专利名称：一种高强度钢气瓶的制作方法
技术领域：
本发明涉及压力容器，特别提供了运用金属塑性加工技术制造高强度钢气瓶其主要用于装配消防等行业使用的空气呼吸器，充装介质为压缩空气。用于其它领域时也可以充装氧气、氮气或惰性气体。
从技术性能论，空气呼吸器对气瓶的突出要求是在储气量相同的前提下尽可能地减轻重量。以消防作业为例，降低消防员体能消耗，增加火场中作业时间，对于保证消防员的自身安全和提高灭火减灾能力具有重大意义。目前空气呼吸器使用的多为30CrMo或35CrMo钢气瓶，虽然强度和韧性指标能够满足现有的技术标准要求，但是重量不轻。
本发明的目的在于提供一种高强度钢无缝气瓶，其主要用于装配消防等行业使用的空气呼吸器，强度高，并且重量轻。
本发明提供了一种高强度钢气瓶，其特征在于该钢气瓶的化学成分为C0.30-0.34,Si 0.20-0.35,Mn 0.50-0.70,P≤0.015,S≤0.010,Cr 0.90-1.10,Ni 1.60-1.90,Mo 0.65-0.80,V 0.08-0.15,P+S≤0.020。
本发明高强度钢气瓶的制备可以采用下述三种方法a原料钢管→管坯退火→机械加工→(旋压)→热收底→热收嘴→机械加工→淬火和回火→表面涂层b原料钢板→板坯退火→机械加工→冲压→(拉延或旋压)→热收嘴→机械加工→淬火和回火→表面涂层c原料棒材→棒坯退火→挤压成形→(拉延或旋压)→热收嘴→机械加工→淬火和回火→表面涂层上述三种工艺中是否采用括号内的工序，可以根据工艺装备情况决定，相关的工艺参数为1、坯料退火退火温度为680±10℃，保温时间应不小于6小时，随炉冷却至300℃以下出炉。
退火后材料硬度应为HRC≤28。
2、瓶体淬火和回火热处理a淬火瓶体在870±10℃保持60分钟，然后入油中冷却或在冷却速度不大于80％水冷却速度的淬火介质中冷却。
b回火瓶体在600±10℃保温120分钟后出炉空冷。
c淬火和回火的保温时间应随装炉量变化，上述时间只供参考。
d淬火后的瓶体应尽快回火，在室温空气中的等待时间应不大于30分钟。
3、瓶体热处理后力学性能保证值瓶体热处理后的力学性能应不低于表1所示数值。
表1瓶体热处理后的保证值
国际标准化组织即将通过的国际标准ISO/DIS9809-2《抗拉强度大于等于1100MPa的淬火回火可移式钢质无缝气瓶设计、制造和检验》对于高强度钢气瓶的技术进步具有积极意义。我国目前只有适用于强度不大于1100MPa的气瓶标准GB5099-94《钢质无缝气瓶》。为了防止气瓶的低压破坏和低周疲劳破坏，上述两个标准都规定有瓶体水压爆破试验和循环疲劳试验。
本发明所提供的高强度钢无缝气瓶的技术关键在于使用了一种新型的高强度钢，众所周知强度高、韧性差、抗裂纹扩展能力低，是高强度钢的致命弱点，是高强度钢气瓶产生低压爆破和低周疲劳破坏的根本原因。
GB5099和ISO/DIS9809-2都规定瓶体水压爆破试验时的爆破压力Pb应不小于1.6倍水压试验压力Ph，即Pb≥1.6Ph。循环疲劳试验时，试验的上循环压力可为公称工作压力Pw，也可为水压试验压力Ph(Ph=1.5Pw)，下循环压力为上循环压力的10％，且不可大于3MPa。当上循环压力为公称工作压力时，瓶体经历80000次循环不破坏为合格，当上循环压力为水压试验压力时，瓶体经历12000次循环不破坏为合格。这样的要求对于ISO/DIS9809-2规定的强度大于或等于1100MPa的气瓶来说是很难达到的。但由于本发明高强度钢具有强韧性良好匹配，顺利通过瓶体循环疲劳试验。
为了解除人们对高强度钢气瓶安全性的忧虑，ISO/DIS9809-2还要求沿瓶体轴向在瓶壁外表面刻槽-予制人工裂纹后进行循环疲劳试验和爆破试验，这种规定是对气瓶安全性的严峻考验。本发明高强度钢的高韧性使具有规定尺寸人工裂纹的钢瓶体满足爆破试验和疲劳试验的要求。
另外，本发明高强度钢气瓶由于选用的钢材质强度高、韧性好，在其他技术指标不低于CrMo钢瓶体的情况下，重量可以变得很轻，以6升瓶为例，可减轻2kg以上。
总之，本发明同国内35CrMo钢气瓶相比，32CrNi2MoV钢气瓶具有强度高的优点，但二者的塑性(δ值)和冲击韧性(ak值)相近似，使用中的安全可靠性也大体相当，重要的是瓶体重量减轻1/5以上。同国外制造的抗拉强度为1100-1400MPa的高强度钢瓶相比，32CrNi2MoV钢瓶不但强度高，而且韧性更好，安全可靠，瓶体重量也稍许降低。下面通过实施例详述本发明。
实施例国外产品以德国曼内斯曼钢管公司1995年5月制造的30CrNiMo8高强度钢瓶为例，将产品的化学成分、技术性能和力学性能实测值对比如下表2瓶体材料化学成分w％
表3瓶体技术性能
表4瓶体材料力学性能
权利要求
1.一种高强度钢气瓶，其特征在于该钢气瓶的化学成分为C 0.30-0.34,Si 0.20-0.35,Mn 0.50-0.70,P≤0.015,S≤0.010,Cr 0.90-1.10,Ni 1.60-1.90,Mo 0.65-0.80,V 0.08-0.15,P+S≤0.020。
2.权利要求1所述高强度钢气瓶用于装配消防等行业使用的空气呼吸器。
全文摘要
一种高强度钢气瓶,其特征在于该钢气瓶的化学成分为:C 0.30－0.34,Si0.20－0.35,Mn 0.50－0.70,P≤0.015,S≤0.010,Cr 0.90－1.10,Ni 1.60－1.90,Mo 0.65－0.80,V 0.08－0.15,P+S≤0.020。本发明主要用于装配消防等行业使用的空气呼吸器,强度高,并且重量轻。
文档编号F17C1/00GK1307202SQ0011009
公开日2001年8月8日 申请日期2000年1月31日 优先权日2000年1月31日
发明者姜将, 张玉成, 莫立华, 王汉儒, 江晓东, 吴平森, 卢迺谦, 齐瑞昌, 邓红, 宋维凤, 徐全礼, 张宇男 申请人:沈阳科金新材料开发总公司