鋼質無縫氣瓶解析

2023-01-22 15:36:03 字數 3999 閱讀 5334

gb 5099-94

國家技術監督局1994-12-26批准  1995-08-01實施

1 主題內容與適用範圍

本標準規定了鋼質無縫氣瓶(以下簡稱鋼瓶)的型式和引數、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標誌、塗敷、包裝、運輸和貯存等。

本標準適用於設計、製造公稱工作壓力為8~30mpa,公稱容積為0.4~80l,用於盛裝永久氣體或高壓液化氣體的可重複充氣的移動式鋼瓶。一般地區鋼瓶的使用環境溫度為-20~60℃,寒冷地區的使用環境溫度為-40~60℃。

本標準不適用於盛裝溶解氣體、吸附氣體的鋼瓶,滅火用的鋼瓶以及運輸工具上和機器裝置上附屬的瓶式壓力容器。

2 引用標準

gb 222 鋼的化學分析用試樣取樣法及成品化學成分允許偏差

gb 223.1~223.7 鋼鐵及合金化學分析方法

gb 224 鋼的脫碳層深度測定法

gb 226 鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗法

gb 228 金屬拉伸試驗方法

gb 230 金屬洛氏硬度試驗方法

gb 231 金屬布氏硬度試驗方法

gb 232 金屬彎曲試驗方法

gb 1979 結構鋼低倍組織缺陷評級圖

gb 2106 金屬夏比(v型缺口)衝擊試驗方法

gb 3077 合金結構鋼技術條件

gb 4159 金屬低溫夏比衝擊試驗方法

gb 5777 無縫鋼管超聲波探傷方法

gb 6394 金屬平均晶粒度測定方法

gb 7144 氣瓶顏色標記

gb 8163 輸送流體用無縫鋼管

gb 8335 氣瓶專用螺紋

gb 9251 氣瓶水壓試驗方法

gb 9252 氣瓶疲勞試驗方法

gb 12137 氣瓶氣密性試驗方法

gb/t 13005 氣瓶術語

gb/t 13298 金屬顯微組織檢驗方法

gb/t 13299 鋼的顯微組織評定方法

gb 13440 無縫氣瓶壓扁試驗方法

gb 13447 無縫氣瓶用鋼坯

gb 15385 氣瓶水壓爆破試驗方法

3 技術術語和符號

3.1 永久氣體:臨界溫度小於-10℃的氣體;

高壓液化氣體:臨界溫度大於或等於-10℃,且小於或等於70℃。

3.2 公稱工作壓力:對於盛裝永久氣體的鋼瓶,係指在基準溫度時(一般為20℃)所盛裝氣體的限定充裝壓力;對於盛裝高壓液化氣體的鋼瓶,係指溫度為60℃時瓶內氣體壓力的上限值。

3.3 許用壓力:鋼瓶在充裝、使用、儲運過程中允許承受的最高壓力。

3.4 屈服應力:對材料試件拉伸試驗,呈明顯屈服現象的,取屈服點或下屈服點;無明顯屈服現象的,取屈服強度。

3.5 批量:係指採用同一設計條件,具有相同的公稱直徑、設計壁厚,用同一爐罐號鋼,同一製造方法製成,按同一熱處理規範進行連續熱處理的鋼瓶所限定的數量。

3.6 設計應力係數:瓶體材料屈服應力設計取值與水壓試驗壓力下筒體當量應力之比。

3.7 充裝係數:標準規定的鋼瓶單位水容積允許充裝的最大氣體重量。

3.8 應力集中係數:瓶體的薄膜應力與區域性最大應力的比值。

3.9 符號:

cm 淬火後回火用鉻鉬鋼或其它合金鋼種;

d0 鋼瓶筒體外徑,mm;

df 冷彎試驗彎心直徑,mm;

f 設計應力係數(見5.2.4);

mn 正火或正火後回火用碳錳鋼種;

mnh 淬火後回火用碳錳鋼種;

pb 爆破壓力計算值,mpa;

pba 爆破壓力實測值,mpa;

ph 水壓試驗壓力,mpa;

py 爆破試驗過程中屈服壓力,mpa;

s 鋼瓶筒體設計壁厚,mm;

sa 鋼瓶筒體實測最小壁厚,mm;

sao 鋼瓶筒體實測平均壁厚,mm;

t 壓扁試驗壓頭間距,mm;

a 弧形扁試樣的原始厚度,mm;

b 扁試樣的原始寬度,mm;

d1、d2 破口環向撕裂長度,mm;

l 試樣原始標記,mm;

ak 衝擊韌性值,j/cm2;

δ5 伸長率,%;

σe 瓶體材料熱處理後的屈服應力保證值,n/mm2;

σea 屈服應力實測值,n/mm2;

σb 瓶體材料熱處理後的抗拉強度保證值,n/mm2;

σba 抗拉強度的實測值,n/mm2。

4 鋼瓶型式和引數

4.1 鋼瓶瓶體一般應符合圖1所示的型式。凹形底及帶底座凸形底的鋼瓶典型結構及主要附件見圖2。

4.2 鋼瓶的公稱容積和外徑一般應符合表1的規定。

4.3 常用瓶裝氣體的公稱工作壓力和充裝係數見表2。

圖1 鋼瓶瓶體型式

圖2 凹形底和帶底座凸形底鋼瓶的典型結構

表1 鋼瓶的公稱容積和外徑

表2 常用瓶裝氣體公稱工作壓力及充裝係數

5 技術要求

5.1 瓶體材料一般規定

5.1.1 必須採用鹼性平爐、電爐或吹氧鹼性轉爐冶煉的無時效性鎮靜鋼。

5.1.2 製造鋼瓶的鋼種必須經國家或國際有關部門鑑定認可,應選用優質錳鋼、鉻鉬鋼或其他合金鋼。

5.1.3 製造鋼瓶的材料,必須符合其相應國家標準或行業標準的規定,並有質量合格證明書。鋼瓶製造廠應按爐罐號進行各項驗證分析。

5.1.4 鋼瓶的瓶體材料,應具有良好的衝擊效能。

5.1.5 鋼瓶瓶體材料的化學成分限定見表3,化學成分允許偏差應符合gb 222中表2的規定。

表3 鋼瓶瓶體材料化學成分

5.1.6 製造小容積的鋼瓶若選用正火處理方法,可選用碳鋼材料,若選用調質處理,可選用合金鋼材料。

5.1.7 初軋坯或鋼坯

5.1.7.1 鋼坯的形狀尺寸和允許偏差應符合gb 13447的有關規定。

5.1.7.2 低倍組織

a. 不允許白點、殘餘縮孔、分層、氣泡、異物和夾雜;

b. 中心疏鬆不大於1.5級,偏析不大於2.5級。

5.1.8 無縫鋼管

5.1.8.1 鋼管的外形和內外表面質量應不低於gb 8163的規定。

5.1.8.2 鋼管的壁厚偏差不應超過公稱壁厚的。

5.1.8.3 鋼管如鋼廠已探傷,製造廠可在同一批鋼管中抽查10%;如鋼廠未逐根探傷,氣瓶製造廠則應逐根探傷,探傷合格級別應符合gb 8163的規定。

5.1.9 經鑑定的材料鋼種,鋼瓶製造廠應製造不少於20 000個鋼瓶投入使用,質量滿足各項要求後方可納標作為國家認可的鋼種。

5.2 設計一般規定

5.2.1 受壓部位的壁厚設計取用該材料熱處理後的σc保證值。正火處理的鋼瓶,熱處理後的屈服應力保證值σe應不大於520n/mm2。

5.2.2 設計計算瓶體壁厚應以水壓試驗壓力幾為準。鋼瓶的水壓試驗壓力為公稱工作壓力的1.5倍,永久氣體氣瓶的許用壓力不得超過水壓試驗壓力的0.8倍。

5.2.3 設計計算所選用的屈服應力,對正火或正火後回火處理的,不得大於最小抗拉強度的75%;對淬火後回火處理的,不得大於最小抗拉強度的85%。

5.2.4 設計應力的限定

5.2.4.1 應對材料的實際最大抗拉強度進行控制,要求淬火後回火熱處理的最大抗拉強度不應大於1 000n/mm2;小容積瓶最大抗拉強度不應大於1 100n/mm2;對具有應力腐蝕傾向的介質,抗拉強度不應大於880n/mm2。

5.2.4.2 設計應力係數f值的取用

a.對正火或正火後回火熱處理的鋼瓶設計,f值取用0.82;

b.對淬火後回火熱處理的鋼瓶設計,f值取用0.77。

5.2.5 簡體設計最小壁厚公式

1)  同時應滿足式(2)的要求,且不得小於1.5mm。

2)5.2.6 底部結構

5.2.6.1 凸形底有三種型式:

a.半球形;

b.碟形(見圖3a,b,c);

c.h形(見圖3d)。

圖3 凸形底結構圖

5.2.6.2 碟形底和h形底的結構應滿足下列要求:

r≥0.075 do;

h/do≥0.22;或h/do≥0.40

s1≥1.5 s;s1≥s

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