气瓶检验员培训讲稿铝合金无缝气瓶制造部分.ppt

铝合金无缝气瓶 设计制造,大连市锅炉压力容器检验研究院 韩 冰 2016.8.13,2DBPVI,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 办公电话移动电话E-MAIL：hb_,1 铝合金无缝气瓶简介 2 铝合金无缝气瓶结构特征 3 铝合金无缝气瓶设计 4 铝合金无缝气瓶制造及制造过程中常见缺陷 5 铝合金无缝气瓶检验 6 铝合金无缝气瓶出厂文件和制造原始标志,1 铝合金无缝气瓶简介,4DBPVI,一、20世纪30年代，瑞典、法国开始制造铝合金无缝气瓶，但由于当时生产成本偏高，制约了铝合金无缝气瓶的发展。 二、20世纪50年代，英国勒克斯菲尔公司，首先采用冷挤压工艺制造铝合金无缝气瓶，大大降低了成本，产量也很快得到了提高。 三、20世纪90年代，我国开始制造铝合金无缝气瓶，生产时间虽然不长，但发展非常迅速，现在已有许多气瓶制造厂生产铝合金无缝气瓶。,5DBPVI,四、铝合金无缝气瓶的特点：具有优良的低温冲击性能，重量较轻，耐腐蚀性好等特点，主要用来充装标准气体、标准混合气体、特种混合气体、超纯气体、氧气以及二氧化碳等气体，并且可用于煤气、一氧化碳气体的充装。铝合金无缝气瓶已经广泛应用于电子、医疗、潜水、化工、冶金、矿山等领域。,6DBPVI,7DBPVI,2 铝合金无缝气瓶结构特征,8DBPVI,铝合金无缝气瓶结构,铝合金无缝气瓶从形状上可分为三类：凸形底铝合金无缝气瓶（T型）、H形底铝合金无缝气瓶（H型）和双口形铝合金无缝气瓶（S型）。见下图铝合金无缝气瓶典型结构型式。,9DBPVI,铝合金无缝气瓶的规格参数,GB11640-2011铝合金无缝气瓶的规定：适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa，公称容积不大于50L，使用温度-40 60，可重复充装永久气体或液化气体的铝合金无缝气瓶。,10DBPVI,铝合金无缝气瓶型号的表示方法,11DBPVI,示例：筒体公称外径140mm、公称容积8L、公称工作压力15MPa、H形底，其型号标记为：LW-140-8-15-H。,3 铝合金无缝气瓶设计,12DBPVI,气瓶安全技术监察规程对瓶体材料的规定,1、材料性能要求：铝合金气瓶瓶体及纤维缠绕气瓶铝合金内胆用材，应当具有良好的抗晶间腐蚀性能，并符合相应标准的规定。 2、材料相容性要求：盛装氯、溴化氢、碳酰二氯、氟化氢、氯甲烷、溴甲烷气体不得采用铝合金气瓶；盛装一氧化碳的气瓶一般应当采用铝合金气瓶或不锈钢气瓶；盛装医用氧气的气瓶应当优先采用铝合金气瓶或不锈钢气瓶。,13DBPVI,合理的选用材料是保证铝合金无缝气瓶安全性能的先决条件。 （一）铝及铝合金的性能特点 1、轻质：铝的突出优点是它的密度小（2.7g/ cm3），大约是钢的1/3。 2、耐蚀性：铝及铝合金表面，易生成一层致密、牢固的氧化铝保护膜，防止其继续氧化。 3、力学性能：工业纯铝的强度很低，塑性很高，但是可通过合金化方法使其强度提高到预定目标的水平。 4、加工性能：由于铝本身具有软的面心立方晶体结构，所以和铝合金本质上易加工且可用通用变形技术加工。铝和铝合金也具有快速而又经济的机械加工性能。,铝合金无缝气瓶的材料选择,（二）铝合金的强化方式 铝合金的强化是以铝与其他金属元素形成金属间化合物在固溶体中的固溶度变化为基础的。具有高的固溶度和能起显著强化作用的元素只有Cu、Zn、Mg、Si ，在铝中的固溶度能随温度的降低而强烈地减少，故可通过热处理的办法来提高强度，可称之为热处理强化型铝合金。 Al-Mg-Si系合金是在热处理强化型铝合金中唯一没有发现应力腐蚀断裂（SCC）现象的合金，有中等强度和优良的耐蚀性能，有明显的时效强化效应。,（三）各种化学元素对铝合金无缝气瓶力学性能的作用和影响 硅、镁、铜、锰、铬、钛、铁、铅、铋、锌 （四）铝合金无缝气瓶瓶体材料的选择 铝合金无缝气瓶瓶体材料的选择，首先考虑的是它的安全性，为防止失效破坏造成的事故，瓶体材料必须具有足够的强度，有一定的塑性、韧性，有较好的耐腐蚀能力以及较好的低温性能；由于铝合金的疲劳强度较低，因此，一定要选择抗疲劳性能较好的材料。其次要考虑它的加工性能、供货及价格情况。,（二）GB11640-2011铝合金无缝气瓶对瓶体材料的一般规定： 1、采用6061铝合金材料，如采用其他材料时的要求。 2、材料满足相容性要求。 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。,17DBPVI,铝合金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,18DBPVI,（二）GB11640-2011铝合金无缝气瓶对设计的规定： 铝合金无缝气瓶的壁厚设计 1、铝合金无缝气瓶筒体壁厚设计符合以下规定： (1)筒体设计壁厚计算时，应采用材料热处理后规定非比例延伸强度的保证值，其值不应超过抗拉强度保证值的85%。 (2)瓶体设计壁厚的计算以水压试验压力为准，水压试验压力为公称工作压力的1.5倍。 (3)筒体的设计壁厚应不小于GB116402011标准中公式的要求，且不小于1.5mm。,19DBPVI,2、铝合金无缝气瓶的端部设计 （1）底部和肩部的厚度和形状应满足水压爆破试验和疲劳试验的要求。 （2）为使应力分布均匀，筒体到肩部和筒体到底部的壁厚应逐渐增加。 （3）底部任何部位的厚度不应小于筒体的设计壁厚。 （4）内底形半径应不大于1.2倍筒体内径，内底形转角半径不应小于瓶体内径的10%。 (5)底部接地点到内壁的厚度不应小于2倍的筒体设计壁厚。,3、瓶口螺纹设计 螺纹应满足相关标准的规定。直螺纹应贯穿口部，长度不少于6个螺距，且在水压试验压力下的剪切应力安全系数至少为10。 瓶颈厚度应保证在承受装阀和铆合颈圈的附加外力时不产生变形。其装阀扭矩应满足标准的规定。,4、底座设计 如安装底座，应用适当的方法将底座固定在铝合金无缝气瓶上，底座应有足够的强度和稳定性，不应使用焊接的方法。 5、颈圈设计 如安装颈圈，应将其牢固地固定在瓶颈上，保证颈圈能承受大于10倍瓶重的轴向载荷，最低不小于1000N，且能承受不小于100Nm的旋转扭矩。安装颈圈不应使用焊接的方法。,4 铝合金无缝气瓶制造及制造过程中常见缺陷,23DBPVI,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。,24DBPVI,铝合金无缝气瓶的制造方法,25DBPVI,1、冲拔拉伸法：是指将铝合金坯料加热冲孔后的短粗杯形件，再经拔伸收口而成的铝合金无缝气瓶，是我国铝合金无缝气瓶制造的主要形式。 2、冷挤压：是指将铝合金坯料冷挤压成形，再经收口而成的铝合金无缝气瓶。 3、冲压拉伸法：是指将铝合金板深冲成长杯形件，然后将开口端进行封闭的工艺方法。 4、旋压成形法：是指将铝合金板旋压成形制造的气瓶。 5、管子收口法：是指将铝合金挤压管或冷拉管两端收口而成的铝合金无缝气瓶，也可以进行旋压成形。 在实际制造过程中，由于用户对气瓶质量的要求不同、或是企业采用的制造工艺不同、或是企业制造设备的限制，同一种铝合金无缝气瓶经常几种制造方法混合使用，因此，上述几种制造方法只是做个大致分类。,金属挤压、冲压、旋压和变薄拉伸的概念,1、挤压的基本概念:挤压是采用挤压杆（或凸模）将放在挤压筒（或凹模）内的坯料压出模孔或流入特定的孔隙而成型的塑性加工方法。 (1)反向挤压。 (2)热挤压。 (3)冷挤压。 2、冲压的基本概念:冲压是利用冲压设备和冲模使板料或坯料产生分离或变形的加工方法。,3、拉伸：对金属坯料施以拉力，使之通过模孔以获得与模孔截面尺寸、形状相同的制品的塑性加工方法称之为拉伸。 变薄拉伸：是指坯料在拉伸前后只是在厚度方向上发生有较大的变化，而在直径方向止则变化较小的一种冷冲压方法。 4、旋压成形的概念：旋压工具（旋轮或其他异形件）与芯模相对连续地进给，依次对工件的极小部分施加变形压力，使毛坯受压并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进塑性加工方法。,铝合金无缝气瓶制造的典型工艺,1、下料。 2、热反挤 。 3、退火、清洗 。 4、变薄拉伸。 5、旋收口。 6、热处理。 7、酸洗、氧化处理 8、瓶口加工。,29DBPVI,制造过程中常见缺陷,1、鼓包 2、凹陷 3、划伤、磕伤、压痕 4、带有划伤或磕伤的凹陷 5、凸棱 6、凹槽 7、夹层,8、浮泡 9、裂纹 10、瓶口裂纹 11、肩部皱折或肩部裂纹 12、内部螺纹损坏或超出公差范围 13、凹坑 14、与设计图纸不一致 15、颈圈不牢靠 16、弧或喷枪燃烧,4 铝合金无缝气瓶检验,31DBPVI,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。直螺纹应采用符合GB/T 3934普通螺纹量规 技术条件规定的螺纹量规进行检测。,32DBPVI,五、硬度试验：硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的能力。它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。 金属的硬度与强度等力学性能指标之间虽无严格的对应关系，但可根据大量试验数据找出粗略的换算关系，从而可按硬度试验结果大体上估计金属静强度及其它性能的数值。 六、拉伸试验：是材料力学性能测试中最常见的试验方法，是在一定的温度和静载下将试样沿轴向拉伸，以了解材料在弹性变形和塑性变形时的应力、应变情况，以及材料在最大应力下的断裂强度。特别对于塑性材料，拉伸试验最能清楚、直观地反映出材料的性能特点。,33DBPVI,七、金相检验：金相显微组织检验主要是鉴别冶金质量和热加工、热处理工艺是否符合产品质量的要求。对检验中发现的金相组织缺陷加以鉴定和分析后，可对材料的冶炼、热加工和热处理工艺提出改进措施。 八、弯曲试验：金属弯曲试验是一种工艺性能试验方法。弯曲试验就是按规定尺寸弯心，将试样弯曲至规定程度，以此检验金属承受塑性变形的能力。 弯曲试验时，试样断面上的应力分布是不均匀的，受拉侧表面拉应力最大。因此弯曲试验可以较灵敏地反映材料的表面工艺质量和缺陷情况。,34DBPVI,九、压扁试验：压扁试验是一个工艺性能试验，它既不测定金属试样在压扁试验时应力和应变的关系，也不测定应力和应变值，而是在给定试验条件下检验金属试样的极限塑性变形能力以及是否存在影响塑性的缺陷。 十、水压试验：主要目的是考验气瓶的强度，所以，也称作耐压试验。与此同时，也可检查气瓶因内部缺陷而引起的泄漏等。 水压试验作为气瓶性能检查的一种手段，虽然它也有一定的局限性，但对气瓶是否满足常规设计的强度要求，并在一定程度上预防低应力破坏，它还是一种切实可行的非破坏试验。 十一、气瓶气密性试验：主要目的是检查强度合格气瓶的制造质量和装配质量。,十二、气瓶水压爆破试验：目的是对气瓶的设计与制造质量，气瓶的安全性能与经济性进行综合考核的一项试验。从这项试验中估计和对比某些其他性能，包括：屈服点、延展性、断裂韧性、应力集中点、屈爆比与屈强比的对应关系等。 十三、疲劳试验：疲劳断裂是指机件在变动载荷的作用下经过较长时间工作发生的断裂现象。疲劳断裂是在较低应力下产生的，断裂是突然的，没有预先征兆，看不到宏观塑性变形。因此，疲劳断裂是低应力脆性断裂。,气瓶是受变应力的压力容器，在变应力下，虽然最大应力低于屈服极限，长期限重复之后，也会突然断裂，这种破坏形式除与变应力大小有关外，还与外型形状、尺寸、表面质量等有关。 十四、复验：如果试验结果不合格，按GB116402011铝合金无缝气瓶的规定进行处理。 十五、型式试验