焊接绝热气瓶设计制造课件.ppt

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1、焊接绝热气瓶设计制造焊接绝热气瓶设计制造焊接绝热气瓶是指在内胆与外壳的夹层之内包扎绝热材料并使其处于真空状态的用于储存低温液化气体（临界温度小于等于50的气体）的气瓶。焊接绝热气瓶由内胆、外壳、绝热层、内外胆之间的连接件、保护圈与外壳之间的连接件以及支撑气瓶的底座等部分构成。夹层的高真空及内胆所缠绕的多层绝热材料对内胆形成了一道超级绝热保护，保证了内胆的低温绝热性能。焊接绝热气瓶目前对应的标准有GB24159-2009焊接绝热气瓶和各制造单位制定的企业标准（企业标准一般针对LNG 焊接绝热气瓶和卧式焊接绝热气瓶气瓶）。5.11.1 焊接绝热气瓶的结构特征及型号表示方法5.11.1.1 气瓶的形

2、式分为为立式和卧式，见图5.60 和图5.61。图5.61 5.11.1.2 型号表示方法气瓶的产品型号应按GB 15384 进行命名，详见第四章。5.11.2 焊接绝热气瓶设计焊接绝热气瓶设计5.11.2.1 一般规定气瓶由内胆、外壳以及夹层中的绝热层和阀门管路系统组成。内胆与外壳之间的连接应能保持稳固，并能承受移运过程中的惯性载荷。内胆的组成应为三部分，即纵焊缝不得多于一条，环焊缝不得多于两条。不允许两片式结构。气瓶应采用真空多层绝热方式，并进行传热计算，总的热传递不超过2.09 J/（hl）。5.11.2.2 内胆1封头设计气瓶内胆的封头应是无缝的，凹面承受压力，形状为半球形或长短轴比为

3、21 的标准椭圆形。2内胆壁厚内胆的设计壁厚计算所依据的内压力为计算压力，即水压试验压力。内胆设计壁厚不小于按（5.19）式计算的结果：o式中壁应力 取下列各项中的最小值：o310MPa；o实测的焊接接头的最小抗拉强度的50%；o实测的母材的最小抗拉强度的50%；o实测的母材的屈服强度；带纵缝内胆的壁应力不超过上述数值最低值的85%。3内胆开孔只准在封头上开孔，开孔应是圆形。开孔直径不得大于内径的1/3 且不大于76mm，开孔位于以封头中心为中心80%封头内直径的范围内。内胆上的每一个开孔应焊装管接头，管接头与封头的连接应采用全焊透的焊接形式。5.11.2.3 外壳外壳应设置超压泄放装置。外壳

4、筒体和封头壁厚的设计应满足许用外压力不小于0.21MPa 的要求。外壳筒体壁厚按公式（5.20）进行校核：外壳筒体壁厚按公式（5.20）进行校核：5.11.2.4 焊接接头纵、环焊缝应采用全焊透对接型式。纵焊缝不得有永久性垫板。环焊缝允许采用永久性垫板或缩口结构。连接到内胆封头或筒体上的所有附件，应采用熔化焊的方法，对于受压元件的焊接接头应保证全焊透。钎焊和螺纹连接仅允许用于与内胆不直接相连的接头。5.11.2.5 附件（1）安全附件气瓶内胆应设置安全阀、爆破片、压力表等安全附件，且其应与内胆直接连通。所选用的安全附件应满足相关标准的规定，并通过相关型式试验，保证产品的安全性。安全阀、爆破片排

5、放能力应满足安全泄放量的要求。安全泄放量的计算见附录A（规范性附录）。安全阀的开启压力不大于工作压力的1.2 倍，爆破片的爆破压力不大于工作压力的2 倍。（2）压力表应采用禁油压力表，其量程为工作压力的1.53 倍，精度不低于2.5 级。气瓶应装备满足低温液体充装、输出、排放等操作要求的阀门和液位计，阀门、液位计部件所用的密封件应与所盛装的介质相容。（3）其它附件附件的结构设计和布置应便于操作及焊缝的检查。附件与气瓶的连接焊缝应避开气瓶的纵、环焊缝。附件的结构形状及其与气瓶的连接，应防止造成积液。底座应保证气瓶直立时的稳定性。当气瓶盛装介质后的总重量超过40kg 时，应考虑吊装附件。应考虑气瓶

6、阀门、管路和安全附件等的保护装置，避免易损。5.11.3 焊接绝热气瓶制造基本过程焊接绝热气瓶制造简要工艺流程如下：内胆剪板下料筒体卷制焊纵缝与封头组对焊接射线检测气压试验氦质谱检漏除油包覆绝热材料外壳体剪板下料筒体卷制焊纵缝组焊后封头与内胆套装组焊前封头氦质谱检漏抽真空抛光组装接管组装阀门气密性试验贴标签出厂检验交付5.11.4 焊接绝热气瓶制造过程中常见的缺陷焊接绝热气瓶的缺陷主要包括瓶体质量的缺陷和绝热性能的失效两方面。瓶体质量的缺陷基本等同于焊接气瓶。本节主要介绍焊接绝热气瓶的绝热性能失效。绝热性能失效主要包括真空度偏低及丧失、静态蒸发率偏高等。5.11.4.1 真空度偏低及丧失真空度

7、偏低的原因有多种，如抽真空时间不足导致放气量过大从而导致真空度降低，封结时抽真空口漏入大气，导致真空度降低或丧失等，真空度丧失会直接导致夹层中的对流传热增大，从而造成气瓶的蒸发率增加，真空丧失甚至会造成气瓶充装低温液体后瓶体外壁结霜。因此，有些有经验的制造厂会增加“冷试”（充装少量低温液体）流程以检测气瓶的宏观真空度状况。5.11.4.2 静态蒸发率值偏高蒸发率值偏高的原因包括，结构设计不合理造成传热偏大，真空度偏低导致对流传热过大，从而导致瓶内低温液体蒸发量增大，蒸发率偏高。焊接绝热气瓶需按批进行静态蒸发率的测量，测量结果需要达到标准要求的蒸发率指标。5.11.5 焊接绝热气瓶制造及制造质量

8、要求1组批气瓶按内胆组批进行制造，同时在内胆组批的基础上进行产品组批。即一个内胆批允许分组配制成几个产品组批。2焊接工艺评定气瓶制造单位在改变内胆材料、焊接材料、焊接工艺、焊接设备时，投产前均应进行焊接工艺评定，焊接工艺评定除按本标准规定外，其余要求应符合JB 4708的规定。焊接工艺评定可以在焊接工艺评定试板上进行，也可以直接在内胆筒体上进行。进行焊接工艺评定的焊缝，应能代表内胆的主要焊缝（纵、环、角焊缝）。焊接工艺评定试板经外观检查应无咬边、裂纹、表面气孔、焊渣、凹坑、焊瘤等缺陷，试板焊缝经100%射线透照检测，检测结果应符合JB/T 4730.2标准级要求。焊接工艺评定用的焊接接头试样数

9、量规定如下：拉力试样2件，横向弯曲试样4件（面弯、背弯各2件），内胆材料最低使用温度下低温冲击试样6件（焊缝、热影响区各3件）。当内胆材料的厚度不小于2.5mm时，应进行最低使用温度下的低温冲击试验；当内胆材料的厚度小于2.5mm时免做。焊接工艺评定试验结果要求如下：（1）焊接接头试样无论断裂发生在任何位置，其实测抗拉强度均不得小于内胆材料标准规定值的下限。（2）焊接接头低温冲击试样的冲击值应不小于表5.28的要求：（3）焊接接头试样弯曲至180o时应无裂纹，试样边缘的先期开裂可以不计，但由夹渣或其它焊接缺陷引起的焊角开裂应判为不合格。焊接工艺评定报告需由焊接责任工程师审核，制造单位技术总负责

10、人批准。3筒体筒体由钢板卷焊时，钢板的轧制方向应与筒体的环向一致。筒体同一横截面最大最小直径差e 不大于0.01Di。筒体纵缝对口错边量b 不大于0.1Sn，见图5.62。筒体纵焊缝棱角高度E 不大于0.1Sn+2mm，见图5.63，用长度l 为1/2Di，但不大于300mm 的样板进行测量。4封头封头钢板不允许拼接。封头最小厚度应不小于内胆筒体设计壁厚的90%，不得有突变。封头的形状与尺寸公差不得超过表5.29 的规定，符号见图5.64 所示。封头不得有裂纹、起皮、折皱等缺陷。5未注公差尺寸的极限偏差未注公差尺寸的极限偏差按GB/T 1804 的规定，具体要求如下：机械加工件为中等m 级；非

11、机械加工件为粗糙c 级。6组装气瓶的各零件组装前均应检查合格，且不准进行强力组装。封头与筒体对接环缝对口错边量b 不大于0.25Sn，棱角高度E 不大于0.1Sn+2mm，见图5.65，检验尺的长度应不小于150mm。附件的组装应符合图样的规定。7内胆焊接的一般规定 气瓶的焊接，应由持有相应类别的“锅炉压力容器压力管道焊工资格”的人员担任。施焊后，焊缝应有可跟踪的标识和记录。气瓶的纵、环焊缝焊接应采用自动气体保护焊，施焊工艺应严格按照评定合格的焊接工艺进行。焊接坡口的形状和尺寸，应符合图样规定。坡口表面应清洁、光洁，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。焊接（包括焊缝返修）应在室内的专用场地上进行，焊

12、接场地应保持清洁、干燥，地面应铺橡胶或木质垫板，零部件应放在铺有木板的架子上。气瓶的焊接工作，应在相对湿度不大于90%，温度不低于0的室内进行。施焊时，不得在瓶体上非焊接处引弧，纵焊缝应有引弧板和熄弧板。去除引、熄弧板时，应采用切除的方法，严禁使用敲击的方法，切除处应磨平。8焊缝外观内胆对接焊缝的余高为01.5mm，同一焊缝最宽最窄处之差不大于3mm。角焊缝的几何形状应圆滑过渡到母材。气瓶上的焊缝不允许咬边、未焊透，焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、凹陷和不规则突变，焊缝两侧的飞溅物应清除干净。9无损检测内胆纵、环缝经外观检测合格后应按要求进行无损检测。气瓶的无损检测应由持有相应检测方法的“

13、特种设备检验检测人员证”的人员担任。内胆纵、环焊缝进行100%射线透照检测，射线透照检测按JB/T 4730.2 进行，焊缝缺陷等级不低于级，射线透照底片质量为AB 级。10焊缝返修焊缝返修应按返修工艺进行，应由具有“锅炉压力容器压力管道焊工资格”的人员担任，返修部位应重新按原检验工艺要求进行外观和无损检测。内胆焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次，如超过时，返修前须经制造单位技术总负责人批准。返修次数和返修部位应记入产品生产检验记录，并在产品合格证中注明。11.表面质量及清洁度内胆及外壳的内外表面均应光滑，不得有裂纹、重皮、划痕等缺陷，否则应进行修磨，修磨处应圆滑光洁，且壁厚需满足设计的要求。

14、内胆内外表面及所有接触介质的零部件应进行脱脂处理，符合JB/T 6896 有关规定，并有良好的保护措施。凡处于真空状况的表面和零部件应清洁干燥，不得有油污、灰尘。12容积与重量气瓶内胆的实测水容积不应小于其公称容积，实测容积可以用理论计算代替，但不得有负偏差。气瓶制造完毕后应逐只进行净重测定。13压力试验气瓶的内胆经射线透照检测合格后应逐只进行压力试验，压力试验采用水压或气压试验，水压试验介质为清洁的水且氯离子含量应不超过25ppm，气压试验应采用干燥无油的空气或氮气。气压试验应有安全措施。在试验压力下保压应不少于30 秒，内胆不得有宏观变形、泄漏和异常响声等现象，压力表量程为试验压力的2.0

15、3.0 倍，精度不低于1.5 级。水压试验后应及时排清内胆与接管中的水，并使其干燥。如果在压力试验中发现焊缝有泄漏，应按规定进行返修，返修合格后，重新按要求进行压力试验。14内胆焊接接头力学性能试验气瓶内胆应每批取一只内胆进行焊接接头力学性能试验。对公称容积小于等于100L 的气瓶在内胆上取样，公称容积大于100L 的内胆允许在产品焊接试板上取样。产品焊接试板应和受试内胆在同一块钢板（或同炉批钢板）上下料，作为受试内胆纵焊缝的延长部分与纵缝一起焊成，试板应标上受试内胆和焊工的代号，试板上的焊缝应进行外表检查和100%射线透照检测，并符合标准对焊缝的规定，焊接试板尺寸和试样取样的位置按图5.66

16、。试样的焊缝截面应良好，不得有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷。力学性能试验结果应符合焊接工艺评定中相应的要求。15绝热材料与吸附材料绝热材料及吸附材料应为阻燃材料并应符合图样的规定。绝热层包扎应牢固，不应出现溃散现象。16真空检漏气瓶应逐只进行真空检漏，漏率应符合GB24159 标准的要求。如果在真空检漏试验中发现焊缝有泄漏，可按规定进行返修，返修合格后，重新要求进行压力试验，合格后再按照要求进行真空检漏试验。17真空气瓶充装液氮后，夹层真空度不低于210-2Pa。18管路气密性试验气瓶的阀门及安全附件组装后应用干燥无油的洁净空气或氮气进行管路气密性试验，试验压力为工作压力，保压时间不

17、少于1 分钟。阀门、接头及安全附件等不得有泄漏现象。19最大充装量气瓶的最大充装量应在设计图样和提供给用户的技术文件中注明。20GB24159-2009焊接绝热气瓶的型式试验项目：真空度的试验、真空夹层漏率试验、漏放气速率试验、静态蒸发率试验。5.11.6 焊接绝热气瓶制造标志和出厂文件5.11.6.1 气瓶一般在明显位置固定有铭牌，铭牌一般包括以下内容：a）制造单位名称和制造许可证号码；b）气瓶编号；c）标准代号；d）公称容积；e）工作压力；f）内胆试验压力；g）充装介质；h）最大充装量；i）净重；j）检验和监检钢印；k）制造日期。瓶体外表面有明显的不干胶标志，其字样、字色和色环等可参照GB 7144的有关规定。5.11.6.2 焊接绝热气瓶出厂文件焊接绝热气瓶出厂文件 气瓶出厂时应至少有下列文件：a）产品合格证 b）批量检验质量证明书 c）产品使用说明书。