液化石油氣瓶

1、液化石油氣鋼瓶的結(jié)構(gòu)前言液化石油氣鋼瓶是特種設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域和人民群眾生活中有廣泛的使用，其 制造質(zhì)量對(duì)確保液化石油氣鋼瓶安全使用具有重要意義，液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)對(duì)保證液 化石油氣鋼瓶的制造質(zhì)量和確保其安全性能肩負(fù)著重要使命。為了適應(yīng)液化石油氣鋼瓶快速發(fā)展的需要，不斷提高液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)的技術(shù)水 平，中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)液化石油氣鋼瓶專(zhuān)業(yè)委員會(huì)組織液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)的技術(shù)人員 再學(xué)習(xí)培訓(xùn)，得到液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)熱烈歡迎，液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)是液化石油氣鋼 瓶制造行業(yè)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)的內(nèi)容之一。第一章？?？液化石油氣的性質(zhì)第一節(jié)？液化石油氣? ?液化石油氣（L.P.G 英文

2、縮寫(xiě)，L 液化，P 石油，G氣體）是 以丙烷和丁烷為主要成分的混合物。? GB-11174-89液化石油氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定戊烷及戊烷以上組分含量（V/V）不大于3.0%一、液化石油氣的制取方法? 1 .液化石油氣，顧名思義是液化了的石油氣，只是為了方便儲(chǔ)存、運(yùn)輸，采取增 壓降溫的措施后，石油氣才變?yōu)橐后w。? 2 .液化石油氣來(lái)源：（1）油氣田；（2）煉油廠，它是煉油后的副產(chǎn)品。大部分 液化石油氣是從煉油廠回收的。? 3 .液化石油氣的凈化：脫硫（置換反應(yīng)）、干燥（除去水分）二、液化石油氣的組分? 1 .以丙烷為主的組分? 2 .以丁烷為主的組分? 3 .混合石油氣 一一C3和C4組成? 4 .高純度丙

3、烷一一約含95%勺丙烷或100刎烷?液化石油氣是一種混合物。混合物的性質(zhì)主要與化學(xué)成分有關(guān)。通過(guò)化學(xué)分析可得 到組分。?常規(guī)液化石油氣的特征：氣液兩相共存。?從運(yùn)輸和供應(yīng)方來(lái)看，要了解液相性質(zhì)； 從燃燒使用角度來(lái)看，常常關(guān)心氣相性質(zhì)；從鋼瓶用戶(hù)來(lái)看，希望了解液、氣兩相的性質(zhì)。三、液化石油氣用途? 1 .民用、商業(yè)用：作為燃料清潔能源；? 2 .工業(yè)用：加熱的熱源、化工原料? 3 .其他用途：選礦、脫臘等。四、液化石油氣性質(zhì)? 1 .液相性質(zhì)? 2 .氣相性質(zhì)?液化石油氣的重量約這空氣重量的1.51.2倍，因此，從氣瓶中漏出的液化石油氣的比重較重，不會(huì)象天然氣那樣很快上升，而是沉積于地面，一遇明

4、火很易燃燒，這應(yīng)引 起足夠重視。?液化石油氣燃燒時(shí)需要約30倍的空氣，火焰是淺蘭色、無(wú)煙。五、液化石油氣的物理參數(shù)?液化石油氣主要來(lái)源來(lái)自煉油廠的催化裂化裝置。液化石油氣產(chǎn)量通常占催化裂化 裝置處理量的78%,在常溫下加壓 0.70.8MPa即可液化，因此，液化石油氣都是以液態(tài) 形式來(lái)輸送和貯運(yùn)的。?液化石油氣的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，它們一種碳?xì)浠衔?，在常溫、常壓下是氣態(tài)，當(dāng)壓力升高或溫度下降時(shí)，很容易轉(zhuǎn)化為液態(tài)。從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)， 其體積約縮小250倍。?在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，液化石油氣的發(fā)熱量約為92100- 121400KJ/m3 （2200029000Kcal/m

5、3）,密度在1.92.35kg/m3 ,相對(duì)密度為 1.818 （設(shè)空氣的密度為 1）。?根據(jù)2000年“氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程”規(guī)定，液化石油氣重量允許充裝系數(shù)： =0.42kg/L?。六、液化石油氣的其他性質(zhì)?液化石油氣體是一種易燃、易爆氣體，具有分解、氧化、聚合等傾向性，因此，對(duì) 液化石油氣的這些特殊性質(zhì)應(yīng)引起特別注意。? 1 .燃燒性?液化石油氣是屬于碳氧化合物（又稱(chēng)之為燒類(lèi)氣體）。燒類(lèi)氣體在燃燒時(shí)其放出的 熱量大都在2.93MJ/kg以上，比TNT炸藥的燃燒熱量（0.39MJ/kg ）高出好多倍，可見(jiàn)，如果 燒類(lèi)氣體一旦發(fā)生瞬間泄漏，是會(huì)引起爆炸的。?液化石油氣的組分以丙烷為主，完全燃燒反

6、應(yīng)如下：? C3H8 + O2= 3COa 4H2a Q丙烷的最低著火溫度為450c o?通常，可燃燒氣體（如液化石油氣體）與空氣均勻混全完全燃燒（即熱量不是瞬間 釋放出來(lái)）是安全的。但是，如果可燃性氣體與空氣混合不均勻即在一定的混合比例時(shí)會(huì)引 發(fā)爆炸?；旌媳壤w積 V/V）的下限越低，則危險(xiǎn)性越大，混合比例的范圍越寬，則爆炸危 險(xiǎn)越大。據(jù)查閱資料，有關(guān)氣體與空氣混合時(shí)（體積比）的爆炸極限：?丙烷？ 2.1 9.5%?正丁烷？ 1.5 8.5%?異丁烷？ 1.8 8.5%可見(jiàn)，液化石油氣鋼瓶不能隨意傾倒殘液，否則會(huì)引起爆炸或火災(zāi)。GB8334標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,鋼瓶吹掃后瓶?jī)?nèi)殘氣濃度不高于0.4% （

7、體積），為了安全，瓶?jī)?nèi)殘氣濃度控制在爆炸極限下限的1/41/5以下。在鋼瓶檢測(cè)時(shí)，如果不用蒸汽吹掃瓶?jī)?nèi)殘氣，是很危險(xiǎn)的，很可能引發(fā) 爆炸，已有很多教訓(xùn)。? 2 .爆炸性?液化石油氣具有易爆性。爆炸是大量的能量在瞬間迅速釋放出來(lái)或急劇轉(zhuǎn)化為機(jī)械 能的現(xiàn)象?！氨瘛秉c(diǎn)燃就是一種爆炸現(xiàn)象。液化石油氣鋼瓶如果是超裝，受高溫、高壓的 影響或外力撞擊，都可能引發(fā)爆炸，產(chǎn)生很大的破壞力。?爆炸分為：? （1）物理爆炸?如鋼瓶?jī)?nèi)因壓力升高超出承受能力，開(kāi)成瓶體的破裂，其特征是具有垂直于焊縫的 裂口。? （2）化學(xué)爆炸?物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)高速放熱，產(chǎn)生氣體、并急劇膨脹而形成的爆炸。例如，瓶?jī)?nèi)未 吹掃殘氣加入壓縮空

8、氣進(jìn)行氣密試驗(yàn)，當(dāng)混合氣體達(dá)到爆炸極限時(shí)引發(fā)爆炸。? 3 .鋼瓶爆炸引起破壞力?氣瓶爆炸能量一般消耗于三個(gè)方面:? （1）撕裂容器；（2）將碎片拋出；（3）產(chǎn)生沖擊波。另外，可燃?xì)獗ê笠蓟馂?zāi)，損失更大。? 4 .爆炸能量分析?爆炸能量通常要經(jīng)過(guò)計(jì)算才能得出。氣瓶在不同的條件下，有不同的爆炸破壞力， 很難一概而論。七、過(guò)量充裝的危險(xiǎn)性? 1 .液化石油氣鋼瓶安全控制原則：不允許過(guò)量充裝，不允許“滿(mǎn)液”。?由于液化石油氣臨界溫度高于氣瓶最高工作溫度，所以，充裝儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用中 都不會(huì)發(fā)生相變 ，只要充裝適量，瓶?jī)?nèi)始終是氣液兩相共存，兩者之間有非常明顯的界面。 液相是飽和液體，氣相是飽和蒸汽。

9、若充裝過(guò)多，氣相容積減少，甚至消失，瓶?jī)?nèi)達(dá)到“滿(mǎn) 液”，這時(shí)如果溫度上升，致使液體無(wú)法膨脹，則瓶?jī)?nèi)壓力就會(huì)驟然增高，直至氣瓶爆破。 通常液相占85%體積。? 2 .超裝危險(xiǎn)性?超裝危險(xiǎn)性大，尤其是低壓氣體的氣瓶。近年，超裝事故時(shí)有發(fā)生。有些氣瓶在靜 態(tài)下、在冬天都會(huì)發(fā)生爆炸，且有明顯變形和大爆口，說(shuō)明不是氣瓶質(zhì)量問(wèn)題，而是瓶?jī)?nèi)壓 力大大超過(guò)液化氣體正常溫度（20C）的飽和壓力，氣瓶承受不了這樣高的壓力而爆炸。? 3 .超裝、超溫為什么會(huì)發(fā)生超壓？?充裝系統(tǒng)與滿(mǎn)液時(shí)溫度關(guān)系，當(dāng) =0.42 時(shí)，有一定的安全系數(shù)在常溫下不會(huì) “滿(mǎn)液”，有一定空間；過(guò)量充裝，就會(huì)“滿(mǎn)瓶”。?溫度與壓力關(guān)系?根據(jù)氣態(tài)

10、方程，超裝后，壓力上升，溫度也會(huì)上升；溫度上升會(huì)促進(jìn)液體膨脹，如果容器內(nèi)液體膨脹空間受限，會(huì)引起容器內(nèi)壓力的升高。?液化石油氣瓶超裝、超溫后果? LPG氣體：體積膨脹系數(shù)大，壓縮系數(shù)就小，過(guò)量充裝有危險(xiǎn)。據(jù)計(jì)算：純丙烷時(shí)， 溫度上升1C ,氣瓶壓力增加 1.96 2.94MPa ,如升高3c ,則瓶?jī)?nèi)壓力約達(dá)到 7.06 9.80MPa ,而鋼瓶實(shí)際爆破壓力通常為9.0Mpa-11.0MPa ,如鋼瓶超裝、超溫后會(huì)引起鋼瓶整體膨脹直至爆裂。如果不超裝而是溫度升高，則會(huì)緩慢減少氣相體積或至使瓶體變 形膨脹，壓力不會(huì)升高太大，瓶體不會(huì)爆裂，則鋼瓶還是處于安全狀態(tài)；如果不超裝，但超 溫太大，例如受高

11、溫火烤或陽(yáng)光下曝曬，瓶體也會(huì)超壓而引起爆裂，類(lèi)似的事例并不鮮見(jiàn)。? 3 .影響充裝安全因素:?衡器誤差較大；?充裝速度過(guò)快；?自控系統(tǒng)失靈；?操作不當(dāng)；?鋼瓶本身重量不準(zhǔn)確，標(biāo)記不準(zhǔn)確導(dǎo)致超裝。第二章？液化石油氣鋼瓶的結(jié)構(gòu)第一節(jié)?氣瓶的分類(lèi)液化石油氣鋼瓶是眾多氣瓶種類(lèi)中的一種，氣瓶按不同的分類(lèi)可有多種形式。一、從結(jié)構(gòu)上分類(lèi)? 1 .無(wú)縫氣瓶一一氧氣瓶? 2 .焊接氣瓶一一液化石油氣鋼瓶二、從材質(zhì)上分類(lèi)? 1 .鋼質(zhì)氣瓶? 2 .鋁質(zhì)氣瓶? 3 .復(fù)合材料氣瓶? 4 .其他材料氣瓶一一玻璃鋼氣瓶三、從充裝介質(zhì)上分類(lèi)? 1 .永久氣體氣瓶? 2 .液化氣體氣瓶? 3 .溶解乙煥氣瓶四、從制造方法上

12、分類(lèi)? 1 .沖壓拉伸氣瓶? 2 .管子收口氣瓶? 3 .焊接氣瓶五、從工作壓力分類(lèi)? 1 .高壓氣瓶5MPa? 2 .低壓氣瓶 5MPa第二節(jié)? 液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)一?液化石油氣鋼瓶的規(guī)格?液化石油氣鋼瓶在國(guó)外規(guī)格較多，從最小用過(guò)即扔的500g小瓶到可以重復(fù)充裝的100kg大瓶。在結(jié)構(gòu)上各國(guó)也有不同的區(qū)別。我國(guó)的液化石油氣鋼瓶在 GB5842-2006液化石油氣鋼瓶標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定常用規(guī)格有6種,GB17259-1998機(jī)動(dòng)車(chē)用液化石油氣鋼瓶，按公稱(chēng)容積為150L、240L等幾種。常用鋼瓶型號(hào)和參數(shù)見(jiàn)表1表1?常用鋼瓶型號(hào)和參數(shù)型？號(hào)參?數(shù)備？注鋼瓶?jī)?nèi) 直徑mm公稱(chēng)容積L最大充裝量kg封頭形狀 系

13、數(shù)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用于氣化 裝置的液化石油 氣儲(chǔ)存設(shè)備注：鋼瓶的護(hù)罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的要求O2000年氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定的液化石油氣充裝系數(shù)由原來(lái)的0.425kg/L調(diào)整為0.42kg/L ,這樣，在同樣的容積下，液化石油氣的充裝量就比原來(lái)有所減少，例如原來(lái)液化石油氣最大充裝量為15kg的鋼瓶，容積只要等

14、于或大于35.5L即可，現(xiàn)在最大充裝量只有14.91kg。由于規(guī)定充裝系數(shù)的改變，直接導(dǎo)致了鋼瓶命名方式的改變，例如原來(lái)YSP-15型鋼瓶就不適用了，在保持參數(shù)不變的前提下，YSP-15型鋼瓶的型號(hào)改為 YSP35.5型。所以本 標(biāo)準(zhǔn)的鋼瓶型號(hào)命名方式改為以鋼瓶的公稱(chēng)容積（特征參數(shù)）命名。）原GB 5842-1996和GB15380-2001只規(guī)定了五種規(guī)格的鋼瓶，這在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)能夠滿(mǎn)足同 內(nèi)市場(chǎng)的需要。隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)鋼瓶品種規(guī)格需求的增多，原來(lái)的五種規(guī)格已不能適應(yīng)市 場(chǎng)的需求了，所以 GB5842-2006標(biāo)準(zhǔn)增加 YSP26.2型和YSP118-n型的規(guī)格。YSP26.2型液化 石油氣鋼瓶

15、在國(guó)內(nèi)一些城市例如深圳很受歡迎；國(guó)外對(duì)能夠充裝25lb液化石油氣的 YSP26.2型鋼瓶有很大的市場(chǎng)，YSP118- n型鋼瓶用于氣化裝置的液化石油氣儲(chǔ)存設(shè)備，在城市小區(qū)供氣和工業(yè)瓶組站供氣上有較多的需求，所以本標(biāo)準(zhǔn)增加了這兩種規(guī)格的鋼瓶。GB5842-2006標(biāo)準(zhǔn)中表1為“常用鋼瓶型號(hào)和參數(shù)”，請(qǐng)注意“常用二字，它并非意 味著其他型號(hào)的鋼瓶就不適用本標(biāo)準(zhǔn)，例如（1） YSP23.5鋼瓶在原標(biāo)準(zhǔn)中有此規(guī)格，只是現(xiàn)在用得較少，未列入表 1 ,如有市場(chǎng)仍然可以繼續(xù)生產(chǎn)；（2）如市場(chǎng)需要其他規(guī)格的鋼瓶，可按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程、本標(biāo)準(zhǔn)及TSG R1003-2006氣瓶設(shè)計(jì)文件鑒定規(guī)則的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造

16、；（3）本標(biāo)準(zhǔn)在“范圍”中規(guī)定液化石油氣鋼瓶公稱(chēng)容積不大于150 L”，也就是說(shuō)可以按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程、本標(biāo)準(zhǔn)及TSG R1003-2006氣瓶設(shè)計(jì)文件鑒定規(guī)則的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造公稱(chēng)容積不大于150 L的液化石油氣鋼瓶；（4）如果是要設(shè)計(jì)公稱(chēng)容積大于150 L的液化石油氣鋼瓶，則不屬于本標(biāo)準(zhǔn)的范圍，可以按GB5100鋼質(zhì)焊接氣瓶設(shè)計(jì)制。）鋼瓶的護(hù)罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的要求。一一意思是“鋼瓶的護(hù)罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸”并非要求統(tǒng)一，只要符合產(chǎn)品圖樣的要求即可。二液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)?鋼瓶結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）?以YSP35.5型鋼瓶為例，鋼瓶的瓶體由上、下封頭組成，中間有一條環(huán)焊縫，

17、焊縫為 帶墊板（或縮口）的單面自動(dòng)焊。?閥座焊接在上封頭上，用以裝配瓶閥。?護(hù)罩與上封頭采用焊接連接，即不可拆卸連接。護(hù)罩的作用一是保護(hù)瓶閥，二是便 于提攜。護(hù)罩上刻有鋼字，表示鋼瓶的型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)、制造廠名稱(chēng)等內(nèi)容。?底座焊接在下封頭上。底座的作用是使鋼瓶穩(wěn)定直立。底座上鉆有小孔，便于排除積水，防止底座和下封頭腐蝕生銹；底座應(yīng)有一定高度，以便使瓶底與地平面保持一定的距 離。鋼瓶座直立，如果不直立，瓶?jī)?nèi)液面會(huì)傾斜，至使液體直接從瓶閥流出，迅速氣化造成 事故。?為了保護(hù)鋼瓶外殼，鋼瓶表面涂有一層油漆或噴涂上一層環(huán)氧樹(shù)脂粉末，油漆或粉 末經(jīng)加熱后固化在鋼瓶表面上。美國(guó)和歐洲的一些國(guó)家要求鋼瓶表面

18、必須鍍鋅，以防空氣中 有害離子的侵蝕。瓶閥主體材料是黃銅HPb59-1棒材。第三章？?？氣瓶的應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算氣瓶是一種承受內(nèi)壓的壓力容器，一般由圓筒、封頭、封底所組成。氣瓶的設(shè)計(jì)需建立 在科學(xué)的應(yīng)力分析和強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)上，以確保安全。強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本原則是安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。一?氣瓶筒體的應(yīng)力狀態(tài)氣瓶筒體部分是一薄壁圓柱形殼體，或稱(chēng)薄壁圓筒。根據(jù)力學(xué)分析及有關(guān)壓力容器的設(shè) 計(jì)規(guī)定，當(dāng)圓筒外、內(nèi)直徑之比Do/Dt 35.5L?(計(jì)算過(guò)程省略)?符合 GB5842-2006 要求?鋼瓶允許最大充裝量 W計(jì)算? W = FV = 0.42 X35.5 = 14.91 kg?實(shí)際選取允許的最大充裝量

19、W = 14.9 kg?鋼瓶安全容積校核?為避免瓶?jī)?nèi)液化石油氣體因受熱膨脹而導(dǎo)致發(fā)生事故，鋼瓶最大充裝量的確定應(yīng)在3%以上的氣相空間60c3%以上的氣相空間?按GB11174規(guī)定（37.8 C蒸氣壓 1380kPa）的液化石油氣組分，求出在 60c丙烷、 丁烷混合氣體的飽和液體密度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時(shí)飽和液體密度? d 丁烷丁烷在60c時(shí)飽和液體密度? V14.9 = V/d = 14.9+0.4367 = 34.12 L

20、35.5 L? ?即在60c時(shí)，充裝14.9 kg液化石油氣的鋼瓶?jī)?nèi)尚有氣相空間VG?為：?選取最大充裝量 W= 14.9 kg,充裝符合 GB11174規(guī)定的液化石油氣在 GB5842-2006 規(guī)定的環(huán)境溫度下使用，鋼瓶是安全的。?水壓爆破試驗(yàn)壓力計(jì)算?鋼瓶熱處理后，從每批 （1002只）中抽取一只進(jìn)行水壓爆破試驗(yàn)，YSP35.5鋼瓶水壓試驗(yàn)壓力按下式計(jì)算：?附件材料的選擇?護(hù)罩、底座： Q235ak Q195普碳鋼?瓶閥座：20號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼瓶閥：液化石油氣瓶閥（GB7512）?護(hù)罩設(shè)計(jì)護(hù)罩的作用一是保護(hù)瓶閥，二是便于鋼瓶的提攜，YSP35.5鋼瓶護(hù)罩外徑 190mm高150mm厚度3mm

21、材料采用 Q235或Q195普碳鋼，用模具冷沖壓成形，上圈為半圓弧卷邊， 以增強(qiáng)剛性，挽手為半圓弧形，便于提攜，裝配時(shí)護(hù)罩焊接在上封頭上，不可拆卸。?底座設(shè)計(jì)底座焊接在下封頭底部，以保持鋼瓶直立平穩(wěn)。YSP35.5鋼瓶底座外徑 240mm高48mm厚度3mm材料采用Q235KQ 195普碳鋼，用模具冷沖壓成形，下圈為半圓弧卷邊，以增強(qiáng)剛 性，下圈底部鉆有小孔，在使用中以排出冷凝水。?瓶閥座設(shè)計(jì)?瓶閥的要求在國(guó)內(nèi)通用的鋼瓶，通常采用GB7512標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的角式液化石油氣瓶閥，閥體及主要零部采用HPb59-1棒材，YSP35.5型鋼瓶采用瓶閥的進(jìn)氣螺紋為PZ27.8 ,圓錐度為3: 25。附錄？關(guān)于液化石油氣鋼瓶抽真空問(wèn)題液化石油氣鋼瓶制造完成后是否要進(jìn)行抽真空？歷次GB 5842液化石油氣鋼瓶標(biāo)