高壓液化氣體絕熱氣瓶編制說(shuō)明

T/XXX.XXXX-XXXX《高壓液化氣體絕熱氣瓶》編制說(shuō)明2/2高壓液化氣體絕熱氣瓶編制說(shuō)明工作簡(jiǎn)況編寫(xiě)的目的及任務(wù)來(lái)源二氧化碳（化學(xué)分子式CO2）的臨界溫度是31.1℃，氧化亞氮（化學(xué)分子式N2O）的臨界溫度是36.5℃，都在-50℃~65℃的范圍內(nèi)；按GB/T13005-2011術(shù)語(yǔ)第2.6條的定義及TSG23-2021的附錄B1.3條規(guī)定，這兩種介質(zhì)都屬于高壓液化氣體，不屬于低溫液化氣體，因此GB/T24159-2022《焊接絕熱氣瓶》[1]的范圍不再包含這兩種介質(zhì)。市場(chǎng)對(duì)貯運(yùn)液態(tài)二氧化碳和液態(tài)氧化亞氮的氣瓶有需求，且GB/T24159-2022相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)CFR49§173.304a:2018版《Carbondioxide,refrigeratedliquidornitrousoxide,refrigeratedliquid》[2]允許用CFR49§178.57:2018版《Specification4Lweldedinsulatedcylinders》（也稱DOT-4L:2018）[3]氣瓶盛裝；因此需要制定標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也有參考的依據(jù)。乙烷（化學(xué)分子式C2H6）的臨界溫度是32.2℃、乙烯（化學(xué)分子式C2H4）的臨界溫度是9.2℃、三氟甲烷（化學(xué)分子式CHF3）的臨界溫度是26.1℃屬于常用的高壓液化氣體，能從國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)收集齊全有關(guān)安全、制造等相應(yīng)的數(shù)據(jù)，因此本標(biāo)準(zhǔn)也將其列入。本標(biāo)準(zhǔn)可以解決市場(chǎng)的實(shí)際需求，使產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品的可靠性及安全性。這些介質(zhì)也可以使用沒(méi)有絕熱的容器來(lái)盛裝，其有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。起草單位及協(xié)作單位本次起草單位為廣東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院、XXXXXX。本標(biāo)準(zhǔn)由廣東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院XX主持起草。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：XXX簡(jiǎn)要工作過(guò)程XXXX年X月，立項(xiàng)XXXX年X月，第一次會(huì)議XXXX年X月，第二次會(huì)議XXXX年X月，第三次會(huì)議國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)及主要內(nèi)容說(shuō)明國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)（1）法律、法規(guī)《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》、TSG23-2021版《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》[4]。（2）參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T24159-2022版、CFR49§173.304a:2018版、CFR49§178.57:2018版、CFR49§173.304:2018版《Fillingofcylinderswithliquefiedcompressedgases》[5]、ISO21013-3:2016版《Cryogenicvessels-Pressurereliefaccessoriesforcryogenicservice》[6]、CGAS-1.2:2009版《PressureReliefDeviceStandardsPart2-Portablecontainersforcompressedgases》[7]。AS2809.6:2019版《RoadtankvehiclesfordangerousgoodsPart6:Tankersforcryogenicliquids》[8]。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要內(nèi)容說(shuō)明基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)主要是GB/T24159-2022，下列說(shuō)明中只列出與該標(biāo)準(zhǔn)有差異的部分。范圍設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度不高于盛裝介質(zhì)的沸點(diǎn)溫度，具體數(shù)據(jù)可以查閱附錄A。由于二氧化碳在0.42MPa時(shí)會(huì)結(jié)成干冰，因此不存在沸點(diǎn)；干冰升華時(shí)的溫度為-78.5℃。如果需要考慮在制造過(guò)程中采用液氮作為靜態(tài)蒸發(fā)率的測(cè)試介質(zhì)，則應(yīng)以液氮的沸點(diǎn)為設(shè)計(jì)溫度。公稱容積本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大容積為500L是由于GB/T24159-2022參照的DOT-4L:2018規(guī)定的容積是453L（1000bls水容積），本標(biāo)準(zhǔn)圓整后為500L。術(shù)語(yǔ)及定義GB/T24159-2022引用了GB/T12241、GB/T13005、GB/T18442.1、GB/T18442.3、GB/T18443.2、GB/T26929及GB/T33209、GB/T24499-2009等，因此本標(biāo)準(zhǔn)的“術(shù)語(yǔ)及定義”引用GB/T24159-2022基本能滿足要求。本標(biāo)準(zhǔn)定義了“高壓液化氣體絕熱氣瓶”是一種焊接絕熱氣瓶。型號(hào)命名及基本參數(shù)型號(hào)命名目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高壓液化氣體絕熱氣瓶的命名方法，因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒GB/T15384-2011版《氣瓶型號(hào)命名方法》[9]來(lái)規(guī)定這類(lèi)氣瓶的命名。有效容積由于二氧化碳、氧化亞氮、三氟甲烷不燃燒，因此規(guī)定有效容積不大于公稱容積的95%；而乙烷、乙烯易燃，因此規(guī)定有效容積不大于公稱容積的90%。材料規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)允許盛裝的介質(zhì)中溫度最低是的乙烯，為-103.7℃，即使夾層空間充滿了空氣，其中的氧也不會(huì)液化（沸點(diǎn)-183℃），因此絕熱材料不會(huì)處于富氧或者液氧環(huán)境，所以不用要求符合GB/T31481-2015《深冷容器用材料與氣體的相容性判定導(dǎo)則》[9]。設(shè)計(jì)性能指標(biāo)不同的使用場(chǎng)合要求不同的儲(chǔ)存時(shí)長(zhǎng)，因此對(duì)蒸發(fā)率有不同的需求。蒸發(fā)率屬于產(chǎn)品性能，并不牽涉安全，把其決定權(quán)交由最終用戶，交由市場(chǎng)決定，標(biāo)準(zhǔn)提供的數(shù)據(jù)只作為參考；具體是采用盛裝介質(zhì)做測(cè)試還是采用液氮做測(cè)試，也由最終用戶確定，因此第7.1.3條能源動(dòng)詞采用了“宜”。二氧化碳在0.42MPa時(shí)會(huì)結(jié)成干冰，因此不能使用二氧化碳來(lái)測(cè)量實(shí)際介質(zhì)的蒸發(fā)率，為此第7.1.4條增加了升壓速率測(cè)試。下表是除二氧化碳外介質(zhì)的蒸發(fā)率與液氮的蒸發(fā)率的理論換算關(guān)系，依據(jù)的公式為η=ηLINΔTγLINρLIN介質(zhì)沸點(diǎn)（℃）沸點(diǎn)時(shí)汽化潛熱（kJ/kg）沸點(diǎn)時(shí)液體密度（kg/m3）比例蒸發(fā)率值氮-196199.458081.05.45氧化亞氮-88.47374.291230.50.1760.96乙烷-88.6489.43543.950.3071.67乙烯-103.77482.41567.650.3371.84三氟甲烷-82.02239.361445.60.2201.20從計(jì)算出的蒸發(fā)率值可以得出，液氮介質(zhì)的蒸發(fā)率為5.45%時(shí)，其余介質(zhì)的都比較低，因此GB/T24159-2022版的蒸發(fā)率完全滿足實(shí)際需求。最大充裝體積與最大充裝質(zhì)量根據(jù)介質(zhì)的可燃性分別提出不可燃的二氧化碳、氧化亞氮、三氟甲烷在任何情況下液相體積不允許超過(guò)公稱容積的98%，可燃的乙烷、乙烯在任何情況下液相體積不允許超過(guò)公稱容積的95%。振動(dòng)及跌落推薦易燃介質(zhì)乙烷、乙烯氣瓶做振動(dòng)和跌落試驗(yàn)，可以提高氣瓶在使用中的安全性、耐久性，使得氣瓶在整個(gè)壽命周期處于安全狀態(tài)。接頭螺紋根據(jù)介質(zhì)的可燃性分別提出不可燃二氧化碳、氧化亞氮、三氟甲烷采用右旋螺紋，可燃乙烷、乙烯采用左旋螺紋。閥門(mén)接頭代號(hào)與配對(duì)管口接頭的基本要求、試驗(yàn)采用GB/T24159-2022的附錄B的規(guī)定，按照CGAV-1:2013《Standardforcompressedgascylindervalveoutletandinletconnections》[10]的規(guī)定提出了不同介質(zhì)的代號(hào)。安全泄壓裝置為減少泄壓后可能引發(fā)的火災(zāi)危險(xiǎn)，乙烷、乙烯的副安全泄壓裝置只采用安全閥；雖然二氧化碳不會(huì)引發(fā)火災(zāi)，但為避免爆破片破裂后壓力泄放至0.42MPa以下后會(huì)結(jié)成干冰，二氧化碳的副安全泄壓裝置采用安全閥；氧化亞氮、三氟甲烷不燃也沒(méi)有毒性，因此副安全泄壓裝置可采用安全閥或爆破片安全裝置。制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)為使行文比較簡(jiǎn)潔，本標(biāo)準(zhǔn)把GB/T24159-2022的第8章、第9章合二為一，具體內(nèi)容除第8.6.3條（見(jiàn)本文3.7.2）及第8.9.4.4條（見(jiàn)本文3.7.3）外，沒(méi)有變化。封頭字樣乙烷、乙烯屬于易燃介質(zhì)，參照TSG23-2021第1.8.1.5條對(duì)液化天然氣的規(guī)定，要求在封頭上壓印凸出的介質(zhì)符號(hào)；氧化亞氮屬于管制性氣體，按照TSG23-2021第1.8.1.5條的規(guī)定，也要求在封頭上壓印凸出的介質(zhì)符號(hào)。沖擊溫度標(biāo)準(zhǔn)第8.9.4.4條將沖溫度-192℃按照“范圍”的規(guī)定調(diào)整為“不高于設(shè)計(jì)溫度”。附錄附錄A附錄A的資料來(lái)源于NIST（nationalinstituteofStandardsandTechnology），通過(guò)附錄A可以了解二氧化碳、氧化亞氮、乙烷、乙烯、三氟甲烷的性質(zhì)，可為設(shè)計(jì)提供方便。附錄B由于外部熱量的傳入會(huì)引起貯存的高壓液化氣體的液體部分膨脹，甚至直至充滿氣瓶而引發(fā)危險(xiǎn)。澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS2809.6:2019版附錄A是根據(jù)質(zhì)量守恒原理提供了計(jì)算的公式，但該標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有分易燃或不燃介質(zhì)統(tǒng)一為：在主安全裝置整定壓力時(shí)，允許液體充滿98%的公稱容積。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)第7.1.5.1條的要求，對(duì)易燃的乙烷、乙烯，提出了：在主安全裝置整定壓力時(shí)，允許液體充滿95%的公稱容積的要求。雖然AS2809.6:2019附錄A提供了二氧化碳、氧化亞氮、乙烷、乙烯的數(shù)據(jù)，但是與本標(biāo)準(zhǔn)的壓力數(shù)據(jù)不同，因此本標(biāo)準(zhǔn)按照公式計(jì)算了部分?jǐn)?shù)據(jù)供設(shè)計(jì)時(shí)查閱。TSG23-2021的充裝量公式Fr附錄C表C1中各介質(zhì)的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)來(lái)源于IS021013-3:2016。表C2中二氧化碳、氧化亞氮、乙烷、乙烯的絕熱系數(shù)來(lái)源于GB/T150.1-2011表B.6《部分氣體的性質(zhì)》[12]，三氟甲烷絕熱系數(shù)來(lái)源于《氣體數(shù)據(jù)手冊(cè)》[13]。T/XXXXXXX-XXXX編寫(xiě)組2022年9月15日

參考文獻(xiàn)：[1]GB/T24159-2022焊接絕熱氣瓶[S][2]CFR49§173.304a:2018Carbondioxide,refrigeratedliquidornitrousoxide,refrigeratedliquid[S][3]CFR49§178.57:2018Specification4Lweldedinsulatedcylinders（DOT-4L:2018）[S][4]CFR49§173.304:2018Fillingofcylinderswithliquefiedcompressedgases[S][5]ISO21013-3:2016Cryogenicvessels-Pressurereliefaccessoriesforcryogenicservice[S][6]CGAS-1.2:2009PressureReliefDeviceStandardsPart2-Portablecontainersforcompressedgases[S][7]TSG23-2021氣瓶安全技術(shù)規(guī)程[S][8]GB/T15384-2011氣瓶型號(hào)命名方法[S][9]GB/T31481-2015深冷容器用材料與氣體的相容性判定導(dǎo)則[S][10]CGAV-1:2013Standardforcompressedgascy