钢质无缝气瓶.docx

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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

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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。

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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

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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。

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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。

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图1钢瓶瓶体型式

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图2凹形底和带底座凸形底钢瓶的典型结构

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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Do

mm

允许偏差

％

小容积

0.4

+20

-0

60，70

+1.25

-2.00

0.7

70

1.0

89

1.4

2.0

89，108

2.5

+10

-0

108，120，140

3.2

120，140

4.0

5.0

6.3

7.0

140，152

8.0

9.0

10.0

152，159

12.0

152，159，178，180

中容积

20.0

+5

-0

203，219

±1.25

25.0

32.0

36.0

38.0

219，229，232

40.0

45.0

50.0

63.0

245，267，273

70.0

80.0

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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、H2

30

20

15

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高压液化气体

二氧化碳

CO2

20

15

0.74

0.60

氧化亚氮

N2O

15

12.5

0.62

0.52

乙烷

C2H6（CH3CH3）

20

15

12.5

0.37

0.34

0.31

乙烯

C2H4（CH2=CH2）

20

15

12.5

0.34

0.28

0.24

氙

Xe

12.5

1.23

六氟化硫

SF6

12.5

8

1.33

1.17

氯化氢

HCl

12.5

0.57

三氟氯化烷

CF3Cl

12.5

8

0.94

0.73

三氟甲烷

CHF3

12.5

0.76

六氟乙烷

C2F6（CF3CF3）

12.5

8

1.06

0.83

偏二氟乙烯

C2H2F2

（CH2=CF2）

12.5

8

0.66

0.46

氟乙烯

C2H3F

（CH2=CHF）

12.5

8

0.54

0.47

三氟溴甲烷

CF3Br

12.5

8

1.45

1.33

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5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。

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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

Mn

MnH

CM

C

max0.40

max0.40

0.26~0.34

0.32~0.40

Mn

1.40~1.75

max1.70

0.40~0.70

0.40~0.70

Si

max0.37

max0.37

0.17~0.37

0.17~0.37

S

max0.030

max0.035

max0.035

max0.035

P

max0.35

max0.035

max0.030

max0.030

S+P

max0.06

max0.06

max0.055

max0.055

V

max0.12

?

?

?

Cr

?

?

0.80~1.10

0.80~1.10

Mo

?

?

0.15~0.25

0.15~0.25

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

。

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

…………………………………

（1）

　　同时应满足式

（2）的要求，且不得小于1．5mm。

…………………………………

（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）。

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图3凸形底结构图

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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≥0．40

　　S1≥1．5S；S1≥S

　　S2≥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。