154 钢质焊接气瓶 GB 5100-85.doc

钢质焊接气瓶 GB 5100-85 本标准适用于正常环境温度-40─60℃下使用的、试验压力不大于7.36MPa(75kgf／cm2)、水容积10─1000L可重复充装低压液化气体或溶解气体的钢质焊接气瓶(以下简称钢瓶)。 本标准不适用于民用液化石油气钢瓶和灭火用钢瓶。 本标准中容积不大于150L的钢瓶， 参考了国际标准建议草案 ISO DP 4706《可重复充气的钢质焊接气瓶》。 1.定义 1.1 低压液化气体：临界温度高于70C的气体。 1.2 溶解气体：溶解于溶剂中的气体。 1.3 公称工作压力： 对充装低压液化气体的钢瓶，是指按规定充装系数充装，温度为60℃时，瓶内介质的压力；对于充装溶解气体的钢瓶，系指在限定充装量下温度为60℃时，瓶内介质的压力。 1.4 最高工作压力：系指钢瓶在充装、使用和贮运过程中，允许达到的最高压力。 1.5 屈服应力：对材料试件拉伸试验，呈明显屈服现象的，取屈服点或下屈服点；无明显屈服现象的，取屈服强度。 1.6 批量：系指采用同一设计条件，具有相同公称直径、公称容积、壁厚，用同牌号材料，同一焊接工艺，同一热处理工艺生产的钢瓶所限定的数量。 2.符号 a 封头曲面与样板间隙，mm； b 焊缝对口错边量，mm； c 封头表面凹凸量，mm； d 弯曲试验的弯轴直径，mm； DR 钢瓶公称直径，mm； D 钢瓶内直径；mm； D0 钢瓶外直径，mm； E 对接焊缝棱角高度，mm; e 钢瓶同一截面最大最小直径差，mm H 封头总高度，mm； Hi 封头内凸面高度，mm； h 封头直边高度，mm； k 封头形状系数; L 钢瓶瓶体长度，mm； P0 钢瓶爆破压力实测值(表压)，MPa(kgf／cm2)； Ph 钢瓶试验压力(表压)，MPa(kgf／cm2)； Ri 封头球面部分内半径，mm； r 封头过渡区转角内半径，mm； S 简体壁厚，mm； s2 封头壁厚，mm； S01筒体计算最小壁厚，mm； S02封头计算最小壁厚，mm； Sb 简体最小壁厚实测值，mm； Vg 钢瓶公称容积，L； αku U型缺口常温冲击韧性值，J／cm2 (kgf. m／cm2)； σb 抗拉强度，N／mm2 (kgf／mm2)； σba抗拉强度实测值，N／mm2 (kgf／mm2)； σs 屈服应力，N／mm2 (kgf／mm2); Ｈ 封头总高度公差，mm； δ5 短试样伸长率，%； φ 焊缝系数； π△Di；圆周长公差，mm。 3.基本参数 3.1 钢瓶公称容积和公称直径按表1 规定。 表1 ━━━━━━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━━┯━━┯━━┯━━┯━━┯━━┯━━ 公称容积Vg L│10│16│25│40│50│60│80│100 │ 150│ 200│ 400│ 600│ 800│1000 ──────┼─┴─┴─┼─┴─┼─┴─┴──┼──┴──┼──┴──┼──┴── 公称直径Dg │ 200 │ 250 │ 300(350) │ 400 │ 600(700) │800(900) mm │ │ │ │ │ │ ━━━━━━┷━━━━━┷━━━┷━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━ 注：( )内的数值尽量不采用。 3.2 钢瓶公称工作压力根据所充装介质的化学、物理性质，按《气瓶安全监察规程》、《溶解乙炔气瓶安全监察规程》的规定选取 3.3 钢瓶试验压力是公称工作压力的1.5倍，共有5级，见表2。 表2 ━━━━━━┯━━━━━━┯━━┯━━┯━━┯━━┯━━━ 公称工作压力│ MPa │4.90│3.92│2.94│1.96│0.98 │ │(50)│(10)│(30)│(20)│(10) ──────┤ ├──┼──┼──┼──┼─── 试验压力 │ │7.35│5.88│4.41│2.94│1.47 │ │(75)│(60)│(45)│(30)│(15) ──────┤ ├──┼──┼──┼──┼─── 最高工作压力│（kgf/cm2) │5.88│4.71│3.53│2.35│1.18 │ │(60)│(48)│(36)│(24)│(12) ━━━━━━┷━━━━━━┷━━┷━━┷━━┷━━┷━━━ 3.4 钢瓶的最高工作压力不得超过试验压力的0.8倍。 4.材料 4.1 一般规定 4.1.1 钢瓶主体(指简体、封头等受压元件)材料，必须采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼的镇静钢，并具有良好的冲压和焊接性能。 4.1.2 焊在钢瓶主体上的所有零、部件，必须采用与主体材料性质相适应的材料。 4.1.3 所采用焊接材料焊成的焊缝，其抗拉强度不得低于母材抗拉强度规定值的下限。 4.1.4 材料(包括焊接材料) 应符合相应技术标准的规定， 并必须有质量合格证明书。 4.1.5 制造厂必须对钢瓶主体材料按炉、罐号进行成品化学成分验证分析；按批号检验机械性能。经验证合格的材料，应做材料标记。 4.2 化学成分 钢瓶主体材料化学成分的验证分析结果，应符合表3所列的范围。 表3 ━━━━━━┯━━━┯━━┯━━┯━━┯━━┯━━ 化学元素% │ C │ Si │ Mn │ P │ S │ P+S ──────┼───┼──┼──┼──┼──┼── 不大于 │ 0.22│0.45│1.60│0.04│0.04│0.07 ━━━━━━┷━━━┷━━┷━━┷━━┷━━┷━━ 材料中添加微量合金元素，其含量应限制在表4所列的范围。 表4 ━━━━━━━━┯━━━━┯━━━┯━━━┯━━━ 微量合金元素% │ Nb │ Ti │ V │Nb+v ────────┼────┼───┼───┼─── 不大于 │ 0.08 │0.20 │0.20 │0.20 ━━━━━━━━┷━━━━┷━━━┷━━━┷━━━ 4.3 机械性能 4.3.1 当钢瓶筒体壁厚大于或等于6 mm时，其主体材料的常温冲击韧性值αku应大于或等于58.8 J／cm2 (6 kgf·m／cm2)。 4.3.2 当钢瓶简体壁厚大于或等于6mm，且在-20℃以下环境温度使用时，若在使用温度下计算—次薄膜应力大于常温下材料屈服点的 l／6， 则主体材料应做-40℃夏比(V型缺口)冲击试验。试样规格和试验结果应符合表5的规定。 表5 ━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━ 筒体壁厚S mm │ 试样规格 mm │冲击吸收功不小于 J(kgf.m) ──────────┼─────────┼───────────── 6--10 │ 5×10×55 │ 13.7(1.4) ──────────┼─────────┼───────────── >10 │ 10×10×55 │ 19.6(2.0) ━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━ 5.设计 5.1 一般规定 5.1 1 钢瓶主体由圆柱形简体和凸形封头组成，最多不得超过三部分，即纵焊缝不得多于一条，环焊缝不得多于两条。 5.1.2 钢瓶受压元件的壁厚设计计算，所选用的屈服应力σs不得大于0.8σb。 5.1.3 设计所依据的内压力为试验压力 5.2 简体最小壁厚的计算 筒体的最小壁厚按(1)式计算： s01=ph×Dj/(2σsφ/1.3-ph) ..............(1) 式中： 材料的屈服应力Qs，应选用标准规定的最小值或热处理保证值； 焊缝系φ，按7.1.2和7.1.3款选定；用( ) 中公制单位计算时，系数2改为200。 5.3 封头的设计和计算 5.3.1 封头的形状应为椭圆形、碟形成半球形，并应满足下列条件： a. 椭圆形封头见图1a； B. 碟形封头见图1b； c. 封头的直边高度h规定如下， 当厚度s小于或等于8mm时，直边高度h应大于或等于25 mm； 当厚度大于8 mmshi2时，直边高度h应大于或等于40 mm。 5.3.2 封头的最小壁厚按(2)式计算： S02=Ph×Di×K/(2σsφ/1.3-ph) ............(2) 式中：标准椭圆形封头(Hi=0.25Di)和球形封头的形状系数K等于1；其他封头的形状系数从图2a、图2b中查出; σs的数值选取，与5.2条相同。 5.4 最小壁厚和实际壁厚 5.4.1 按5.2和5.3条计算出的筒体和封头的最小壁厚，是满足强度要求的最小厚度, 最小壁厚还应符合下列规定： 当钢瓶内直径 Di小于250 mm时，应不小于2mm； 当钢瓶内直径 Di大于等于250 mm时，应不小于按(3)式计算的厚度。 S≥D0/250+1 ..................(3) 5.4.2 钢瓶的筒体和封头的实际厚度，应符合等厚度的原则。 5.4.3 钢瓶的实际厚度还应考虑钢板的负偏差和工艺减薄量。 5.5 瓶体上开孔 5.5.1 瓶体上开孔(包括工艺接管)，应避开焊缝和应力集中的部位。 5.5.2 瓶体开孔均应补强。 补强材料应和瓶体材料相适应， 并具有良好的焊接性能。 5.6 焊接接头 5.6.1 主体焊缝应采用对接型式的焊接接头。 5.6.2 纵焊缝不得有永久性的垫板。 5.6.3 环焊缝允许采用永久性的垫板， 或者在接头的一侧做成台阶形的整体式垫板。 5.7 附件 5.7.1 附件的结构设计和布置应便于焊缝的检查。附件的焊缝应避开瓶体的纵、环焊缝。附件的结构形状及其与瓶体的连接，应防止造成积液。 5.7.2 底座应保证钢瓶直立时的稳定性，并应有排液、通风的孔。