一种高压无缝储气钢瓶及制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢瓶制造技术领域，具体涉及一种高压无缝储气钢瓶及制造工艺。
【背景技术】
[0002] 储气钢瓶可以用于重复充装空气、氮气或其他气体，主要运用在水面舰船压缩空 气、液压系统、打捞救生系统、岸基空气系统。国内原24. 5MPa级空气系统的高压空气瓶采 用焊接结构，制造工艺是筒体采用钢板卷板焊接，封头采用冲压成型或拼板焊接，筒体与封 头焊接后进行局部或整体热处理。由于921A、980钢是舰船用钢，其防腐蚀性能较好，故 921A、980钢被用来研制410L/40MPa空气瓶。
[0003] 但由于采用焊接式形成的储气钢瓶，能够承受的额定工作压力一般不超过30MPa， 为了提高储气钢瓶的受压能力，储气钢瓶应使用无缝结构，采用921A、980钢则不再适用于 无缝结构的储气钢瓶。
[0004] 专利号为201410707760. 6的中国发明专利10CrNi3MoVA高压无缝钢瓶及其制造 工艺，以10CrNi3M〇VA作为原材料，并通过热旋压制造钢瓶两端的封头，最后通过高温淬 火、亚温淬火和高温回火对钢瓶进行热处理。具体实施例中记载，利用该材料及工艺生产出 的无缝钢瓶，其拉伸强度约为850MPa，屈服强度约为770MPa，延伸率约为18 %，断裂韧性约 为450MPa，冲击功约为250J。
[0005] 上述现有技术虽然在改善储气钢瓶的低温韧性方面有了一些提高，但是对于使用 在潜艇上的高压空气系统的中的储气钢瓶，上述以10CrNi3M〇VA作为原材料的储气钢瓶， 其腐蚀速率平均值在〇. 7g/m2 *h左右，因此其耐腐蚀性能还不够高；由于采用高温淬火、亚 温淬火和高温回火的热处理工艺，虽然能提高储气钢瓶的各力学性能，但是对于40Mpa级 的储气钢瓶来讲，其力学性能明显还不够高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于：提供一种高压无缝储气钢瓶及制造工艺，首次利用 38CrNi3M 〇VA作为生产储气钢瓶的原材料，制造出抗压能力优于现有技术的无缝储气钢瓶。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] 一种高压无缝储气钢瓶，以38CrNi3MoVA作为原材料，38CrNi3MoVA的成分以质量 百分比计为：碳0.33~0.40,猛0.27~0.47,硅0· 17~0.37,铬L 20~L 45,镍3. 00~ 3. 50,钼 0· 35 ~0· 45,钒 0· 10 ~0· 15,铜彡 0· 20,钨彡 0· 20,硫彡 0· 008,磷彡 0· 010,其余 为铁及杂质。
[0009] 作为优选方案，所述杂质的成分为：砷< 0.030,锡< 0.010,铅< 0.010,锑 < 0· 010,铋< 0· 010,氢< 0· 0001，氧< 0· 0025,氮< 0· 0080。
[0010] 本发明还提供一种高压无缝储气钢瓶的制造工艺，包括以下步骤：
[0011] 步骤一，以38CrNi3MoVA作为原材料制造无缝钢管，38CrNi3MoVA的成分以质量百 分比计为：碳〇· 33~0· 40,猛0· 27~0· 47,硅0· 17~0· 37,铬L 20~L 45,镍3. 00~ 3· 50,钼 0· 35 ~0· 45,钒 0· 10 ~0· 15,铜彡 0· 20,钨彡 0· 20,硫彡 0· 008,磷彡 0· 010,其余 为铁及杂质；
[0012] 步骤二，无缝钢管的两端热旋压收口成形，形成瓶体；
[0013] 步骤三，对瓶体依次进行正火、淬火和回火热处理，具体地，将瓶体加热到845~ 865°C，保温时间为110~120min，对瓶体进行正火处理；正火后将瓶体加热到745~ 775°C，保温时间为110~120min，对瓶体进行淬火处理；淬火后将瓶体加热到640~ 660°C，保温时间为120~160min，对瓶体进行回火处理。
[0014] 作为优选，所述杂质的成分为：砷< 0. 030,锡< 0. 010,铅<0. 010,锑<0. 010,铋 < 0· 010,氢< 0· 0001，氧< 0· 0025,氮< 0· 0080。
[0015] 作为优选，还包括步骤四，对瓶体内表面进行化学镀，镀层采用NI-P合金，NI-P合 金的含磷量在8% wt以上，镀层厚度不小于30 μ m ;瓶体外表面涂ATO超陶防腐料AM-C。
[0016] 作为优选，步骤一中，以38CrNi3MoVA作为原材料，通过浇铸、闭式墩粗、冲孔制坯 和垂直挤压成型制成无缝钢管。
[0017] 作为优选，步骤三中，对瓶体进行正火、淬火和回火热处理，其中，正火温度为 850°C，保温时间为120min ;淬火温度为750°C，保温时间为120min ;回火温度为650°C，保 温时间为140min。
[0018] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0019] (1)本发明的储气钢瓶在生产原材料方面，在满足化学成分设计的条件下，严格 控制有害杂质元素、痕量元素、气体的含量，以38CrNi3MoVA作为原材料，与现有技术中以 10CrNi3M 〇VA作为原材料的储气钢瓶相比，具有更优良的强度、韧性、低温冲击性能、耐腐蚀 性能等综合性能。
[0020] (2)本发明的储气钢瓶在制作工艺方面，通过正火热处理，使晶粒细化和碳化物 分布均匀化，去除材料的内应力，再通过淬火热处理，使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转 变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合回火热处理，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、 疲劳强度以及低温韧性等，使钢瓶具有良好的强韧性匹配。
[0021] (3)在以38CrNi3MoVA作为原材料基础上，并通过正火、淬火和回火的热处理工 艺，产品的抗拉强度能达到1130~1280Mpa，屈服强度不小于980Mpa，断面收缩率Z不小 于45%，断后延伸率A不小于16%，-20°C时的冲击功不小于70J，-50°C时的冲击功不小于 65J，冷弯时无裂纹，各项产品性能均优于以10CrNi3M 〇VA作为原材料，并利用高温淬火、亚 温淬火和高温回火生产出的储气钢瓶。
[0022] (4)38CrNi3M〇VA具有良好的抗腐蚀能力，进一步在瓶体内部增加镀层，外部涂漆 处理，储气钢瓶的腐蚀速率平均值可下降到0. 5~0. 6g/m2 *h，有效增加储气钢瓶的抗腐蚀 能力，减小其抗腐蚀速率。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的一种高压无缝储气钢瓶，以38CrNi3MoVA作为原材料，38CrNi3MoVA的成 分以质量百分比计为：碳〇· 33~0· 40,猛0· 27~0· 47,硅0· 17~0· 37,铬L 20~L 45， 镍 3. 00 ~3. 50,钼 0· 35 ~0· 45,钒 0· 10 ~0· 15,铜彡 0· 20,钨彡 0· 20,硫彡 0· 008,磷 < 0.010,其余为铁及杂质。
[0024] 为提高储气钢瓶热处理后力学性能、应力腐蚀能力、断裂韧性，以及降低海水腐蚀 速率，对有害杂质元素、痕量元素、气体的含量进行特别规定：砷< 0. 030,锡< 0. 010,铅 < 0· 010,锑< 0· 010,铋< 0· 010,氢< 0· 0001，氧< 0· 0025,氮< 0· 0080。
[0025] 本发明还提供一种高压无缝储气钢瓶的制造工艺，包括以下步骤：
[0026] 步骤一，以38CrNi3MoVA作为原材料制造无缝钢管，38CrNi3MoVA的成分以质量百 分比计为：碳〇· 33~0· 40,猛0· 27~0· 47,硅0· 17~0· 37,铬L 20~L 45,镍3. 00~ 3. 50,钼 0· 35 ~0· 45,钒 0· 10 ~0· 15,铜彡 0· 20,钨彡 0· 20,硫彡 0· 008,磷彡 0· 010,其余 为铁及杂质，杂质的成分为：砷彡0.030,锡彡0.010,铅彡0.010,锑彡0.010,铋彡0.010， 氢彡0. 0001，氧彡0. 0025,氮彡0. 0080 ;通过浇铸、闭式墩粗、冲孔制坯和垂直挤压成型制 成无缝钢管。
[0027] 步骤二，无缝钢管的两端热旋压收口成形，形成瓶体。
[0028] 步骤三，对瓶体依次进行正火、淬火和回火热处理，具体地，将瓶体加热到845~