CN102242860A

CN102242860A - 具有防爆填料的民用石油液化气罐及制作方法

Info

Publication number: CN102242860A
Application number: CN2010101720552A
Authority: CN
Inventors: 吴银森; 李建国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明公开了一种具有防爆填料的民用石油液化气罐及制作方法，包括罐体和抑爆防爆填料，由于抑爆防爆填料为0.01～0.03MM的不锈铁箔或铁箔，经过专用设备切割、拉伸，形成的多孔蜂窝状结构，再经过专用设备将其卷曲成不同容量民用石油液化气罐的内部形状，在气罐上、下两个半体从中间焊接前装入，因此，其能够紧贴气罐的内壁，不会出现变形、塌陷等现象。制作方法是将带状不锈铁或铁进行中频加热预处理，在专用设备上轧制成0.01～0.03MM的箔、切割，接下来将轧制、切割好的不锈铁或铁箔拉制成多孔状，再将多孔状的箔卷制成呈蜂窝状的卷材，成型为被填充的罐体的整体内部形状。将蜂窝状的卷材装入罐体的下半体，对合罐体的上、下半体，在两个半体的焊缝处进行焊接，随后进行正火处理，正火温度840℃。由于使用不锈铁箔或铁箔制作的抑爆防爆填料的熔点均高于罐体焊接和正火温度，因此能够保证充填填料的结构完整有效，并与罐体紧密吻合形成一体。

Description

具有防爆填料的民用石油液化气罐及制作方法

技术领域

本发明涉及民用石油液化气罐防爆技术领域，特别涉及一种填充有蜂窝状不锈铁或铁箔的民用石油液化气罐及制作方法。

背景技术

随着城市化建设和经济发展，各种易燃气体如石油液化气体的生产、使用在国民经济和人民生活中愈来愈普遍，大型石油液化气储罐也愈加常见。目前民用石油液化气罐都是采用钢瓶。气罐内部并未增设专用的抑爆、防爆材料。中国专利文献92102437.1、200820001859.4记载了在储存和运输液化石油气或者类似加压产品的钢瓶、钢罐或钢化容器内部装有抑爆导热体-铝合金箔网，但是由于民用石油液化气罐都是由上、下两个半体从中间焊接而成，焊接的温度是1300℃，焊接之后为了消除应力还需对罐体进行正火处理，正火温度是840℃，这样的工艺流程使得在上、下两个半体合成前预先填入的防爆阻燃填料-铝合金箔在实施上述工艺中被熔化、至使防爆阻燃结构被破坏。原因就是因为铝合金箔的熔点仅为500多度，远低于焊接和正火的温度。

如果将填料制成小球状，在民用石油液化气罐经过焊接、正火后从气体出入口装入，这虽然绕过了焊接、正火的温度问题，但实践证明，填装一个15公斤的石油液化气罐需1小时的时间，而且填装重量明显增加，显然这个方法的实用性存在问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明选用了铁素体不锈钢或铁作为抑爆、防爆填料，制作成蜂窝状箔网充填钢罐内部，从而生产出具有防爆填料的民用石油液化气罐。

铁素体不锈钢俗称“不锈铁”，是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在0.11％～0.18％，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍(特钢不锈铁1Cr13的化学成份中允许含有镍Ni：≤0.60)，为强化某些特殊性能，一些铁素体不锈钢还含有其他合金元素，如Mo(钼)、Ti(钛)、Nb(铌)等元素。铁素体不锈钢不仅拥有昂贵的奥氏体不锈钢大多数力学性能和耐蚀性能，还在一些性能上优于奥氏体，特别在成型性、耐蚀性、抗氧化性上表现出色，被称为“经济型”不锈钢。这类钢具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力抗腐蚀优良等特点，而且其深冲性能优秀，类似于304钢；对氧化性酸有很强的耐腐蚀性，对碱液及大部分有机酸和无机酸也有一定的耐腐蚀能力；耐应力腐蚀开裂能力强于304钢种；热膨胀系数低于304钢种，耐氧化能力高，适合于耐热设备；因此很适合制作为本发明中民用石油液化气罐内的抑爆防爆填料。而且，铁素体不锈钢或铁箔的熔点高于1500℃，能保证在罐体焊接和正火处理工艺中不被熔化。

铁素体不锈钢成本低廉，价格稳定，并且具有许多独特的特点和优势，能够在多领域中替代奥氏体不锈钢。铁素体不锈钢的高温抗氧化性好，表面氧化剥落倾向小于奥氏体不锈钢，含有铌的铁素体不锈钢更具有良好的蠕变抗力，比奥氏体不锈钢更适用于高温循环氧化环境。

作为另一实施方式，本发明的抑爆、防爆填料还可以采用马氏体不锈钢，制作成蜂窝状箔网充填钢罐内部。马氏体不锈钢主要为铬含量在0.11％-0.18％范围内的低碳或高碳钢。标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100C°。与铁素体不锈钢相似，在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其他性能：如加入0.07％S(硫)或Se(硒)改善切削加工性能；2.加入约1％Mo(钼)及0.1％V(钒)，可以增加其耐磨性及耐蚀性；3.加入微量Mo(钼)、W(钨)、V(钒)，可以提高其的热强性。

本发明中具有防爆填料的民用石油液化气罐，包括罐体和抑爆防爆填料，所述的抑爆防爆填料为0.01～0.03MM的铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔，并经过专用设备切割、拉伸，使其形成多孔蜂窝状结构，再经过专用设备将其卷曲成不同容量民用石油液化气罐的内部形状，在气罐上、下两个半体从中间焊接前装入，因此，其能够紧贴气罐的内壁，不会出现变形、塌陷等现象。在其后对罐体进行焊接、正火等工艺处理中由于使用铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔制作的抑爆防爆填料的熔点均高于罐体焊接和正火温度，因此能够保证充填填料的结构完整有效，并与罐体紧密吻合形成一体。

许多连接不锈钢的方法都能够很好的应用于铁素体不锈钢，特别是焊接。通常，焊接是连接金属最经济且效率最高的方法，而一般来说，铁素体不锈钢较奥氏体不锈钢相比，焊后产生晶间腐蚀的倾向要小，特别是添加了Ti(钛)和Nb(铌)等稳定元素的铁素体不锈钢。

从性能来看，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢的强度高，而冷加工硬化倾向较低；抗氧化性好，抗应力腐蚀优良；导热系数大，为奥氏体不锈钢的130％-150％，线膨胀系数小，为奥氏体不锈钢的60％-70％。铁素体不锈钢及马氏体不锈钢屈服度高于奥氏体，而延伸率和成形性等同于碳钢。同时，它们也较易回收利用，有利于节省地球资源。铁素体不锈钢和碳钢的成形性相同，因此选择适当的钢种，铁素体不锈钢能加工成各种碳钢所能塑造的各种负责形状。而且就成形性来说，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢具有良好的冲压性能，因此能符合复杂的三维设计需要，并且在进行复杂变形后，并不影响其优良的耐蚀性，耐热性和装饰性。

试验证明：

铁素体不锈钢的抗拉强度为：mpa：≥540硬度：≤183HB

马氏体不锈钢的抗拉强度为：mpa：610硬度：200HB

铝合金的的抗拉强度为：mpa：150-400硬度：25～150HB

采用上述抑爆防爆填料后，能够解决石油液化气罐制作过程中对铝合金导热材料的破坏这一技术问题，避免因其结构受损在罐体壁上形成热聚焦点的隐患。从而实现民用石油液化气罐的防爆抑爆。

进一步地，本发明的另一目的是提供一种具有防爆填料的民用石油液化气罐的制造方法：

铁素体不锈钢和马氏体不锈钢俗称不锈铁。

将铁素体不锈钢或马氏体不锈钢或铁卷材经中频加热处理、轧制为0.01～0.03MM的箔，再经过专用设备切割、拉伸，经过加热的铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔的硬度降低，具有良好的易切削性，可以像铝合金箔一样容易切割，而且不会产生粘刀的问题。

本发明中将铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材轧制为0.01～0.03MM的箔，在这样的厚度下，铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔与同质量的铁素体不锈钢锭或铁锭或马氏体不锈钢锭相比，比表面有5个数量级以上的增加，由于比表面的大幅度增加，在其所填充的容器中能够形成更多、更细小的蜂窝结构。

根据上述实施方式，本发明的制作方法包括以下步骤：

1、检验铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材的材质；

2、根据检验结果，在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行中频加热，使用的频率为200～3000赫兹之间无级调节，其优选频率为1800赫兹；

3、在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行轧制，轧制厚度为0.01～0.03MM；按照间距为2MM，每个切口的宽度为6～10MM，切口与切口间距5MM的比例切割，隔行的切口相对应，然后拉伸形成多孔蜂窝状结构；

4、将轧制、切割好的多孔蜂窝状结构卷制成卷材，再成型为被填充的罐体的整体内部形状。

5、将上述整体内部形状装入罐体的下半体，扣合罐体的上半体，焊接罐体；

6、对焊接好的罐体做正火处理，正火处理的温度是840℃；

7、根据出厂标准对气罐进行检验；

8、检验合格的为成品。

本发明运用阻火器原理，从两个方面防止易燃易爆容器发生爆炸。一是抑制引起链锁反应(燃烧)的游离基，近代链锁反应理论认为燃烧是一种游离基的链锁反应，燃烧速度随着游离基的增加而增大。当火焰在充满可燃混合气的管道中传播时，如果管径变小，游离基撞击管壁而销毁的机率也就增大，当管壁小到一定数值(火焰蔓延临界直径)时，火焰就不能在其中传播。蜂窝状铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔制作成抑爆材料的技术就是利用此原理，在装有易燃易爆气(液)体的容器中装入上述材料后，容器内腔形成无数厚2mm、边长10mm的正六方形窝状小孔，由于这些小孔数量极多而且孔径极小，当火焰通过时，燃烧产生的游离基就会因与器壁频繁碰撞而能量大大降低直至销毁，进而达到熄灭火焰的目的。其二是消耗燃烧产生的热量，参与链锁反应的游离基的活性随着温度的升高而加大。燃烧产生的热量被耗于加热燃烧产物和反应区的物质和器壁。如果燃烧产生的热量被大大消耗，则反应区的温度便不能升高，游离基活性也就大大减弱。将蜂窝状铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔制作成抑爆材料的技术也利用了这一原理。一方面铁素体不锈钢导热系数高，加热时不易变形。而且其热传导率高，约为铬镍奥氏体不锈钢的130％～150％，非常适合热交换的用途。另一方面，由于将其制作成蜂窝状，而蜂窝状的每一小孔可以看做一小段管径。由于小孔非常小，则燃烧的热损失也会增加，大大消耗了燃烧产生的热量，使热量不能积累，所以使燃烧不能进行。

本发明解决了现有技术中阻燃材料燃点低，不适用于焊接和正火的技术问题，而且还具有降低产品制作成本的优势。产品制作方法简单易行。

附图说明

附图1为装有蜂窝状不锈铁或铁箔的民用石油液化气罐局部剖视图。

附图2为已切割的铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔。

附图3是一个立方体延展成箔其有效面积的示意图。

其中，1为罐体，2为焊缝，3为蜂窝状铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

根据图1所示，具有防爆填料的民用石油液化气罐包括罐体1、蜂窝状不锈铁或铁箔3和气体出口装置及罐体支撑部分。所述的罐体由上、下两个半体组成；由于气罐为只有一个很小的气体出入口的容器，因此作为抑爆防爆填料蜂窝状结构的铁素体不锈钢箔或马氏体不锈钢箔或铁箔需经过专用设备将其卷曲成不同容量民用石油液化气罐的内部形状，在气罐上、下两个半体从中间焊接前装入，扣合上下半体后对罐体进行焊接、正火处理，得到具有防爆填料的民用石油液化气罐。

所述的抑爆防爆填料为0.01～0.03MM厚度的铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔制作的多孔蜂窝状结构。

所述的抑爆防爆填料还可以为0.02MM厚度的铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔。

附图2为已切割的铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢箔。其中4为铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢箔，宽度为550MM，长度为几千米。5为A组切口，6为B组切口。A-B的间距为2MM，每个切口的宽度为10MM，切口与切口间距5MM。每一组有36个切口，在100MM的长度上有50组切口，也就是说在100MM的长度上有50×36＝1800个切口。每一个切口增加了两个有效截面，1800个切口就增加了3600个有效截面。设想将0.01MM的箔摞为100MM高，那么就是10⁴张，增加的有效截面就是36×10⁶个。

附图3是为了说明将一个立方体延展成箔时，其有效面积的增加量。如果我们设定这个立方体的边长a为100MM，那么它的一个表面7的面积就是a²，总面积为6a²。如果我们将其从中间一分为二，那么就增加了8、9两个外表面，为2a²。如果我们将其分为0.01MM的箔，其外表面就增加了2×10⁴a²。

结合附图2的说明，就会明白我们前面提到过的铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔与同质量的铁素体不锈钢或马氏体不锈钢或铁锭相比，比表面有5个数量级以上的增加。

其优选的制作方法为：根据对原料的检验，将带状铁素体不锈钢或马氏体不锈钢或铁卷材进行中频加热预处理，优选频率为800赫兹。加热后在专用设备上将其轧制成0.01～0.03MM的箔、切割，接下来将轧制、切割好的铁素体不锈钢或马氏体不锈钢或铁箔拉制成多孔状，再将其卷制成呈蜂窝状的卷材3，成型为被填充的罐体的整体内部形状。中频加热、轧制和切割均是在同一台设备上完成的。

将蜂窝状的卷材装入罐体1的下半体，扣合罐体1的上半体，在两个半体的焊缝2处进行焊接，随后进行正火处理，正火温度840℃。根据出厂标准对气罐进行检验得到成品。

另一优选制作方法为：

1、检验铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材的材质；

2、根据检验结果，在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行中频加热，加热频率为1800赫兹；

3、在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行轧制，轧制厚度为0.02MM；按照间距为2MM，每个切口的宽度为6MM或8MM或10MM，切口与切口间距5MM的比例，隔行切口相对应切割，然后拉伸形成多孔蜂窝状结构；

6、对焊接好的罐体做正火处理，正火处理的温度是840℃；

7、根据出厂标准对气罐进行检验；

9、检验合格的为成品。

根据原料材质差异，可以对上述步骤中的中频加热频率、轧制厚度、切口宽度进行调节。

利用上述方法还可以制作那些小入口的易燃液体储存容器，如：汽车油箱，制作方法如下：

1.检验不锈铁或铁卷材的材质；

2.根据检验结果，在专用设备上对不锈铁或铁卷材进行中频加热，使用的频率为200～3000赫兹之间无级调节；

3.在专用设备上对不锈铁或铁卷材进行轧制和切口，切口后拉伸形成多孔状的不锈铁或铁箔；

4.将轧制、切割好的多孔状不锈铁或铁箔卷制成呈蜂窝状的卷材，成型为被填充的易燃液体储存容器的整体内部形状。

5.将上述整体内部形状装入易燃液体储存容器的下半体，扣上易燃液体储存容器的上半体；

6.焊接易燃液体储存容器；

7.对焊接好的易燃液体储存容器做正火处理，正火处理的温度是840℃；

8.根据出厂标准对易燃液体储存容器进行检验；

9.检验合格的为成品。

经过上述工艺过程，一个装有防爆阻燃填料的民用石油液化气罐或易燃液体储存容器制作完成。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有防爆填料的民用石油液化气罐，包括罐体和气体出口装置及罐体支撑部分，其特征在于：在罐体内壁设有抑爆防爆填料，所述的抑爆防爆填料为0.01～0.03MM的铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔制作的多孔蜂窝状结构。

2.根据权利要求1所述的具有防爆填料的民用石油液化气罐，其中铁素体不锈钢箔或铁箔或马氏体不锈钢箔的厚度为0.02MM。

3.一种具有防爆填料的民用石油液化气罐的制作方法，包括以下步骤：

1、检验铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材的材质；

2、根据检验结果，在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行中频加热，使用的频率为200～3000赫兹之间无级调节；

3、在专用设备上对铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材进行轧制，轧制厚度为0.01～0.03MM；按照间距为2MM，每个切口的宽度为6～10MM，切口与切口间距5MM的比例切割，隔行切口相对应，切口后拉伸形成多孔蜂窝状结构；

4、将多孔蜂窝状结构卷制成卷材，再成型为被填充的罐体的整体内部形状。

6、对焊接好的罐体做正火处理，正火处理的温度是840℃；

7、根据出厂标准对气罐进行检验；

8、检验合格的为成品。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其中铁素体不锈钢或铁或马氏体不锈钢卷材的轧制厚度为0.02MM。

5.根据权利要求3或4所述的制作方法，其中中频加热频率优选为1800赫兹。