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        氣瓶用無縫鋼管

        氣瓶用無縫鋼管

        來源:http://www.kempleton.com/??作者:無縫鋼管生產廠家??添加時間:2020-10-21??瀏覽次數:
        氣瓶用無縫鋼管

          氣瓶用無縫鋼管是適用于制造氣瓶和蓄能器殼體用無縫鋼管。

          氣瓶用無縫鋼管標準號 StandardNo: GB 18248-2008

          氣瓶用無縫鋼管中文標準名稱 StandardTitle in Chinese: 氣瓶用無縫鋼管

          氣瓶用無縫鋼管英文標準名稱: Seamless steel tubes for gas cylinder

          高壓氣瓶用無縫鋼管的技術要求

          1.1 鋼質

          高壓氣瓶用鋼采用無時效鎮靜鋼,一般由堿性平爐、電爐、吹氧堿性轉爐冶煉,有些鋼種還需經電渣重熔或真空冶煉。主要鋼種為優質錳鋼、鉻鉬鋼或其他合金鋼,優質碳鋼已很少采用。對化學成分的要求是:碳錳鋼C≤0.40%,S≤0.030%,P≤0.035%,S+P≤0.060%;鉻鉬鋼及其他合金鋼C≤0.40%,S≤0.035%,P≤0.030%,S+ P≤0. 055%;其他主要成分也作了相應規定。超級輕型氣瓶用合金鋼的化學成分要求:S≤0.010%,P≤0.015%,S+P≤0.020%對鋼的非金屬夾雜物和低倍組織均有較嚴格的要求,非金屬夾雜物為:(A+C)類≤3.0級,B類≤3.0級,之和≤5.5級;低倍組織中不允許有白點、殘余縮孔、離層、夾渣等缺陷。

          1.2 力學性能

          氣瓶是高壓容器, 為安全使用, 除要求有相應高的抗拉強度、屈服強度外, 還要求有高的伸長率和沖擊韌性。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℃; 前者普遍采用經正火或正火+ 回火處理的碳錳鋼鋼瓶,后者一般采用經調質處理的鉻鉬鋼或其他合金鋼鋼瓶。按GB5099-94 標準規定, 兩類鋼經熱處理后需分別做-20℃, -50℃V 型低溫沖擊試驗。其沖擊韌性、屈強比、伸長率應達到相應的規定值。用作坯料的無縫鋼管, 其試樣經熱處理后的檢驗結果亦應達到此規定值要求。

          1.3 工藝性能和金相檢驗

          按氣瓶制造廠要求, 需對無縫鋼管試樣做壓扁或冷彎試驗, 壓扁試驗按GB13440標準執行。

          對正火或正火+ 回火處理后的鋼管試樣, 要求晶粒度(100 倍) ≥6級,帶狀組織≤3.0 級, 魏氏組織≤2.0 級; 調質處理后的鋼管試樣, 其組織應為回火索氏體。另外, 對管體脫碳層深度也有相應要求。

          1.4 尺寸精度

          氣瓶瓶體壁厚, 在國際上是按小壁厚設計的。如國際標準ISO 4705,美國DOT ,德國DIN4664, 日本JI 8230, 8241 等的小壁厚計算均以屈服強度為依據。我國GB5099 標準中的小壁厚計算(參見計算公式), 也是從以前的按抗拉強度或屈服強度計算, 改為參照ISO4705 標準, 單按屈服強度計算。

          小壁厚給定后, 高壓氣瓶用無縫鋼管主要就是要其壁厚偏差不能小于其小壁厚, 以滿足氣瓶瓶體安全性的壁厚要求。在小壁厚的前提下,壁愈薄, 壁厚精度愈高, 則氣瓶重量輕、容積大, 即重容比小,氣瓶質量好。按GB5099 標準要求, 鋼管廠所供制造中、小氣瓶瓶體的無縫鋼管壁厚偏差一般為 + 15/- 10%。

          按GB5099標準要求, 中、小氣瓶瓶體外徑偏差, 即所供無縫鋼管外徑偏差一般為D ±1.25%。大容積氣瓶管的壁厚、外徑偏差, 需根據具體規格, 由供需雙方協議商定。

          1.5 管體表面質量和探傷

          因氣瓶表面質量直接影響到氣瓶使用的安全性和美觀, 故鋼管內外表面應無裂紋、折疊、結疤、離層、軋折、麻坑等缺陷存在; 若有這些缺陷, 則清除干凈, 且清除后的壁厚大于壁厚的負偏差, 或設計所需小壁厚值。

          為進一步管體整個斷面的質量, 出廠前的無縫鋼管, 需按GB 5777 標準進行超聲波探傷檢查, 其要求根據GB5099 標準, 按GB 8163 標準執行。

          2 高壓氣瓶用無縫鋼管的生產工藝

          國內外生產高壓氣瓶用無縫鋼管的方法主要有:

         ?、俅箜敼?mdash;—用鋼錠(坯) 沖孔-頂管方法制造氣瓶用管坯。鋼管廠、重型機械廠等常采用此種方法, 此法適于制造大口徑、厚壁大容量用高壓氣瓶和容器。

         ?、谲埞?mdash;—把鋼錠(或圓軋坯、連鑄坯) 加熱穿孔后, 經過周期軋管機或自動軋管機、連軋管機等熱軋成管坯, 然后熱定徑、矯直、精整成成品無縫鋼管。這是生產大批量氣瓶用管所采用的主要方法之一。

          為了擴大品種規格范圍, 軋管廠還可把通過熱軋后的管坯, 進步經冷軋(拔) 機減徑減壁加工成制造中、小容積氣瓶用管坯; 也可把通過熱軋后的管坯, 經熱擴機擴徑減壁加工成制造大容積氣

          瓶用管坯。

          3 高壓氣瓶用無縫鋼管生產

          3.1 產品標準

          國外制造鋼質無縫氣瓶已有半個世紀以上歷史, 比較著名的氣瓶標準有美國的DOT規范、ASME規范第八卷(壓力容器) , 德國的D IN4664 標準, 日本的JI 8230, JI8241 標準, 國際標準ISO 4705 和一些國家的著名企業標準。目前一般普遍等效采用國際標準ISO4705, 各國的標準均有向此標準靠近的趨勢。國外生產高壓氣瓶用無縫鋼管工藝主要是軋管和大頂管, 也制訂了相應的生產無縫鋼管的國家標準或企業標準, 如美國ASME 第2卷(材料) 中的SA - 372 標準, 日本的JI3429標準等, 都是反映目前國際水平的氣瓶用材和管子標準。

          國內高壓氣瓶生產始于60 年代, 按國家勞動總局65 規程組織生產, 一直到1979 年修改為79 規程, 1985 年開始建立我國第一部氣瓶標準,即GB5099《鋼質無縫氣瓶》, 后于1994 年修改, 沿用至今。該標準以ISO4705 國際標準為基礎, 參照了有關國家標準制定而成, 對鋼種、成分、性能要求、尺寸設計進行了較嚴格的規定, 并盡量向國際標準靠近, 是一個接近國際水平的國家標準。它基本上反映了我國目前的氣瓶及氣瓶用無縫鋼管的生產水平。有關無縫鋼管廠也制訂了相應的生產氣瓶管的企業標準, 以適應氣瓶的設計、生產需要。目前, 國家冶金局正在組織制訂國家氣瓶用無縫鋼管標準, 這標志著我國氣瓶用無縫鋼管進入了一個新的、統一的發展階段。

          3.2 材質與性能

          國外早期氣瓶多采用碳鋼和錳鋼, 自本世紀中期末, 已基本采用錳鋼和鉻鉬鋼。如德國蒂森公司曾用46Mn5, 40Mn4 等鋼號; 英國切斯菲爾特廠采用0.35%C, 1.50% 左右M n 的錳鋼生產的小型氣瓶占85%; 日本住友公司也采用0.37%~ 0. 44%C, 1.35%~1. 65%M n的錳鋼; 美國是用C≤0.40% ,1. 35%~ 1. 65%M n 的錳鋼。錳鋼氣瓶一般經正火, 或正火+ 回火, 或油淬+ 回火處理,由無縫鋼管廠提供試樣經相應熱處理的力學性能數據。錳鋼成本低、強韌性好, 具有良好無時效敏感性, 油淬+ 回火后韌性好, 是制造工作壓力為14.7M Pa, 使用溫度為- 20~ 60℃氣瓶的經濟實用的材料, 適合于充裝永久性氣體。

          進入60 年代, 鉻鉬鋼及其他合金鋼氣瓶大量發展; 到80 年代,鉻鉬鋼及其他合金鋼氣瓶已占整個氣瓶業的80%。80 年代初, 已發展到用37CrNi3MoVA鋼制造工作壓力達40M Pa 的高壓氣瓶, 該鋼具有良好的低溫沖擊韌性和抗疲勞性能; 英國切斯菲爾特中型鋼瓶廠所制氣瓶的85% 為含C 約0.35% , Cr1.0% ,Mo0.20%左右的鉻鉬鋼氣瓶, 錳鋼氣瓶占15% , 年產量75 萬支;德國蒂森公司常用34CrMo4 鋼; 美國常用4130 鋼(相當于我國的30CrMo 鋼)生產氣瓶; 意大利達爾明公司1966 年所制203mm×5. 5mm 鉻鉬鋼氣瓶, 鋼號相當于我國的30CrMo 鋼, 其瓶體比相應的錳鋼氣瓶輕20% , 但使用壓力卻比錳鋼氣瓶高, 可到19.61M Pa 以上。鉻鉬鋼及其他合金鋼氣瓶一般在經調質后使用, 鋼管生產廠需提供試樣經調質后的力學檢驗性能數據。該類氣瓶強韌性比錳鋼氣瓶高, 是低溫沖擊韌性(- 50℃, V 型)、抗循環疲勞性能好, 使用壓力高, 重量輕, 重容比小, 適于在寒冷地區、海洋、航天、深井及其他環境下使用; 而更輕型、重容比更小的高壓氣瓶已成為近年來氣瓶制造業的發展趨勢。

          國內氣瓶用無縫鋼管生產起步于60 年代, 開始用35, 45 鋼; 70 年代普遍采用DZ40鋼; 到80 年代初, 已大量生產錳鋼氣瓶用管,代表鋼號有40Mn2, 42Mn2, 40Mn2V 等, 少量用30CrMoA , 35CrMoA , 30CrMnSiA 等鋼管制造氣瓶。80 年代中期至90 年代中期,隨著國家氣瓶標準的建立、修改和氣瓶使用范圍的擴大, 為改善低溫沖擊韌性, 并盡快與國際標準接軌, 錳鋼氣瓶C 含量兩次下調,后已從≤0.44% 降至≤0.40% , 提高了Mn/C 比, 使用較多的代表鋼號為34M n2V ,37Mn (常調質態使用) ; 并且, 市場普遍開始需要重容比小, 工作壓力高、安全耐用, 無應力腐蝕或氫脆的輕型氣瓶, 故以Cr- Mo鋼為代表的Cr- M n- Si, Cr- Ni- Mo- V鋼等氣瓶也很快發展起來。采用較多的是30CrMoA , 35CrMoA鋼, 它比錳鋼氣瓶的屈服強度提高了60%, 節約了充填空間30% ,重量減少了25% 以上??傊? 由于國內氣瓶材質性能的發展趨勢與國際基本一致, 故它預示著我國氣瓶用無縫鋼管有著廣闊的國內國際市場。

          3.3 生產工藝

          目前, 國外生產高壓氣瓶用無縫鋼管的工藝主要還是軋管和大頂管。前者配以冷軋(拔) 工藝可生產 60mm ×3mm 的小容積氣瓶用管, 配以熱擴則可生產 720mm 的大容積氣瓶用管。如英國著名的切斯菲爾特無縫鋼瓶廠生產的小型鋼瓶規格為 63~117mm , 生產的中型鋼瓶規格為176~267mm; 德國曼內斯曼公司的REISHOIZ鋼管廠用大頂管工藝可生產內徑為990mm、壁厚為250mm的大容積高壓氣瓶和高壓容器。美、英、德、俄、日、法、意等國是世界上生產各類高壓氣瓶和容器的主要國家。

          國內70~ 80 年代生產高壓氣瓶用無縫鋼管主要靠自動軋管、周期軋管工藝, 為中、小容積氣瓶供坯; 更小口徑薄壁氣瓶管要在熱軋管坯基礎上,繼續通過冷軋(拔) 工藝以減小外徑、壁厚并提高其精度和改善表面質量; 大口徑高壓氣瓶用管也是在熱軋管的基礎上, 繼續通過熱擴拉拔工藝以擴大外徑、減薄壁厚。為改善壁厚精度和表面質量, 目前正在籌劃以斜軋擴管代替拉拔式擴管工藝;要得到壁更薄, 表面更光潔, 外徑、壁厚精度更高的氣瓶管, 還需通過旋壓工藝, 該工藝一般放置在氣瓶制造廠或有關機器制造廠。

          80 年代后期以來, 隨著國內軋管工藝的發展, 生產中、小容積氣瓶用管已逐步采用引進的現代化熱連軋工藝和AccuRoll 熱軋管工藝, 其特點是生產批量大, 管子壁薄, 尺寸精度和表面質量較自動軋管、周期軋管好,熱軋管工藝技術和產品質量能夠達到國際水平。在大頂管方面, 武漢重型鑄鍛廠引進日本住友公司的設備和工藝技術建設的機組,已于1996年投產, 可生產1067mm ×165mm 的合金鋼管, 為開創國內大容積高壓氣瓶和容器的生產奠定了更雄厚的基礎。另外, 各鋼管廠的冶煉、機加工、探傷、精整設備及工藝技術已更趨完善和現代化, 也為高壓氣瓶和容器用管的深加工和檢測提供了更好的手段。


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