氣瓶檢驗員培訓講稿鋁合金無縫氣瓶制造部分

1、鋁合金無縫氣瓶鋁合金無縫氣瓶設計制造設計制造大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院韓 冰2016.8.13DBPVI2DBPVI姓姓 名：韓冰名：韓冰工作單位：大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院工作單位：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)新河街通訊地址：遼寧省大連市西崗區(qū)新河街2020號號辦公電話：辦公電話：0411-824791930411-82479193移動電話：移動電話：1384112762613841127626E-MAILE-MAIL：hb_hb_1 鋁合金無縫氣瓶簡介2 鋁合金無縫氣瓶結構特征 3 鋁合金無縫氣瓶設計4 鋁合金無縫氣瓶制造及制造過程中常見缺陷5 鋁合金無縫氣

2、瓶檢驗6 鋁合金無縫氣瓶出廠文件和制造原始標志DBPVI1 鋁合金無縫氣瓶簡介鋁合金無縫氣瓶簡介4DBPVIDBPVI 一、20世紀30年代，瑞典、法國開始制造鋁合金無縫氣瓶，但由于當時生產(chǎn)成本偏高，制約了鋁合金無縫氣瓶的發(fā)展。 二、20世紀50年代，英國勒克斯菲爾公司，首先采用冷擠壓工藝制造鋁合金無縫氣瓶，大大降低了成本，產(chǎn)量也很快得到了提高。 三、20世紀90年代，我國開始制造鋁合金無縫氣瓶，生產(chǎn)時間雖然不長，但發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已有許多氣瓶制造廠生產(chǎn)鋁合金無縫氣瓶。5DBPVIDBPVI四、鋁合金無縫氣瓶的特點：具有優(yōu)良的低溫沖擊性能，重量較輕，耐腐蝕性好等特點，主要用來充裝標準氣體、標

3、準混合氣體、特種混合氣體、超純氣體、氧氣以及二氧化碳等氣體，并且可用于煤氣、一氧化碳氣體的充裝。鋁合金無縫氣瓶已經(jīng)廣泛應用于電子、醫(yī)療、潛水、化工、冶金、礦山等領域。6DBPVIDBPVI7DBPVIDBPVI2 鋁合金無縫氣瓶結構特征鋁合金無縫氣瓶結構特征 8DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶結構鋁合金無縫氣瓶結構鋁合金無縫氣瓶從形狀上可分為三類：凸形底鋁合金無鋁合金無縫氣瓶從形狀上可分為三類：凸形底鋁合金無縫氣瓶（縫氣瓶（T T型）、型）、H H形底鋁合金無縫氣瓶（形底鋁合金無縫氣瓶（H H型）和雙口型）和雙口形鋁合金無縫氣瓶（形鋁合金無縫氣瓶（S S型）。見下圖鋁合金無縫氣瓶典型）。見下

4、圖鋁合金無縫氣瓶典型結構型式。型結構型式。9DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶的規(guī)格參數(shù)鋁合金無縫氣瓶的規(guī)格參數(shù)GB11640-2011GB11640-2011鋁合金無縫氣瓶鋁合金無縫氣瓶的規(guī)定：適用于設的規(guī)定：適用于設計、制造公稱工作壓力不大于計、制造公稱工作壓力不大于30MPa30MPa，公稱容積不大于，公稱容積不大于50L50L，使用溫度，使用溫度-40 -40 6060，可重復充裝永久氣體或，可重復充裝永久氣體或液化氣體的鋁合金無縫氣瓶液化氣體的鋁合金無縫氣瓶。10DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶型號的表示方法鋁合金無縫氣瓶型號的表示方法11DBPVI示例：筒體公稱外徑140mm、公

5、稱容積8L、公稱工作壓力15MPa、H形底，其型號標記為：LW-140-8-15-H。DBPVI3 鋁合金無縫氣瓶設計鋁合金無縫氣瓶設計12DBPVIDBPVI氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程對瓶體對瓶體材料的規(guī)定材料的規(guī)定 1、材料性能要求：鋁合金氣瓶瓶體及纖維纏繞氣瓶鋁合金內(nèi)膽用材，應當具有良好的抗晶間腐蝕性能，并符合相應標準的規(guī)定。 2、材料相容性要求：盛裝氯、溴化氫、碳酰二氯、氟化氫、氯甲烷、溴甲烷氣體不得采用鋁合金氣瓶；盛裝一氧化碳的氣瓶一般應當采用鋁合金氣瓶或不銹鋼氣瓶；盛裝醫(yī)用氧氣的氣瓶應當優(yōu)先采用鋁合金氣瓶或不銹鋼氣瓶。13DBPVIDBPVI 合理的選用材料是保證鋁合

6、金無縫氣瓶安全性能的先決條件。 （一）鋁及鋁合金的性能特點 1、輕質：鋁的突出優(yōu)點是它的密度?。?.7g/ cm3），大約是鋼的1/3。 2、耐蝕性：鋁及鋁合金表面，易生成一層致密、牢固的氧化鋁保護膜，防止其繼續(xù)氧化。 3、力學性能：工業(yè)純鋁的強度很低，塑性很高，但是可通過合金化方法使其強度提高到預定目標的水平。 4、加工性能：由于鋁本身具有軟的面心立方晶體結構，所以和鋁合金本質上易加工且可用通用變形技術加工。鋁和鋁合金也具有快速而又經(jīng)濟的機械加工性能。 鋁合金無縫氣瓶的鋁合金無縫氣瓶的材料選擇材料選擇 DBPVI（二）鋁合金的強化方式 鋁合金的強化是以鋁與其他金屬元素形成金屬間化合物在固溶體

7、中的固溶度變化為基礎的。具有高的固溶度和能起顯著強化作用的元素只有Cu、Zn、Mg、Si ，在鋁中的固溶度能隨溫度的降低而強烈地減少，故可通過熱處理的辦法來提高強度，可稱之為熱處理強化型鋁合金。 Al-Mg-Si系合金是在熱處理強化型鋁合金中唯一沒有發(fā)現(xiàn)應力腐蝕斷裂（SCC）現(xiàn)象的合金，有中等強度和優(yōu)良的耐蝕性能，有明顯的時效強化效應。DBPVI（三）各種化學元素對鋁合金無縫氣瓶力學性能的作用和影響 硅、鎂、銅、錳、鉻、鈦、鐵、鉛、鉍、鋅（四）鋁合金無縫氣瓶瓶體材料的選擇 鋁合金無縫氣瓶瓶體材料的選擇，首先考慮的是它的安全性，為防止失效破壞造成的事故，瓶體材料必須具有足夠的強度，有一定的塑性、

8、韌性，有較好的耐腐蝕能力以及較好的低溫性能；由于鋁合金的疲勞強度較低，因此，一定要選擇抗疲勞性能較好的材料。其次要考慮它的加工性能、供貨及價格情況。DBPVI（二）GB11640-2011鋁合金無縫氣瓶對瓶體材料的一般規(guī)定： 1、采用6061鋁合金材料，如采用其他材料時的要求。 2、材料滿足相容性要求。 3、制造氣瓶的材料，必須符合其相應國家標準或行業(yè)標準的規(guī)定，并有質量合格證明書。氣瓶制造廠應按爐罐號進行各項驗證分析。17DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶設計的一般規(guī)定鋁合金無縫氣瓶設計的一般規(guī)定(一)氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程對氣瓶設計的規(guī)定： 1、設計文件鑒定與型式試驗。 2、瓶體厚度的確定原

9、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、氣瓶的實際爆破安全系數(shù)的要求。 6、瓶體金屬材料的屈服強度和抗拉強度的規(guī)定。 7、氣瓶公稱工作壓力的選取。 8、氣瓶的設計使用年限 9、瓶體結構18DBPVIDBPVI（二）GB11640-2011鋁合金無縫氣瓶對設計的規(guī)定：鋁合金無縫氣瓶的壁厚設計 1、鋁合金無縫氣瓶筒體壁厚設計符合以下規(guī)定： (1)筒體設計壁厚計算時，應采用材料熱處理后規(guī)定非比例延伸強度的保證值，其值不應超過抗拉強度保證值的85%。 (2)瓶體設計壁厚的計算以水壓試驗壓力為準，水壓試驗壓力為公稱工作壓力的1.5倍。 (3)筒體的設計壁厚

10、應不小于GB116402011標準中公式的要求，且不小于1.5mm。19DBPVIDBPVI2、鋁合金無縫氣瓶的端部設計 （1）底部和肩部的厚度和形狀應滿足水壓爆破試驗和疲勞試驗的要求。 （2）為使應力分布均勻，筒體到肩部和筒體到底部的壁厚應逐漸增加。 （3）底部任何部位的厚度不應小于筒體的設計壁厚。 （4）內(nèi)底形半徑應不大于1.2倍筒體內(nèi)徑，內(nèi)底形轉角半徑不應小于瓶體內(nèi)徑的10%。 (5)底部接地點到內(nèi)壁的厚度不應小于2倍的筒體設計壁厚。DBPVI3、瓶口螺紋設計 螺紋應滿足相關標準的規(guī)定。直螺紋應貫穿口部，長度不少于6個螺距，且在水壓試驗壓力下的剪切應力安全系數(shù)至少為10。 瓶頸厚度應保證

11、在承受裝閥和鉚合頸圈的附加外力時不產(chǎn)生變形。其裝閥扭矩應滿足標準的規(guī)定。DBPVI 4、底座設計 如安裝底座，應用適當?shù)姆椒▽⒌鬃潭ㄔ阡X合金無縫氣瓶上，底座應有足夠的強度和穩(wěn)定性，不應使用焊接的方法。 5、頸圈設計 如安裝頸圈，應將其牢固地固定在瓶頸上，保證頸圈能承受大于10倍瓶重的軸向載荷，最低不小于1000N，且能承受不小于100Nm的旋轉扭矩。安裝頸圈不應使用焊接的方法。 DBPVI4 鋁合金無縫氣瓶制造及制造過程鋁合金無縫氣瓶制造及制造過程中常見缺陷中常見缺陷23DBPVIDBPVI氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程氣瓶安全技術監(jiān)察規(guī)程對氣瓶對氣瓶制造的規(guī)定制造的規(guī)定 1、制造許可：氣瓶制造單位應

12、當取得特種設備制造許可證，按照核準的項目制造氣瓶。 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、氣瓶標志。 6、氣瓶外表面的顏色、字樣和色環(huán) 。 7、制造質量的檢驗檢測。 8、出廠資料。 9、產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗。24DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶的制造方法鋁合金無縫氣瓶的制造方法25DBPVI1、沖拔拉伸法：是指將鋁合金坯料加熱沖孔后的短粗杯形件，再經(jīng)拔伸收口而成的鋁合金無縫氣瓶，是我國鋁合金無縫氣瓶制造的主要形式。 2、冷擠壓：是指將鋁合金坯料冷擠壓成形，再經(jīng)收口而成的鋁合金無縫氣瓶。 3、沖壓拉伸法：是指將鋁合金板深沖成長杯形件，然后將開口端進行封閉的工藝方法。

13、 4、旋壓成形法：是指將鋁合金板旋壓成形制造的氣瓶。 5、管子收口法：是指將鋁合金擠壓管或冷拉管兩端收口而成的鋁合金無縫氣瓶，也可以進行旋壓成形。 在實際制造過程中，由于用戶對氣瓶質量的要求不同、或是企業(yè)采用的制造工藝不同、或是企業(yè)制造設備的限制，同一種鋁合金無縫氣瓶經(jīng)常幾種制造方法混合使用，因此，上述幾種制造方法只是做個大致分類。DBPVI金屬擠壓、沖壓、旋壓和變薄拉伸的概念金屬擠壓、沖壓、旋壓和變薄拉伸的概念1、擠壓的基本概念:擠壓是采用擠壓桿（或凸模）將放在擠壓筒（或凹模）內(nèi)的坯料壓出?？谆蛄魅胩囟ǖ目紫抖尚偷乃苄约庸し椒ā?(1)反向擠壓。 (2)熱擠壓。 (3)冷擠壓。 2、沖壓的

14、基本概念:沖壓是利用沖壓設備和沖模使板料或坯料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。DBPVI3、拉伸：對金屬坯料施以拉力，使之通過模孔以獲得與?？捉孛娉叽?、形狀相同的制品的塑性加工方法稱之為拉伸。 變薄拉伸：是指坯料在拉伸前后只是在厚度方向上發(fā)生有較大的變化，而在直徑方向止則變化較小的一種冷沖壓方法。 4、旋壓成形的概念：旋壓工具（旋輪或其他異形件）與芯模相對連續(xù)地進給，依次對工件的極小部分施加變形壓力，使毛坯受壓并產(chǎn)生連續(xù)逐點變形而逐漸成形工件的一種先進塑性加工方法。DBPVI鋁合金無縫氣瓶制造的典型工藝鋁合金無縫氣瓶制造的典型工藝 1、下料。、下料。 2、熱反擠、熱反擠 。 3、退火、清洗、退火、清

15、洗 。 4、變薄拉伸。、變薄拉伸。 5、旋收口。、旋收口。 6、熱處理。、熱處理。 7、酸洗、氧化處理、酸洗、氧化處理 8、瓶口加工。、瓶口加工。DBPVI29DBPVI制造過程中常見缺陷 1、鼓包、鼓包 2、凹陷、凹陷 3、劃傷、磕傷、壓痕、劃傷、磕傷、壓痕 4、帶有劃傷或磕傷的凹陷、帶有劃傷或磕傷的凹陷 5、凸棱、凸棱 6、凹槽、凹槽 7、夾層、夾層 DBPVI 8 8、浮泡、浮泡 9 9、裂紋、裂紋 1010、瓶口裂紋、瓶口裂紋 1111、肩部皺折或肩部裂紋、肩部皺折或肩部裂紋 1212、內(nèi)部螺紋損壞或超出公差范圍、內(nèi)部螺紋損壞或超出公差范圍 1313、凹坑、凹坑 1414、與設計圖紙不

16、一致、與設計圖紙不一致 1515、頸圈不牢靠、頸圈不牢靠 1616、弧或噴槍燃燒、弧或噴槍燃燒 DBPVI4 鋁合金無縫氣瓶檢驗鋁合金無縫氣瓶檢驗31DBPVIDBPVI氣瓶制造質量的檢驗和檢測項目與要求，應當符合相應的國家標準或者經(jīng)技術評審的企業(yè)標準的規(guī)定。一、壁厚測量：是主要的質量檢驗項目，應采用超聲波測厚儀或專用測量工具進行檢測。 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)窺燈進行檢查。 三、制造公差檢查：應采用標準或專用量具進行檢測。 四、瓶口螺紋檢查： 瓶口螺紋是保證瓶口密封和與瓶閥互換的關鍵部位，應采用符合GB/T 8336氣瓶專用螺紋量規(guī)規(guī)定的螺紋量規(guī)進行檢測。直螺紋應采

17、用符合GB/T 3934普通螺紋量規(guī) 技術條件規(guī)定的螺紋量規(guī)進行檢測。32DBPVIDBPVI五、硬度試驗：硬度是材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓入或刻劃的能力。它是衡量材料軟硬程度的力學性能指標。 金屬的硬度與強度等力學性能指標之間雖無嚴格的對應關系，但可根據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)找出粗略的換算關系，從而可按硬度試驗結果大體上估計金屬靜強度及其它性能的數(shù)值。 六、拉伸試驗：是材料力學性能測試中最常見的試驗方法，是在一定的溫度和靜載下將試樣沿軸向拉伸，以了解材料在彈性變形和塑性變形時的應力、應變情況，以及材料在最大應力下的斷裂強度。特別對于塑性材料，拉伸試驗最能清楚、直觀地反映出材料的性能特點。33

18、DBPVIDBPVI七、金相檢驗：金相顯微組織檢驗主要是鑒別冶金質量和熱加工、熱處理工藝是否符合產(chǎn)品質量的要求。對檢驗中發(fā)現(xiàn)的金相組織缺陷加以鑒定和分析后，可對材料的冶煉、熱加工和熱處理工藝提出改進措施。 八、彎曲試驗：金屬彎曲試驗是一種工藝性能試驗方法。彎曲試驗就是按規(guī)定尺寸彎心，將試樣彎曲至規(guī)定程度，以此檢驗金屬承受塑性變形的能力。 彎曲試驗時，試樣斷面上的應力分布是不均勻的，受拉側表面拉應力最大。因此彎曲試驗可以較靈敏地反映材料的表面工藝質量和缺陷情況。34DBPVIDBPVI 九、壓扁試驗：壓扁試驗是一個工藝性能試驗，它既不測定金屬試樣在壓扁試驗時應力和應變的關系，也不測定應力和應變值

19、，而是在給定試驗條件下檢驗金屬試樣的極限塑性變形能力以及是否存在影響塑性的缺陷。十、水壓試驗：主要目的是考驗氣瓶的強度，所以，也稱作耐壓試驗。與此同時，也可檢查氣瓶因內(nèi)部缺陷而引起的泄漏等。 水壓試驗作為氣瓶性能檢查的一種手段，雖然它也有一定的局限性，但對氣瓶是否滿足常規(guī)設計的強度要求，并在一定程度上預防低應力破壞，它還是一種切實可行的非破壞試驗。 十一、氣瓶氣密性試驗：主要目的是檢查強度合格氣瓶的制造質量和裝配質量。DBPVI 十二、氣瓶水壓爆破試驗：目的是對氣瓶的設計與制造質量，氣瓶的安全性能與經(jīng)濟性進行綜合考核的一項試驗。從這項試驗中估計和對比某些其他性能，包括：屈服點、延展性、斷裂韌性、應力集中點、屈爆比與屈強比的對應關系等。十三、疲勞試驗：疲勞斷裂是指機件在變動載荷的作用下經(jīng)過較長時間工作發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。疲勞斷裂是在較低應力下產(chǎn)生的，斷裂是突然的，沒有預先征兆，看不到宏觀塑性變形。因此，疲勞斷裂是低應力脆性