[发明专利]一种高压无缝气瓶用钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料，具体地说，本发明涉及一种高压无缝气瓶用钢板及其制造方法。

背景技术

传统无缝气瓶的制作是通过钢坯穿孔、拉拔等工序实现，用钢坯制造的无缝气瓶存在钢瓶壁过厚、钢瓶自身重量大、装载效率低的缺点。传统气瓶用钢一般是低碳钢，采用正火处理，强度一般只有500MPa左右，低碳微合金钢正火强度也只有600MPa左右。钢瓶的强度决定了承压能力，通常充气压力不超过150kgf/cm²，对于车载气瓶来说，由于充气压力低充气量少，限制了一次充气的行驶距离，需要频繁充气，实用性有待提高。出于节能目的，车载气瓶要求自身重量小，以达到降低能耗的目的；气瓶充气压力要高，增加燃料装载量以延长一次充气行驶里程，如常用压缩天然气车载气瓶的公称工作压力达到200kgf/cm²，气瓶水压试验则要达到300kgf/cm²，对气瓶材质的强度提出了更高的要求。所以，对于车载气瓶或工业气瓶来说，不仅要求钢瓶材质具有强度高，韧性好的特点，满足规定充气压力下的安全要求，而且要求钢瓶自身重量轻，这样才能达到节能降耗的目的。为此，需采用调质型的钢种制造气瓶。气瓶制造时钢板先经过正火处理，再经过3次高温旋压成形，每次成形后需要进行正火降低强度和改善塑性以利于下一道次旋压成形，最终制作成无缝气瓶。气瓶成形后通过调质热处理提高强度，使调质态屈服强度超过990MPa，抗拉强度等级达到1100MPa以上；同时，按照淬火回火型气瓶相关标准ISO9809-2，对于直径140mm以上的气瓶，钢板厚度为7.5-12mm时要求-50℃冲击值达到40J/cm²以上。

传统的气瓶常用钢坯经过冲压、拉拔等工艺制造，其缺点较为明显，如钢瓶壁厚，特别是钢瓶底部较厚，使钢瓶自身重量大，当用作压缩天然气车载气瓶时因重量大不利于节能，而且冲压制造的钢瓶表面质量较差，需要经过多道次表面处理工艺，生产效率较低。传统钢瓶在正火态使用时，低碳钢的强度一般不超过500MPa，低碳微合金钢的强度也只有600MPa左右，因强度较低限制了充气压力。而采用钢板经过多次旋压成形的制造工艺，可减小钢瓶壁厚降低重量，并且钢瓶成形后再经调质热处理后提升强度，可满足充气压力达到300kgf/cm²的车载气瓶或其他工业气体用气瓶的要求。

现在国内外关于气瓶用钢的制造方法已形成多项专利，钢种主要是低合金钢，主要添加Cr、Mo等合金元素，多数属于低碳或中低碳钢，而且多以正火型钢板见多。对关键词为“((GAS CYLINDER)OR(PRESSURE VESSEL)AND(STEEL OR PLATE))(气瓶+钢)”进行检索结果分析如下：

1、中国专利文献CN1865480(一种具有良好冲压性能薄规格气瓶钢及其生产方法)公开了一种具有良好冲压性能薄规格气瓶钢，其成分重量百分配比为：0.08～0.12％C，≤0.05％Si，1.00～1.20％Mn，≤0.025％P，≤0.015％S，0.010～0.020％Nb，0.010～0.030％Ti，0.015～0.060％Al，≤60ppm N，其余为Fe和钢中不可避免的杂质。

2、中国专利文献CN00110094.7(一种高强度钢气瓶)公开了一种钢气瓶，可用于装配消防器材，具有强度高、重量轻的特点，化学成分为(wt％)：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，这种钢属于中碳低合金钢，加入了Cr、Ni、Mo、V等多种合金元素。

3、中国专利文献CN88105870.X(高压气瓶钢)公开了一种正火型的气瓶钢，成分为：0.27～0.36％C，0.20～0.40％Si，1.50～1.80％Mn，≤0.040％P，≤0.040％S，0.07～0.14％V，其余为铁。该种气瓶钢只需通过简单的正火热处理后，就能获得很好的综合机械性能，使其制造的高压气瓶瓶壁减薄，因而具有制造成本低，工艺简单，节省能源和设备投资等优点。