氣瓶檢驗(yàn)員培訓(xùn)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(shè)計(jì)制造設(shè)計(jì)制造大連市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)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(yàn)研究院工作單位：大連市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)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(dòng)電話：移動(dòng)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(jié)構(gòu)特征 3 鋁合金無縫氣瓶設(shè)計(jì)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(yàn)6 鋁合金無縫氣瓶出廠文件和制造原始標(biāo)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(jì)30年代，瑞典、法國開始制造鋁合金無縫氣瓶，但由于當(dāng)時(shí)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(jì)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(jì)90年代，我國開始制造鋁合金無縫氣瓶，生產(chǎn)時(shí)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(diǎn)：具有優(yōu)良的低溫沖擊性能，重量較輕，耐腐蝕性好等特點(diǎn)，主要用來充裝標(biāo)準(zhǔn)氣體、標(biāo)

3、準(zhǔn)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?xì)怏w的充裝。鋁合金無縫氣瓶已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、潛水、化工、冶金、礦山等領(lǐng)域。6DBPVIDBPVI7DBPVIDBPVI2 鋁合金無縫氣瓶結(jié)構(gòu)特征鋁合金無縫氣瓶結(jié)構(gòu)特征 8DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶結(jié)構(gòu)鋁合金無縫氣瓶結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)型式。型結(jié)構(gòu)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(shè)的規(guī)定：適用于設(shè)計(jì)、制造公稱工作壓力不大于計(jì)、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(fù)充裝永久氣體或，可重復(fù)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(biāo)記為：LW-140-8-15-H。DBPVI3 鋁合金無縫氣瓶設(shè)計(jì)鋁合金無縫氣瓶設(shè)計(jì)12DBPVIDBPVI氣瓶安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程氣瓶安全技術(shù)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(yīng)當(dāng)具有良好的抗晶間腐蝕性能，并符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)當(dāng)采用鋁合金氣瓶或不銹鋼氣瓶；盛裝醫(yī)用氧氣的氣瓶應(yīng)當(dāng)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(diǎn) 1、輕質(zhì)：鋁的突出優(yōu)點(diǎn)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(hù)膜，防止其繼續(xù)氧化。 3、力學(xué)性能：工業(yè)純鋁的強(qiáng)度很低，塑性很高，但是可通過合金化方法使其強(qiáng)度提高到預(yù)定目標(biāo)的水平。 4、加工性能：由于鋁本身具有軟的面心立方晶體結(jié)構(gòu)，所以和鋁合金本質(zhì)上易加工且可用通用變形技術(shù)加工。鋁和鋁合金也具有快速而又經(jīng)濟(jì)的機(jī)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(qiáng)化方式 鋁合金的強(qiáng)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(chǔ)的。具有高的固溶度和能起顯著強(qiáng)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(qiáng)烈地減少，故可通過熱處理的辦法來提高強(qiáng)度，可稱之為熱處理強(qiáng)化型鋁合金。 Al-Mg-Si系合金是在熱處理強(qiáng)化型鋁合金中唯一沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）現(xiàn)象的合金，有中等強(qiáng)度和優(yōu)良的耐蝕性能，有明顯的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)。DBPVI（三）各種化學(xué)元素對鋁合金無縫氣瓶力學(xué)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(qiáng)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(qiáng)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(jià)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(shí)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(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(xiàng)驗(yàn)證分析。17DBPVIDBPVI鋁合金無縫氣瓶設(shè)計(jì)的一般規(guī)定鋁合金無縫氣瓶設(shè)計(jì)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(jì)的規(guī)定： 1、設(shè)計(jì)文件鑒定與型式試驗(yàn)。 2、瓶體厚度的確定原

9、則。 3、氣瓶的水壓試驗(yàn)壓力和氣壓試驗(yàn)壓力的確定原則。 4、氣瓶的氣密性試驗(yàn)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(jì)使用年限 9、瓶體結(jié)構(gòu)18DBPVIDBPVI（二）GB11640-2011鋁合金無縫氣瓶對設(shè)計(jì)的規(guī)定：鋁合金無縫氣瓶的壁厚設(shè)計(jì) 1、鋁合金無縫氣瓶筒體壁厚設(shè)計(jì)符合以下規(guī)定： (1)筒體設(shè)計(jì)壁厚計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用材料熱處理后規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的保證值，其值不應(yīng)超過抗拉強(qiáng)度保證值的85%。 (2)瓶體設(shè)計(jì)壁厚的計(jì)算以水壓試驗(yàn)壓力為準(zhǔn)，水壓試驗(yàn)壓力為公稱工作壓力的1.5倍。 (3)筒體的設(shè)計(jì)壁厚

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

11、在承受裝閥和鉚合頸圈的附加外力時(shí)不產(chǎn)生變形。其裝閥扭矩應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。DBPVI 4、底座設(shè)計(jì) 如安裝底座，應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒌鬃潭ㄔ阡X合金無縫氣瓶上，底座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不應(yīng)使用焊接的方法。 5、頸圈設(shè)計(jì) 如安裝頸圈，應(yīng)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(zhuǎn)扭矩。安裝頸圈不應(yīng)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(shù)監(jiān)察規(guī)程氣瓶安全技術(shù)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(yīng)

12、當(dāng)取得特種設(shè)備制造許可證，按照核準(zhǔn)的項(xiàng)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(yàn)檢測。 8、出廠資料。 9、產(chǎn)品制造監(jiān)督檢驗(yàn)。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(jìn)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(jìn)行旋壓成形。 在實(shí)際制造過程中，由于用戶對氣瓶質(zhì)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(shè)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(gè)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?。 (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(shè)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(jìn)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(diǎn)變形而逐漸成形工件的一種先進(jìn)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(shè)計(jì)圖紙不

16、一致、與設(shè)計(jì)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(yàn)鋁合金無縫氣瓶檢驗(yàn)31DBPVIDBPVI氣瓶制造質(zhì)量的檢驗(yàn)和檢測項(xiàng)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(yàn)項(xiàng)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/T 8336氣瓶專用螺紋量規(guī)規(guī)定的螺紋量規(guī)進(jìn)行檢測。直螺紋應(yīng)采

17、用符合GB/T 3934普通螺紋量規(guī) 技術(shù)條件規(guī)定的螺紋量規(guī)進(jìn)行檢測。32DBPVIDBPVI五、硬度試驗(yàn)：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(xué)性能指標(biāo)。 金屬的硬度與強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)之間雖無嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，但可根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)找出粗略的換算關(guān)系，從而可按硬度試驗(yàn)結(jié)果大體上估計(jì)金屬靜強(qiáng)度及其它性能的數(shù)值。 六、拉伸試驗(yàn)：是材料力學(xué)性能測試中最常見的試驗(yàn)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(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變情況，以及材料在最大應(yīng)力下的斷裂強(qiáng)度。特別對于塑性材料，拉伸試驗(yàn)最能清楚、直觀地反映出材料的性能特點(diǎn)。33

18、DBPVIDBPVI七、金相檢驗(yàn)：金相顯微組織檢驗(yàn)主要是鑒別冶金質(zhì)量和熱加工、熱處理工藝是否符合產(chǎn)品質(zhì)量的要求。對檢驗(yàn)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(jìn)措施。 八、彎曲試驗(yàn)：金屬彎曲試驗(yàn)是一種工藝性能試驗(yàn)方法。彎曲試驗(yàn)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(yàn)金屬承受塑性變形的能力。 彎曲試驗(yàn)時(shí)，試樣斷面上的應(yīng)力分布是不均勻的，受拉側(cè)表面拉應(yīng)力最大。因此彎曲試驗(yàn)可以較靈敏地反映材料的表面工藝質(zhì)量和缺陷情況。34DBPVIDBPVI 九、壓扁試驗(yàn)：壓扁試驗(yàn)是一個(gè)工藝性能試驗(yàn)，它既不測定金屬試樣在壓扁試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，也不測定應(yīng)力和應(yīng)變值，而是在給定試驗(yàn)條件下檢驗(yàn)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(yàn)：主要目的是考驗(yàn)氣瓶的強(qiáng)度，所以，也稱作耐壓試驗(yàn)。與此同時(shí)，也可檢查氣瓶因內(nèi)部缺陷而引起的泄漏等。 水壓試驗(yàn)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(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，并在一定程度上預(yù)防低應(yīng)力破壞，它還是一種切實(shí)可行的非破壞試驗(yàn)。 十一、氣瓶氣密性試驗(yàn)：主要目的是檢查強(qiáng)度合格氣瓶的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量。DBPVI 十二、氣瓶水壓爆破試驗(yàn)：目的是對氣瓶的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量，氣瓶的安全性能與經(jīng)濟(jì)性