准规定CNG中H2S的质量浓度不高于5mg/m3。因此，可在技术经济条件允许下进一步脱硫，降低H2S质量浓度。
② 控制水分的质量浓度
国家标准GB 17258—1998《汽车用压缩天然气钢瓶》规定，单位标准体积CNG中水分的质量浓度不超过8mg/m3。石油天然气行业标准SY/T 7546—1996《汽车用压缩天然气》要求，汽车用CNG水露点必须比最高操作压力下最低环境温度低5℃。国家标准GB 18047—2000《车用压缩天然气》规定[8]，在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃时，水露点应比最低气温低5℃。美国国家防火协会标准NFPA52《关于压缩天然气车辆和车辆燃料系统的标准》规定[9]，单位标准体积CNG中水分的质量浓度不超过8mg/m3；在压力状态下天然气的水露点必须与车辆运行的地理位置相适应，以保证容器中没有凝结水；在最高操作压力下，天然气的水露点必须比当地99%冬季时间的最低温度低5.5℃以上。
汽车用CNG须严格按照国内标准脱水，控制水分的质量浓度。在技术经济条件允许下，可参照美国标准，尽量干燥CNG，提高钢瓶的安全性。
2.4 对钢瓶制造工艺的要求
目前，我国常采用优质铬钼钢(30CrMo)制造CNG钢瓶。国家标准GB 17258—1998(汽车用压缩天然气钢瓶》对钢瓶材质的化学成分有严格要求[6]。
通常，钢的碳含量越高，钢材越容易发生氢脆断裂。因此，在满足强度设计的要求下应尽量降低碳含量，美国要求钢瓶材质的碳质量分数为0.25%～0.35%。此外，钢材中硫、磷的存在会降低钢材的各种机械性能，且夹杂物MnS的带状分布会增加氢致裂纹的敏感性，因此控制钢材中硫、磷的含量极为重要。美国生产的CNG钢瓶用钢中硫的质量分数控制在0.01%以下，磷的质量分数控制在0.02%以下。
在CNG钢瓶的热处理加工工艺中，采用合理的热处理工艺和淬火介质可以获得良好的韧度，在保证强度的情况下尽可能降低钢材的屈强比，提高断裂韧度，这都能提高CNG钢瓶的安全性。
此外，采用在CNG钢瓶内表面喷涂铝层后刷富锌涂料的方法，将腐蚀介质与钢瓶金属表面隔开，使其失去产生应力腐蚀的环境，也可避免应力腐蚀裂纹的产生。这也隔断了氢原子的内渗，对氢鼓泡和氢致裂纹的产生也有较好的防护作用。
参考文献：
[1] 刘巍.球罐应力腐蚀的分析与防范[J].四川化工与腐蚀控制，1999，2(6)：50-53.
[2] 王荣贵.化工装置中钢在湿硫化氢环境下的腐蚀机理与设备选材(上)[J].化肥设计，2002，40(1)：5-8.
[3] 陈学东，蒋家羚，杨铁成，等.湿H2S环境下典型压力容器用钢应力腐蚀开裂门槛值的估算[J].压力容器，2004，21(3)：1-5.
[4] 孙道恒，孙训方，刘先斌.低周疲劳表面裂纹演化进程分析[J].材料科学与工程，2000，18(4)：61-65.
[5] ISO 11439:2000，High Pressure Cylinders for the Onboard Storage of Natural Gas as a Fuel for Automotive Vehicles[S].
[6] GB 17258—1998，汽车用压缩天然气钢瓶[S].
[7] SY/T 7546—1996，汽车用压缩天然气[S].
[8] GB 18047—2000，车用压缩天然气[S].
[9] NFPA52，Standard for Compressed Natural Gas(CNG) Vehicular Fuel Systems[S].
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