液化石油气瓶

1、液化石油气钢瓶的结构前言液化石油气钢瓶是特种设备，在国民经济各个领域和人民群众生活中有广泛的使用，其 制造质量对确保液化石油气钢瓶安全使用具有重要意义，液化石油气钢瓶制造行业对保证液 化石油气钢瓶的制造质量和确保其安全性能肩负着重要使命。为了适应液化石油气钢瓶快速发展的需要，不断提高液化石油气钢瓶制造行业的技术水 平，中国城市燃气协会液化石油气钢瓶专业委员会组织液化石油气钢瓶制造行业的技术人员 再学习培训，得到液化石油气钢瓶制造行业热烈欢迎，液化石油气钢瓶结构是液化石油气钢 瓶制造行业的技术人员学习培训的内容之一。第一章？?？液化石油气的性质第一节？液化石油气? ?液化石油气（L.P.G 英文

2、缩写，L 液化，P 石油，G气体）是 以丙烷和丁烷为主要成分的混合物。? GB-11174-89液化石油气标准规定戊烷及戊烷以上组分含量（V/V）不大于3.0%一、液化石油气的制取方法? 1 .液化石油气，顾名思义是液化了的石油气，只是为了方便储存、运输，采取增 压降温的措施后，石油气才变为液体。? 2 .液化石油气来源：（1）油气田；（2）炼油厂，它是炼油后的副产品。大部分 液化石油气是从炼油厂回收的。? 3 .液化石油气的净化：脱硫（置换反应）、干燥（除去水分）二、液化石油气的组分? 1 .以丙烷为主的组分? 2 .以丁烷为主的组分? 3 .混合石油气 一一C3和C4组成? 4 .高纯度丙

3、烷一一约含95%勺丙烷或100刎烷?液化石油气是一种混合物。混合物的性质主要与化学成分有关。通过化学分析可得 到组分。?常规液化石油气的特征：气液两相共存。?从运输和供应方来看，要了解液相性质； 从燃烧使用角度来看，常常关心气相性质；从钢瓶用户来看，希望了解液、气两相的性质。三、液化石油气用途? 1 .民用、商业用：作为燃料清洁能源；? 2 .工业用：加热的热源、化工原料? 3 .其他用途：选矿、脱腊等。四、液化石油气性质? 1 .液相性质? 2 .气相性质?液化石油气的重量约这空气重量的1.51.2倍，因此，从气瓶中漏出的液化石油气的比重较重，不会象天然气那样很快上升，而是沉积于地面，一遇明

4、火很易燃烧，这应引 起足够重视。?液化石油气燃烧时需要约30倍的空气，火焰是浅兰色、无烟。五、液化石油气的物理参数?液化石油气主要来源来自炼油厂的催化裂化装置。液化石油气产量通常占催化裂化 装置处理量的78%,在常温下加压 0.70.8MPa即可液化，因此，液化石油气都是以液态 形式来输送和贮运的。?液化石油气的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，它们一种碳氢化合物，在常温、常压下是气态，当压力升高或温度下降时，很容易转化为液态。从气态转变为液态， 其体积约缩小250倍。?在标准状态下，液化石油气的发热量约为92100- 121400KJ/m3 （2200029000Kcal/m

5、3）,密度在1.92.35kg/m3 ,相对密度为 1.818 （设空气的密度为 1）。?根据2000年“气瓶安全监察规程”规定，液化石油气重量允许充装系数： =0.42kg/L?。六、液化石油气的其他性质?液化石油气体是一种易燃、易爆气体，具有分解、氧化、聚合等倾向性，因此，对 液化石油气的这些特殊性质应引起特别注意。? 1 .燃烧性?液化石油气是属于碳氧化合物（又称之为烧类气体）。烧类气体在燃烧时其放出的 热量大都在2.93MJ/kg以上，比TNT炸药的燃烧热量（0.39MJ/kg ）高出好多倍，可见，如果 烧类气体一旦发生瞬间泄漏，是会引起爆炸的。?液化石油气的组分以丙烷为主，完全燃烧反

6、应如下：? C3H8 + O2= 3COa 4H2a Q丙烷的最低着火温度为450c o?通常，可燃烧气体（如液化石油气体）与空气均匀混全完全燃烧（即热量不是瞬间 释放出来）是安全的。但是，如果可燃性气体与空气混合不均匀即在一定的混合比例时会引 发爆炸。混合比例（体积 V/V）的下限越低，则危险性越大，混合比例的范围越宽，则爆炸危 险越大。据查阅资料，有关气体与空气混合时（体积比）的爆炸极限：?丙烷？ 2.1 9.5%?正丁烷？ 1.5 8.5%?异丁烷？ 1.8 8.5%可见，液化石油气钢瓶不能随意倾倒残液，否则会引起爆炸或火灾。GB8334标准规定,钢瓶吹扫后瓶内残气浓度不高于0.4% （

7、体积），为了安全，瓶内残气浓度控制在爆炸极限下限的1/41/5以下。在钢瓶检测时，如果不用蒸汽吹扫瓶内残气，是很危险的，很可能引发 爆炸，已有很多教训。? 2 .爆炸性?液化石油气具有易爆性。爆炸是大量的能量在瞬间迅速释放出来或急剧转化为机械 能的现象。“爆竹”点燃就是一种爆炸现象。液化石油气钢瓶如果是超装，受高温、高压的 影响或外力撞击，都可能引发爆炸，产生很大的破坏力。?爆炸分为：? （1）物理爆炸?如钢瓶内因压力升高超出承受能力，开成瓶体的破裂，其特征是具有垂直于焊缝的 裂口。? （2）化学爆炸?物质产生化学反应高速放热，产生气体、并急剧膨胀而形成的爆炸。例如，瓶内未 吹扫残气加入压缩空

8、气进行气密试验，当混合气体达到爆炸极限时引发爆炸。? 3 .钢瓶爆炸引起破坏力?气瓶爆炸能量一般消耗于三个方面:? （1）撕裂容器；（2）将碎片抛出；（3）产生冲击波。另外，可燃气爆炸后引燃火灾，损失更大。? 4 .爆炸能量分析?爆炸能量通常要经过计算才能得出。气瓶在不同的条件下，有不同的爆炸破坏力， 很难一概而论。七、过量充装的危险性? 1 .液化石油气钢瓶安全控制原则：不允许过量充装，不允许“满液”。?由于液化石油气临界温度高于气瓶最高工作温度，所以，充装储存、运输、使用中 都不会发生相变 ，只要充装适量，瓶内始终是气液两相共存，两者之间有非常明显的界面。 液相是饱和液体，气相是饱和蒸汽。

9、若充装过多，气相容积减少，甚至消失，瓶内达到“满 液”，这时如果温度上升，致使液体无法膨胀，则瓶内压力就会骤然增高，直至气瓶爆破。 通常液相占85%体积。? 2 .超装危险性?超装危险性大，尤其是低压气体的气瓶。近年，超装事故时有发生。有些气瓶在静 态下、在冬天都会发生爆炸，且有明显变形和大爆口，说明不是气瓶质量问题，而是瓶内压 力大大超过液化气体正常温度（20C）的饱和压力，气瓶承受不了这样高的压力而爆炸。? 3 .超装、超温为什么会发生超压？?充装系统与满液时温度关系，当 =0.42 时，有一定的安全系数在常温下不会 “满液”，有一定空间；过量充装，就会“满瓶”。?温度与压力关系?根据气态

10、方程，超装后，压力上升，温度也会上升；温度上升会促进液体膨胀，如果容器内液体膨胀空间受限，会引起容器内压力的升高。?液化石油气瓶超装、超温后果? LPG气体：体积膨胀系数大，压缩系数就小，过量充装有危险。据计算：纯丙烷时， 温度上升1C ,气瓶压力增加 1.96 2.94MPa ,如升高3c ,则瓶内压力约达到 7.06 9.80MPa ,而钢瓶实际爆破压力通常为9.0Mpa-11.0MPa ,如钢瓶超装、超温后会引起钢瓶整体膨胀直至爆裂。如果不超装而是温度升高，则会缓慢减少气相体积或至使瓶体变 形膨胀，压力不会升高太大，瓶体不会爆裂，则钢瓶还是处于安全状态；如果不超装，但超 温太大，例如受高

11、温火烤或阳光下曝晒，瓶体也会超压而引起爆裂，类似的事例并不鲜见。? 3 .影响充装安全因素:?衡器误差较大；?充装速度过快；?自控系统失灵；?操作不当；?钢瓶本身重量不准确，标记不准确导致超装。第二章？液化石油气钢瓶的结构第一节?气瓶的分类液化石油气钢瓶是众多气瓶种类中的一种，气瓶按不同的分类可有多种形式。一、从结构上分类? 1 .无缝气瓶一一氧气瓶? 2 .焊接气瓶一一液化石油气钢瓶二、从材质上分类? 1 .钢质气瓶? 2 .铝质气瓶? 3 .复合材料气瓶? 4 .其他材料气瓶一一玻璃钢气瓶三、从充装介质上分类? 1 .永久气体气瓶? 2 .液化气体气瓶? 3 .溶解乙焕气瓶四、从制造方法上

12、分类? 1 .冲压拉伸气瓶? 2 .管子收口气瓶? 3 .焊接气瓶五、从工作压力分类? 1 .高压气瓶5MPa? 2 .低压气瓶 5MPa第二节? 液化石油气钢瓶结构一?液化石油气钢瓶的规格?液化石油气钢瓶在国外规格较多，从最小用过即扔的500g小瓶到可以重复充装的100kg大瓶。在结构上各国也有不同的区别。我国的液化石油气钢瓶在 GB5842-2006液化石油气钢瓶标准中规定常用规格有6种,GB17259-1998机动车用液化石油气钢瓶，按公称容积为150L、240L等几种。常用钢瓶型号和参数见表1表1?常用钢瓶型号和参数型？号参?数备？注钢瓶内 直径mm公称容积L最大充装量kg封头形状 系

13、数YSP4.72004.7?1.9K = 1.0YSP1224412.0?5.0K = 1.0YSP26.229426.211.0K = 1.0YSP35.531435.514.9K = 0.8YSP11840011849.5K = 1.0YSP118-n40011849.5K = 1.0用于气化 装置的液化石油 气储存设备注：钢瓶的护罩结构尺寸、底座结构尺寸应符合产品图样的要求O2000年气瓶安全监察规程规定的液化石油气充装系数由原来的0.425kg/L调整为0.42kg/L ,这样，在同样的容积下，液化石油气的充装量就比原来有所减少，例如原来液化石油气最大充装量为15kg的钢瓶，容积只要等

14、于或大于35.5L即可，现在最大充装量只有14.91kg。由于规定充装系数的改变，直接导致了钢瓶命名方式的改变，例如原来YSP-15型钢瓶就不适用了，在保持参数不变的前提下，YSP-15型钢瓶的型号改为 YSP35.5型。所以本 标准的钢瓶型号命名方式改为以钢瓶的公称容积（特征参数）命名。）原GB 5842-1996和GB15380-2001只规定了五种规格的钢瓶，这在当时来说能够满足同 内市场的需要。随着国内外市场对钢瓶品种规格需求的增多，原来的五种规格已不能适应市 场的需求了，所以 GB5842-2006标准增加 YSP26.2型和YSP118-n型的规格。YSP26.2型液化 石油气钢瓶

15、在国内一些城市例如深圳很受欢迎；国外对能够充装25lb液化石油气的 YSP26.2型钢瓶有很大的市场，YSP118- n型钢瓶用于气化装置的液化石油气储存设备，在城市小区供气和工业瓶组站供气上有较多的需求，所以本标准增加了这两种规格的钢瓶。GB5842-2006标准中表1为“常用钢瓶型号和参数”，请注意“常用二字，它并非意 味着其他型号的钢瓶就不适用本标准，例如（1） YSP23.5钢瓶在原标准中有此规格，只是现在用得较少，未列入表 1 ,如有市场仍然可以继续生产；（2）如市场需要其他规格的钢瓶，可按气瓶安全监察规程、本标准及TSG R1003-2006气瓶设计文件鉴定规则的规定进行设计和制造

16、；（3）本标准在“范围”中规定液化石油气钢瓶公称容积不大于150 L”，也就是说可以按气瓶安全监察规程、本标准及TSG R1003-2006气瓶设计文件鉴定规则的规定进行设计和制造公称容积不大于150 L的液化石油气钢瓶；（4）如果是要设计公称容积大于150 L的液化石油气钢瓶，则不属于本标准的范围，可以按GB5100钢质焊接气瓶设计制。）钢瓶的护罩结构尺寸、底座结构尺寸应符合产品图样的要求。一一意思是“钢瓶的护罩结构尺寸、底座结构尺寸”并非要求统一，只要符合产品图样的要求即可。二液化石油气钢瓶结构?钢瓶结构（见图1）?以YSP35.5型钢瓶为例，钢瓶的瓶体由上、下封头组成，中间有一条环焊缝，

17、焊缝为 带垫板（或缩口）的单面自动焊。?阀座焊接在上封头上，用以装配瓶阀。?护罩与上封头采用焊接连接，即不可拆卸连接。护罩的作用一是保护瓶阀，二是便 于提携。护罩上刻有钢字，表示钢瓶的型号、规格、参数、制造厂名称等内容。?底座焊接在下封头上。底座的作用是使钢瓶稳定直立。底座上钻有小孔，便于排除积水，防止底座和下封头腐蚀生锈；底座应有一定高度，以便使瓶底与地平面保持一定的距 离。钢瓶座直立，如果不直立，瓶内液面会倾斜，至使液体直接从瓶阀流出，迅速气化造成 事故。?为了保护钢瓶外壳，钢瓶表面涂有一层油漆或喷涂上一层环氧树脂粉末，油漆或粉 末经加热后固化在钢瓶表面上。美国和欧洲的一些国家要求钢瓶表面

18、必须镀锌，以防空气中 有害离子的侵蚀。瓶阀主体材料是黄铜HPb59-1棒材。第三章？?？气瓶的应力分析和强度计算气瓶是一种承受内压的压力容器，一般由圆筒、封头、封底所组成。气瓶的设计需建立 在科学的应力分析和强度计算的基础上，以确保安全。强度设计的基本原则是安全可靠，经济合理。一?气瓶筒体的应力状态气瓶筒体部分是一薄壁圆柱形壳体，或称薄壁圆筒。根据力学分析及有关压力容器的设 计规定，当圆筒外、内直径之比Do/Dt 35.5L?(计算过程省略)?符合 GB5842-2006 要求?钢瓶允许最大充装量 W计算? W = FV = 0.42 X35.5 = 14.91 kg?实际选取允许的最大充装量

19、W = 14.9 kg?钢瓶安全容积校核?为避免瓶内液化石油气体因受热膨胀而导致发生事故，钢瓶最大充装量的确定应在3%以上的气相空间60c3%以上的气相空间?按GB11174规定（37.8 C蒸气压 1380kPa）的液化石油气组分，求出在 60c丙烷、 丁烷混合气体的饱和液体密度d :? d = 0.947 d 丙烷 + 0.053 d 丁烷？ = 0.947 X 0.4329 + 0.053 X 0.505 = 0.4367 kg/L?式中：d丙烷一一丙烷在60c时饱和液体密度? d 丁烷丁烷在60c时饱和液体密度? V14.9 = V/d = 14.9+0.4367 = 34.12 L

20、35.5 L? ?即在60c时，充装14.9 kg液化石油气的钢瓶内尚有气相空间VG?为：?选取最大充装量 W= 14.9 kg,充装符合 GB11174规定的液化石油气在 GB5842-2006 规定的环境温度下使用，钢瓶是安全的。?水压爆破试验压力计算?钢瓶热处理后，从每批 （1002只）中抽取一只进行水压爆破试验，YSP35.5钢瓶水压试验压力按下式计算：?附件材料的选择?护罩、底座： Q235ak Q195普碳钢?瓶阀座：20号优质碳素钢瓶阀：液化石油气瓶阀（GB7512）?护罩设计护罩的作用一是保护瓶阀，二是便于钢瓶的提携，YSP35.5钢瓶护罩外径 190mm高150mm厚度3mm

21、材料采用 Q235或Q195普碳钢，用模具冷冲压成形，上圈为半圆弧卷边， 以增强刚性，挽手为半圆弧形，便于提携，装配时护罩焊接在上封头上，不可拆卸。?底座设计底座焊接在下封头底部，以保持钢瓶直立平稳。YSP35.5钢瓶底座外径 240mm高48mm厚度3mm材料采用Q235KQ 195普碳钢，用模具冷冲压成形，下圈为半圆弧卷边，以增强刚 性，下圈底部钻有小孔，在使用中以排出冷凝水。?瓶阀座设计?瓶阀的要求在国内通用的钢瓶，通常采用GB7512标准规定的角式液化石油气瓶阀，阀体及主要零部采用HPb59-1棒材，YSP35.5型钢瓶采用瓶阀的进气螺纹为PZ27.8 ,圆锥度为3: 25。附录？关于液化石油气钢瓶抽真空问题液化石油气钢瓶制造完成后是否要进行抽真空？历次GB 5842液化石油气钢瓶标