2015全国气瓶设计制造

第5章气瓶设计制造2015年10月主要内容一、设计制造概述二、气瓶设计制造要点三、监督检验5.1气瓶设计制造概述5.1.1设计气瓶产品应当按照《气瓶设计文件鉴定规则》(TSGR1003)、《气瓶型式试验规则》(TSGR7002)的规定，进行气瓶产品设计文件鉴定和型式试验，合格后其设计文件方可用于制造。气瓶上所配置的气瓶附件，安全技术规范及相应标准有规定的，应当先进行气瓶附件的型式试验，再进行气瓶型式试验。5.1.1.1瓶体厚度确定气瓶瓶体壁厚所采用的设计方法，应当符合相应标准的规定。纤维缠绕气瓶的瓶体设计应当采用应力分析设计方法。5.1.1.2气瓶水压试验压力和气压试验压力气瓶水压试验压力一般为公称工作压力的1.5倍，当相应标准对试验压力有特殊规定时，按其规定执行,如呼吸器用缠绕气瓶，相应标准规定的水压试验压力为公称工作压力的5/3倍。对不能进行水压试验的气瓶如工业用非重复充装气瓶，标准规定进行气压试验，其试验压力与水压试验压力不同，因此需按相应标准的规定确定试验压力。5.1.1.3气瓶气密性试验压力气瓶气密性试验压力一般为公称工作压力，当相应标准对气密性试验压力有特殊规定时，按其规定执行。5.1.1.4气瓶实际爆破安全系数气瓶实际爆破安全系数为实际水压爆破试验压力与公称工作压力的比值。5.1.1.5瓶体金属材料的屈服强度和抗拉强度设计气瓶时，瓶体金属材料的屈服强度和抗拉强度应当选用材料标准规定的下限值或者热处理保证值。5.1.1.6公称工作压力1．一般规定设计气瓶时，公称工作压力的选取一般要优先考虑整数系列。2．特殊规定(1)盛装高压液化气体的气瓶，在规定充装系数下，其公称工作压力不得小于所充装气体在60℃时的最高温升压力，且不得小于10MPa；盛装低压液化气体的气瓶，其公称工作压力不得小于所充装气体在60℃时的饱和蒸气压且不得小于1MPa；盛装毒性为剧毒的低压液化气体的气瓶，其公称工作压力的选取一般要按照《规程》附件C的规定选取；(2)低压液化气体60℃时的饱和蒸气压值按《规程》附件C或者相应气体标准的规定，附件C或者相应气体标准没有规定时，可按照气体制造单位或者供应单位所提供的并且经正式确认的相关数据；(3)盛装低温液化气体的气瓶，其公称工作压力按工艺要求确定，但应当大于或者等于0.2MPa，且小于或者等于3.5MPa；(4)对低压液化气体的混合气体，应当根据相应气体标准确定混合气体在60℃的饱和蒸气压；对用于消防灭火系统的压缩气体与低压液化气体组成的混合气体，其公称工作压力应当不小于相应标准规定的灭火系统在相应温度下的最大工作压力；(5)盛装氟和二氟化氧的气瓶，公称工作压力应当不小于15MPa。对用于消防灭火系统的压缩气体与低压液化气体组成的混合气体气瓶，《规程》根据公安消防系统的标准要求，规定其公称工作压力应当不小于相应标准规定的灭火系统在相应温度下的最大工作压力。5.1.1.7缠绕气瓶内胆与缠绕材料1.盛装可燃气体的高压缠绕气瓶内胆应当选用钢或者铝合金等金属材料；缠绕材料应当选用玻璃纤维、芳纶纤维或者碳纤维；2.缠绕气瓶承载层应当采用单一纤维环向缠绕或者全缠绕，不得采用两种以上(包括两种)类型的纤维混缠。缠绕气瓶设计计算及制造工艺的复杂性，规定承载层应采用单一纤维环向缠绕或者全缠绕，明确不允许采用多种纤维混缠；5.1.1.8设计使用年限制造单位应当明确气瓶的设计使用年限并将其注明在气瓶的设计文件和气瓶标记上。如果制造单位确定的设计使用年限超出规定，应当通过相应的型式试验、腐蚀试验进行验证，或者增加设计腐蚀裕量并且进行验证。5.1.1.9瓶体结构基本要求(1)高压气瓶瓶体及缠绕气瓶的金属内胆应当采用无缝结构，低压气瓶瓶体采用焊接结构或者无缝结构；(2)无缝气瓶瓶体与不可拆附件的连接不得采用焊接方式，焊接气瓶瓶体与不可拆附件的连接应当采用焊接方式。5.1.2制造5.1.2.1制造条件气瓶制造单位应当取得相应的特种设备制造许可。中、小容积气瓶的制造单位应当具备气瓶生产流水线，大容积气瓶的制造单位应当具备独立的气瓶制造场地和设施。5.1.2.2气瓶的分批与批量1．分批气瓶的分批应当符合以下规定：(1)无缝气瓶，按照同一设计、同一炉罐号材料，同一制造工艺以及同一热处理规范同炉或者连续进行热处理为条件分批；(2)焊接气瓶，按照同一设计、同一材料牌号、同一焊接工艺以及按同一热处理规范进行热处理为条件分批；(3)缠绕气瓶，金属内胆按照本条第(1)项规定分批；成品瓶按照同一规格、同一设计、同一制造工艺，同一复合材料型号、连续制造为条件分批；(4)焊接绝热气瓶(含车用焊接绝热气瓶)，按照同一设计、同一材料牌号、同一焊接工艺、同一绝热工艺为条件分批；(5)溶解乙炔气瓶的瓶体，按本条第(1)或者(2)项规定分批；溶解乙炔气瓶按同一设计、同一规格、同一填料配方、同一制造工艺，连续制造为条件分批。2．批量(1)小容积气瓶的批量，一般不得大于200只加上用于破坏性试验的数量；(2)中容积气瓶的批量，一般不得大于500只加上用于破坏性试验的数量；(3)大容积气瓶的批量，一般不得大于50只加上用于破坏性试验的数量。5.1.2.3管制瓶收底与收口采用管制收底的钢质无缝气瓶应当进行工艺评定，在收底成型过程中不得添加金属。对相应标准规定可以不进行气瓶整体气密性试验的管制瓶，应当在收口前以可靠的方式进行底部气密性试验。5.1.2.4焊接(1)焊接瓶体的纵、环焊缝以及瓶阀阀座与瓶体等承压焊缝，应当采用自动焊(2)气瓶的焊接工作，应当在相对湿度不大于90％，温度不低于0℃的室内进行；(3)制造单位应当进行焊接工艺评定，并制定出焊接工艺规程和焊缝返修工艺要求，且应当符合相应标准的规定；(4)从事气瓶施焊工作的焊工，应当按照《特种设备焊接操作人员考核细则》(TSGZ6002)考试合格，取得相应项目的焊接资格。5.1.2.5热处理(1)气瓶的热处理应当采用整体热处理，热处理装置应当保证有效加热区温度分布的均匀性；(2)制造单位应当进行热处理工艺评定，并制定出热处理工艺规程和重复热处理工艺要求，并且应当符合相应标准的规定；(3)对需通过热处理保证瓶体材料力学性能的气瓶，其热处理工艺应当保证同一产品不同部位性能的一致性；(4)需经消除应力热处理的焊接气瓶，如果再施焊，应当重新进行热处理。热处理装置应保证有效加热区温度分布的均匀性，其热处理工艺应当保证瓶体不同部位性能的一致性。5.1.2.6缠绕气瓶1．纤维缠绕气瓶的固化(1)纤维缠绕气瓶应当进行固化制度或者固化工艺的评定，并按照相应标准的规定制定固化工艺规程。(2)不得擅自更改经型式试验确定的树脂体系及固化制度。(3)对铝合金内胆气瓶，其固化温度和时间不得影响内胆的性能。5.1.2.7溶解乙炔气瓶的填料和溶剂1．填料(1)应当是整体式结构，且在任何情况下，不得与乙炔、溶剂、钢瓶或者附件发生化学反应或者产生损害；(2)孔隙率、抗压强度、表面孔洞、多孔填料与瓶壁的间隙等技术要求，应当符合相应标准的规定。2．溶剂(1)在任何情况下，不得与填料、乙炔、钢瓶或者附件发生化学反应，也不得影响乙炔的产品质量；(2)溶剂的品质，必须保证溶解乙炔气瓶在充装了规定量的溶剂和乙炔的条件下，符合相应标准的规定并通过型式试验验证。5.1.2.8无损检测(1)焊接气瓶瓶体焊缝的无损检测应当采用X射线拍片或者X射线数字成像检测方法，检测比例和合格级别应当符合相应标准的规定；采用局部无损检测时，制造单位也应当对未检测部分的质量负责；(2)钢质无缝气瓶的无损检测应当采用在线超声自动检测(相应标准另有规定的除外)，其方法及检测灵敏度等要求应当符合相应标准的规定；检测范围应当覆盖全部可检部位，不能覆盖的部分应当采用磁粉检测；(3)从事气瓶无损检测的人员，应当按照有关安全技术规范规定进行考核，取得相应资格证书后，方能承担与资格证书的种类和等级相对应的无损检测工作。钢质无缝气瓶的无损检测应采用在线自动检测。采用局部无损检测时，制造单位也应当对未检测部分的质量负责。对于焊接气瓶，目前采用数字成像检测的企业也越来也多。但有些检测设备的成像质量、储存格式以及存储方式等与标准的要求还存在一定的差距。5.1.2.9制造质量的检验、检测气瓶制造质量的检验和检测项目与要求，应当符合相应标准的规定：(1)各种试验装置(如X射线数字成像检测、外测法水压试验等设备)应当符合相应标准的要求；(2)水压爆破试验应当采用能绘制压力—进水量曲线的自动采集和记录数据的试验装置；(3)无缝气瓶(小容积气瓶除外)及金属内胆缠绕气瓶应当采用外测法(也称水套法)进行水压试验；试验前，应当根据有关标准的规定对试验系统进行校验，校验所使用的标准瓶应当经标定后使用；其他气瓶可以采用内测法进行水压试验；水压试验装置应当能实时自动记录瓶号、时间及试验结果。5.1.2.10出厂资料气瓶出厂时，制造单位应当逐只出具产品合格证和按批出具批量检验产品质量证明书。产品的质量记录、检验报告、批量检验产品质量证明书等文件应当按规定期限保存。对于车用气瓶一般不少于15年，其他气瓶不少于7年。5.1.2.11产品制造监督检验气瓶产品的制造过程应当由监检机构进行安全性能监督检验，监检机构应当对经监督检验合格的气瓶按批出具《气瓶产品制造监督检验证书》。未经监督检验或者监督检验不合格的气瓶产品不得出厂、销售和充装。4.1.3金属热处理基本知识1．热处理的概念热处理是将固态金属及合金按预定的要求进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所要求性能的一种工艺过程。临界温度又称为临界点，是指钢加热或冷却时发生相变的温度。它是制定热处理工艺的重要指标，对钢来说，常用的临界温度如下：（1）A1：表示钢加热时珠光体向奥氏体转变，冷却时奥氏体向珠光体转变的温度。也就是一般所说的下临界点。（2）A3：表示压共析钢加热时，先共析铁素体完全溶入奥氏体的温度，或冷却时先共析铁素体开始从奥氏体中析出的温度。也就是说亚共析钢的上临界点。（3）Ac1：钢加热时，开始形成奥氏体的温度。（4）Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度。（5）Acm：过共析钢加热时，先共析渗碳体完全溶入奥氏体的温度。或冷却时先共析渗碳体开始从奥氏体中析出的温度。（6）Ar1：冷却时实际的A1温度成为Ar1。（7）Ar3：冷却时实际的A3温度成为Ar3。3．常用热处理方法下面对气瓶及其他特种设备制造中常用的几种热处理方法进行简单的介绍。（1）退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。（2）正火：指将钢材或钢件加热到Ac3或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。（3）淬火：指将钢件加热到Ac3或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的是使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。（4）回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。（5）调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。（6）固溶处理：指将合金加热到高温单相