一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆的制作方法

本发明属于对压力容器中天然气气瓶的内胆的改良结构，主要涉及一种采用一体式结构的天然气气瓶的内胆。

背景技术：
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随着我国汽车保有量的增加，挡车尾气对大气的污染越发严重，推广燃气汽车不仅符合应用天然气资源的经济战略，我国和世界发达国家一样，发展天然气代替汽、柴油作为汽车的能源是一个大趋势。然而作为应用天然气的关键设备——压缩天然气瓶(Liqefied Natural Gas.简称LNG气瓶)已经有一些企业生产和应用，我国也建立了GB24159-2009《焊接绝热气瓶》的生产和检验标准，如检索文件，专利号为201320187358.0，公开的《一种车用液化天然气气瓶内胆》，该发明设置有安全气相空间，其与外壳构成真空空间，这样更能保护内胆并对气瓶起支承保护作用，但是可以结合(附图1)可以看出，该内胆的其生产方式是中间转板、焊接成桶、两头加焊两个封头焊接而成，由于生产工艺的局限，三条焊缝的质量难以保证，安全事故时有发生，而且使用寿命较短，就大量的分析结果，其生产和应用中存在如下缺陷：

(1)焊接质量难控制，一次成品率低、检验费用高，汽车燃气瓶属薄壁压力容器，只能单面焊，内壁焊接积馏难避免，尤其是T字焊缝接头，其焊接的缺陷集中部位，也是气瓶等压力容器的薄弱环节，靠X射线拍片检验，未焊透、未熔合、气孔、夹渣、冷、热裂纹以及电弧引起的氢脆等因素造成的缺陷，很难一一检验出来，而且一只气瓶内胆最少要拍18张片，按目前市场的检验价格，检测费用要700元，而且X射线检验的是宏观缺陷，即合按JB/T4730标准检出的一级标准，对细小的孔洞(气孔、渣孔)还是存在的，这就是影响了气瓶内胆的真空度、漏率、漏放气速率和静态蒸发率等相关技术指标。

(2)细小的焊接缺陷往往是造成疲劳失效的源头，据国内外关于LNG气瓶事故的分析报道，除了暴露在严重着火条件中气瓶发生失效以外，所有在使用中失效的LNG气瓶，几乎全部是在充气中或刚刚充气后出现的，气瓶反复充放气的压力循环使细小缺陷处产生疲劳裂纹，以致失效，而疲劳裂纹往往在焊缝、熔合线及热影响区中发生，尤其是纵向直焊缝，纵向焊缝，所受的是环向应力(δ_Q＝PD/2_δ)，而纵向直焊缝的纵向应力只有环向应力的1/2(δm＝PD/4_δ)。(注：该应力的计算方法是国际公认的“拉美公式”)。

技术实现要素：
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本发明是针对背景技术中的问题，提出一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，该天然气气瓶的内胆焊接变形量小、真空度高、漏率、加工成本低。

本发明为解决以上技术问题，采用如下技术方案：一种用拉伸工艺成型的天然气气瓶内胆，包括缸体(1)和封头(2)，其特征在于，所述缸体(1)与所述封头(2)用焊接配合形成一个封闭式环形内腔，其中，所述缸体(1)和所述封头(2)均为一体式结构。

采用以上技术方案，本发明的缸体(1)由现有技术中的通过中间转板、焊接成桶的结构改进为一体式结构，减少了焊接量，降低了加工成本，也避免了因大面积焊接造成的缸体(1)焊接变形、漏焊等问题，同时也解决了现有技术中因焊缝产生疲劳裂纹，以致内胆失效等关键问题。

作为本发明的优化，所述缸体(1)由O6Cr19Ni10制作而成，其为U形圆柱体，其外壁纵向从U形的底端到开口处的拉伸长度为500～2000mm，横向直径为300～650mm，且所述缸体(1)底部对应的内侧壁厚为3～5mm；所述缸体(1)的中部壁厚为2.6～5mm，所述缸体(1)上部(1)外侧的壁厚为3～5mm。

采用以上技术方案，本发明的缸体(1)由不锈钢O6Cr19Ni10制作而成，由于缸体(1)为拉伸成型，其外壁纵向从U形的底端到开口处的拉伸长度为500～2000mm，横向直径为300～650mm，且所述缸体(1)底部对应的内侧壁厚为3～5mm；所述缸体(1)的中部壁厚为2.6～5mm；所述缸体(1)上部(1)外侧的壁厚为3～5mm；使得整体缸体(1)内壁的各个方向厚度均匀可靠，使LNG气瓶内胆更加安全可靠。

作为本发明的优化，所述封头(2)由O6Cr19Ni10制作而成，其呈半球状，上部设有圆柱通孔，下部设有与所述缸体(1)相配合的焊接凸边(21)，该焊接凸边(21)内壁直径与所述缸体(1)外壁直径相对应，且焊接凸边(21)沿所述缸体(1)的U形开口处的外壁周边均匀覆盖，并超出U形开口处端边15～20mm。

采用以上技术方案，本发明封头(2)由不锈钢O6Cr19Ni10制作而成，该封头(2)下部设有与所述缸体(1)相配合的焊接凸边(21)，且焊接凸边(21)沿所述缸体(1)的U形开口处的外壁周边均匀覆盖，并超出U形开口处端边15～20mm，该结构方便了封头(2)与缸体(1)在焊接装配，减少了装配误差，提高了焊接装配效率及精度。

作为本发明的优化，所述缸体(1)与所述封头(2)的焊接配合是将所述封头(2)下部的焊接凸边(21)与所述缸体(1)U形开口处配合，并沿着两者的配合处用激光焊接成一条焊缝线(12)。

采用以上技术方案，本发明的缸体(1)为拉伸成型一体式结构，没有焊缝，只须将封头(2)与缸体(1)沿着配合处用激光焊接即可，由于减少在缸体(1)上的焊缝，解决了现有技术中封头、缸体形成T字接头焊缝产生的环向应力和纵向应力对气瓶内胆形成疲劳裂纹的危害，使气瓶内胆更加安全可靠。

作为本发明的优化，所述焊缝线(12)的横截面为半圆形，直径为3～5mm，并沿所述缸体(1)的U形开口处周向均匀布置。

采用以上技术方案，本发明的选用激光焊接技术，所述焊缝线(12)的横截面为半圆形，直径为3～5mm，保证焊缝线(12)与封头(2)和缸体(1)成分的一致性，进一步提高了焊接的可靠性，使气瓶内胆更加安全可靠。

作为本发明的优化，所述缸体(1)与所述封头(2)的中心线位于同一直线上。

采用以上技术方案，由于所述缸体(1)与所述封头(2)的中心线位于同一直线上，进一步提高了本发明的整体缸体内壁的各个方向均匀均匀可靠。

作为本发明的优化，所述封头(2)的上部设有圆柱通孔，设有分子筛(3)。

采用以上的技术方案，本发明在所述封头(2)设有分子筛，其作用为抽真空时吸附水、甲醇、乙醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等高分子微粒，从而保证绝热空间的真空度。

综上所述，本发明更改了现有产品的内胆的由现有技术的焊接结构改为拉伸成形一体式结构，且将现有技术封头、缸体形成T字接头焊缝改为封头、缸体形成一字接头焊缝，并弥补了现有技术中存在的不足和缺陷，设计新颖独特，结构巧妙，便于推广应用，具有很好的社会经济效益。

附图说明：

图1为现有技术的内胆焊接示意图

图2为本发明整体焊接结构示意图

图3为本发明缸体结构图

图4为本发明封头结构图

图5为本发明封头焊接凸边放大结构图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步地说明。

如图1所示，该图为现有技术的内胆焊接结构示意图，缸体的用焊接而成，两端均采用封头分别焊接而成。

在本具体的实施例中，结合如附图2、3、4、5所示，该种用拉伸工艺成型的天然气气瓶的内胆，包括缸体(1)和封头(2)，其特征在于，所述缸体(1)与所述封头(2)用焊接配合形成一个封闭式环形内腔，其中，所述缸体(1)和所述封头(2)均为一体式结构，由于缸体(1)为一体式结构，减少了焊接量，降低了加工成本，也避免了因大面积焊接造成的缸体(1)焊接变形、漏焊等问题，同时也解决了现有技术中因焊缝产生疲劳裂纹，以致内胆失效等关键问题。

结合图3所示，为了使得整体缸体(1)内壁的各个方向厚度均匀可靠，使LNG气瓶内胆更加安全可靠，所述缸体(1)由O6Cr19Ni10制作而成，其为U形圆柱体，其外壁纵向从U形的底端到开口处的拉伸长度为500～2000mm，优先为1200mm，横向直径为300～650mm，优先为385mm，且所述缸体(1)底部对应的内侧壁厚为3～5mm；优先为3mm，所述缸体(1)的中部壁厚为2.6～5mm，优先为3mm，所述缸体(1)上部(1)外侧的壁厚为3～5mm，优先为3mm。

结合图4所示，减少了装配误差，提高了焊接装配效率及精度，所述封头(2)由O6Cr19Ni10制作而成，其呈半球状，上部设有圆柱通孔，下部设有与所述缸体(1)相配合的焊接凸边(21)，该焊接凸边(21)内壁直径与所述缸体(1)外壁直径相对应，且焊接凸边(21)沿所述缸体(1)的U形开口处的外壁周边均匀覆盖，并超出U形开口处端边15～20mm。

结合图2、3、4、5所示，所述缸体(1)与所述封头(2)的焊接配合是将所述封头(2)下部的焊接凸边(21)与所述缸体(1)U形开口处配合，并沿着两者的配合处用激光焊接成一条焊缝线(12)，所述缸体(1)为拉伸成型一体式结构，没有焊缝，只须将封头(2)与缸体(1)沿着配合处用激光焊接即可，由于减少在缸体(1)上的焊缝，解决了现有技术中封头、缸体形成T字接头焊缝产生的环向应力和纵向应力对气瓶内胆形成疲劳裂纹的危害，使气瓶内胆更加安全可靠。

结合图5所示，保证焊缝线(12)与封头(2)和缸体(1)成分的一致性，进一步提高了焊接的可靠性，使气瓶内胆更加安全可靠，所述焊缝线(12)的横截面为半圆形，直径为3～5mm，并沿所述缸体(1)的U形开口处周向均匀布置。

结合图2所示，所述缸体(1)与所述封头(2)的中心线位于同一直线上，进一步提高了本发明的整体缸体内壁的各个方向均匀均匀可靠。

结合图2和图4所示，所述封头(2)的上部设有圆柱通孔，设有分子筛(3)，其作用为抽真空时吸附水、甲醇、乙醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等高分子微粒，从而保证绝热空间的真空度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。