钢质无缝气瓶

钢质无缝气瓶GB5099－94国家技术监督局1994－12－26批准1995－08－01实施1主题内容与适用范围本标准规定了钢质无缝气瓶(以下简称钢瓶)的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输和贮存等。本标准适用于设计、制造公称工作压力为8～30MPa，公称容积为0．4～80L，用于盛装永久气体或高压液化气体的可重复充气的移动式钢瓶。一般地区钢瓶的使用环境温度为－20～60℃，寒冷地区的使用环境温度为－40～60℃。本标准不适用于盛装溶解气体、吸附气体的钢瓶，灭火用的钢瓶以及运输工具上和机器设备上附属的瓶式压力容器。2引用标准GB222钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差GB223．1～223．7钢铁及合金化学分析方法GB224钢的脱碳层深度测定法GB226钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法GB228金属拉伸试验方法GB230金属洛氏硬度试验方法GB231金属布氏硬度试验方法GB232金属弯曲试验方法GB1979结构钢低倍组织缺陷评级图GB2106金属夏比(V型缺口)冲击试验方法GB3077合金结构钢技术条件GB4159金属低温夏比冲击试验方法GB5777无缝钢管超声波探伤方法GB6394金属平均晶粒度测定方法GB7144气瓶颜色标记GB8163输送流体用无缝钢管GB8335气瓶专用螺纹GB9251气瓶水压试验方法GB9252气瓶疲劳试验方法GB12137气瓶气密性试验方法GB／T13005气瓶术语GB／T13298金属显微组织检验方法GB／T13299钢的显微组织评定方法GB13440无缝气瓶压扁试验方法GB13447无缝气瓶用钢坯GB15385气瓶水压爆破试验方法3技术术语和符号3．1永久气体：临界温度小于－10℃的气体；高压液化气体：临界温度大于或等于－10℃，且小于或等于70℃。3．2公称工作压力：对于盛装永久气体的钢瓶，系指在基准温度时(一般为20℃)所盛装气体的限定充装压力；对于盛装高压液化气体的钢瓶，系指温度为60℃时瓶内气体压力的上限值。3．3许用压力：钢瓶在充装、使用、储运过程中允许承受的最高压力。3．4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。3．5批量：系指采用同一设计条件，具有相同的公称直径、设计壁厚，用同一炉罐号钢，同一制造方法制成，按同一热处理规范进行连续热处理的钢瓶所限定的数量。3．6设计应力系数：瓶体材料屈服应力设计取值与水压试验压力下筒体当量应力之比。3．7充装系数：标准规定的钢瓶单位水容积允许充装的最大气体重量。3．8应力集中系数：瓶体的薄膜应力与局部最大应力的比值。3．9符号：CM淬火后回火用铬钼钢或其它合金钢种；D0钢瓶筒体外径，mm；Df冷弯试验弯心直径，mm；F设计应力系数(见5．2．4)；Mn正火或正火后回火用碳锰钢种；MnH淬火后回火用碳锰钢种；Pb爆破压力计算值，MPa；Pba爆破压力实测值，MPa；Ph水压试验压力，MPa；Py爆破试验过程中屈服压力，MPa；S钢瓶筒体设计壁厚，mm；Sa钢瓶筒体实测最小壁厚，mm；Sao钢瓶筒体实测平均壁厚，mm；T压扁试验压头间距，mm；a弧形扁试样的原始厚度，mm；b扁试样的原始宽度，mm；d1、d2破口环向撕裂长度，mm；l试样原始标记，mm；ak冲击韧性值，J／cm2；δ5伸长率，％；σe瓶体材料热处理后的屈服应力保证值，N／mm2；σea屈服应力实测值，N／mm2；σb瓶体材料热处理后的抗拉强度保证值，N／mm2；σba抗拉强度的实测值，N／mm2。4钢瓶型式和参数4．1钢瓶瓶体一般应符合图1所示的型式。凹形底及带底座凸形底的钢瓶典型结构及主要附件见图2。4．2钢瓶的公称容积和外径一般应符合表1的规定。4．3常用瓶装气体的公称工作压力和充装系数见表2。图1钢瓶瓶体型式图2凹形底和带底座凸形底钢瓶的典型结构表1钢瓶的公称容积和外径类别公称容积L水容积允许偏差％外径Domm允许偏差％小容积0.4+20-060，70+1.25-2.000.7701.0891.42.089，1082.5+10-0108，120，1403.2120，1404.05.06.37.0140，1528.09.010.0152，15912.0152，159，178，180中容积20.0+5-0203，219±1.2525.032.036.038.0219，229，23240.045.050.063.0245，267，27370.080.0表2常用瓶装气体公称工作压力及充装系数气体类别气体名称化学式公称工作压力MPa充装系数kg／L永久气体氧、氮、氢或其他O2、N2、H2302015高压液化气体二氧化碳CO220150.740.60氧化亚氮N2O1512.50.620.52乙烷C2H6(CH3CH3)201512.50.370.340.31乙烯C2H4(CH2=CH2)201512.50.340.280.24氙Xe12.51.23六氟化硫SF612.581.331.17氯化氢HCl12.50.57三氟氯化烷CF3Cl12.580.940.73三氟甲烷CHF312.50.76六氟乙烷C2F6(CF3CF3)12.581.060.83偏二氟乙烯C2H2F2(CH2=CF2)12.580.660.46氟乙烯C2H3F(CH2=CHF)12.580.540.47三氟溴甲烷CF3Br12.581.451.335技术要求5．1瓶体材料一般规定5．1．1必须采用碱性平炉、电炉或吹氧碱性转炉冶炼的无时效性镇静钢。5．1．2制造钢瓶的钢种必须经国家或国际有关部门鉴定认可，应选用优质锰钢、铬钼钢或其他合金钢。5．1．3制造钢瓶的材料，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。钢瓶制造厂应按炉罐号进行各项验证分析。5．1．4钢瓶的瓶体材料，应具有良好的冲击性能。5．1．5钢瓶瓶体材料的化学成分限定见表3，化学成分允许偏差应符合GB222中表2的规定。表3钢瓶瓶体材料化学成分钢种成分，％碳锰钢铬钼钢或其他合金钢MnMnHCMCmax0.40max0.400.26~0.340.32~0.40Mn1.40~1.75max1.700.40~0.700.40~0.70Simax0.37max0.370.17~0.370.17~0.37Smax0.030max0.035max0.035max0.035Pmax0.35max0.035max0.030max0.030S+Pmax0.06max0.06max0.055max0.055Vmax0.12Cr0.80~1.100.80~1.10Mo0.15~0.250.15~0.25采用热处理方式正火或正火后回火淬火后回火5．1．6制造小容积的钢瓶若选用正火处理方法，可选用碳钢材料，若选用调质处理，可选用合金钢材料。5．1．7初轧坯或钢坯5．1．7．1钢坯的形状尺寸和允许偏差应符合GB13447的有关规定。5．1．7．2低倍组织a．不允许白点、残余缩孔、分层、气泡、异物和夹杂；b．中心疏松不大于1．5级，偏析不大于2．5级。5．1．8无缝钢管5．1．8．1钢管的外形和内外表面质量应不低于GB8163的规定。5．1．8．2钢管的壁厚偏差不应超过公称壁厚的%15%10。5．1．8．3钢管如钢厂已探伤，制造厂可在同一批钢管中抽查10％；如钢厂未逐根探伤，气瓶制造厂则应逐根探伤，探伤合格级别应符合GB8163的规定。5．1．9经鉴定的材料钢种，钢瓶制造厂应制造不少于20000个钢瓶投入使用，质量满足各项要求后方可纳标作为国家认可的钢种。5．2设计一般规定5．2．1受压部位的壁厚设计取用该材料热处理后的σc保证值。正火处理的钢瓶，热处理后的屈服应力保证值σe应不大于520N／mm2。5．2．2设计计算瓶体壁厚应以水压试验压力几为准。钢瓶的水压试验压力为公称工作压力的1．5倍，永久气体气瓶的许用压力不得超过水压试验压力的0．8倍。5．2．3设计计算所选用的屈服应力，对正火或正火后回火处理的，不得大于最小抗拉强度的75％；对淬火后回火处理的，不得大于最小抗拉强度的85％。5．2．4设计应力的限定5．2．4．1应对材料的实际最大抗拉强度进行控制，要求淬火后回火热处理的最大抗拉强度不应大于1000N／mm2；小容积瓶最大抗拉强度不应大于1100N／mm2；对具有应力腐蚀倾向的介质，抗拉强度不应大于880N／mm2。5．2．4．2设计应力系数F值的取用a．对正火或正火后回火热处理的钢瓶设计，F值取用0．82；b．对淬火后回火热处理的钢瓶设计，F值取用0．77。5．2．5简体设计最小壁厚公式hehPFDPS20…………………………………(1)同时应满足式(2)的要求，且不得小于1．5mm。12500DS…………………………………(2)5．2．6底部结构5．2．6．1凸形底有三种型式：a．半球形；b．碟形(见图3a，b，c)；c．H形(见图3d)。图3凸形底结构图5．2．6．2碟形底和H形底的结构应满足下列要求：r≥0．075Do；H/Do≥0．22；或H/Do≥0．40S1≥1．5S；S1≥SS2≥1．5S；S2≥S。凸形底与简体连接部位，应圆滑过渡，其厚度不得小于筒体设计最小壁厚值。5．2．6．3凹形底的公称尺寸应满足下列要求(见图4)，以管子来制造的凹形底瓶若发生其中参数不能满足下列要求者，可以加压疲劳试验来验证。S1＝(2．0～2．6)S；S2=(1．8～2．2)S；S3=(2．0～2．8)S；r＝(0．07～0．09)Do；H=(0．13～0．16)Do。图4凹形底结构图5．2．6．4凹形底的环壳与筒体之间应有过渡段，过渡段与筒体的连接应圆滑过渡。5．2．6．5凸形底或凹形底应按水压试验压力Ph下的弹性有限元进行计算，且在凸或凹形底公称尺寸的公差值范围内进行校核调整；应力集中系数不大于1．80，局部最大应力值不得大于材料的强度值。5．2．7凸形底和凹形底钢瓶的设计都应进行循环加压疲劳试验。循环压力的上限值在公称工作压力条件下，承受80000次循环，或在试验压力条件下承受12000次循环，不破坏为合格；试验不合格，该设计不应采用。5．2．8钢瓶瓶口的厚度，自螺纹沟槽处算记，不得小于简体的设计壁厚，保证在承受紧阀的力偶距和铆合颈圈的附加外力时不变形。5．3制造5．3．1钢瓶制造除应符合本标准规定外，还应符合产品图样和技术条件的规定。5．3．2钢瓶瓶体的制造方法一般是：以钢坯或钢板等为原料，经冲拔、冲压拉伸制造；以无缝钢管为原料，经收底、收口制成。5．3．3进厂的瓶体材料应对其化学成分和低倍组织等进行验证，分析结果应满足5．1条要求。5．3．4瓶体允许的制造公差5．3．4．1简体的圆度，在同一截面上测量其最大与最小外径之差，不应超过该截面平均外径的2％。5．3．4．2筒体的直线度不得超过瓶体长度的2‰。5．3．4．3瓶体的垂直度不应超过其长度的8‰。5．3．5瓶体内、外观要求5．3．5．1简体内、外表面应光滑圆整，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、波浪、重皮、夹杂等影响强度的缺陷；对氧化皮脱落造成的局部圆滑凹陷和修磨后的轻微痕迹允许存在，但必须保证简体设计壁厚。5．3．5．2经挤压拔伸制成的瓶体，其凹形底深度应符合设计规定值，底部球壳和环壳的厚度均应符合设计要求。5．3．5．3无缝钢管经收底制成的瓶坯，应进行工艺评定；瓶体底部内表面不应有肉眼可见的凹孔、皱褶、凸瘤和氧化皮；底部和缺陷允许清除，但必须保证瓶底设计厚度；瓶底不允许作补焊处理。5．3．5．4瓶肩与简体必须圆滑过渡，瓶肩上不允许有沟痕存在。5．3．6中容积凸形底钢瓶的底座材料应与瓶体相适应，应用热套法装配牢固，严禁焊接装配，底座接地平面与瓶底部间距应不小于10mm。5．3．7热处理5．3．7．1钢瓶制造厂除遵守标准规定外，应制订相应的热处理规范。5．3．7．2瓶体应按热处理顺序组批，中容积瓶不大于502只为一个批量；小容积瓶不大于202只为一个批量。5．3．7．3采用淬火工艺可用油或水中加添加