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气瓶基础知识

[日期:2011-08-03] 来源:  作者: [字体: ]

第一节 常用术语

一、物理性能术语

金属的物理性能,包括重度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。金属的化学性能是指金属在化学作用下表现的性能,如耐腐蚀性和热安定性等。

1、重度 重度是物体重量和其体积的比值;金属的重度即是单位体积金属的重量,符号用Y表示,计算公式如下:

                                    Y= G/ V

式中G—物体的重量(克力);

        V—物体的体积(厘米3)

        Y—物体的重度(克力/厘米3)

  一般将重度小于6(克力/厘米3)的金属称为轻金属,重度大于6(克力/厘米3)的金属称为重金属。

2、熔点:金属或合金的熔化温度,称为熔点。金属都有固定的熔点。

属于难熔的金属有钨、钼、铬、钒等,属于易熔的金属有锡、铅、锌等。

3、热膨胀 :金属和合金受热时,它的体积会增大,冷却时则收缩。金属的这种性能称为热膨胀性。热膨胀的大小,用线胀系数或体胀系数来表示。线胀系数的计算公式如下式中L0—膨胀前长度(厘米)

L1—膨胀后长度(厘米)

T一升高的温度(℃);

α—线膨胀系数(厘米/厘米℃)

4、导热性:金属在加热或冷却时能够传导热能的性质称力导热性。  为比较金属的导热性,设导热最好的银的导热率为l,则铜的导热率为0.9,铝为0.5,铁为0.18,汞为0.02等。

5.导电性    金属能够传导电流的性能,称为导电性。导电性的好坏,用电阻系数表示,电阻系数越小,导电性就越好。导电性最好的是银,其次是铝,工业上常用铜、铝或它们的合金做导电结构材料.

二、化学性能术语

1、耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等介质腐蚀的能力,称为耐腐蚀性。

2,抗氧化性:金属在高温下对氧化的抵抗能力称为抗氧化性。

3、化学稳定性:耐腐蚀性和抗氧化性的总和。

三、金属的力学(机械)性能

(一)气瓶在使用过程中,受到不同形式外力的作用,所谓金属的机械性能,是指金属抵抗外力的能力。

1、机械性能的基本指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等;

2、当金属材料受外力作用时,这种外力称为载荷(或称负荷、负载)。

3、受外力后形状改变,称为变形。

4、载荷因其作用性质不同,可以分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。

静载荷  是指大小不变或变动很慢的载荷。

冲击载荷  是指突然增加的载荷。

交变载荷  是指大小或方向作周期性变换的载荷。

5、材料受载荷作用后的变形,可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等。

(二)、拉伸试验

1、拉伸试样  进行拉伸试验时,采用如图1-3所示的拉伸试样。试样可分为长短两种,长试样Lo/d0=10;短试样Lo/d0=5。一般工厂采用的试样直径dO=10毫米,Lo=100毫米

2、  拉伸试样放在拉伸试验机上,按规定标准加载,随着载荷增加,试样经过弹性变形,塑性变形伸长变形直至断裂,

Ope为弹性变形阶段。当作用在试样上的裁荷在一定限度之内时,载荷与伸长量成正比例,外力去除后,试样恢复原来的形状和尺寸。

esb为弹性—塑性变形阶段。s点出现的水平线段表示在载荷不变的情况下试样继续伸长;即材料丧失了抵抗塑性变形的能力,称为材料的屈服,发生塑性变形后,由于内部结构变化,产生加工硬化,要使金属继续变形,必须再增加载荷,这样载荷继续增加,试样则均匀伸长。达到b点屁开始出现缩颈变形,变形集中在缩颈处。

bz为断裂阶段。由于缩颈出现后截面剧烈减小;试样不足以抵抗外力的作用,因此在z点发生断裂。根据拉伸曲线上各种特殊点的外力与原截面的关系,·,可以测定材料的强度指标。 

(三)强度:所谓强度就是指受外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

1、应力:为了便于比较各种材料的强度。常用单位面积上材料的抗力(内力:内力的大小和外力相等)来表示,称为应力。应力的计算为:

σ= p/ F

式中:σ—应力(公斤力/毫米2);

p—外力(公斤力);

  F—横截面面积(毫米2)。

σb = pb/ F0

2、抗拉强度:

式中; σb—应力(公斤力/毫米2);

      pb—外力(公斤力);

      F0—横截面面积(毫米2)。+

  承压设备在选用金属材料时不允许超过它的抗拉强度。 

材料的强度极限越高,能承受的应力越大。

3、屈服强度:在载荷不增加的情况下仍能发生明显塑性变形时的应力

计算公式如下 

σs  =Ps/ F0(公斤力/毫米2)

σs— 屈服强度公斤力/毫米2

 Ps—试样受载与变形发生明显塑性变形时的载荷(公斤力)外力;

  F0—横截面面积(毫米2)

(四)塑性  :金属材料在受力时能够产生显著的变形而不破裂的性能称为塑性。

1.延伸率  延伸率是试样拉断后标距增长量与原始标距长度之比值的百分率,即

δ= (L1-L0)/L0×100%

式中 L0—试样的原始标距长度(毫米);

 L1—试样拉断后标距长度(毫米);

 2.断面收缩率:是试样断口面积的缩减量与原截面面积之比值的百分率。即

式中 Fo——拉伸前试样的截面积《毫米2)

  F1—试样断后细颈处最小截面积(毫米2)

  Ψ—断面收缩率。

3、冷弯试验:用冷弯试验衡量材料在室温时的塑性。试验时,试样在规定的冷弯条件下弯到规定的角度,一般根据试样弯曲表面有无裂纹或折断等破坏情况来评定材料的质量。

例题:有一根钢试棒,原始长度100毫米,直径10毫米。作拉伸试验时,载荷增加至2669公斤力时开始出现屈服现象;载荷达4710公斤力时,试样被拉断。结果测得在变形后长度是116毫米,细颈处直径是7.75毫米。  试求钢试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。

解 :(1)求试样的截面积

(2)求屈服强度

(3)  求抗拉强度

(4)求延伸率

(5) 求断面收缩率

先求收缩细颈面积

四、 金属的工艺性能

工艺性能是指金属材料是否易于加工成形的性能,包括铸造性,锻压性、可焊性、切削加工性等。 

 (1)碳素钢:

a.低碳钢(C≤0.25%);

b.中碳钢(C≤0。25-0.60%):

c.高碳钢(C≤0.60%)。(2)合金钢:

(2)合金钢

 a.低合金钢(合金元素总含量≤5%)

 b.中合金钢(合金元素总含量>5-10%)

 c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。

第二节 气瓶的分类
气瓶按其结构、用途、制造方法、承受压力、使用要求及形状等七个方面进行分类。

一、从结构上分类

(一)无缝气瓶:

1、定义:瓶体上没有焊缝的气瓶,不是用焊接方法制造的,可以承受较高的充装压力。

2、瓶装气体《氧、氮、氢(O2、N2、H2)》公称工作压力15MPa

3:结构

     

 

图2  凹形底和带底座凸形底钢瓶的典型结构

 

 

(二)焊接气瓶

1、定义:用焊接方法制造的气瓶,可以承受的压力较低。

2、瓶装气体《液化石油气》公称工作压力2.1MPa

第四节气瓶的主要技术参数
一、公称工作压力

(一)、我国气瓶的公称工作压力

1、对于盛装压缩气体的气瓶,是指气体在基准温度下(一般为20℃)的充装压力;

2、对于盛装液化气体的气瓶,是指按规定的充装系数完装,温度为 60℃时瓶内介质的压力;

3、对于溶解乙炔气瓶,是指基准温度15℃时最大限定压力为1.56MPa,最高许用温度40℃。

4、常用气瓶的公称工作压力见书上56页。

5、天然气钢瓶的公称工作压力一般为20MPa

二、公称容积与直径

(一)钢质无缝气瓶的容积见57页表3-6

(二)钢质焊接气瓶的容积见58页表3-7

(三)液化石油气瓶的容积见58页表3-8

 

 

 

 

 

 

 

三、出厂钢印标记

 

 

第五节气瓶附件
一、瓶帽:瓶帽是瓶阀的防护装置,它可避免气瓶在搬运过程中因碰撞而损坏瓶阀,保护出气口螺纹不被损坏,防止灰尘、水分或油脂等杂物落人阀内。

二、  瓶阀、瓶阀是控制气体出入的装置,一般是用黄铜或钢制造。充装可燃气体的钢瓶的瓶阀,其出气口螺纹为左旋;盛装助燃气体的气瓶,其出气口螺纹为右旋。瓶阀的这种结构可有效地防止可燃气体与非可燃气体的错装。    

三、安全泄压装置

车用压缩天然气瓶阀
1—手轮;2—出气口;3—安全装置;4—进气口;5—阀体

 

 

气瓶的安全泄压装置,是为了防止气瓶在遇到火灾等高温时,瓶内气体受热膨胀而发生破裂爆炸。

 气瓶常见的泄压附件有爆破片和易熔塞。 

(1)爆破片装在瓶阀上,其爆破压力略高于瓶内气体的最高温升压力。爆破片多用于高压气瓶上,有的气瓶不装爆破片。《气瓶安全监察规程》对是否必须装设爆破片,未做明确规定。气瓶装设爆破片有利有弊,一些国家的气瓶不采用爆破片这种安全泄压装置。

(2)易熔塞一般装在低压气瓶的瓶肩上,当周围环境温度超过气瓶的最高使用温度时,易熔塞的易熔合金熔化,瓶内气体排出,避免气瓶爆炸。

四、防震圈

1、作用:防止气瓶在冲装、运输、使用过程中对瓶体的震动,减少事故的发生。

2、防震圈一般两只,分别安装在瓶体上下部。

第六节颜色标志和钢印标志
一、气瓶的颜色标志见70页表3-17

第三章    复习题

 一、名词解释

1.复合气瓶:  指气瓶瓶体由两种或两种以上材料制成的气瓶。 

2.焊接性:  金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。包括:①接合性能;②使用性能。

3、焊接工艺:  焊接过程中的一整套技术规定,其中包括焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊接顺序、焊接操作的最佳选择以及焊后热处理等。·

4.碳当量:  将钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量,称为碳当量。

5.线能量: 熔焊时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量。

6.极限强度:  极限强度是指金属材料抵抗外力破坏作用的能力,单位:MPa(或N/nun2)。

7.耐腐蚀性:  指金属材料抵抗各种介质(如大气,水蒸气,其他有害气体及酸、碱、盐等)侵蚀的能力。

8.抗氧化性:  指金属材料在高温条件下抵抗氧化作用的能力。 

  二、判断题 

  (✓)1.氨是允许充装于铝合金气瓶中的气体。   

  (✕)2.气瓶上的防震圈其功能就是防止气瓶的震动。 

  (✕)3.GB 5482液化气钢瓶标准中,三种规格:YSP-10、YSP-15、YSP-50的钢瓶结构相同。

  (✓)4.瓶阀出厂时,应逐只出具合格证。

  (✕)5.盛装液氨酶气瓶可使用铜阀。:   

  (✕)6.所有气瓶都可以安装泄放装置。    、

  (✕)7.防震圈只能起防震的作用。

  (✓)8.屈服点是指金属材料在受外力作用到某一程度时,其变形(伸长)突然增加很大时的材料抵抗外力的能力。

 (✓)9.金属材料在受外力(拉力)到某一极限时,则其变形(伸长)即消失,恢复原状,

弹性极限是指金属材料抵抗这一限度的外力的能力。

  (✓)10.焊接接头是焊接结构中各个构件相互连接的部分。它包括焊缝、热影响区和母材三部分。

  (✓)11.焊接应力是焊接过程中焊件内产生的应力 

(✓)12.未焊透是指在焊接时,接头根部的母材未被熔化而留下空隙。

  (✓)13.气孔是指焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的孔隙。

  (✕)14.报废是对于不符合安全的基本要求,不再允许进入使用领域,但不必须作

破坏处理的气瓶。

  三、选择题

  1.瓶阀阀体上如装有爆破片,其爆破压力应略( A  )瓶内气体的最高温升压力。

  A.高于    B.等于  C.低于

2.瓶用螺纹的牙型角为( C  )。

 A.30°  B.45°  C.55°  D.60°

3.氧气瓶瓶阀应采用(  C )为材料。

 A.碳钢    B.低合金钢    C.铜合金  D.铝合金

4.溶解乙炔气瓶的瓶色为白色,字色为( C  )

 A.白    B.淡绿色  C.大红    D.黑

5.弹性极限是指金属材料抵抗到某一极限时的(  A  )的能力。

 A.外力    B.内力    C.压力    D.引力

6.焊缝在较低温度下,即低于(  C  )产生的裂纹叫延迟裂纹。

  A.100~200℃  B.150~250℃  C.200~300℃  D.250~350℃

四、填空题 

1.焊接气瓶的附件,  瓶帽    瓶    防震    易熔合金塞 

2.溶解乙炔钢瓶的主要受压元件是  上封    体    下封   

3.焊接气瓶的产品标准是GB5100<钢制焊接气瓶>

4.液化石油气钢瓶瓶阀的手轮材料,应具有 阻燃性能

5.盛装高压液化气体的气瓶,其公称工作压力,不得小于 8MPa

6.爆破片式泄放装置适用于不可燃的 永久气体 液化气体

7.电弧焊是利用电弧热能作为热源的熔焊方法。 

8.手弧焊是用 手工操纵焊条 进行焊接的电焊方法。

9.焊接接头是焊接结构中各个构件的  相互接  部分,它包括  焊缝    影响区    母材  三部分。   

10.焊接工艺是焊接过程中的一整套技术规定,其中包括 焊前准备 焊接材料 焊接设备 焊接方法   焊接顺序   焊接操作 、的最佳选择以及焊后热处理等。

11.热影响区是指焊接或切割过程中,材料因受热的影响(但未熔化)而发生 组织 温度  变化的区域。

12.焊接过程中常见的缺陷有气孔   未熔合   来等。

五、问答题·   

1.极限强度是指金属材料抵抗外力破坏作用的能力,强度按外力作用形式分为哪几种?

 l;答:

(1)抗拉强度(抗张强度)代号σb,指外力是拉力时的极限强度

(2)抗压强度:代号σbc,指外力是压力时的极限强度。

(3)抗弯强度:代号σbb,指外力与材料轴线垂直,并在作用后使材料呈弯曲时的极限强度。

(4)抗剪强度:代号σt,指外力与材料轴线垂直,并在材料呈剪切作用时的极限强度。 

2.什么是焊接工艺评定?

答:用拟定焊接工艺,按标准的规定来焊接试件,检验试样,测定焊接接头性能是否满足设计要求。若能满足设计要求,则以此写出焊接工艺评定报告,并制定焊接工艺规程,作为焊接生产的依据。 

3.气瓶如何分类?

3.答:从结构上分类分为无缝气瓶、焊接气瓶;

  从材质上分类分为钢质气瓶、铝合金气瓶、复合气瓶及其他材料气瓶;

  从用途上分类分为永久气体气瓶、液化气体气瓶、溶解乙炔气瓶;

  从制造方法上分类分为冲拔拉伸气瓶、管子收口气瓶、冲压拉伸气瓶、焊接气瓶、绕丝气瓶; 

  从承受压力上分类分为高压气瓶和低压气瓶; 

  从使用要求上分类分为一般气瓶、特殊气瓶;

  从形状上分类分为瓶形气瓶、桶形气瓶、球形气瓶、葫芦形气瓶。

4.无缝气瓶的结构中各部分和附件的名称是什么?

答:无缝气瓶由瓶口、瓶颈、瓶肩、筒体、瓶根、瓶底组成。无缝气瓶的附件包括瓶阀、瓶帽和防震圈。 

5.气瓶附件指的是什么?各有什么作用? 

答:气瓶附件是指瓶帽、瓶阀、易熔合金塞和防震圈。

  瓶帽的作用是避免气瓶在搬运和使用过程中,由于碰撞而损伤瓶阀,甚至造成瓶阀飞出、气瓶爆炸等严重事故。  瓶阀的作用是控制气体进出。 

  易熔合金塞的作用是当气瓶受到外界热源的影响,使瓶内气体压力骤然升高时,由于温度的影响,易熔合金被熔化,瓶内气体即可从泄放装置的小孔排出瓶外,从而防止因超压而爆炸。

  防震圈的主要作用是使气瓶免受直接冲撞。

6.对气瓶的瓶阀有哪些要求?

答:(1)瓶阀材料应不与瓶内盛装气体发生化学反应,也不允许影响气体的品质。

  (2),瓶阀上与气瓶连接的螺纹,必须与瓶口内螺纹相匹配,并应符合相应标准的规定。瓶阀出气口的结构。应能有效地防止气体错装、错用。   

  (3)氧气和强氧化性气体气瓶的瓶阀,密封材料必须采用无油脂的阻燃材料。

  (4)液化石油气瓶阀的手轮材料,应具有阻燃性能。

  (5)瓶阀阀体上如装有爆破片,其爆破压力应略高于瓶内气体的最高温度升压力。

  (6)同一规格、型号的瓶阀,其重量允差不应超过5-70冉闩

  (7)瓶阀出厂时,应逐只出具合格证。   

7.什么叫气瓶的颜色标记?其作用是什么? 

答:气瓶的颜色标志是指气瓶外表面的颜色、字样、字色和色环,其作用有二:一是气瓶种类识别根据;二是防止气瓶锈蚀。

8.焊接气瓶常见哪些焊接缺陷?

答:焊接气瓶的常见焊接缺陷,主要有: 

  (1)表面缺陷:咬边、错边、焊瘤、凹瘤(凹坑),表面气孔、表面裂纹。

  (2)内部缺陷:裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔。

9. 实验室中气体钢瓶的存放原则是:气瓶应贮存于通风阴凉处,不能暴于日光及一切热源照射下;高压气体钢瓶应垂直放置,并有防倾倒装置(支架或气瓶柜)及紧固链;要防止高压气体钢瓶锈蚀,应远离腐蚀性物质放置;高压气体钢瓶存放区及其附近应严禁烟火和使用明火,并张贴警示说明。

10. 正确使用气体钢瓶的原则是:在钢瓶上装上配套的减压阀。检查减压阀是否关紧,方法是逆时针旋转调压手柄至螺杆松动为止;打开钢瓶总阀门,此时高压表显示出瓶内贮气总压力;慢慢地顺时针转动调压手柄,至低压表显示出实验所需压力为止;停止使用时,先关闭总阀门,待减压阀中余气逸尽后,再关闭减压阀。

 

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