CN108687574A - 一种高纯气体钢瓶处理工艺 - Google Patents

一种高纯气体钢瓶处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯气体钢瓶处理工艺，包括如下步骤：（1）对钢瓶整体强度进行检验；（2）对钢瓶内壁进行研磨处理，（3）对钢瓶的内壁依次进行清洗和干燥处理；（4）对钢瓶内壁的粗糙度及有无异物进行检查；（5）对钢瓶的瓶口进行阀门装配；（6）对钢瓶的气密性进行检查；（7）向钢瓶内部充装6N氮气；（8）将钢瓶内部放空至微正压并对自钢瓶中放空的6N氮气中的水、氧及颗粒度含量进行检查；（9）对钢瓶进行抽真空处理；其中，步骤（7）（8）（9）过程中同时对钢瓶的外壁进行加热。本发明通过对钢瓶进行强度检验、研磨、气密性检验以及气体置换，使得钢瓶内部粗糙度大大降低，杂质含量大大降低，适用于高纯气体的充装。

Description

一种高纯气体钢瓶处理工艺
技术领域
本发明涉及钢瓶处理领域，具体涉及一种高纯气体钢瓶处理工艺。
背景技术
根据前瞻网出具的关于工业气体的深度研究报告显示，随着我国国民经济高速发展，工业气体行业在2000年后进入快速发展阶段。2010年我国工业气体市场规模达到410.38亿元，比2005年的245.75亿元增长了66.99%，在全球市场占比提高到10.62%。2012年，我国工业气体销售收入为745亿元，同比增长了7.29%；2015年销售收入1000亿元左右；预计到2017年，中国工业气体年产值可达到1200亿元，发展速度每年在10%左右。
工艺气体一般盛装于钢瓶中，新钢瓶或长时间使用后的钢瓶往往内壁比较粗糙，而且会含有一定的杂质，如果直接进行气体充装，尤其是充装高纯气体时，会严重影响气体的纯度，因此不宜直接使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高纯气体钢瓶处理工艺，通过对钢瓶进行强度检验、研磨、气密性检验以及气体置换，使得钢瓶内部粗糙度大大降低，杂质含量大大降低，适用于高纯气体的充装。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高纯气体钢瓶处理工艺，包括如下步骤：
（1）对钢瓶整体强度进行检验，如合格，则转至步骤（2），如不合格，则判定钢瓶废弃；
（2）对钢瓶内壁进行研磨处理，转至步骤（3）；
（3）对钢瓶的内壁依次进行清洗和干燥处理，转至步骤（4）；
（4）对钢瓶内壁的粗糙度及有无异物进行检查，如钢瓶内壁的粗糙度合格且钢瓶内壁无异物，则转至步骤（5），如钢瓶内壁的粗糙度不合格，则转至步骤S2，如钢瓶内壁粗糙度合格但有异物，则转至步骤（3）；
（5）对钢瓶的瓶口进行阀门装配，转至步骤（6）；
（6）对钢瓶的气密性进行检查，如合格，则转至步骤（7），如不合格，则转至步骤（5）；
（7）向钢瓶内部充装6N氮气，转至步骤（8）；
（8）将钢瓶内部放空至微正压并对放空气体中的水、氧及颗粒度含量进行检查，如合格，则转至步骤（9），如不合格，则转至步骤（7）；
（9）对钢瓶进行抽真空处理；
其中，步骤（7）（8）（9）过程中同时对钢瓶的外壁进行加热。
上述技术方案中，步骤（1）中，通过水压试验设备对钢瓶整体强度进行检验。
上述技术方案中，步骤（2）中，通过研磨装置对钢瓶内壁进行研磨，包括如下分步骤：
（2-1）通过研磨石注射机构向钢瓶内部填充研磨石至钢瓶体积的2/3-4/5处并通过研磨液注射机构向钢瓶中填充研磨剂，转至步骤（2-2）；
（2-2）通过水注射机构向钢瓶内部注入水至淹没研磨石，通过堵头堵住钢瓶瓶口，转至步骤（2-3）；
（2-3）通过行吊将钢瓶吊至钢瓶驱动机构上，开启钢瓶驱动机构以带动钢瓶旋转，钢瓶转速为40-60转/分钟，研磨时间18小时以上，转至步骤（2-4）；
（2-4）通过行吊将钢瓶以瓶口向下的姿势吊起，移动到指定倒研磨石的地方，打开堵头放出研磨石直至放空。
上述技术方案中，步骤(3)通过清洗装置和干燥装置对钢瓶进行清洗和干燥，包括如下分步骤：
(3-1)通过行吊将钢瓶吊离至离地面1-2米处，转至步骤（3-2）；
(3-2)通过去离子水加热装置和高压泵以使温度为50-70℃的高压去离子水冲洗钢瓶内部，观察出水情况，待出水没有黑色杂质后继续冲洗1-3分钟，转至步骤(3-3)；
(3-3)通过氮气加热装置和减压阀以使温度为100-110℃，压力为0.3-0.7MPa的氮气对钢瓶内部吹扫20-40分钟。
上述技术方案中，步骤（4）中，通过内壁检查装置对钢瓶内壁粗糙度及有无异物进行检查，通过粗糙度仪检查钢瓶内壁粗糙度，通过內窥灯人工目检钢瓶内壁有无异物。
上述技术方案中，步骤（5）中，通过阀门装配装置对钢瓶的瓶口进行阀门装配。
上述技术方案中，步骤（6）中，通过气密性试验装置对钢瓶的气密性进行检查。
上述技术方案中，步骤（7）中，通过充装管路将氮气源中的氮气充装至钢瓶内部。
上述技术方案中，步骤（8）中，通过充装管路将钢瓶内部放空至1.5-2个大气压，通过分析装置对放空气体中的水、氧及颗粒度含量进行检查。
上述技术方案中，步骤（9）中，通过充装管路和抽真空装置对钢瓶进行抽真空处理。
由于上述技术方案运用，本发明具有下列优点：本发明公开的高纯气体充装工艺，通过对钢瓶进行强度检验、研磨、气密性检验以及气体置换，使得钢瓶内部粗糙度大大降低，杂质含量大大降低，适用于高纯气体的充装。
附图说明
图1为本发明公开的高纯气体钢瓶处理装置的组成示意图；
图2为本发明公开的充装管路的示意图；
图3为本发明公开的高纯气体钢瓶处理工艺的流程图。
其中，110、水压试验装置；210、研磨装置；220、清洗装置；230、干燥装置；240、内壁检查装置；310、阀门装配装置；320、气密性试验装置；410、置换装置；420、分析转至；430、抽真空装置；440、充装管路；441、总管；442、第一分管；443、第二分管；444、第三分管；445、第四分管；450、钢瓶加热装置。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
参见图1至图3，如其中的图例所述，一种高纯气体钢瓶处理系统，包括：
承压性检验单元，其包括用于对钢瓶整体承压能力进行检验的水压试验装置110；
研磨单元，其包括用于对钢瓶内壁进行研磨的研磨装置210、用于对钢瓶内壁进行清洗的清洗装置220、用于对钢瓶内壁进行干燥的干燥装置230以及用于对钢瓶内壁粗糙度及有无异物进行检查的内壁检查装置240；
气密性检验单元，其包括用于对钢瓶的瓶口进行阀门装配的阀门装配装置310和用于对钢瓶的气密性进行检查的气密性试验装置320；
净化抽真空单元，其包括用于向钢瓶中充装置换气体的置换装置410、用于接收钢瓶放空时的置换气体的分析装置420、用于对钢瓶内部进行抽真空处理的抽真空装置430、连接钢瓶分别至置换装置410、分析装置420以及抽真空装置430的充装管路440以及用于对钢瓶外壁进行加热的钢瓶加热装置450；
移动单元，其包括用于调取钢瓶并在不同装置之间转移的行吊装置（图中未视出）。
一种实施方式中，研磨装置210包括用于向钢瓶中填充研磨石的研磨石注射机构、用于向钢瓶中填充研磨液的研磨液注射机构、用于向钢瓶中填充水的水注射机构以及用于驱动钢瓶旋转的钢瓶驱动机构。
一种实施方式中，清洗装置220包括用于提供加热去离子水的去离子水加热机构和设于去离子水加热机构出口的高压泵。
一种实施方式中，干燥装置230包括用于提高加热氮气的氮气加热机构231和设于氮气加热机构出口的减压阀。
一种实施方式中，内壁检查装置240包括用于检查钢瓶内壁粗糙度的粗糙度仪241和用于照亮钢瓶内壁的內窥灯。
一种实施方式中，置换装置410包括氮气储罐和设于氮气储罐411出口的减压阀。
一种实施方式中，充装管路440包括总管441、第一分管442、第二分管443、第三分管444以及第四分管445，第一分管442连接钢瓶至总管441，第二分管443连接置换装置410至总管441，第三分管444为放空管并与分析装置420连接，第四分管445连接抽真空装置430至总管441。
一种实施方式中，钢瓶加热装置450为加热夹套。
以下为一种高纯气体钢瓶处理工艺，包括如下步骤：
（1）通过水压试验装置110对钢瓶整体强度进行检验，如合格，则转至步骤（2），如不合格，则判定钢瓶废弃；
（2）通过研磨装置210对钢瓶内壁进行研磨处理，转至步骤（3）；
（3）通过清洗装置220和干燥装置230对钢瓶的内壁依次进行清洗和干燥处理，转至步骤（4）；
（4）通过内壁检查装置240对钢瓶内壁的粗糙度及有无异物进行检查，如钢瓶内壁的粗糙度合格且钢瓶内壁无异物，则转至步骤（5），如钢瓶内壁的粗糙度不合格，则转至步骤（2），如钢瓶内壁粗糙度合格但有异物，则转至步骤（3）；
（5）通过阀门装置装置310对钢瓶的瓶口进行阀门装配，转至步骤（6）；
（6）通过气密性试验装置320对钢瓶的气密性进行检查，如合格，则转至步骤（7），如不合格，则转至步骤（5）；
（7）通过充装管路440将置换装置410中的6N氮气充装至钢瓶内部，转至步骤（8）；
（8）通过充装管路440将钢瓶内部放空至微正压并通过分离装置420接收放空气体以对其中的水、氧及颗粒度含量进行检查，如合格，则转至步骤（9），如不合格，则转至步骤（7）；
（9）通过充装管路440和抽真空装置430对钢瓶进行抽真空处理；
其中，步骤（7）（8）（9）过程中同时通过钢瓶加热装置450对钢瓶的外壁进行加热。
步骤1中，如容积残余变形率小于等于6%时为合格，如容积残余变形率大于6%小于等于10%时，需测瓶体最小剩余壁厚。
步骤（2）包括如下分步骤：
（2-1）通过研磨石注射机构向钢瓶内部填充研磨石至钢瓶体积的2/3-4/5处并通过研磨液注射机构向钢瓶中填充研磨剂，转至步骤（2-2）；
（2-2）通过水注射机构向钢瓶内部注入水至淹没研磨石，使用堵头堵住钢瓶瓶口，转至步骤（2-3）；
（2-3）通过钢瓶驱动机构带动钢瓶进行旋转研磨，钢瓶转速为40-60转/分钟，研磨时间为18小时以上，转至步骤（2-4）；
（2-4）通过行吊装置将钢瓶以瓶口向下的姿势吊起，移动到指定倒研磨石的地方，放出研磨石直至放空。
步骤(3)包括如下分步骤：
(3-1)通过行吊装置将钢瓶吊离至离地面1-2米处，转至步骤（3-2）；
(3-2)通过去离子水加热机构和高压水泵以使温度为50-70℃的高压去离子水冲洗钢瓶内部，观察出水情况，待出水没有黑色杂质后继续冲洗1-3分钟，转至步骤(3-3)；
(3-3)通过氮气加热机构和减压阀以使温度为100-110℃，压力为0.3-0.7MPa的氮气对钢瓶内部吹扫20-40分钟。
步骤（4）中，通过粗糙度检测仪和内窥灯对钢瓶内壁粗糙度及有无异物进行检查。
步骤(6)中，浸入水槽中使钢瓶任何部位离水面最小深度大于5cm，在不少于1min的保压时间里，观察有无泄漏（如有固定不动的气泡，将其抹去，继续观察该部位是否还出现气泡）或压力回降现象。 受试瓶达到保压时间后,缓慢地将瓶内气体排出,可在瓶内保留适当余压,而后将受试瓶提出水槽。浸水法气密性试验中出现连续冒出气泡或固定气泡抹去后,仍出现气泡的受试瓶气密性试验不合格。
步骤（8）中，钢瓶内部放空至1.5-2个大气压。防止外界大气进入钢瓶中。
步骤（7）（8）（9）过程中同时通过钢瓶加热装置450对钢瓶的外壁进行加热的目的是为了附着在钢瓶内壁的杂质更容易被置换气体带走。
以下为钢瓶处理前后的参数对比
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）对钢瓶整体强度进行检验，如合格，则转至步骤（2），如不合格，则判定钢瓶废弃；
（2）对钢瓶内壁进行研磨处理，转至步骤（3）；
（3）对钢瓶的内壁依次进行清洗和干燥处理，转至步骤（4）；
（4）对钢瓶内壁的粗糙度及有无异物进行检查，如钢瓶内壁的粗糙度合格且钢瓶内壁无异物，则转至步骤（5），如钢瓶内壁的粗糙度不合格，则转至步骤（2），如钢瓶内壁粗糙度合格但有异物，则转至步骤（3）；
（5）对钢瓶的瓶口进行阀门装配，转至步骤（6）；
（6）对钢瓶的气密性进行检查，如合格，则转至步骤（7），如不合格，则转至步骤（5）；
（7）向钢瓶内部充装6N氮气，转至步骤（8）；
（8）将钢瓶内部放空至微正压并对放空气体中的水、氧及颗粒度含量进行检查，如合格，则转至步骤（9），如不合格，则转至步骤（7）；
（9）对钢瓶进行抽真空处理；
其中，步骤（7）（8）（9）过程中同时对钢瓶的外壁进行加热。
2.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（1）中，通过水压试验设备对钢瓶整体强度进行检验。
3.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（2）中，通过研磨装置对钢瓶内壁进行研磨，包括如下分步骤：
（2-1）通过研磨石注射机构向钢瓶内部填充研磨石至钢瓶体积的2/3-4/5处并通过研磨液注射机构向钢瓶中填充研磨剂，转至步骤（2-2）；
（2-2）通过水注射机构向钢瓶内部注入水至淹没研磨石，通过堵头堵住钢瓶瓶口，转至步骤（2-3）；
（2-3）通过行吊将钢瓶吊至钢瓶驱动机构上，开启钢瓶驱动机构以带动钢瓶旋转，钢瓶转速为40-60转/分钟，研磨时间18小时以上，转至步骤（2-4）；
（2-4）通过行吊将钢瓶以瓶口向下的姿势吊起，移动到指定倒研磨石的地方，打开堵头放出研磨石直至放空。
4.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤(3)通过清洗装置和干燥装置对钢瓶进行清洗和干燥，包括如下分步骤：
(3-1)通过行吊将钢瓶吊离至离地面1-2米处，转至步骤（3-2）；
(3-2)通过去离子水加热装置和高压泵以使温度为50-70℃的高压去离子水冲洗钢瓶内部，观察出水情况，待出水没有黑色杂质后继续冲洗1-3分钟，转至步骤(3-3)；
(3-3)通过氮气加热装置和减压阀以使温度为100-110℃，压力为0.3-0.7MPa的氮气对钢瓶内部吹扫20-40分钟。
5.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（4）中，通过内壁检查装置对钢瓶内壁粗糙度及有无异物进行检查，通过粗糙度仪检查钢瓶内壁粗糙度，通过內窥灯人工目检钢瓶内壁有无异物。
6.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（5）中，通过阀门装配装置对钢瓶的瓶口进行阀门装配。
7.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（6）中，通过气密性试验装置对钢瓶的气密性进行检查。
8.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（7）中，通过充装管路将氮气源中的6N氮气充装至钢瓶内部。
9.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（8）中，通过充装管路将钢瓶内部放空至1.5-2个大气压，通过分析装置对放空气体中的水、氧及颗粒度含量进行检查。
10.根据权利要求1所述的高纯气体钢瓶处理工艺，其特征在于，步骤（9）中，通过充装管路和抽真空装置对钢瓶进行抽真空处理。
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