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1、_钢质无缝气瓶GB 5099 94国家技术监督局1994 12 26 批准1995 0801 实施1 主题内容与适用范围本标准规定了钢质无缝气瓶 (以下简称钢瓶 )的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输和贮存等。本标准适用于设计、制造公称工作压力为 8 30MPa，公称容积为 04 80L，用于盛装永久气体或高压液化气体的可重复充气的移动式钢瓶。一般地区钢瓶的使用环境温度为 20 60，寒冷地区的使用环境温度为 4060。本标准不适用于盛装溶解气体、吸附气体的钢瓶，灭火用的钢瓶以及运输工具上和机器设备上附属的瓶式压力容器。2 引用标准GB 222钢的化学分析用试样取
2、样法及成品化学成分允许偏差GB 223 1223 7钢铁及合金化学分析方法GB 224钢的脱碳层深度测定法GB 226钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法GB 228金属拉伸试验方法GB 230金属洛氏硬度试验方法GB 231金属布氏硬度试验方法GB 232金属弯曲试验方法GB 1979结构钢低倍组织缺陷评级图GB 2106金属夏比 (V 型缺口 )冲击试验方法GB 3077合金结构钢技术条件GB 4159金属低温夏比冲击试验方法-可编辑修改 -_GB 5777无缝钢管超声波探伤方法GB 6394金属平均晶粒度测定方法GB 7144气瓶颜色标记GB 8163输送流体用无缝钢管GB 8335气瓶专用螺纹
3、GB 9251气瓶水压试验方法GB 9252气瓶疲劳试验方法GB 12137气瓶气密性试验方法GB T 13005气瓶术语GB T 13298金属显微组织检验方法GB T 13299钢的显微组织评定方法GB 13440无缝气瓶压扁试验方法GB 13447无缝气瓶用钢坯GB 15385气瓶水压爆破试验方法3 技术术语和符号3 1永久气体：临界温度小于10的气体；高压液化气体：临界温度大于或等于 10，且小于或等于 70。3 2 公称工作压力：对于盛装永久气体的钢瓶，系指在基准温度时 (一般为 20 )所盛装气体的限定充装压力；对于盛装高压液化气体的钢瓶， 系指温度为 60时瓶内气体压力的上限值。
4、3 3许用压力：钢瓶在充装、使用、储运过程中允许承受的最高压力。34屈服应力： 对材料试件拉伸试验，呈明显屈服现象的，取屈服点或下屈服点；无明显屈服现象的，取屈服强度。35批量：系指采用同一设计条件，具有相同的公称直径、设计壁厚，用同一炉罐号钢，同一制造方法制成，按同一热处理规范进行连续热处理的钢瓶所限定的数量。-可编辑修改 -_3 6设计应力系数：瓶体材料屈服应力设计取值与水压试验压力下筒体当量应力之比。3 7充装系数：标准规定的钢瓶单位水容积允许充装的最大气体重量。3 8应力集中系数：瓶体的薄膜应力与局部最大应力的比值。3 9符号：CM淬火后回火用铬钼钢或其它合金钢种；D 0钢瓶筒体外径，
5、mm；D f冷弯试验弯心直径，mm ；F 设计应力系数 (见 5 2 4)；Mn正火或正火后回火用碳锰钢种；MnH淬火后回火用碳锰钢种；Pb爆破压力计算值，MPa；Pba爆破压力实测值，MPa；Ph水压试验压力，MPa；Py爆破试验过程中屈服压力，MPa；S 钢瓶筒体设计壁厚， mm；Sa 钢瓶筒体实测最小壁厚， mm； Sao 钢瓶筒体实测平均壁厚， mm；T 压扁试验压头间距， mm；a 弧形扁试样的原始厚度， mm；b 扁试样的原始宽度， mm；d1、 d2破口环向撕裂长度，mm；l 试样原始标记， mm；ak冲击韧性值， J cm2；5伸长率，；2e瓶体材料热处理后的屈服应力保证值，N
6、 mm ；2ea屈服应力实测值，N mm ；-可编辑修改 -_2b瓶体材料热处理后的抗拉强度保证值，N mm ；2ba抗拉强度的实测值，N mm 。4 钢瓶型式和参数4 1钢瓶瓶体一般应符合图1 所示的型式。凹形底及带底座凸形底的钢瓶典型结构及主要附件见图2。4 2钢瓶的公称容积和外径一般应符合表1 的规定。4 3常用瓶装气体的公称工作压力和充装系数见表2。图 1钢瓶瓶体型式-可编辑修改 -_图 2凹形底和带底座凸形底钢瓶的典型结构表 1钢瓶的公称容积和外径公称容积水容积允外径 Do允许偏差类别许偏差Lmm0.460， 700.7+2070+1.25小容积1.0-089-2.001.42.08
7、9， 108-可编辑修改 -_2.5108，120，1403.24.0120， 1405.06.3+107.0-08.0140， 1529.010.0152， 15912.0152，159，178， 18020.025.0203， 21932.036.038.0+5中容积 1.2540.0-0219，229，45.023250.063.0245，267，70.0273-可编辑修改 -_80.0表 2 常用瓶装气体公称工作压力及充装系数气体类公称工作充装系数气体名称化学式压力别kg LMPa永久气氧、氮、氢30O 2、 N 2、 H 220体或其他15二氧化碳CO 2200.74150.60氧化
8、亚氮N 2O150.6212.50.52200.37高压液乙烷C2H 6(CH 3CH 3)150.3412.50.31化气体200.34乙烯C2H 4(CH 2=CH 2)150.2812.50.24氙Xe12.51.23六氟化硫SF612.51.3381.17-可编辑修改 -_氯化氢HCl12.50.57三氟氯化CF3Cl12.50.94烷80.73三氟甲烷CHF 312.50.76六氟乙烷C2F6(CF3CF3)12.51.0680.83偏二氟乙C2H 2F212.50.66烯(CH 2=CF 2)80.46氟乙烯C2H 3F12.50.54(CH2=CHF)80.47三氟溴甲CF3Br
9、12.51.45烷81.335 技术要求5 1瓶体材料一般规定511必须采用碱性平炉、电炉或吹氧碱性转炉冶炼的无时效性镇静钢。512制造钢瓶的钢种必须经国家或国际有关部门鉴定认可，应选用优质锰钢、铬钼钢或其他合金钢。513制造钢瓶的材料，必须符合其相应国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。钢瓶制造厂应按炉罐号进行各项验证分析。5 14钢瓶的瓶体材料，应具有良好的冲击性能。515 钢瓶瓶体材料的化学成分限定见表 3，化学成分允许偏差应符合 GB 222 中表 2 的规定。-可编辑修改 -_表 3钢瓶瓶体材料化学成分钢种碳锰钢铬钼钢或其他合金钢成分，MnMnHCMCmax0.40max0.
10、400.260.340.320.40Mn1.401.75max1.700.400.700.400.70Simax0.37max0.370.170.370.170.37Smax0.030max0.035max0.035max0.035Pmax0.35max0.035max0.030max0.030S+Pmax0.06max0.06max0.055max0.055Vmax0.12Cr0.801.100.801.10Mo0.150.250.150.25采用热处正火或正火淬火后回火理方式后回火516制造小容积的钢瓶若选用正火处理方法，可选用碳钢材料，若选用调质处理，可选用合金钢材料。5 17初轧坯或钢
11、坯5 17 1钢坯的形状尺寸和允许偏差应符合GB 13447的有关规定。5 17 2低倍组织a 不允许白点、 残余缩孔、 分层、气泡、异物和夹杂；b 中心疏松不大于 15 级，偏析不大于 2 5 级。5 18无缝钢管5 18 1钢管的外形和内外表面质量应不低于GB 8163-可编辑修改 -_的规定。5 18 2钢管的壁厚偏差不应超过公称壁厚的15%10% 。5 18 3钢管如钢厂已探伤，制造厂可在同一批钢管中抽查 10；如钢厂未逐根探伤，气瓶制造厂则应逐根探伤，探伤合格级别应符合 GB 8163 的规定。519 经鉴定的材料钢种， 钢瓶制造厂应制造不少于20 000个钢瓶投入使用，质量满足各项
12、要求后方可纳标作为国家认可的钢种。5 2设计一般规定5 21受压部位的壁厚设计取用该材料热处理后的c 保证值。正火处理的钢瓶，热处理后的屈服应力保证值 e 应不大于 520N mm2。522设计计算瓶体壁厚应以水压试验压力几为准。钢瓶的水压试验压力为公称工作压力的15 倍，永久气体气瓶的许用压力不得超过水压试验压力的0 8 倍。523设计计算所选用的屈服应力，对正火或正火后回火处理的，不得大于最小抗拉强度的75；对淬火后回火处理的，不得大于最小抗拉强度的85。5 24设计应力的限定5 24 1应对材料的实际最大抗拉强度进行控制，要求淬火后回火热处理的最大抗拉强度不应大于1 000N mm2；小
13、容积瓶最大抗拉强度不应大于1 100N mm2；对具有应力腐蚀倾向的介质，抗拉强度不应大于880Nmm2。5 24 2设计应力系数F 值的取用a对正火或正火后回火热处理的钢瓶设计，F 值取用0 82；b对淬火后回火热处理的钢瓶设计， F 值取用 077。5 25 简体设计最小壁厚公式Ph D0 (1)S2F ePh-可编辑修改 -_同时应满足式 (2)的要求，且不得小于1 5mm。S D 01(2)2505 26底部结构5 26 1凸形底有三种型式：a半球形；b碟形 (见图 3a， b，c)；c H 形 (见图 3d)。图 3凸形底结构图5 26 2碟形底和H 形底的结构应满足下列要求：r 0
14、 075 Do；H/Do 0 22；或 H/Do 040S1 15 S；S1SS2 15 S；S2S。凸形底与简体连接部位，应圆滑过渡，其厚度不得小于筒体设计最小壁厚值。5263凹形底的公称尺寸应满足下列要求(见图 4)，以管子来制造的凹形底瓶若发生其中参数不能满足下列要求者，可以加压疲劳试验来验证。S1 (2 02 6)S；S2=(1 8 2 2)S；S3=(2 0 2 8)S；-可编辑修改 -_r (0 07 0 09)Do ；H=(0 13 016)Do 。图 4凹形底结构图5 26 4 凹形底的环壳与筒体之间应有过渡段，过渡段与筒体的连接应圆滑过渡。5265凸形底或凹形底应按水压试验压
15、力Ph 下的弹性有限元进行计算，且在凸或凹形底公称尺寸的公差值范围内进行校核调整；应力集中系数不大于 1 80，局部最大应力值不得大于材料的强度值。527凸形底和凹形底钢瓶的设计都应进行循环加压疲劳试验。循环压力的上限值在公称工作压力条件下，承受 80000次循环，或在试验压力条件下承受 12000 次循环，不破坏为合格；试验不合格，该设计不应采用。528钢瓶瓶口的厚度，自螺纹沟槽处算记，不得小于简体的设计壁厚，保证在承受紧阀的力偶距和铆合颈圈的附加外力时不变形。5 3制造-可编辑修改 -_531钢瓶制造除应符合本标准规定外，还应符合产品图样和技术条件的规定。532钢瓶瓶体的制造方法一般是：以
16、钢坯或钢板等为原料，经冲拔、冲压拉伸制造；以无缝钢管为原料，经收底、收口制成。533进厂的瓶体材料应对其化学成分和低倍组织等进行验证，分析结果应满足5 1 条要求。5 34瓶体允许的制造公差5 34 1简体的圆度，在同一截面上测量其最大与最小外径之差，不应超过该截面平均外径的2。5 34 2筒体的直线度不得超过瓶体长度的2。5 34 3瓶体的垂直度不应超过其长度的8。5 35瓶体内、外观要求5 35 1 简体内、外表面应光滑圆整，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、波浪、重皮、夹杂等影响强度的缺陷；对氧化皮脱落造成的局部圆滑凹陷和修磨后的轻微痕迹允许存在，但必须保证简体设计壁厚。5 35 2经挤压拔伸
17、制成的瓶体，其凹形底深度应符合设计规定值，底部球壳和环壳的厚度均应符合设计要求。5353无缝钢管经收底制成的瓶坯，应进行工艺评定；瓶体底部内表面不应有肉眼可见的凹孔、皱褶、凸瘤和氧化皮；底部和缺陷允许清除，但必须保证瓶底设计厚度；瓶底不允许作补焊处理。5 35 4 瓶肩与简体必须圆滑过渡，瓶肩上不允许有沟痕存在。536中容积凸形底钢瓶的底座材料应与瓶体相适应，应用热套法装配牢固，严禁焊接装配，底座接地平面与瓶底部间距应不小于 10mm。5 37热处理-可编辑修改 -_5 37 1 钢瓶制造厂除遵守标准规定外，应制订相应的热处理规范。5372 瓶体应按热处理顺序组批， 中容积瓶不大于 502 只
18、为一个批量；小容积瓶不大于 202 只为一个批量。5 37 3 采用淬火工艺可用油或水中加添加剂作为淬火介质。在水中加添加剂作为淬火介质时，瓶体在介质中的冷却速度应不大于在 20水中冷却速度的 80；且应完成相应的热处理工艺评定。5 37 4 采用淬火后回火处理的瓶体，硬度值应符合材料强度值要求。5375 按 52 1、52 2 条要求，瓶体热处理后的机械性能应符合表 4 规定。-可编辑修改 -_表 4钢瓶瓶体的热处理与机械性能热处理状态正火或正火后回淬火后回火处理试验项目火处理ea/ ba0.800.92e， mm2钢瓶制造厂热处理保证值b， mm2钢瓶制造厂热处理保证值5，16MnHCM1
19、61414V 型缺口试样ak截面35510355 103 55 103 55 10J/cm 2mm试验温度， 2020 5050-可编辑修改 -_平均值3633706060506050单个试样最小2926534550405040值-可编辑修改 -_5 37 6冷弯和压扁a 冷弯试验和压扁试验以无裂纹为合格， 弯心直径和压头间距的要求应符合表 5 规定。b 对正火或正火后回火处理的瓶体，其抗拉强度实测值超过保证值 15的，对淬火后回火处理的瓶体，其抗拉强度实测值超过保证值 10的，应以压扁试验代替冷弯试验。表 5 冷弯压扁试验的弯心直径和压头间距要求mm钢瓶实测抗拉强度弯心直径压心间距值D fT
20、ba， MPa 5803Sao6Sao5806854Sao6Sao6857845Sao6Sao7848806Sao7Sao8809507Sao8Sao95011008Sao9Sao5 37 7金相组织a瓶体的基体组织应符合相应热处理规范；b对正火或正火后回火处理的瓶体， 晶粒度应不小于 6 级(100 倍 )，带状组织不大于 3 级，魏氏组织不大于二级；c对淬火后回火处理的瓶体， 其组织体应呈回火索氏体；d瓶体的脱碳层深度，外壁不得超过 03mm，内壁不得超过 0 25mm。-可编辑修改 -_5 37 8底部解剖经酸蚀后，断面试样上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、未熔合、裂缝、夹杂物或白点， 且满
21、足 526条要求。5 37 9采用淬火后回火处理的瓶体，应进行逐只无损探伤，且不得有裂纹或裂纹性缺陷。5 38 瓶口内螺纹5 38 1 螺纹的牙型、尺寸和公差，应符合GB 8355 的规定，不允许有倒牙、平牙、牙双线、牙底平、牙尖、牙阔以及螺纹表面上的明显跳动波纹。5 38 2瓶口基面起有效螺距数，中容积瓶体不得少于8 个螺距，小容积瓶体不得少于7 个螺距。5 38 3瓶口螺纹基面位置的轴向变动量为+1 5mm。5 38 4特殊用途钢瓶的瓶口螺纹，可按专门的要求设计和制造。5 39 爆破5 39 1实际爆破压力不得小于式 (3)的计算值：Pb2b S C (3)D 0S采用正火或正火后回火处理
22、C 1采用淬火后回火处理C 105且 Pb 1 7Ph5 39 2 实测爆破过程中瓶体塑性变形的压力不得小于Ph F，即 PyPhF。5 39 3实测屈服压力与爆破压力的比值，应与瓶体材料实测屈服应力与抗拉强度的比值相接近。5 39 4瓶体爆破后无碎片突破口必须在简体上。瓶体上的破口形状与尺寸应符合图5 的规定。-可编辑修改 -_图 5破口形状与尺寸示意图5 39 5 瓶体主破口应为塑性断裂，即断口边缘应有明显的剪切唇；断口上不得有明显的金属缺陷；破口裂缝不得引伸超过瓶肩高度的 20。5310按 5 2 3 要求进行水压试验，在保压1 min 内，压力表指针不得回降，中容积瓶体的容积残余变形率
23、不得大于 3；瓶体泄漏或明显变形即行判废。5 311 气密性试验压力为公称工作压力。若瓶体出现泄漏应予以判废，因装配而引起的泄漏现象，允许返修后重做试验。5 312根据角户需要，瓶体在水压或气密性试验后，应采取内表面干燥处理，并予以密封。5 313附件53131颈圈可用钢板、可锻铸铁、球墨铸铁或铸钢制-可编辑修改 -_成。颈圈与瓶体的装配不得歪斜、松动或带有毛刺，不得因装配不当而损伤瓶口螺纹，严禁焊接装配。5 313 2根据充装气体或使用要求，采用不同的瓶阀。瓶阀与瓶体装配后，应留有备用螺纹25 个螺距。53133瓶帽型式分固定式或可卸式。可用钢板、 钢管、铸钢、可锻铸铁和球墨铸铁制成；如用户
24、无特殊要求，应配固定式瓶帽出厂。53134采用螺纹连接的附件，牙型、尺寸和公差应符合 GB 8335 的规定。6 试验方法6 1 瓶体材料技术指标验证611 化学成分：应以材料的炉罐号按GB 222 和 GB 223执行。6 12 低倍组织：应以材料的炉罐号按GB 226 进行，低倍组织的评定应符合 GB 1979 的规定。62 瓶体制造公差应用标准的或专用的量具样板进行检查，应用测厚仪检查瓶体厚度，用专用工具对瓶体内外表面进行修磨。6 3瓶体热处理后各项性能指标测定6 31取样a取样部位见图6 所示；b试样应从筒体中部纵向截取，采用实物扁试样；c取样数量： 拉伸试验试样不少于2 个；冲击试验
25、试样不少于3 个；冷弯试验试样不少于4 个。-可编辑修改 -_图 66 32拉伸试验和冲击试验6 32 1拉伸试验a拉伸试验的测定项目应包括：抗拉强度、屈服应力、伸长率；b拉伸试样制备形状见图7；c拉伸试样形状尺寸的一般要求按GB 6397 执行；d拉伸试验方法按GB 228 执行。图 76 32 2冲击试验a规定以3mm 10mm 55mm 或 5mm 10mm55mm 带有 V 型缺口的试样作为标准试样；b试样的形状尺寸及偏差应按GB 2106 执行；c冲击试验方法按GB 2106 或 GB 4159 执行；-可编辑修改 -_d瓶体壁厚不足以加工标准试样时，可免做冲击试验。6 33冷弯试验
26、和压扁试验6 33 1冷弯试验a试样截取的部位见图6，圆环应从拉伸试样的瓶体上用机械方法横向截取；b圆环的宽度应为瓶体壁厚的4 倍，且不小于 25mm，将其等分成四条，任取一块试样进行侧面加工，其表面粗糙度不低于 12 5m，圆角半径不大于2mm；c试样制作和冷弯试验方法按GB 232 执行，试样按图 8 进行弯曲。图 8冷弯试验示意图6 33 2压扁试验压扁试验按GB 13440 执行。a将瓶体的中部， 放进垂直于瓶体轴线的两个顶角为60，半径为13 mm 的压头中间，以20 50mm min 的速度对瓶体施加压力，在负荷作用下测量压头间距T。b 压头的长度应不小于瓶体已经压扁的宽度，见图 9。-可编辑修改 -_