具有限充装置的应变强化低温容器及其应变强化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种针对具有限充装置的低温容器进行应变强化的方法W及具有限 充装置的应变强化低温容器。
【背景技术】
[0002] 目前应变强化技术普遍应用于大型低温储罐，很少应用到小型低温容器设计及制 造中。小型低温容器尤其是低温车载LNG气瓶，一般的气瓶内都设置有副罐、气室等限充装 置，限充装置上开设有限流孔。应变强化工艺中需将气瓶充满水，但由于限流孔比较小，在 充水过程中，限充装置内气体因孔狭小，排放困难，故充满水需要很长时间；同样道理排水 时也需要很长时间，并且限充装置内水排不彻底。应变强化低温容器是储存低温介质的，女口 果低温容器内液体排不彻底，当低温容器内装入低温液体后，容易在液相和气管道内产生 冰堵现象，液相管冰堵，会影响气瓶供气量，气相管路冰堵，会影响气瓶的安全性。所有送些 会严重影响到低温容器的正常使用，如果利用高温气体吹扫置换，成本又太高因此，受应变 强化工艺条件的限制，目前的小型低温容器很少使用应变强化来提升其性能。
[0003] 在所述【背景技术】部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它 可W包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0004] 本发明的一个目的是要解决的技术问题是克服上述现有技术中的不足，提供一种 针对具有限充装置的低温容器进行应变强化的方法；
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种能简化强化工艺的具有限充装置的应变强化低 温各器。
[0006] 本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中 变得显然，或者可W通过本发明的实践而习得。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种具有限充装置的应变强化低温容器进行强化的 应变强化方法，其中，所述具有限充装置的低温容器包括具有排气口和排水口的内胆和设 于所述内胆内一端部的限充装置，所述内胆上设有与限充装置连通的工艺孔，限充装置上 具有限流孔，所述内胆的另一端部设有注水管。所述应变强化方法包括如下步骤：
[0008] 灌水步骤；通过工艺孔向所述限充装置内灌水，当所述限充装置灌满水后，再由 所述注水管向所述内胆内灌水，直到所述内胆内灌满水为止，封堵住排气口、工艺孔和排水 n；
[0009] 升压保压步骤：使所述内胆内的压力缓慢升至强化压力后进行保压，直到所述低 温容器内胆的应变速率达到一标准值后，所述内胆内的压力降至一工作压力；
[0010] 降压排水步骤；将所述内胆内的压力降至大气压，打开工艺孔和排水口，同时向外 排水。
[0011] 根据本发明的一实施方式，所述注水管呈"L"形，所述灌水步骤之前，还包括放置 步骤：将所述具有限充装置的低温容器放置于一木制鞍座上，并且所述注水管位于所述内 胆内的一端朝向上方。
[0012] 根据本发明的一实施方式，所述降压排水步骤之后还包括吹扫步骤：用干燥洁净 的压缩空气将所述内胆及限充装置内吹干。
[0013] 根据本发明的另一个方面，提供一种由本发明的方法制成的具有限充装置的应变 强化低温容器，
[0014] 根据本发明的另一个方面，提供一种具有限充装置的应变强化低温容器，包括内 胆和限充装置。内胆包括筒体及设于筒体两端部的两个封头，所述内胆上设有排气口和排 水孔。限充装置包括圆筒部和设于所述圆筒部一端的封头部。所述圆筒部的另一端固定于 所述两个封头中的一个封头上，且该封头上设有与限充装置连通的工艺孔，所述圆筒部顶 部设有限流孔，所述封头中没有设置圆筒部的一个封头设有注水管。
[0015] 根据本发明的一实施方式，所述限充装置的中必线与所述内胆的中必线重合。
[0016] 根据本发明的一实施方式，所述工艺孔在靠近所述内胆的中必线位置。
[0017] 根据本发明的一实施方式，所述排气口设于所述圆筒部底部，所述排水孔设于所 述圆向部顶部。
[0018] 根据本发明的一实施方式，所述限流孔的位置与所述排气口相对。
[0019] 根据本发明的一实施方式，还包括分别用于封堵所述排气口、排水孔和工艺孔的 H个堵头。
[0020] 根据本发明的一实施方式，所述排气口、排水孔和工艺孔均为锥形螺纹孔，所述堵 头为螺纹堵。
[0021] 根据本发明的一实施方式，所述注水管的位于所述内胆的一端部靠近所述内胆顶 端部。
[0022] 根据本发明的一实施方式，所述应变强化低温容器由奧氏体不镑钢材料制成。
[0023] 根据本发明的一实施方式，所述具有限充装置的应变强化低温容器是车载LNG气 瓶。
[0024] 根据本发明的一实施方式，所述内胆筒体壁厚设计公式如下：
[0026] 内胆的封头壁厚设计公式如下：
[0028] 公式中：
[0029] Di ;内胆封头或筒体的内直径；
[0030] Pc ;计算压力
[0031] 内胆计算压力应取下列压力的较高值与0.1 MPa之和；
[0032] 1)设计压力；（工作压力的1. 05~1. 1倍）；
[0033] 2)内胆在充装过程和运输工况中顶部的最高表压力、液柱静压力与所承受的惯性 力产生的等效压力之和，等效压力应不小于0. 〇35MPa;注：当内胆所承受的液柱静压力小 于5 %设计压力时，可忽略不计；
[0034]S;应变强化下的安全系数取值1. 5;
[0035] 4 :焊接接头系数，取值为1 ;
[003引 Ok:材料的最大设计应力值，即应变强化应力值，MPa;
[0037] 〇|^不大于4101口曰，且不超过材料0.2%规定非比例延伸强度与2001口曰之和，最大 取值为410MPa〇
[0038] 由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
[0039] 本发明具有限充装置的应变强化低温容器，是小型低温容器经应变强化而形成 的，该小型低温容器具有内胆和设于内胆内的限充装置。内胆的一个封头上设有与限充装 置连通的工艺孔，且限充装置的圆筒部底部设有限流孔。在进行应变强化工艺时，应变强化 低温容器翻转180度，此时限流孔位于限充装置的顶部。本发明的应变强化方法可通过工 艺孔向限充装置内注水，注水过程中限充装置内的气体由限流孔排到内胆，当限充装置充 满水后，水可进一步由其顶部的限流孔溢出到内胆，故本发明可实现快速注水；在应变强化 工艺结束后可通过工艺孔排水，当不再有水从工艺孔排出时，将内胆倾斜一定角度，使工艺 孔处于下部，不但增加排水速度且很容易将限充装置内残余的水排除彻底。
【附图说明】
[0040] 通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得 更加明显。
[0041] 图1是本发明具有限充装置的应变强化低温容器在强化状态下的结构示意图；
[0042]图2是本发明具有限充装置的应变强化低温容器使用状态下的结构示意图。
[004引图中；1、注水管；2、内胆；21、筒体；22、封头；3、排气口；4、限流孔；5、限充装置；51、圆筒部；52、封头部；6、工艺孔；7、排水孔。
【具体实施方式】
[0044] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够W多种形 式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供送些实施方式使得本发明将 全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图 标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0045] 如图1所示，本发明的应变强化方法是针对具有限充装置的低温容器进行强化的 应变强化方法。
[0046] 其中，具有限充装置的低温容器包括具有排气口 3和排水口 7的内胆2和设于内 胆2内一端部的限充装置5。内胆2包括筒体21和封头22,封头22上设有与限充装置5 连通的工艺孔6,限充装置5上具有限流孔4,内胆2的另一端部设有注水管1。
[0047] 本发明具有限充装置的低温容器进行强化的应变强化方法，包括如下步骤：
[0048] 放置步骤；将具有限充装置的低温容器放置于一木制鞍座上，并且注水管1位于 内胆2内的一端朝向上方。
[0049]灌水步骤；通过工艺孔6向限充装置5内灌水，当限充装置5灌满水后，再由注水 管1向内胆2内灌水，直到内胆2内灌满水为止，封堵住排气口 3、工艺孔6和排水口 7 ;
[0050] 升压保压步骤；使内胆2内的压力缓慢升至强化压力后进行保压，直到低温容器 的筒体21和封头22的直筒部分的应变速率达到一标准值，例如在最后半小时内保持在 0. 1%A(小时）之内，将内胆2内的压力降至一已知的工作压力，还可进一步保持一段时 间，W完成焊接封头22与连接部位的外观检测。该升压保压步骤可W与传统升压保压步骤 相同。
[0051] 降压排水步骤；将内胆2内的压力降至大气压，打开工艺孔6和排水口 7,同时向 外排水。
[0052] 在一些实施方式中，还可进一步包括吹扫步骤，其用干燥洁净的压缩空气将内胆2 及限充装置5内吹干。当然，内胆2及限充装置5也可W自然瞭干。
[0053] 如图1和图2所示，图1是本发明具有限充装置的应变强化低温容器在强化状态 下的结构示意图；图2是本发明具有限充装置的应变强化低温容器使用状态下的结构示意 图。本发明具有限充装置的应变强化低温容器包括内胆2和限充装置5。
[0054] 需要说明的是：本发明具有限充装置的应变强化低温容器在强化状态和使用状态 的方向相差180度，也就是说，在强化状态下，排气口 3、限流孔4位于顶部，排水孔7位于底 部；在使用状态下，排气口 3、限流孔4位于底部，排水孔7位于顶部。下面的描述W强化状 态为准。
[00巧]内胆2包括筒体21及对称焊接固定在筒体21两端部的两个封头22。内胆2顶部 设有排气口 3,底部设有排水孔7,在该实施方式中，排气口 3与排水孔7上下对应，但在其 它实施方式中不W此为限。
[0056]限充装置5包括圆筒部51和焊接于圆筒部51 -端的封头部52。圆筒部51的另 一端为开口部，该开口部固定于两个封头22中的一个封头如右封头上，且该右封头上设有 与限充装置5连通的工艺孔6。进一步地，该工艺孔6可W设置在靠近内胆2的中必线位 置。圆筒部51顶部设有限流孔4。在该实施方式中，限流孔4的位置与排气口 3相对，但在 其它实施方式中不W此为限。该实施方式中，限充装置5的中必线可W与内胆2的中必线 重合。
[0057] 在一实施方式中，应变强化低温容器还进一步包括用