钢质焊接气瓶

1、钢质焊接气瓶中华人民共和国国家标准GB5100-85本标准适用于正常环境温度-4060下使用的、试验压力不大于7.36MP A(75KGF/CM2、水容积101000L 可重复充装低压液化气体或溶解气体的钢质焊接气瓶(以下简称钢瓶。本标准不适用于民用液化石油气钢瓶和灭火用钢瓶。本标准中容积不大于150L的钢瓶,参考了国际标准建议草案ISO DP4706可重复充气的钢质焊接气瓶。1.定义1.1低压液化气体:临界温度高于70C的气体。1.2溶解气体:溶解于溶剂中的气体。1.3公称工作压力:对充装低压液化气体的钢瓶,是指按规定充装系数充装,温度为60时,瓶内介质的压力;对于充装溶解气体的钢瓶,系指在

2、限定充装量下温度为60时,瓶内介质的压力。1.4最高工作压力:系指钢瓶在充装、使用和贮运过程中,允许达到的最高压力。1.5屈服应力:对材料试件拉伸试验,呈明显屈服现象的,取屈服点或下屈服点;无明显屈服现象的,取屈服强度。1.6批量:系指采用同一设计条件,具有相同公称直径、公称容积、壁厚,用同牌号材料,同一焊接工艺,同一热处理工艺生产的钢瓶所限定的数量。2.符号A 封头曲面与样板间隙,MM;B 焊缝对口错边量,MM;C 封头表面凹凸量,MM;D 弯曲试验的弯轴直径,MM;DR钢瓶公称直径,MM;D钢瓶内直径;MM;D0钢瓶外直径,MM;E对接焊缝棱角高度,MM;E 钢瓶同一截面最大最小直径差,M

3、MH封头总高度,MM;H I 封头内凸面高度,MM;H 封头直边高度,MM;K 封头形状系数;L钢瓶瓶体长度,MM;P0钢瓶爆破压力实测值(表压,MP A(KGF/CM2;P H 钢瓶试验压力(表压,MP A(KGF/CM2;R I 封头球面部分内半径,MM;R 封头过渡区转角内半径,MM;S简体壁厚,MM;S2封头壁厚,MM;S01筒体计算最小壁厚,MM;S02封头计算最小壁厚,MM;S B 简体最小壁厚实测值,MM;V G 钢瓶公称容积,L;KU U型缺口常温冲击韧性值,J/CM2(KGF. M/CM2;B 抗拉强度,N /MM 2 (KGF /MM2; BA 抗拉强度实测值,N /MM

4、2 (KGF /MM 2;S 屈服应力,N /MM 2 (KGF /MM 2; H 封头总高度公差,MM ; 5 短试样伸长率,%; 焊缝系数;D I ;圆周长公差,MM 。3.基本参数3.1 钢瓶公称容积和公称直径按表1 规定。 3.2钢瓶公称工作压力根据所充装介质的化学、物理性质,按气瓶安全监察规程、溶解乙炔气瓶安全监察规程的规定选取3.3 钢瓶试验压力是公称工作压力的1.5倍,共有5级,见表2。 表 2 3.4 钢瓶的最高工作压力不得超过试验压力的0.8倍。4.材料4.1 一般规定4.1.1钢瓶主体(指简体、封头等受压元件材料,必须采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼的镇静钢,并具有良好的冲压和

5、焊接性能。4.1.2 焊在钢瓶主体上的所有零、部件,必须采用与主体材料性质相适应的材料。 4.1.3 所采用焊接材料焊成的焊缝,其抗拉强度不得低于母材抗拉强度规定值的下限。 4.1.4 材料(包括焊接材料 应符合相应技术标准的规定, 并必须有质量合格证明书。4.1.5 制造厂必须对钢瓶主体材料按炉、罐号进行成品化学成分验证分析;按批号检验机械性能。经验证合格的材料,应做材料标记。 4.2 化学成分钢瓶主体材料化学成分的验证分析结果,应符合表3所列的范围。表 3 材料中添加微量合金元素,其含量应限制在表4所列的范围。表 4 4.3机械性能4.3.1当钢瓶筒体壁厚大于或等于6MM时,其主体材料的常

6、温冲击韧性值KU应大于或等于58.8J/CM2 (6 KGF²M/CM2。4.3.2当钢瓶简体壁厚大于或等于6MM,且在-20以下环境温度使用时,若在使用温度下计算次薄膜应力大于常温下材料屈服点的 L/6,则主体材料应做-40夏比(V型缺口冲击试验。试样规格和试验结果应符合表5的规定。表5 5.设计5.1一般规定5.11钢瓶主体由圆柱形简体和凸形封头组成,最多不得超过三部分,即纵焊缝不得多于一条,环焊缝不得多于两条。5.1.2钢瓶受压元件的壁厚设计计算,所选用的屈服应力S不得大于0.8B。5.1.3设计所依据的内压力为试验压力5.2简体最小壁厚的计算筒体的最小壁厚按(1式计算:S01

7、=PH³D J/(2S/1.3-PH (1式中:材料的屈服应力Q S,应选用标准规定的最小值或热处理保证值;焊缝系,按7.1.2和7.1.3款选定;用(中公制单位计算时,系数2改为200。5.3封头的设计和计算5.3.1封头的形状应为椭圆形、碟形成半球形,并应满足下列条件:A.椭圆形封头见图1A;碟形封头见图1B; C.封头的直边高度H规定如下,当厚度S小于或等于8MM时,直边高度H应大于或等于25 MM;当厚度大于8 MMSHI2时,直边高度H应大于或等于40 MM。5.3.2封头的最小壁厚按(2式计算:S02=P H³D I³K/(2S/1.3-PH (2式中

8、:标准椭圆形封头(H I=0.25D I和球形封头的形状系数K等于1;其他封头的形状系数从图2A、图2B 中查出; S的数值选取,与5.2条相同。5.4最小壁厚和实际壁厚5.4.1按5.2和5.3条计算出的筒体和封头的最小壁厚,是满足强度要求的最小厚度,最小壁厚还应符合下列规定:当钢瓶内直径D I小于250 MM时,应不小于2MM;当钢瓶内直径D I大于等于250 MM时,应不小于按(3式计算的厚度。SD0/250+1 (35.4.2钢瓶的筒体和封头的实际厚度,应符合等厚度的原则。5.4.3钢瓶的实际厚度还应考虑钢板的负偏差和工艺减薄量。5.5瓶体上开孔5.5.1瓶体上开孔(包括工艺接管,应避

9、开焊缝和应力集中的部位。5.5.2瓶体开孔均应补强。补强材料应和瓶体材料相适应,并具有良好的焊接性能。5.6焊接接头5.6.1主体焊缝应采用对接型式的焊接接头。5.6.2纵焊缝不得有永久性的垫板。5.6.3环焊缝允许采用永久性的垫板,或者在接头的一侧做成台阶形的整体式垫板。5.7附件5.7.1附件的结构设计和布置应便于焊缝的检查。附件的焊缝应避开瓶体的纵、环焊缝。附件的结构形状及其与瓶体的连接,应防止造成积液。5.7.2底座应保证钢瓶直立时的稳定性,并应有排液、通风的孔。5.7.3当钢瓶盛装介质后的总重量超过40 KG时,应考虑吊装附件或在底座上开吊装孔。5.7.4选配的瓶阀应满足所盛装介质的

10、要求。5.7.5钢瓶应配戴瓶帽,用以保护瓶阀。5.7.6钢瓶及其附件的密封材料,应与所盛装的介质不发生化学反应。5.7.7钢瓶装设易熔合金塞时,应保证安全可靠。6.制造6.1焊接工艺评定6.1.1制造厂在生产钢瓶之前,或在生产钢瓶的过程中改变材料(包括焊接材料、改变焊接工艺、更换焊接设备时,均应进行焊接工艺评定。6.1.2进行焊接工艺评定的焊工和无损探伤检测人员,应分别符合6.2.1款和7.1.1款的要求。6.1.3进行焊接工艺评定的焊缝,应能代表钢瓶的主要焊缝。结构和工艺要求不同的焊缝,应分别进行焊接工艺评定。6.1.4焊接工艺评定可以直接在钢瓶上进行,也可以在焊接工艺试板上进行。6.1.5

11、焊接工艺试板的评定要求6.1.5.1焊接工艺试板应经外观检查和射线照相检查。检查结果应符合6.3条和7.1.5款的规定。6.1.5.2焊接接头应进行拉力、弯曲试验,当瓶体厚度S大于或等于6 MM时,还应进行常温冲击试验;当钢瓶使用符合4.3.2款的情况时,应进行低温冲击试验。低温冲击试验可代替常温冲击试验。6.1.5.3试验数量:拉力试验2件,横向弯曲试验4件(正、反弯曲各级件,冲击试验9件(焊缝、熔合线、热影响区各处件。热影响区试样位置如图3所示。 6.1.5.4试验方法与合格标准应符合7.3.57.3.7款的规定。6.1.6焊接工艺评定的结果,应经过制造厂技术总负责人审查、批准,并存入工厂

12、的技术档案。6.2焊接的一般规定6.2.1钢瓶的焊接,必须由按锅炉压力容器焊工考试规则考试合格,并持有有效证书的焊工承担。施焊后,焊工应在所焊焊缝附近的适当位置打上焊工钢印。当有特殊要求时,按图样规定。6.2.2钢瓶主要焊缝的焊接,必须严格遵守经评定合格的焊缝工艺。6.2.3钢瓶主体对接焊缝的焊接,应采用自动焊接的方法。6.2.4焊接坡口的形状和尺寸,应符合图样规定。坡口表面应清洁、光滑,不得有裂纹、分层和夹渣等缺陷。6.2.5焊接(包括返修焊接应在室内进行,相对湿度不得大于90%。否则,应采取有效措施。当焊接件温度低于0时,应在开始施焊的部位预热。6.2.6施焊时,不得在非焊接处引弧。纵焊缝

13、应有引弧板和熄弧板,板长不得小于100MM。去除引、熄弧板时,应采用切除的方法,严禁使用敲击的方法。切除处应磨 6.3焊缝6.3.1瓶体对接焊缝的余高为03.5 MM;同一焊缝最宽最窄处之差不大于4MM 6.3.2当图样无规定时,角焊缝的焊脚高度不得小于焊件中较薄者的厚度,其几何形状应圆滑过渡至母材表面。6.3.3焊缝内外表面的外观,应符合下列规定:A 焊缝和热影响区(焊缝两侧距熔合线3 MM内不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣和末熔合等缺陷;B 瓶体对摄焊缝不允许咬边。其他焊缝的咬边深度不得大于0.5 MM,咬边连续长度不得大于100 MM,焊缝两侧咬边总长度不得大于该焊缝总长度的10%;C 烬缝

14、表面应没有凹陷或不规则的突变;D 焊缝两侧的飞溅物必须清除干净。6.4焊缝的返修6.4.1焊缝返修应按返修工艺进行。6.4.2返修部位应重新进行外观和射线检验合格。6.4.3焊缝同一部位的返修次数,不应超过两次。若超过时,每次返修均需经技术总负责人批准。6.4.4返修次数和返修部位应记入产品生产检验记录,并在产品合格证中注明。6.5筒体6.5.1筒体由钢板卷焊时,钢板的轧制方向和筒体的环向一致。6.5.2筒体焊接成形后,应符合下列规定;A 筒体同一横截面最大最小直径差E不大于0.01D G;B 筒体纵焊缝对口错边量 B不大于01S(图4; C 筒体纵焊缝棱角高度E不大于0.1S+2MM(图5,

15、用长度为1/2D G且不大于300MM 的样板测量;D.筒体直线度不大于其总长度的千分之二。6.6封头6.6.1封头应用整块钢板制成。6.6.2封头的形状与尺寸公差不得超过表6的规定。符号见图6所示。 6.6.3封头最小壁厚实测值不得小于封头计算最小壁厚。6.6.4封头直边部分的纵句皱折深度不得大于025%D G且不得大于1.5 MM。表6 6.7未注公差尺寸的极限偏差未注公差尺寸的极限偏差按GB1804一79公差与配合未注公差尺寸的极限偏差,的规定,具体要求如下,A 机械加工件为IT L4;B.非机械加工件为IT L6C.长度尺寸为±1/2IT16。6.8组装6.8.1钢瓶的受压元

16、件在组装前,均应经检查合格。不合格的受压元件,不得组装。6.8.2钢瓶各部分不准强力组装和施焊。6.8.3封头与筒体对接环焊缝的对口错边量 B和棱角高度E不得超过表7的规定,检查尺的长度应不小于300 MM。表7 6.8.5附件的装配应符合图样的规定。6.9热处理6.9.1钢瓶在全部接完成后,应进行整体正火或消除应力的热处理。不准进行局部热处理。6.9.2钢瓶热处理应有经验证合格的热处理工艺,并应严格执行。6.9.3热处理结果应记入产品合格证。7.检验规则与试验方法7.1射线照相检验7.1.1钢瓶的无损检测人员,必须按劳动人事部颁发的锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则考试合格,持有有效证书。

17、7.1.2采用焊缝系数Q等于L设计的钢瓶,每只钢瓶的纵、环焊缝必须进行100%的射线照相检验。7.1.3采用焊缝系数Q等于0.9设计的钢瓶:对于只有一条环焊缝的,按生产顺序每50只抽取一只(不足50只时,也应抽取一只,进行焊缝全长的射线照相检验。如不合格,应加倍检验,仍有一只不合格时,则应逐个检验;对于有条纵焊缝,两条环焊缝的,每只钢瓶应进行不少于其纵、环焊缝总长20%的射线照相检验,如发现超过标准规定的缺陷应在该缺陷的两端各延长20%检验,一端长度不够时,在另一端补足,若仍有超标缺陷时,则应进行100%的检验。7.1.4射线照相抽验的部位,应包括纵、环焊缝的交接处,而且先焊封头的焊缝交接处的

18、底片应沿纵焊缝放置;后焊封头的焊缝交接处的底片应沿环焊缝放置;其余底片的放置位置,由无损检验人员或质量检验人员确定。7.1.5焊缝射线照相检验结果,按GB332382钢焊缝射线照相及底片等级分类法评定,II级为合格。7.1.6未经射线照相检验的焊缝质量,也应符合7.1.5款的规定。如经复验发现仅属于气孔的超标缺陷,可由钢瓶制造厂与用户协商处理。7.2逐只检验7.2.1外观检验7.2.1.1钢瓶表面应光滑,不得有裂纹、重皮、夹渣和深度超过0.5 MM的凹坑、划、伤和腐蚀等缺陷,否则,应进行修磨。修磨处应圆滑,其壁厚不得小于计算最小壁厚(钢印标记标出的厚度。7.2.1.2焊缝的外观应符合6.3.3

19、款的规定7.2.1.3钢瓶的附件应符合5.7条的规定。7.2.1.6钢瓶内应干燥、清洁。7.2.2钢瓶应逐只测定重量和容积(公称容积V G大于150L时,可用理论容积代替实测容积,但不得有负偏差。重量和容积保留三位有效数字,其余的数字对于重量,应进1;对于容积,应舍去。示例如下:实测的重晨或容积 1.064510.675106.55重量应取为 L.0710.7107容积应取为 1.0610.61067.2.3水压试验7.2.3.1水压试验操作,必须遵守气瓶安全监察规程附录2气瓶水压试验规则的规定。7.2.3.2试压时,应以每秒不大于0.49MP A(5KGF/CM2的升压速度,缓慢地升至试验压

20、力。在试验压力下,应保持足够的时间检查钢瓶,不得有宏观变形、渗漏、压力表不允许有回降现象。7.2.3.3试验完毕,应立即把水放净并进行干燥处理。7.2.4气密性试验7.2.4.1钢瓶的气密性试验,必须在水压试验合格后进行。气密性试验的压力为公称工作压力。7.2.4.2试验时应缓馒升压,达到公称工作压力后,保持压力不变,检查钢瓶不得有泄漏现象。试验完毕,应立即进行清理和干燥。7.2.4.3进行气密性试验时,应采取有效的防护措施,保障操作人员的安全。7.2.5返修7.2.5.1如果在水压试验或气密性试验过程中发现焊缝上有泄漏,可按6.4条的规定进行返修。7.2.5.2钢瓶焊缝进行返修(包括更换瓶体

21、或封头后,应重新进行整体热处理。7.2.5.3焊缝属于下列情况的返修,可不必重新热处理。A.针孔泄漏;B.返修长度末超过25MM;C.同焊缝的返修不多于两处,而且两处相距不小于75MM。7.2.5.4焊缝经过返修后,应按7.2.3款和7.2.4款的规定,重新进行水压试验和气密性试验。7.3批量检验7.3.1分批7.3.1.1公称容积V G小于等于150L的钢瓶,以不多于500只为一批,从每批钢瓶中选取机械性能试验用瓶和爆破试验用瓶各一只。试验用瓶必须是经射线照相检验和逐只检验合格的钢瓶。7.3.1.2公称容积V G大于150L的钢瓶,以不多于50只为一批,做一块产品焊接试板,进行机械性能试验。

22、7.3.1.3无论从钢瓶上还是从试板上截取焊接接头试样,均应按GB2649-81焊接接头机械性能试验取样法的有关规定进行。7.3.2从钢瓶上截取试样的要求7.3.2.1出两部分组成的钢瓶:从圆柱形筒体部分沿纵向截取母材拉力试样一件,如果筒体部分长 度不够时,则从到头凸形部分截取;从在环焊缝处截取焊接接头的拉力、横向正、反弯曲试样各一件(图7。7.3.2.2由三部分组成的钢瓶:母材拉力试样,从圆柱形筒体部分沿纵向截取一样,从封头凸性部分截取一件;再从纵焊缝处截取拉力、横向正、反弯曲试验各一件;如果环焊缝和纵的接头结构、焊接工艺不同,则还应从环焊缝处截取相同数量的试样(图8 7.8.2.3试样上焊

23、缝的正面和反面,应进行机械加工,使其与母材表面齐平。对于不平整的试样,应冷压矫平。7.3.3从产品焊接试板上截取试样的要求7.3.3.1产品焊接试板和受试钢瓶在同一块钢板(或同一炉批钢板上下料,与受试钢瓶的纵焊缝一起焊成,并与受试钢瓶同炉热处理。试板应打上受试钢瓶的瓶号和焊工钢印代号。7.3.3.2产品焊接试板焊缝应进行外观检验,检验结果应符合6.3.3款的规定。7.3.3.3产品焊接试板焊缝应进行100%的射线照相检验,检验结果应符合7.1.5款的规定。7.3.3.4产品焊接试板至少应做:焊接接头的拉力试样2件,横向正弯、反弯试样各一件,冲击试样(缺口在焊缝中心3件。试板的尺寸和样坯的截取部

24、位见图9。剩余部分备作复验用。 7.3.4试样的焊缝断面应良好,不得有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷。7.3.5拉力试验7.3.5.1钢瓶母材的拉力试验按GB22876金属拉力试验法进行。试验结果要求如下,A.抗拉强度实测值BA不得小于母材标准规定值的下限;B.短试样的伸长率5应符合表8的规定。表 8 7.3.5.2 钢瓶焊接接头的拉力试验, 按 CB265L一81焊接接头拉仲试验法规定,采用带肩板形试样进行。试验结果,无论断裂发生在什么位置,其抗拉强度实测值BA 不得小于母材标准规定值的下限。 7.3.6 弯曲试验7.3.6.1 钢瓶母材的弯曲试验,按 GB23282金属弯曲试验方法

25、进行。焊接接头的弯曲试验,按 GB265381焊接接头弯曲及压扁试验法进行。7.3.6. 2 弯轴直径D 和试样厚度S 之间的比值 N ,应符合表9的规定。7.3.6.3 弯曲试验时, 两支持辊的辊面距离, 应保证试样弯曲后能恰好通过(图10。 7.3.6.4 母材试样弯曲至180 °、焊接接头试样弯曲至100°时无裂纹为合格。试样边缘的先期开裂,可以不计。7.3.7 冲击试验表 9 7.3.7.1. 钢瓶母材和焊接接头的常温冲击试验,分别按 GB22984金属夏比(U 型缺。冲击试验方法、GB2650-81焊接接头冲击试验法进行;低温冲击试验分别按YB1964金属低温冲击

26、韧性试验法、 GB210680金属夏比(V 型缺口冲击试验方法进行。 7.3.7.2 冲击试样的尺寸应符合4.3.2款表5的规定。7.3.7.3 母材和焊接接头的冲击试验结果应符合4.3条的规定。试验结果是指三个试样的算术平均值,并允许其中一个试样比规定的合格数值低 L /6。 7.3.8 爆破试验7.3.8.1 爆破试验应得出下列数据:A .在试验压力 P H 下钢瓶的容积变形量和容积残余变形率;B .钢瓶达到屈服点时的压力;C .钢瓶爆破时的压力P B ;D.钢顺破裂时的容积变形率。 7.3.8.2 爆破试验应用水压的方法进行，并应邀守下列规定： A.试验的环境温度和试验用水的温度不应低于

27、 5： B.试验系统不得有渗漏，不得存留气体； C.试验时必须用两个量程相同且为试验压力的 1.5-3 倍、精度不低于 1.5 级的压力表，其校验期不得超 过 3 个月； D.试压泵每小时的送水量一般为钢瓶水容积的 1-2 倍； E.试验时应有可靠的安全防护措施。 7.3.8.3 进行爆破试验前，应先称出空瓶的重量；充满水后，再称出钢瓶和水的重量，从而计算出钢瓶 的实际容积。 7.3.8.4 进行爆破试验时，应缓慢升压。先升至公称工作压力，然后卸压，反复数次，排除水中的气体。 基本排净气体后，再升至试验压力 PH，并至少保压 30S，测量钢瓶容积全变形量。为计算钢瓶在试验压力 PH 下的容积残

28、余变形率，应再卸压后测定钢瓶容积残余变形量。然后再缓慢升压，并测量、记录压力和时间或 压力和进水量的对应数值，以便绘制相应的曲线，确定钢瓶开始屈服的压力，直至爆破并确定爆破压力和总 进水量为止。 7.3.8.5 在试验压力 PH 下，钢瓶的容积残余变形率不得大于 10%。其计算方法按气瓶安全监察规程 附录 2 的规定。 7.3.8.6 钢瓶实测的屈服压力和爆破压力的比值，应与瓶体材料屈服强度和抗拉强度的比值相近。 7.3.8.7 爆破压力实测值 PB，不得小于按(4式计算的结果： PB0.95( 2SB- B/D0 . (4 2 2 注： 当 B 用公制单位(KGFMM 代人，PB 用 KGF

29、/CM 表示时，系数 2 改为 200。 7.3.8.8 钢瓶破裂时的容积变形率(钢瓶容积增加量与试验前钢瓶实际容积比，应不小于表 10 的规定。 表 10 钢瓶主体长度与公称直径比值 LDG 360(37 1 1 20 14 BNMM 2 (KGFMM 490(50 12 8 15 10 2 360-190(37-50 7.3.8.9 钢瓶破裂产生碎片，或者爆破口发生在封头上(只有一道环焊缝、L2D0 的钢瓶除外、纵焊缝 及其熔合线上、环焊缝上(垂直于环焊缝的除外，则试验为不合格。 7.3.8.10 钢瓶的爆破口应为塑性断口，即断口上应有明显的剪切唇，且不得有明显的金属缺陷。 7.3.9 重复试验 7.3.9.1 在批量检验中，如有不合格的项目，应进行复验。 7.3.9.2 批量检验的项目中，如有证据证明是操作失误或试验设备失灵造成试验失败，则可在同一钢瓶 (必要时也可在同批钢瓶中另选一只成原产品焊接试板上做第二次试验。第二次试验合格，则第一次试验可 以不计。 7.3.9.3 公称容积 VG 小于等于 150 L 的钢瓶所进行的机械性能试验或爆破试验不合格时，应按表 11 的 规定进行复验。复验钢瓶在同批中任选。 表 11 批 量 250 259-500 注： M机械性能试验； B爆破试验。 7.3.9.4 按 7.3.