氣瓶檢驗員培訓(xùn)講稿鋼質(zhì)無縫氣瓶制造部分PPT課件

鋼質(zhì)無縫氣瓶設(shè)計制造,大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院韓冰2016.8.13,2,姓名：韓冰工作單位：大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院通訊地址：遼寧省大連市西崗區(qū)新河街20號辦公電話動電話-MAIL：hb_dbpvi,1鋼質(zhì)無縫氣瓶簡介2鋼質(zhì)無縫氣瓶結(jié)構(gòu)特征3鋼質(zhì)無縫氣瓶設(shè)計4鋼質(zhì)無縫氣瓶制造及制造過程中常見缺陷5鋼質(zhì)無縫氣瓶檢驗6鋼質(zhì)無縫氣瓶出廠文件和制造原始標(biāo)志7鋼質(zhì)無縫氣瓶主要失效模式,4,1鋼質(zhì)無縫氣瓶簡介,5,鋼質(zhì)無縫氣瓶制造到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年時間。因為氣體工業(yè)的發(fā)源地是德國，所以最早出現(xiàn)的中容積鋼質(zhì)無縫氣瓶也出現(xiàn)在德國，它是由德國的曼內(nèi)斯曼鋼管公司采用鋼管制造的。1931年，日本采用沖拔拉伸方法制造材料為碳鋼的中容積鋼質(zhì)無縫氣瓶；1953年，開始使用錳鋼制造無縫氣瓶。1959年住友金屬工業(yè)(株)開始使用鉻鉬鋼以沖拔拉伸法制造中容積無縫氣瓶。,6,我國氣瓶制造業(yè)興起較晚，1957年，國營東北機(jī)器制造廠(即沈陽724廠)在測繪進(jìn)口氣瓶的基礎(chǔ)上，依據(jù)全蘇國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計并制造了我國第一批鋼質(zhì)無縫氣瓶，采用的是以鋼坯為原材料的沖拔拉伸法，熱處理狀態(tài)為正火處理?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)發(fā)展成為有幾十家鋼質(zhì)無縫氣瓶制造廠，年產(chǎn)幾百萬只鋼質(zhì)無縫氣瓶的大國。氣瓶制造技術(shù)也達(dá)到了先進(jìn)國家的水平，目前已經(jīng)能夠制造直徑720mm、容積4000L的長管托車和儲氣站用大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶。,7,8,2鋼質(zhì)無縫氣瓶結(jié)構(gòu)特征,9,鋼質(zhì)無縫氣瓶結(jié)構(gòu)分類,鋼質(zhì)無縫氣瓶按其端部結(jié)構(gòu)可分為五種型式：凹形底鋼質(zhì)無縫氣瓶(A封頭向里凹入，凸面受內(nèi)壓的瓶底)、凸形底鋼質(zhì)無縫氣瓶（T）、帶底座凸形底鋼質(zhì)無縫氣瓶（T）（氣瓶瓶體封閉端的非筒體承壓部分）、H形底鋼質(zhì)無縫氣瓶（H帶有沖壓成型的軸向突緣為底座的瓶底）、雙口形鋼質(zhì)無縫氣瓶（S）。,10,11,12,氣瓶的主體部分是瓶體（直接承受內(nèi)壓的氣瓶主體）。瓶體包括以下部位：筒體是指瓶體上圓柱殼體部分；瓶口系指氣瓶的介質(zhì)進(jìn)出口處；瓶頸系指瓶口部位的瓶體縮頸部分，通常有內(nèi)螺紋，用以連接瓶閥；稍大容積的無縫氣瓶的瓶頸處套有頸圈，其功能是固定連接頸圈在瓶頸外側(cè)，用以裝配瓶帽的零件（固定連接頸圈的方法有兩種，一種是熱裝，另一種是冷碾，其材質(zhì)可以是鋼板壓制，也可用鑄鋼制成）；瓶肩系指氣瓶筒體與瓶頸之間的上封頭部分；瓶跟是指凹形底或凸形底無縫氣瓶筒體與瓶底連接過渡的部分；瓶底是指氣瓶瓶體封閉端的非筒體承壓部分；底座系指為使凸形底氣瓶能穩(wěn)定站立、與瓶體固定連接的座圈式零件（底座的形狀有圓筒狀和四角狀兩種，底座的固定方法一般為熱裝）。,13,鋼質(zhì)無縫氣瓶的規(guī)格參數(shù),GB5099-1994鋼質(zhì)無縫氣瓶的規(guī)定：適用于設(shè)計、制造公稱工作壓力為830MPa，公稱容積為0.480L，使用溫度一般地區(qū)為-2060、寒冷地區(qū)為-4060，用于盛裝永久氣體或高壓液化氣體的鋼質(zhì)無縫氣瓶。其他標(biāo)準(zhǔn)中的鋼質(zhì)無縫氣瓶，如：長管拖車用鋼質(zhì)無縫氣瓶。,14,鋼質(zhì)無縫氣瓶型號的表示方法,例如:鉻鉬鋼制的鋼管收口的無縫氣瓶、公稱外徑229mm、公稱容積為50L、工作壓力15MPa雙頭型式，表示為WG229-50-15S。,15,3鋼質(zhì)無縫氣瓶設(shè)計,16,氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程對瓶體材料的規(guī)定,1、通用要求。2、境外牌號材料的使用。3、材料投用和標(biāo)志移植。4、新材料的使用。5、材料性能要求：（1）瓶體材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)氣瓶產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求；（2）鋼質(zhì)氣瓶瓶體用材，應(yīng)當(dāng)是電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的無時效性鎮(zhèn)靜鋼；,17,（3）用于無縫氣瓶的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼坯料，應(yīng)當(dāng)適合壓力加工；（4）鋼質(zhì)氣瓶用材的低溫沖擊性能應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；（5）盛裝有應(yīng)力腐蝕傾向氣體的鋼質(zhì)氣瓶用材，應(yīng)當(dāng)控制材料的實(shí)際抗拉強(qiáng)度不大于880MPa；（6）盛裝氫氣或其他致脆性氣體的鋼質(zhì)氣瓶用材，應(yīng)當(dāng)控制材料的實(shí)際抗拉強(qiáng)度不大于880MPa，當(dāng)實(shí)際屈強(qiáng)比不大于0.9時，若氣瓶的公稱工作壓力不大于20MPa，允許材料的實(shí)際抗拉強(qiáng)度提高到950MPa；,18,6、材料相容性要求：（1）所有與盛裝氣體接觸的金屬或非金屬氣瓶材料應(yīng)當(dāng)與其所充裝氣體具有相容性；（2）盛裝氟或二氟化氧的氣瓶應(yīng)當(dāng)采用鋼質(zhì)無縫氣瓶。,19,合理的選用材料是保證鋼質(zhì)無縫氣瓶安全性能的先決條件。（一）對鋼質(zhì)無縫氣瓶主體材料的基本要求：1、具有足夠的強(qiáng)度，有較高的屈強(qiáng)比，以降低氣瓶重量，并充分發(fā)揮材料潛力。2、有一定的塑性、韌性。3、有較好的低溫性能，以適應(yīng)氣瓶流動性大和使用環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)。4、有較好的耐腐蝕性能。5、便于制造加工，應(yīng)有較好的可鍛性。,鋼質(zhì)無縫氣瓶的材料選擇,20,（二）GB5099-1994鋼質(zhì)無縫氣瓶對瓶體材料的一般規(guī)定：1、必須采用堿性轉(zhuǎn)爐冶煉的無時效性鎮(zhèn)靜鋼。2、制造氣瓶的鋼種應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)錳鋼、鉻鉬鋼或其他合金鋼。3、制造氣瓶的材料，必須符合其相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并有質(zhì)量合格證明書。氣瓶制造廠應(yīng)按爐罐號進(jìn)行各項驗證分析。4、制造氣瓶的材料，應(yīng)具有良好的沖擊性能。,21,（三）各種化學(xué)元素對鋼質(zhì)無縫氣瓶力學(xué)性能的作用和影響碳、硫、磷、銅、錳、鉻、鎳、鉬,22,鋼質(zhì)無縫氣瓶設(shè)計的一般規(guī)定,(一)氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程對氣瓶設(shè)計的規(guī)定：1、設(shè)計文件鑒定與型式試驗。2、瓶體厚度的確定原則。3、氣瓶的水壓試驗壓力和氣壓試驗壓力的確定原則。4、氣瓶的氣密性試驗壓力。5、氣瓶的實(shí)際爆破安全系數(shù)的要求。6、瓶體金屬材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的規(guī)定。7、氣瓶公稱工作壓力的選取。8、氣瓶的設(shè)計使用年限9、瓶體結(jié)構(gòu),23,（二）GB5099-1994鋼質(zhì)無縫氣瓶對設(shè)計的規(guī)定：1、壁厚設(shè)計取用的保證值的要求。2、設(shè)計計算壁厚的依據(jù)。3、設(shè)計計算所選用的屈服應(yīng)力的要求。4、設(shè)計應(yīng)力的限定。5、筒體最小壁厚的計算。6、瓶體底部的設(shè)計計算及要求。7、瓶口螺紋的設(shè)計,24,4鋼質(zhì)無縫氣瓶制造及制造過程中常見缺陷,25,氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程對氣瓶制造的規(guī)定,1、制造許可：氣瓶制造單位應(yīng)當(dāng)取得特種設(shè)備制造許可證，按照核準(zhǔn)的項目制造氣瓶。2、氣瓶的分批與批量。3、管制瓶收底與收口。4、氣瓶熱處理。5、氣瓶標(biāo)志。6、氣瓶外表面的顏色、字樣和色環(huán)。7、制造質(zhì)量的檢驗檢測。8、出廠資料。9、產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗。,26,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造方法,1、沖拔拉伸法：用沖拔拉伸法制造氣瓶在國際上稱埃爾哈特法（E式）。2、管子收口法：用管坯制造氣瓶的方法在國際上稱曼內(nèi)斯曼法（M式）。3、沖壓拉伸法：用沖壓拉伸法制造氣瓶在國際上稱卡賓古法（C式）。,27,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造工藝（沖拔瓶）,坯料存放,方坯下料,坯料加熱,去氧化皮,沖孔,拔伸壓底,割口,修磨,收口加熱,收口,封口,熱處理,28,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造工藝（沖拔瓶）,打硬度,弧形打磨,外表面噴丸,切口,車螺紋底孔,攻螺紋,車口部螺紋,裝頸圈,稱重測容積,水壓試驗,清洗內(nèi)膛,內(nèi)膛烘干,29,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造工藝（沖拔瓶）,內(nèi)表面噴丸,滾鋼印,噴字樣,上閥,噴涂,氣密性試驗,充氮,包裝,30,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造工藝（管制瓶）,坯料存放,管制下料,收底加熱,收底,多道次收底,壓底,锪底,收口加熱,31,制造過程中常見缺陷,1底部漏沖拔拉伸氣瓶：鋼坯中有縮孔殘余未切盡，在反擠壓中未熔合。管子收口氣瓶：鋼管收底時，溫度不夠，或氧化皮夾在里面造成未熔合。2外壁縱裂鋼坯表面有深度不同的縱向裂紋，沖壓后形成瓶體外壁裂紋。,32,制造過程中常見缺陷,3內(nèi)壁縱裂鋼坯內(nèi)應(yīng)力較大及夾雜物較多，引起鋼坯切割面垂直于氣割方向的裂紋，在沖壓后形成瓶體內(nèi)壁裂紋或底部裂紋。4壁厚偏差過大鋼坯外形尺寸不規(guī)范，鋼坯切割斜度大，加熱溫度不均，水壓機(jī)導(dǎo)向偏差大等。5外表面結(jié)疤鋼坯沖壓前氧化皮未除凈，沖壓時氧化皮碎渣粘附在瓶體表面，尤以下部為多，有的落成疤坑。,33,制造過程中常見缺陷,6外表面縱向輕微折疊反擠壓鋼坯對角線過大，形成杯形件輕微折疊，拉伸時拉長。7下部對稱折角反擠壓時預(yù)壓量太大，四個角卷進(jìn)去，經(jīng)擠壓拉伸后形成。8外表面縱向深溝模圈硬度不均，引起粗糙度差，或料坯氧化皮粘在模圈上，在沖拔時產(chǎn)生磨損造成深溝。,34,制造過程中常見缺陷,9歪底臥壓機(jī)拉伸模桿與頂?shù)啄げ煌摹?0底部頸縮瓶體拉伸時，底部溫度過高，模桿頭部鐓粗翻邊等11胖頭收口時加熱長度過長。12尖頭收口時加熱長度過短。,35,35DBPVI,制造過程中常見缺陷,13瓶口內(nèi)部裂紋收口時溫度不夠，模具調(diào)整不合適，收口前壁厚太薄等14瓶口錐螺紋毛刷銑刀調(diào)整不當(dāng)引起尖牙或銑錐螺紋與銑錐孔不同心引起偏扣。,36,4鋼質(zhì)無縫氣瓶檢驗,36DBPVI,37,鋼質(zhì)無縫氣瓶的檢驗工藝,坯料驗收,下料,冷檢驗,收底檢驗,锪底檢驗,底部氣密性試驗,收口檢驗,熱處理檢驗,硬度檢驗,性能試驗,水壓爆破試驗,壁厚檢驗,38,鋼質(zhì)無縫氣瓶的檢驗工藝,瓶體加工檢驗,磁粉探傷,超聲波探傷,水壓試驗,內(nèi)膛檢驗,內(nèi)拋丸檢驗,氣密性試驗,外表面質(zhì)量檢驗,成品檢驗,39,氣瓶制造質(zhì)量的檢驗和檢測項目與要求，應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或者經(jīng)技術(shù)評審的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。一、壁厚測量：是主要的質(zhì)量檢驗項目，應(yīng)采用超聲波測厚儀或?qū)Ｓ脺y量工具進(jìn)行檢測。二、內(nèi)外表面檢查：目測檢查，內(nèi)表面可采用內(nèi)窺鏡或內(nèi)窺燈進(jìn)行檢查。三、制造公差檢查：應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ昧烤哌M(jìn)行檢測。四、瓶口螺紋檢查：瓶口錐螺紋是保證瓶口密封和與瓶閥互換的關(guān)鍵部位，應(yīng)采用符合GB/T8336氣瓶專用螺紋量規(guī)規(guī)定的螺紋量規(guī)進(jìn)行檢測。,40,五、硬度試驗：采用淬火后回火熱處理的氣瓶，應(yīng)逐只進(jìn)行硬度試驗。六、拉伸試驗。七、金相試驗。八、彎曲試驗。九、壓扁試驗。十、沖擊試驗。十一、底部解剖。,41,十二、無損檢測：無損檢測應(yīng)當(dāng)采用在線超聲自動檢測，不能進(jìn)行在線超聲自動檢測的端部部分，應(yīng)當(dāng)采用磁粉檢測。十三、水壓爆破試驗：應(yīng)當(dāng)采用自動采集和記錄數(shù)據(jù)裝置，繪制出壓力一進(jìn)水量曲線。十四、水壓試驗：無縫氣瓶（小容積氣瓶除外）及金屬內(nèi)膽纏繞氣瓶應(yīng)當(dāng)采用外測法(或稱水套法)進(jìn)行水壓試驗。十五、氣密性試驗。十六、復(fù)驗。十七、型式試驗。,42,6鋼質(zhì)無縫氣瓶出廠文件和制造原始標(biāo)志,43,鋼質(zhì)無縫氣瓶的制造標(biāo)志,鋼印標(biāo)志：每個氣瓶一般應(yīng)在瓶肩按下圖所示項目、位置打鋼印標(biāo)記。,44,鋼質(zhì)無縫氣瓶的出廠文件,根據(jù)氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程和GB5099-94鋼質(zhì)無縫氣瓶的規(guī)定：氣瓶出廠時，制造單位應(yīng)逐只出具產(chǎn)品合格證，按批出具批量檢驗質(zhì)量證明書。1、產(chǎn)品合格證。2、批量檢驗質(zhì)量證明書。,45,7鋼質(zhì)無縫氣瓶主要失效模式,46,產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為失效。常見的氣瓶失效模式主要分為彈性失效、屈服失效、塑性斷裂失效、脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效、腐蝕失效和沖擊失效等類型。氣瓶的失效通常是由于多方面原因造成的，主要因素包括設(shè)計、選材、材料冶金缺陷、制造工藝（特別是熱加工工藝，例如：熱沖孔、熱收口、熱處理等）、加工、組裝、檢驗、試驗、質(zhì)量控制、使用條件、氣體充裝、貯存狀態(tài)、機(jī)械或化學(xué)損傷、意外事件等。,47,一、彈性失效：氣瓶的強(qiáng)度設(shè)計準(zhǔn)則是以彈性失效為判廢準(zhǔn)則。二、屈服失效：由于塑性變形而引起的失效。三、塑性斷裂失效：當(dāng)氣瓶所承受的實(shí)際應(yīng)力大于該氣瓶材料的屈服應(yīng)力時，瓶體將產(chǎn)生塑性變形。如果實(shí)際應(yīng)力進(jìn)一步增加，就可能發(fā)生塑性斷裂。四、脆性斷裂失效：氣瓶在瓶壁應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限，甚