CN111843397A - 一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆 - Google Patents

一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气瓶内胆，特别涉及一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，该工艺包括如下步骤：选用不锈钢板作为胚料，根据内胆大小用切割机切割出相应尺寸的不锈钢圆板；使用前对模具表面进行清洗；处理后的不锈钢圆板放入第一模具内进行第一次冷拉，拉伸成瓶身胚体，再经过热处理及退火，本发明更改了现有产品的内胆的由传统的焊接结构改为拉伸成形一体式不锈钢结构，避免了瓶体漏气的情况，工艺中采用了冷拉的方式，避免了金属热拉存在薄厚不均匀，组织疏松的问题，通过发本明的工艺使得结构更加稳定和牢固，增强瓶体的抗压能力，可达到普通焊接内胆的3倍。

Description

一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆
技术领域
本发明涉及一种气瓶内胆，特别涉及一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆。
背景技术
随着我国汽车保有量的增加，挡车尾气对大气的污染越发严重，推广燃气汽车不仅符合应用天然气资源的经济战略，我国和世界发达国家一样，发展天然气代替汽、柴油作为汽车的能源是一个大趋势。然而作为应用天然气的关键设备-压缩天然气瓶(LiqefiedNaturalGas.简称LNG气瓶)已经有一些企业生产和应用，我国也建立了GB24159-2009《焊接绝热气瓶》的生产和检验标准，如检索文件，专利号为201320187358.0，公开的《一种车用液化天然气气瓶内胆》，该发明设置有安全气相空间，其与外壳构成真空空间，这样更能保护内胆并对气瓶起支承保护作用，但是可以结合(附图1)可以看出，该内胆的其生产方式是中间转板、焊接成桶、两头加焊两个封头焊接而成，由于生产工艺的局限，三条焊缝的质量难以保证，安全事故时有发生，而且使用寿命较短，就大量的分析结果，其生产和应用中存在如下缺陷：
(1)焊接质量难控制，一次成品率低、检验费用高，汽车燃气瓶属薄壁压力容器，只能单面焊，内壁焊接积馏难避免，尤其是T字焊缝接头，其焊接的缺陷集中部位，也是气瓶等压力容器的薄弱环节，靠 X射线拍片检验，未焊透、未熔合、气孔、夹渣、冷、热裂纹以及电弧引起的氢脆等因素造成的缺陷，很难一一检验出来，而且一只气瓶内胆最少要拍18张片，按目前市场的检验价格，检测费用要700元，而且X射线检验的是宏观缺陷，即合按JB/T4730标准检出的一级标准，对细小的孔洞(气孔、渣孔)还是存在的，这就是影响了气瓶内胆的真空度、漏率、漏放气速率和静态蒸发率等相关技术指标。
(2)细小的焊接缺陷往往是造成疲劳失效的源头，据国内外关于 LNG气瓶事故的分析报道，除了暴露在严重着火条件中气瓶发生失效以外，所有在使用中失效的LNG气瓶，几乎全部是在充气中或刚刚充气后出现的，气瓶反复充放气的压力循环使细小缺陷处产生疲劳裂纹，以致失效，而疲劳裂纹往往在焊缝、熔合线及热影响区中发生，尤其是纵向直焊缝，纵向焊缝，所受的是环向应力(δQ＝PD/2δ)，而纵向直焊缝的纵向应力只有环向应力的1/2(δm＝PD/4δ)。(注：该应力的计算方法是国际公认的“拉美公式”)。
发明内容
针对现有的技术不足，本发明提供一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，该工艺包括如下步骤：
步骤1：选用不锈钢板作为胚料，根据内胆大小用切割机切割出相应尺寸的不锈钢圆板；
步骤2：将步骤1不锈钢圆板的切割边进行打磨，将毛刺打磨清除，以及厚度检测；
步骤3：根据不锈钢圆板尺寸大小选定拉伸模具，模具具有至少四个深度依次加深的模具位，并且模具固定在合模机上，使用前对模具表面进行清洗；
步骤4：将步骤2处理后的不锈钢圆板放入第一模具内进行第一次冷拉，拉伸成瓶身胚体，再经过热处理及退火；
步骤5：将步骤4的瓶身胚体放入第二模具内进行第二次冷拉，拉伸成桶状胚体，再经过热处理及退火；
步骤6：将步骤5的桶状胚体放入第三模具内进行第三次冷拉，拉伸成符合直径要求的成型桶体，再经过热处理及退火；
步骤7：将步骤6成型桶体放入第四模具内进行第四次冷拉，拉伸成符合高度要求的成型桶体，再经过热处理及退火；
步骤8：将步骤7的成型桶体，放入收口机进行收口，得到成品瓶体。
步骤4、5、6和7中的退火过程都是通过脱火炉进行退火处理，退火炉的温度保持950-1000℃，持续时间15-20min，然后进行急速冷却。
每次拉伸完成对零件的拉伸状态进行观测，如果有褶皱或明显厚度不同停止下一次的拉伸，先修补处理。
拉伸步骤中拉伸速度50-70mm/min。
步骤8中成品瓶体的整体长度400-2000mm，瓶身横向直径 200-1000mm，瓶身侧壁厚1.5-4.5m。
本发明的有益效果：本发明更改了现有产品的内胆的由传统的焊接结构改为拉伸成形一体式不锈钢结构，避免了瓶体漏气的情况，工艺中采用了冷拉的方式，避免了金属热拉存在薄厚不均匀，组织疏松的问题，通过发本明的工艺使得结构更加稳定和牢固，增强瓶体的抗压能力，可达到普通焊接内胆的3倍。
具体实施方式
一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，该工艺包括如下步骤：
步骤1：选用不锈钢板作为胚料，根据内胆大小用切割机切割出相应尺寸的不锈钢圆板；
步骤2：将步骤1不锈钢圆板的切割边进行打磨，将毛刺打磨清除，以及厚度检测；
步骤3：根据不锈钢圆板尺寸大小选定拉伸模具，模具具有至少四个深度依次加深的模具位，并且模具固定在合模机上，使用前对模具表面进行清洗；
步骤4：将步骤2处理后的不锈钢圆板放入第一模具内进行第一次冷拉，拉伸成瓶身胚体，再经过热处理及退火，退火，第一模具可参考专利名称为“气瓶内胆成型拉伸模具”，申请号为201920147572.0 的专利；
步骤5：将步骤4的瓶身胚体放入第二模具内进行第二次冷拉，拉伸成桶状胚体，再经过热处理及退火，第二模具可参考专利名称为“一种拉伸气瓶内胆模具”，申请号为201920147160.7的专利；
步骤6：将步骤5的桶状胚体放入第三模具内进行第三次冷拉，拉伸成符合直径要求的成型桶体，再经过热处理及退火；
步骤7：将步骤6成型桶体放入第四模具内进行第四次冷拉，拉伸成符合高度要求的成型桶体，再经过热处理及退火，第三模具和第四模具可参考专利名称为“气瓶成型机”，申请号为：201920146851.5 的专利，第三模具和第四模具其实是同一种技术的两套模具，只是分别用来冷拉对应的直径和高度用。
步骤8：将步骤7的成型桶体，放入收口机进行收口，得到成品瓶体，收口机可采用热旋式收口机，可参考专利名称为“一种热旋压气瓶收口设备”，公开号为：209953678U的专利。
步骤4、5、6和7中的退火过程都是通过脱火炉进行退火处理，退火炉的温度保持950-1000℃，持续时间15-20min，然后进行急速冷却，退火的步骤是消除钢材拉开产生的引力。
每次拉伸完成对零件的拉伸状态进行观测，如果有褶皱或明显厚度不同停止下一次的拉伸，先修补处理。
拉伸步骤中拉伸速度50-70mm/min。
步骤8中成品瓶体的整体长度400-2000mm，瓶身横向直径 200-1000mm，瓶身侧壁厚1.5-4.5m。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，该工艺包括如下步骤：
(1)选材
步骤1：选用不锈钢板作为胚料，根据内胆大小用切割机切割出相应尺寸的不锈钢圆板；
(2)打磨
步骤2：将步骤1不锈钢圆板的切割边进行打磨，将毛刺打磨清除，以及厚度检测；
(3)定模
步骤3：根据不锈钢圆板尺寸大小选定拉伸模具，模具具有至少四个深度依次加深的模具位，并且模具固定在合模机上，使用前对模具表面进行清洗；
(4)拉伸
步骤4：将步骤2处理后的不锈钢圆板放入第一模具内进行第一次冷拉，拉伸成瓶身胚体，再经过热处理及退火；
步骤5：将步骤4的瓶身胚体放入第二模具内进行第二次冷拉，拉伸成桶状胚体，再经过热处理及退火；
步骤6：将步骤5的桶状胚体放入第三模具内进行第三次冷拉，拉伸成符合直径要求的成型桶体，再经过热处理及退火；
步骤7：将步骤6成型桶体放入第四模具内进行第四次冷拉，拉伸成符合高度要求的成型桶体，再经过热处理及退火；
(5)收口
步骤8：将步骤7的成型桶体，放入收口机进行收口，得到成品瓶体。
2.根据权利要求1所述的一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，其特征在于，步骤4、5、6和7中的退火过程都是通过脱火炉进行退火处理，退火炉的温度保持950-1050℃，持续时间15-20min，然后进行急速冷却。
3.根据权利要求1所述的一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，其特征在于，拉伸步骤中拉伸速度50-70mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，其特征在于，步骤8中成品瓶体的整体长度400-2000mm，瓶身横向直径200-1000mm，瓶身侧壁厚1.5-4.5m。
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