CN104772573A - 60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，包括高压气瓶的充气方法、封堵方法、带压焊封方法。本发明通过设计焊封夹具，对气瓶进行充气，采用充气、放气的置换方法，使气瓶内的气体纯度、露点达到所需要求；采用封针与充气嘴孔过盈配合密封方法，并采用敲击方法，对气瓶内的高压气体进行机械密封；采用焊接的方法对充气嘴孔进行焊接，使其焊接熔深达到要求。该充气、封堵、焊封工艺方法，保证了其高性能的技术指标要求，气瓶内氮气纯度在99.98%以上，露点低于-55℃；焊封后，充气嘴进行气密性检查，不允许漏气，检查焊接熔深不小于0.5mm。

Description

60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法
技术领域
 本发明涉及一种气瓶生产方法，尤其涉及一种60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法。
背景技术
随着科学技术的发展，原有高压气瓶指标不能满足新的指标要求，高压气瓶的压力要求越来越高，为满足高压气瓶高质量、高密封性、高安全性的性能指标，超高压气瓶已成为发展趋势，已逐步研制、应用，但随着气瓶的压强的提高，目前的气瓶生产方法在充气、封堵、焊封工艺上存在技术难题，无法满足超高压气瓶的要求。
发明内容
 本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，解决了现有技术中超高压气瓶在充气、封堵、焊封工艺上的难题。
本发明的技术方案包括以下步骤：
步骤1，充气过程： 连接气瓶与焊封夹具工装体螺纹，连接焊封夹具接口与充气管路，并进行充气；
步骤2，封堵过程：气瓶充气前，将封针与充气嘴留有一定距离，充气完成后，通过敲击力，将封针打入充气嘴小孔，靠过盈量实现机械密封；
步骤3，焊封过程：通过焊接快速将封针熔断，在充气嘴端面形成半球形焊点，实现永久焊接密封。
本发明的优点效果如下：
1.气瓶充气嘴与焊封夹具采用胶圈进行密封，密封方案优点在于密封所需拧紧力矩较小，操作简单且安全，这就使在拧紧与拆卸充气嘴与焊封夹具时，更加有利于安全操作。因此选用胶圈密封是高压密封方面一大突破。
2. 高压封堵原理为气瓶充气前，将工艺件与充气嘴留有一定间隙，充气完成后，通过敲击力，将工艺件打入充气嘴小孔，靠过盈量实现机械密封，其难点为压强越高，越不容易封住。通过工装夹具的设计并对封针相对于充气嘴孔的过盈量、敲击力的大小、充气嘴与封针的相对位移三要素的参数控制，使超高压气瓶的封堵取得成功,适用的气瓶最高压强可达60MPa以上。
3. 带压焊封，压强越高，在焊封时，越容易造成高压气体泄露，充气嘴和封针焊接密封时，既要保证焊接熔深，又要保证快速熔断，否则由于长时间受热可能造成封针机械密封失效，通过对钨极与充气嘴相对位置、焊接电流，焊接时间、氩气流量控制，使超高压气瓶的焊封取得成功, 适用的最高压强可达60MPa以上。
附图说明
图1为焊封夹具的结构示意图。
图中，1、胶圈，2、充气嘴，3、工装体，4、封针，5、保护套，6、导套，7、管路，8、铜垫圈，9、接口。
具体实施方式
结合具体实施例，详细描述本发明的具体步骤。
实施例
超高压气瓶可为复合材料高压气瓶或钢制气瓶。复合材料高压气瓶应包括钢制内胆、缠绕层，所述的钢制内胆为不锈钢焊接内胆，采用机械加工、旋压拉伸成筒身段的两个半个内胆，通过氩弧焊焊接一条环向焊缝而得到的整体不锈钢内胆，或通过旋压加收口直接成型的钢制内胆；不锈钢内胆表面与碳纤维缠绕层之间设有绝缘层；气瓶外防护层为高强玻璃纤维增强的缠绕层。钢制气瓶为气瓶的整体为钢制材料，通过焊接或旋压成型而成的气瓶。
本发明的具体工艺步骤如下：
步骤1，充气过程：如图1所示，连接焊封夹具与封针4，连接气瓶与焊封夹具的工装体螺纹，连接焊封夹具接口与管路；具体为，工装体3的一端连接气瓶充气嘴2，工装体3的另一端连接导套6，工装体3套装保护套5，封针4依次穿过保护套5、导套6并伸出工装体3，工装体3的侧面连接接口9，接口9连接管路7，接口9与工装体3之间设有铜垫圈8。
气瓶与焊封夹具工装体的连接密封采取胶圈1密封：在充气夹具上加工出密封槽，采用胶圈进行密封，密封方案优点在于密封所需拧紧力矩较小，操作简单且安全，根据实际情况，和胶圈的压合比，选取15×1.8-A-S-GB/T 3452.1-2005胶圈，并采用40-50 Nm力矩，这就使在拧紧与拆卸充气嘴与焊封夹具时，更加有利于安全操作。因此选用胶圈密封是高压密封方面一大突破。
当气瓶、焊封夹具、充气管路等连接好后，采用氮气置换方式，即，将气瓶充高纯氮到压强为10MPa以上，再将气瓶中的气体放出，进行8个循环以上，再进行充气，以保证气瓶内氮气纯度及露点要求。
继续充气，采用水冷的方式对气瓶进行降温，以便使气瓶的表面温度不会升得太高。
步骤2，封堵过程：高压封堵为气瓶充气前，将封针与充气嘴留有 5-12 mm距离，充气完成后，通过0.4-0.8MPa敲击力，将封针打入充气嘴小孔，靠过盈量实现机械密封，其难点为压强越高，越不容易封住。通过控制封针相对于充气嘴孔的过盈量0.05-0.09mm、敲击力0.4-0.8MPa、封针打入充气嘴深度2-6mm，保证封堵成功。
步骤3，焊封过程：将气瓶在焊接夹具上夹紧，调整钨极与充气嘴处的相对位置为1-4mm，通过焊接快速将封针熔断，在充气嘴端面形成半球形焊点，实现永久焊接密封。向焊封夹具里倒入酒精进行气密检查，不允许漏气。
本发明通过上述步骤，保证了其高性能的技术指标要求，气瓶内氮气纯度在99.98%以上，露点低于-55℃；焊封后，充气嘴进行气密性检查，不允许漏气，检查焊接熔深不小于0.5mm。

Claims (6)

1.60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1，充气过程： 连接气瓶与焊封夹具工装体螺纹，连接焊封夹具接口与充气管路，并进行充气；
步骤2，封堵过程：气瓶充气前，将封针与充气嘴留有一定距离，充气完成后，通过敲击力，将封针打入充气嘴小孔，靠过盈量实现机械密封；
步骤3，焊封过程：通过焊接快速将封针熔断，在充气嘴端面形成半球形焊点，实现永久焊接密封。
2.根据权利要求1所述的60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于所述的步骤1中，焊封夹具与气瓶及管路的连接结构为：工装体（3）的一端连接气瓶充气嘴（2），工装体（3）的另一端连接导套（6），工装体（3）套装保护套（5），封针（4）依次穿过保护套（5）、导套（6）并伸出工装体（3），工装体（3）的侧面连接接口（9），接口（9）连接管路（7），接口（9）与工装体（3）之间设有铜垫圈（8）。
3.根据权利要求1所述的60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于所述的步骤1中，气瓶与焊封夹具工装体的连接密封采取胶圈密封，选取15×1.8-A-S-GB/T 3452.1-2005胶圈，并采用40-50 Nm力矩。
4.根据权利要求1所述的60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于所述的步骤1中，当气瓶、焊封夹具、充气管路连接好后，采用氮气置换方式，即，将气瓶充高纯氮到压强为10MPa以上，再将气瓶中的气体放出，进行8个循环以上，再进行充气；采用水冷的方式对气瓶进行降温。
5.根据权利要求1所述的60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于所述的步骤2中，封针与充气嘴留有 5-12 mm距离，敲击力为0.4-0.8MPa，封针相对于充气嘴孔的过盈量为0.05-0.09mm，封针打入充气嘴深度为2-6mm。
6.根据权利要求1所述的60MPa超高压气瓶充气焊封工艺方法，其特征在于所述的步骤3中，将气瓶在焊接夹具上夹紧，调整钨极与充气嘴处的相对位置为1-4mm。
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