2 CNG鋼瓶產生裂紋的預防措施
2.1 預防措施的確定
從3種裂紋的產生機理來看，影響CNG鋼瓶安全的主要因素為鋼瓶內CNG的成分、鋼瓶的材質、鋼瓶熱處理工藝、鋼瓶內的壓力波動等。CNG中H2S與水的存在為應力腐蝕裂紋和氫致裂紋的產生提供了條件，壓力波動加速了鋼瓶的疲勞，鋼瓶的材質及其熱處理工藝決定著鋼瓶的機械性能。
國內CNG鋼瓶的使用壽命遠低于國外，國內CNG鋼瓶常按10年報廢處理，而國外CNG鋼瓶的使用壽命按國際標準規定為15年[5]。主要原因有：國內CNG質量達不到國外的高標準，CNG腐蝕性較強，國產CNG鋼瓶的質量達不到國際標準要求。因此，可由這些主要原因，采取相應措施提高鋼瓶的安全性，延長鋼瓶的使用壽命。
2.2 定期對鋼瓶進行檢驗
與CNG鋼瓶的安全性密切相關的鋼瓶使用壽命和檢驗周期的確定廣受業內人士重視。國際標準ISO 11439:2000《用作機動車燃料的天然氣汽車上存儲用高壓氣瓶》中規定[5]，鋼質氣瓶的使用壽命為15年，鋼瓶檢驗周期為3年；采用復合材料纏繞的氣瓶的使用壽命為15年，檢驗周期為3年。目前，國內常用CNG鋼瓶采用優質鉻鉬鋼(30CrMo)制造。國家標準GB 17258—1998《汽車用壓縮天然氣鋼瓶》未對鋼瓶使用壽命進行規定，實踐中常按10年報廢處理，每2年檢驗一次[6]。
定期對鋼瓶的腐蝕情況進行檢測，可以了解鋼瓶的狀況，保障鋼瓶處于安全使用期，且便于對裂紋腐蝕采取相應防范措施。通過檢查可發現腐蝕常發生在鋼瓶底部，由積聚在鋼瓶底部的H2S溶液引起。據此，可采取經常轉動鋼瓶的措施，避免局部腐蝕造成嚴重破壞。
2.3 控制CNG中H2S、水分的質量濃度
① 控制H2S的質量濃度
國內汽車用CNG行業標準SY/T 7546—1996《汽車用壓縮天然氣》中規定[7]，H2S的質量濃度(101.325kPa、20℃條件下)不高于20mg/m3。該值與管道天然氣標準規定的H2S質量濃度相同。但由于CNG鋼瓶的工作壓力為20MPa，因此SY/T 7546—1996《汽車用壓縮天然氣》規定的H2S質量濃度仍偏高。美國相關標準規定CNG中H2S的質量濃度不高于5mg/m3。因此，可在技術經濟條件允許下進一步脫硫，降低H2S質量濃度。
② 控制水分的質量濃度
國家標準GB 17258—1998《汽車用壓縮天然氣鋼瓶》規定，單位標準體積CNG中水分的質量濃度不超過8mg/m3。石油天然氣行業標準SY/T 7546—1996《汽車用壓縮天然氣》要求，汽車用CNG水露點必須比最高操作壓力下最低環境溫度低5℃。國家標準GB 18047—2000《車用壓縮天然氣》規定[8]，在汽車駕駛的特定地理區域內，在最高操作壓力下，水露點不應高于-13℃；當最低氣溫低于-8℃時，水露點應比最低氣溫低5℃。美國國家防火協會標準NFPA52《關于壓縮天然氣車輛和車輛燃料系統的標準》規定[9]，單位標準體積CNG中水分的質量濃度不超過8mg/m3；在壓力狀態下天然氣的水露點必須與車輛運行的地理位置相適應，以保證容器中沒有凝結水；在最高操作壓力下，天然氣的水露點必須比當地99%冬季時間的最低溫度低5.5℃以上。
汽車用CNG須嚴格按照國內標準脫水，控制水分的質量濃度。在技術經濟條件允許下，可參照美國標準，盡量干燥CNG，提高鋼瓶的安全性。
2.4 對鋼瓶制造工藝的要求
目前，我國常采用優質鉻鉬鋼(30CrMo)制造CNG鋼瓶。國家標準GB 17258—1998(汽車用壓縮天然氣鋼瓶》對鋼瓶材質的化學成分有嚴格要求[6]。
通常，鋼的碳含量越高，鋼材越容易發生氫脆斷裂。因此，在滿足強度設計的要求下應盡量降低碳含量，美國要求鋼瓶材質的碳質量分數為0.25%～0.35%。此外，鋼材中硫、磷的存在會降低鋼材的各種機械性能，且夾雜物MnS的帶狀分布會增加氫致裂紋的敏感性，因此控制鋼材中硫、磷的含量極為重要。美國生產的CNG鋼瓶用鋼中硫的質量分數控制在0.01%以下，磷的質量分數控制在0.02%以下。
在CNG鋼瓶的熱處理加工工藝中，采用合理的熱處理工藝和淬火介質可以獲得良好的韌度，在保證強度的情況下盡可能降低鋼材的屈強比，提高斷裂韌度，這都能提高CNG鋼瓶的安全性。
此外，采用在CNG鋼瓶內表面噴涂鋁層后刷富鋅涂料的方法，將腐蝕介質與鋼瓶金屬表面隔開，使其失去產生應力腐蝕的環境，也可避免應力腐蝕裂紋的產生。這也隔斷了氫原子的內滲，對氫鼓泡和氫致裂紋的產生也有較好的防護作用。
參考文獻：
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[3] 陳學東，蔣家羚，楊鐵成，等.濕H2S環境下典型壓力容器用鋼應力腐蝕開裂門檻值的估算[J].壓力容器，2004，21(3)：1-5.
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[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，汽車用壓縮天然氣鋼瓶[S].
[7] SY/T 7546—1996，汽車用壓縮天然氣[S].
[8] GB 18047—2000，車用壓縮天然氣[S].
[9] NFPA52，Standard for Compressed Natural Gas(CNG) Vehicular Fuel Systems[S].
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