[发明专利]一端封底的高压气瓶铝合金内胆及其制造方法

说明书

本发明提供一种一端封底的高压气瓶用铝合金内胆及其制造方法，铝合金内胆为一端封底、另一端收口成型封头及瓶口的一体式无缝结构，包括直筒段，和分别位于直筒段两端的封底和封头，瓶口位于封头上；铝合金内胆的长度小于5m，直筒段的公称外径为Ф406‑Ф850mm，高压气瓶的额定压力为20‑30Mpa。本发明采用板坯作为原材料，总体采用旋压的加工方法，产品整体无焊缝，制备工艺简单，操作方便，能耗低，污染小，整个制作过程中原材料的损耗比较少。本发明的制造方法加工出来的铝合金内胆，具有可靠性高、壁薄、质量轻的特点；其材料组织均匀致密，整体强度效果优异，具有耐高压特性，对高压气瓶的制造具有重要的意义。

技术领域

本发明属于高压容器技术领域，具体涉及一种一端封底的高压气瓶用铝合金内胆及其制造方法。

背景技术

高压气瓶已经广泛用于工矿生产、建筑、交通、海洋、航空、医疗、军事等国民经济的各个行业。高压气瓶的容量、瓶壁厚度及制作工艺和材料都会影响高压气瓶的性能。如天然气和氢气是一种世界范围内重点发展和广泛使用的清洁能源。目前采用20-30MP高压气瓶储运和使用压缩天然气(CNG)、压缩氢气和其他压缩工业气体是这些气体移动使用的主要方式。

目前，铝合金内胆碳纤维全缠绕高压气瓶具有众多优点，已逐步取代传统钢质气瓶，成为当今世界高压气瓶的主流产品。其优点如下：

(1)大幅减重；采用铝合金内胆复合缠绕的气瓶，同等性能下材料厚度仅为钢瓶的50％-70％，且密度更低，因而其重量仅为传统钢瓶的35％-40％。

(2)破损安全性好；铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶采用铝合金内胆及碳纤维复合材料增强，每平方厘米上的纤维多达几千上万根，当气瓶超载并发生少量纤维断裂时，其载荷会迅速分配在未破坏的纤维上，这会在短期乃至相当长一段时间内使气瓶不致丧失承载能力，大大提高安全性。

(3)减震性好；复合材料中纤维与树脂基体界面具有吸震能力，震动阻尼好，抗声震疲劳性能也很高。

(4)与无缝钢质气瓶需要的复杂工序相比，纤维缠绕工艺更加灵活，容易变换，工序更为简化，也容易实现自动化，且能耗远远低于钢质气瓶的生产过程。

例如，外径Φ406-Φ850mm、长度不大于5m的铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶主要用作大型天然气汽车用CNG燃料气瓶、模块化CNG气瓶组储运气瓶等移动使用大容积高压气瓶。

但是受材料生产以及技术能力的限制，我国目前还未能生产直径大于Φ406mm的铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶，其核心问题就是铝合金内胆无法制造，主要依靠于进口。

在上述背景下，为了进一步掌握具有自主产权的大型压缩天然气、氢气和混合燃气等储运装置的关键技术及产品，迫切的需要开发具有容积大、质量轻、高可靠等特性的高压气瓶用铝合金内胆产品。

发明内容

本发明的目的在于提出一种一端封底的高压气瓶铝合金内胆及其制造方法。以至少解决目前高压气瓶容积小，质量过重，可靠性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种一端封底的高压气瓶用铝合金内胆，高压气瓶用铝合金内胆为一端封底、另一端收口成型封头及瓶口的一体式无缝结构，包括封底、直筒段、封头和瓶口，所述封底和封头分别位于所述直筒段的两端，所述瓶口位于所述封头上；所述高压气瓶用铝合金内胆的长度小于5m，所述直筒段的公称外径为Ф406-Ф850mm，所述高压气瓶的额定压力为20-30Mpa。

如上所述的高压气瓶用铝合金内胆，优选，所述直筒段的壁厚为1-10mm，所述直筒段的整体直线度不大于0.5mm/m；

优选地，所述直筒段的壁厚的公差小于等于±0.15mm；

再优选地，所述直筒段任意直线段位置局部直线度不大于0.5mm/300mm；