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*,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,DBPVI,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,钢质无缝气瓶,设计制造,大连市锅炉压力容器检验研究院,韩 冰,2016.8.13,2,DBPVI,姓 名：韩冰,工作单位：大连市锅炉压力容器检验研究院,通讯地址：辽宁省大连市西岗区新河街,20,号,办公电话：,0411-82479193,移动电话：,13841127626,E-MAIL,：,hb_,1,钢质无缝气瓶简介,2,钢质无缝气瓶结构特征,3,钢质无缝气瓶设计,4,钢质无缝气瓶制造及制造过程中常见缺陷,5,钢质无缝气瓶检验,6,钢质无缝气瓶出厂文件和制造原始标志,7,钢质无缝气瓶主要失效模式,1,钢质无缝气瓶简介,4,DBPVI,钢质无缝气瓶制造到现在已经有,100,多年时间。因为气体工业的发源地是德国，所以最早出现的中容积钢质无缝气瓶也出现在德国，它是由德国的曼内斯曼钢管公司采用钢管制造的。,1931,年，日本采用冲拔拉伸方法制造材料为碳钢的中容积钢质无缝气瓶；,1953,年，开始使用锰钢制造无缝气瓶。,1959,年住友金属工业,(,株,),开始使用铬钼钢以冲拔拉伸法制造中容积无缝气瓶。,5,DBPVI,我国气瓶制造业兴起较晚，1957年，国营东北机器制造厂(即沈阳724厂)在测绘进口气瓶的基础上，依据全苏国家标准设计并制造了我国第一批钢质无缝气瓶，采用的是以钢坯为原材料的冲拔拉伸法，热处理状态为正火处理。,现在，我国已经发展成为有几十家钢质无缝气瓶制造厂，年产几百万只钢质无缝气瓶的大国。气瓶制造技术也达到了先进国家的水平，目前已经能够制造直径720mm、容积4000L的长管托车和储气站用大容积钢质无缝气瓶。,6,DBPVI,7,DBPVI,2,钢质无缝气瓶结构特征,8,DBPVI,钢质无缝气瓶结构分类,钢质无缝气瓶按其端部结构可分为五种型式：凹形底钢质无缝气瓶,(A,封头向里凹入，凸面受内压的瓶底,),、凸形底钢质无缝气瓶（,T,）、带底座凸形底钢质无缝气瓶（,T,）（,气瓶瓶体封闭端的非筒体承压部分,）、,H,形底钢质无缝气瓶（,H,带有冲压成型的轴向突缘为底座的瓶底,）、双口形钢质无缝气瓶（,S,）。,9,DBPVI,10,DBPVI,11,DBPVI,气瓶的主体部分是瓶体（直接承受内压的气瓶主体）。瓶体包括以下部位：筒体是指瓶体上圆柱壳体部分；瓶口系指气瓶的介质进出口处；瓶颈系指瓶口部位的瓶体缩颈部分，通常有内螺纹，用以连接瓶阀；稍大容积的无缝气瓶的瓶颈处套有颈圈，其功能是固定连接颈圈在瓶颈外侧，用以装配瓶帽的零件（固定连接颈圈的方法有两种，一种是热装，另一种是冷碾，其材质可以是钢板压制，也可用铸钢制成）；瓶肩系指气瓶筒体与瓶颈之间的上封头部分；瓶跟是指,凹形底或凸形底无缝气瓶筒体与瓶底连接过渡的部分；瓶底是指气瓶瓶体封闭端的非筒体承压部分；,底座系指为使凸形底气瓶能稳定站立、与瓶体固定连接的座圈式零件（底座的形状有圆筒状和四角状两种，底座的固定方法一般为热装）。,12,DBPVI,钢质无缝气瓶的规格参数,GB5099-1994,钢质无缝气瓶,的规定：适用于设计、制造公称工作压力为,8,30MPa,，公称容积为,0.4,80L,，使用温度一般地区为,-20,60,、寒冷地区为,-40,60,，用于盛装永久气体或高压液化气体的钢质无缝气瓶。,其他标准中的钢质无缝气瓶，如：,长管拖车用钢质无缝气瓶,。,13,DBPVI,钢质无缝气瓶型号的表示方法,14,DBPVI,例如,:,铬钼钢制的钢管收口的无缝气瓶、公称外径,229mm,、公称容积为,50L,、工作压力,15MPa,双头型式，表示为,WG229-50-15S,。,3,钢质无缝气瓶设计,15,DBPVI,气瓶安全技术监察规程对瓶体材料的规定,1,、通用要求。,2,、境外牌号材料的使用。,3,、材料投用和标志移植。,4,、新材料的使用。,5,、材料性能要求：,（,1,）瓶体材料的化学成分和力学性能应当满足相应气瓶产品标准的要求；,（,2,）钢质气瓶瓶体用材，应当是电炉或氧气转炉冶炼的无时效性镇静钢；,16,DBPVI,（3）用于无缝气瓶的优质碳素钢、合金钢坯料，应当适合压力加工；,（4）钢质气瓶用材的低温冲击性能应当符合相应标准的规定；,（5）盛装有应力腐蚀倾向气体的钢质气瓶用材，应当控制材料的实际抗拉强度不大于880MPa；,（6）盛装氢气或其他致脆性气体的钢质气瓶用材，应当控制材料的实际抗拉强度不大于880MPa，当实际屈强比不大于0.9时，若气瓶的公称工作压力不大于20MPa，允许材料的实际抗拉强度提高到950MPa；,6、材料相容性要求：,（1）所有与盛装气体接触的金属或非金属气瓶材料应当与其所充装气体具有相容性；,（2）盛装氟或二氟化氧的气瓶应当采用钢质无缝气瓶。,合理的选用材料是保证钢质无缝气瓶安全性能的先决条件。,（一）对钢质无缝气瓶主体材料的基本要求：,1,、具有足够的强度，有较高的屈强比，以降低气瓶重量，并充分发挥材料潜力。,2,、有一定的塑性、韧性。,3,、有较好的低温性能，以适应气瓶流动性大和使用环境复杂的特点。,4,、有较好的耐腐蚀性能。,5,、便于制造加工，应有较好的可锻性。,19,DBPVI,钢质无缝气瓶的,材料选择,（二）,GB5099-1994,钢质无缝气瓶,对瓶体材料的一般规定：,1,、,必须采用碱性转炉冶炼的无时效性镇静钢。,2,、制造气瓶的钢种应选用优质锰钢、铬钼钢或其他合金钢。,3,、制造气瓶的材料，必须符合其相应国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。气瓶制造厂应按炉罐号进行各项验证分析。,4,、制造气瓶的材料，应具有良好的冲击性能,。,20,DBPVI,（三）各种化学元素对钢质无缝气瓶力学性能的作用和影响,碳、硫、磷、铜、锰、铬、镍、钼,21,DBPVI,钢质无缝气瓶设计的一般规定,(,一,),气瓶安全技术监察规程,对气瓶设计的规定：,1,、设计文件鉴定与型式试验。,2,、瓶体厚度的确定原则。,3,、气瓶的水压试验压力和气压试验压力的确定原则。,4,、气瓶的气密性试验压力。,5,、气瓶的实际爆破安全系数的要求。,6,、瓶体金属材料的屈服强度和抗拉强度的规定。,7,、气瓶公称工作压力的选取。,8,、气瓶的设计使用年限,9,、瓶体结构,22,DBPVI,（二）,GB5099-1994,钢质无缝气瓶,对设计的规定：,1,、,壁厚设计取用的保证值的要求。,2,、设计计算壁厚的依据。,3,、设计计算所选用的屈服应力的要求。,4,、设计应力的限定。,5,、筒体最小壁厚的计算。,6,、瓶体底部的设计计算及要求。,7,、瓶口螺纹的设计,23,DBPVI,4,钢质无缝气瓶制造及制造过程中常见缺陷,24,DBPVI,气瓶安全技术监察规程对气瓶制造的规定,1,、制造许可：气瓶制造单位应当取得特种设备制造许可证，按照核准的项目制造气瓶。,2,、气瓶的分批与批量。,3,、管制瓶收底与收口。,4,、气瓶热处理。,5,、气瓶标志。,6,、气瓶外表面的颜色、字样和色环。,7,、制造质量的检验检测。,8,、出厂资料。,9,、产品制造监督检验。,25,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造方法,1、冲拔拉伸法：用冲拔拉伸法制造气瓶在国际上称埃尔哈特法（E式）。,2、管子收口法：用管坯制造气瓶的方法在国际上称曼内斯曼法（M式）。,3、冲压拉伸法：用冲压拉伸法制造气瓶在国际上称卡宾古法（C式）。,26,DBPVI,27,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造工艺（,冲拔瓶,）,坯料存放,方坯下料,坯料加热,去氧化皮,冲孔,拔伸压底,割口,修磨,收口加热,收口,封口,热处理,28,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造工艺（,冲拔瓶,）,打硬度,弧形打磨,外表面喷丸,切口,车螺纹底孔,攻螺纹,车口部螺纹,装颈圈,称重测容积,水压试验,清洗内膛,内膛烘干,29,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造工艺（,冲拔瓶,）,内表面喷丸,滚钢印,喷字样,上阀,喷涂,气密性试验,充氮,包装,30,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造工艺（,管制瓶,）,坯料存放,管制下料,收底加热,收底,多道次收底,压底,锪底,收口加热,31,DBPVI,制造过程中常见缺陷,1 底部漏,冲拔拉伸气瓶：钢坯中有缩孔残余未切尽，在反挤压中未熔合。,管子收口气瓶：钢管收底时，温度不够，或氧化皮夹在里面造成未熔合。,2 外壁纵裂,钢坯表面有深度不同的纵向裂纹，冲压后形成瓶体外壁裂纹。,32,DBPVI,制造过程中常见缺陷,3 内壁纵裂,钢坯内应力较大及夹杂物较多，引起钢坯切割面垂直于气割方向的裂纹，在冲压后形成瓶体内壁裂纹或底部裂纹。,4 壁厚偏差过大,钢坯外形尺寸不规范，钢坯切割斜度大，加热温度不均，水压机导向偏差大等。,5 外表面结疤,钢坯冲压前氧化皮未除净，冲压时氧化皮碎渣粘附在瓶体表面，尤以下部为多，有的落成疤坑。,33,DBPVI,制造过程中常见缺陷,6 外表面纵向轻微折叠,反挤压钢坯对角线过大，形成杯形件轻微折叠，拉伸时拉长。,7 下部对称折角,反挤压时预压量太大，四个角卷进去，经挤压拉伸后形成。,8 外表面纵向深沟,模圈硬度不均，引起粗糙度差，或料坯氧化皮粘在模圈上，在冲拔时产生磨损造成深沟。,34,DBPVI,制造过程中常见缺陷,9 歪底,卧压机拉伸模杆与顶底膜不同心。,10 底部颈缩,瓶体拉伸时，底部温度过高，模杆头部镦粗翻边等,11 胖头,收口时加热长度过长。,12 尖头,收口时加热长度过短。,35,DBPVI,制造过程中常见缺陷,13 瓶口内部裂纹,收口时温度不够，模具调整不合适，收口前壁厚太薄等,14 瓶口锥螺纹毛刷,铣刀调整不当引起尖牙或铣锥螺纹与铣锥孔不同心引起偏扣。,4,钢质无缝气瓶检验,36,DBPVI,37,DBPVI,钢质无缝气瓶的检验工艺,坯料验收,下料,冷检验,收底检验,锪底检验,底部气密性,试验,收口检验,热处理检验,硬度检验,性能试验,水压爆破,试验,壁厚检验,38,DBPVI,钢质无缝气瓶的检验工艺,瓶体加工,检验,磁粉探伤,超声波探伤,水压试验,内膛检验,内抛丸检验,气密性,试验,外表面质量,检验,成品检验,气瓶制造质量的检验和检测项目与要求，应当符合相应的国家标准或者经技术评审的企业标准的规定,。,一、壁厚测量：是主要的质量检验项目，应采用超声波测厚仪或专用测量工具进行检测。,二、内外表面检查：目测检查，内表面可采用内窥镜或内窥灯进行检查。,三、制造公差检查：应采用标准或专用量具进行检测。,四、瓶口螺纹检查：瓶口锥螺纹是保证瓶口密封和与瓶阀互换的关键部位，应采用符合,GB/T 8336,气瓶专用螺纹量规,规定的螺纹量规进行检测。,39,DBPVI,五、硬度试验：采用淬火后回火热处理的气瓶，应逐只进行硬度试验。,六、拉伸试验。,七、金相试验。,八、弯曲试验。,九、压扁试验。,十、冲击试验。,十一、底部解剖。,40,DBPVI,十二、无损检测：无损检测应当采用在线超声自动检测，不能进行在线超声自动检测的端部部分，应当采用磁粉检测。,十三、水压爆破试验：应当采用自动采集和记录数据装置，绘制出压力一进水量曲线。,十四、水压试验：无缝气瓶（小容积气瓶除外）及金属内胆缠绕气瓶应当采用外测法,(,或称水套法,),进行水压试验。,十五、气密性试验。,十六、复验。,十七、型式试验,。,41,DBPVI,6,钢质无缝气瓶出厂文件和制造原始标志,42,DBPVI,钢质无缝气瓶的制造标志,钢印标志：每个气瓶一般应在瓶肩按下图所示项目、位置打钢印标记。,43,DBPVI,钢质无缝气瓶的出厂文件,根据气瓶安全监察规程和GB5099-94钢质无缝气瓶的规定：气瓶出厂时，制造单位应逐只出具产品合格证，按批出具批量检验质量证明书。,1、产品合格证。,2、批
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