154钢制焊接气瓶GB 510085doc.docx
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154钢制焊接气瓶GB5100-85
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ISODP4706《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;
αkuU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VgL│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
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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6mm时,其主体材料的常温冲击韧性值αku应大于或等于58.8J/cm2(6kgf·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Smm│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
5.11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25mm;
当厚度大于8mmshi2时,直边高度h应大于或等于40mm。
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250mm时,应不小于2mm;
当钢瓶内直径Di大于等于250mm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。
5.7.3当钢瓶盛装介质后的总重量超过40kg时,应考虑吊装附件或在底座上开吊装孔。
5.7.4选配的瓶阀应满足所盛装介质的要求。
5.7.5钢瓶应配戴瓶帽,用以保护瓶阀。
5.7.6钢瓶及其附件的密封材料,应与所盛装的介质不发生化学反应。
5.7.7钢瓶装设易熔合金塞时,应保证安全可靠。
6.制造
6.1焊接工艺评定
6.1.1制造厂在生产钢瓶之前,或在生产钢瓶的过程中改变材料(包括焊接材料)、改变焊接工艺、更换焊接设备时,均应进行焊接工艺评定。
6.1.2进行焊接工艺评定的焊工和无损探伤检测人员,应分别符合6.2.1款和7.1.1款的要求。
6.1.3进行焊接工艺评定的焊缝,应能代表钢瓶的主要焊缝。
结构和工艺要求不同的焊缝,应分别进行焊接工艺评定。
6.1.4焊接工艺评定可以直接在钢瓶上进行,也可以在焊接工艺试板上进行。
6.1.5焊接工艺试板的评定要求
6.1.5.1焊接工艺试板应经外观检查和射线照相检查。
检查结果应符合6.3条和7.1.5款的规定。
6.1.5.2焊接接头应进行拉力、弯曲试验,当瓶体厚度S大于或等于6mm时,还应进行常温冲击试验;当钢瓶使用符合4.3.2款的情况时,应进行低温冲击试验。
低温冲击试验可代替常温冲击试验。
6.1.5.3试验数量:
拉力试验2件,横向弯曲试验4件(正、反弯曲各级件),冲击试验9件(焊缝、熔合线、热影响区各处件)。
热影响区试样位置如图3所示。
6.1.5.4试验方法与合格标准应符合7.3.5—7.3.7款的规定。
6.1.6焊接工艺评定的结果,应经过制造厂技术总负责人审查、批准,并存入工厂的技术档案。
6.2焊接的一般规定
6.2.1钢瓶的焊接,必须由按《锅炉压力容器焊工考试规则》考试合格,并持有有效证书的焊工承担。
施焊后,焊工应在所焊焊缝附近的适当位置打上焊工钢印。
当有特殊要求时,按图样规定。
6.2.2钢瓶主要焊缝的焊接,必须严格遵守经评定合格的焊缝工艺。
6.2.3钢瓶主体对接焊缝的焊接,应采用自动焊接的方法。
6.2.4焊接坡口的形状和尺寸,应符合图样规定。
坡口表面应清洁、光滑,不得有裂纹、分层和夹渣等缺陷。
6.2.5焊接(包括返修焊接)应在室内进行,相对湿度不得大于90%。
否则,应采取有效措施。
当焊接件温度低于0℃时,应在开始施焊的部位预热。
6.2.6施焊时,不得在非焊接处引弧。
纵焊缝应有引弧板和熄弧板,板长不得小
于100mm。
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
6.3焊缝
6.3.1瓶体对接焊缝的余高为0—3.5mm;同一焊缝最宽最窄处之差不大于4mm
6.3.2当图样无规定时,角焊缝的焊脚高度不得小于焊件中较薄者的厚度,其几何形状应圆滑过渡至母材表面。
6.3.3焊缝内外表面的外观,应符合下列规定:
a焊缝和热影响区(焊缝两侧距熔合线3mm内)不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣和末熔合等缺陷;
b瓶体对摄焊缝不允许咬边。
其他焊缝的咬边深度不得大于0.5mm),咬边连续长度不得大于100mm,焊缝两侧咬边总长度不得大于该焊缝总长度的10%;
c烬缝表面应没有凹陷或不规则的突变;
d焊缝两侧的飞溅物必须清除干净。
6.4焊缝的返修
6.4.1焊缝返修应按返修工艺进行。
6.4.2返修部位应重新进行外观和射线检验合格。
6.4.3焊缝同一部位的返修次数,不应超过两次。
若超过时,每次返修均需经技术总负责人批准。
6.4.4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。
6.5筒体
6.5.1筒体由钢板卷焊时,钢板的轧制方向和筒体的环向一致。
6.5.2筒体焊接成形后,应符合下列规定;
a筒体同一横截面最大最小直径差e不大于0.01Dg;
b筒体纵焊缝对口错边量b不大于01S(图4);
c筒体纵焊缝棱角高度E不大于0.1S+2mm(图5),用长度为1/2Dg)且不大于300mm的样板测量;
d.筒体直线度不大于其总长度的千分之二。
6.6封头
6.6.1封头应用整块钢板制成。
6.6.2封头的形状与尺寸公差不得超过表6的规定。
符号见图6所示。
6.6.3封头最小壁厚实测值不得小于封头计算最小壁厚。
6.6.4封头直边部分的纵句皱折深度不得大于025%Dg且不得大于1.5mm。
表6
━━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━
封头公称直径│圆周长公差│最大最小直径差│表面凹凸量│曲面与样板间隙│总高公差
Dg│π△Di│e│c│a│H
───────┼─────┼───────┼─────┼───────┼────
<400│±4│2│2│2│
400--700│±6│3│2│3│-5
700│±9│4│3│4│-3
━━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━
6.7未注公差尺寸的极限偏差
未注公差尺寸的极限偏差按GB1804一79《公差与配合未注公差尺寸的极限偏差,的规定,具体要求如下,
a机械加工件为ITl4;
b.非机械加工件为ITl6
c.长度尺寸为±1/2IT16。
6.8组装
6.8.1钢瓶的受压元件在组装前,均应经检查合格。
不合格的受压元件,不得组装。
6.8.2钢瓶各部分不准强力组装和施焊。
6.8.3封头与筒体对接环焊缝的对口错边量b和棱角高度E不得超过表7的规定,
检查尺的长度应不小于300mm。
表7
━━━━━━━━┯━━━━━━━━┯━━━━━
瓶体壁厚S│对口错边量b│棱角高度E
────────┼────────┼─────
≤6│0.25S│
>6--l0│0.2S│0.1S+2
>10│0.1S+1│
━━━━━━━━┷━━━━━━━━┷━━━━━
6.8.4当钢瓶由两部分组成时,圆柱形筒体部分的直线度,应不大于其长度的千分之二。
6.8.5附件的装配应符合图样的规定。
6.9热处理
6.9.1钢瓶在全部接完成后,应进行整体正火或消除应力的热处理。
不准进行局部热处理。
6.9.2钢瓶热处理应有经验证合格的热处理工艺,并应严格执行。
6.9.3热处理结果应记入产品合格证。
7.检验规则与试验方法
7.1射线照相检验
7.1.1钢瓶的无损检测人员,必须按劳动人事部颁发的《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则》考试合格,持有有效证书。
7.1.2采用焊缝系数Q等于l设计的钢瓶,每只钢瓶的纵、环焊缝必须进行100%的射线照相检验。
7.1.3采用焊缝系数Q等于0.9设计的钢瓶:
对于只有一条环焊缝的,按生产顺序每50只抽取一只(不足50只时,也应抽取一只),进行焊缝全长的射线照相检验。
如不合格,应加倍检验,仍有一只不合格时,则应逐个检验;对于有—条纵焊缝,两条环焊缝的,每只钢瓶应进行不少于其纵、环焊缝总长20%的射线照相检验,如发现超过标准规定的缺陷应在该缺陷的两端各延长20%检验,一端长度不够时,在另一端补足,若仍有超标缺陷时,则应进行100%的检验。
7.1.4射线照相抽验的部位,应包括纵、环焊缝的交接处,而且先焊封头的焊缝交接处的底片应沿纵焊缝放置;后焊封头的焊缝交接处的底片应沿环焊缝放置;其余底片的放置位置,由无损检验人员或质量检验人员确定。
7.1.5焊缝射线照相检验结果,按GB3323—82《钢焊缝射线照相及底片等级分类法》评定,II级为合格。
7.1.6未经射线照相检验的焊缝质量,也应符合7.1.5款的规定。
如经复验发现仅属于气孔的超标缺陷,可由钢瓶制造厂与用户协商处理。
7.2逐只检验
7.2.1外观检验
7.2.1.1钢瓶表面应光滑,不得有裂纹、重皮、夹渣和深度超过0.5mm的凹坑、划、伤和腐蚀等缺陷,否则,应进行修磨。
修磨处应圆滑,其壁厚不得小于计算最小壁厚(钢印标记标出的厚度)。
7.2.1.2焊缝的外观应符合6.3.3款的规定
7.2.1.3钢瓶的附件应符合5.7条的规定。
7.2.1.6钢瓶内应干燥、清洁。
7.2.2钢瓶应逐只测定重量和容积(公称容积Vg大于150L时,可用理论容积代替实测容积,但不得有负偏差)。
重量和容积保留三位有效数字,其余的数字对于重量,应进1;对于容积,应舍去。
示例如下:
实测的重晨或容积1.064510.675106.55
重量应取为l.0710.7107
容积应取为1.0610.6106
7.2.3水压试验
7.2.3.1水压试验操作,必须遵守《气瓶安全监察规程》附录2《气瓶水压试验规则)的规定。
7.2.3.2试压时,应以每秒不大于0.49MPa(5kgf/cm2)的升压速度,缓慢地升至试验压力。
在试验压力下,应保持足够的时间检查钢瓶,不得有宏观变形、渗漏、压力表不允许有回降现象。
7.2.3.3试验完毕,应立即把水放净并进行干燥处理。
7.2.4气密性试验
7.2.4.1钢瓶的气密性试验,必须在水压试验合格后进行。
气密性试验的压力为公称工作压力。
7.2.4.2试验时应缓馒升压,达到公称工作压力后,保持压力不变,检查钢瓶不得有泄漏现象。
试验完毕,应立即进行清理和干燥。
7.2.4.3进行气密性试验时,应采取有效的防护措施,保障操作人员的安全。
7.2.5返修
7.2.5.1如果在水压试验或气密性试验过程中发现焊缝上有泄漏,可按6.4条的规定进行返修。
7.2.5.2钢瓶焊缝进行返修(包括更换瓶体或封头)后,应重新进行整体热处理。
7.2.5.3焊缝属于下列情况的返修,可不必重新热处理。
a.针孔泄漏;
b.返修长度末超过25mm;
c.同—焊缝的返修不多于两处,而且两处相距不小于75mm。
7.2.5.4焊缝经过返修后,应按7.2.3款和7.2.4款的规定,重新进行水压试验和气密性试验。
7.3批量检验
7.3.1分批
7.3.1.1公称容积Vg小于等于150L的钢瓶,以不多于500只为一批,从每批钢瓶中选取机械性能试验用瓶和爆破试验用瓶各一只。
试验用瓶必须是经射线照相检验和逐只检验合格的钢瓶。
7.3.1.2公称容积Vg大于150L的钢瓶,以不多于50只为一批,做一块产品焊接试板,进行机械性能试验。
7.3.1.3无论从钢瓶上还是从试板上截取焊接接头试样,均应按GB2649-81焊接接头机械性能试验取样法》的有关规定进行。
7.3.2从钢瓶上截取试样的要求
7.3.2.1出两部分组成的钢瓶:
从圆柱形筒体部分沿纵向截取母材拉力试样一件,如果筒体部分长度不够时,则从到头凸形部分截取;从在环焊缝处截取焊接接头的拉力、横向正、反弯曲试样各一件(图7)。
7.3.2.2由三部分组成的钢瓶:
母材拉力试样,从圆柱形筒体部分沿纵向截取一样,从封头凸性部分截取一件;再从纵焊缝处截取拉力、横向正、反弯曲试验各一件;如果环焊缝和纵的接头结构、焊接工艺不同,则还应从环焊缝处截取相同数量的试样(图8)
7.8.2.3试样上焊缝的正面和反面,应进行机械加工,使其与母材表面齐平。
对于不平整的试样,应冷压矫平。
7.3.3从产品焊接试板上截取试样的要求
7.3.3.1产品焊接试板和受试钢瓶在同一块钢板(或同一炉批钢板)上下料,与受试钢瓶的纵焊缝一起焊成,并与受试钢瓶同炉热处理。
试板应打上受试钢瓶的瓶号和焊工钢印代号。
7.3.3.2产品焊接试板焊缝应进行外观检验,检验结果应符合6.3.3款的规定。
7.3.3.3产品焊接试板焊缝应进行100%的射线照相检验,检验结果应符合7.1.5款的规定。
7.3.3.4产品焊接试板至少应做:
焊接接头的拉力试样2件,横向正弯、反弯试样各一件,冲击试样(缺口在焊缝中心)3件。
试板的尺寸和样坯的截取部位见图9。
剩余部分备作复验用。
7.3.4试样的焊缝断面应良好,不得有裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷。
7.3.5拉力试验
7.3.5.1钢瓶母材的拉力试验按GB228—76《金属拉力试验法》进行。
试验结果要求如下,
a.抗拉强度实测值σba不得小于母材标准规定值的下限;
b.短试样的伸长率δ5应符合表8的规定。
表8
━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
瓶体壁厚Smm│抗拉强度σb
────────┼─────────────┬─────────────
│≤190N/mm2(50kgf/mm2)│>490N/mm2(50kgf/mm2)
│伸长率δ5不小于%
────────┼─────────────┼─────────────
<3│22│15
────────┼─────────────┼─────────────
≥3│28│20
━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━
7.3.5.2钢瓶焊接接头的拉力试验,按CB265l一81《焊接接头拉仲试验法》规定,采用带肩板形试样
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