[发明专利]不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法及结构

权利要求书

1.不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取直径为406mm～660mm、厚度8.8mm～16mm和设计水容量为500L～2000L的无缝奥氏体不锈钢钢管为基材，对基材的两端进行热旋压形成带有瓶颈的椭圆形封头；

(2)对瓶颈的外表面进行精加工，再将加强套环加热至300℃～450℃后，套接于瓶颈的外表面；

(3)对步骤(2)得到的不锈钢内胆进行连续固溶热处理，使不锈钢内胆的显微组织为过饱和固溶体；

(4)采用正交缠绕与交叉缠绕的组合缠绕工艺在无缝不锈钢内胆的外表面缠绕碳纤维，同时在碳纤维之间填充环氧树脂，得到缠绕在不锈钢内胆外的碳纤维缠绕承压层；

(5)在碳纤维缠绕承压层的外表面缠绕玻璃纤维，同时在玻璃纤维之间填充环氧树脂，得到设于碳纤维缠绕承压层外的玻璃纤维缠绕保护层；

(6)将缠绕完的瓶式容器转移至固化炉中烘干和固化。

2.如权利要求1所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，热旋压椭圆形封头的具体步骤为：

(1-1)将无缝奥氏体不锈钢钢管伸进主轴，当液压站的压力达到预设值时，旋压机主轴卡爪夹紧无缝奥氏体不锈钢钢管的外壁；

(1-2)移动中频炉，使无缝奥氏体不锈钢钢管的管口部分进入中频炉，所述管口部分进入中频炉中的长度为700mm～800mm，启动中频炉加热，使管口部分的加热温度达到1000℃～1050℃；

(1-3)将管口部分从中频炉中退出，再用补热枪进行补热，旋压机主轴转速为200r/min～300r/min，无缝奥氏体不锈钢钢管经旋压轮11～18次弧形旋压后形成不锈钢内胆。

3.如权利要求1所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中，不锈钢内胆进行连续固溶的热处理的具体步骤如下：

(3-1)将不锈钢内胆加热到1050℃～1150℃，同时在升温进程中溶入碳化物；

(3-2)保温使得碳化物和各种合金元素均匀地溶解于奥氏体中；

(3-3)将不锈钢内胆进行自转，旋转速度20～30r/min；淬火液从上部进行喷淋，使得不锈钢内胆以不低于55℃/s的冷却速度冷却至350℃以下，得到过饱和固溶体。

4.如权利要求1所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在无缝不锈钢内胆外表面缠绕碳纤维，缠绕时碳纤维通过胶槽进行连续浸润，浸润环氧树脂胶液的碳纤维丝缠绕在无缝不锈钢内胆上，环氧树脂胶液填充在碳纤维之间的空隙处。

5.如权利要求4所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，采用正交缠绕与交叉缠绕的组合缠绕工艺得到碳纤维缠绕承压层的具体步骤如下：

交叉缠绕时，浸润环氧树脂胶液的碳纤维丝在瓶身范围进行螺旋角为50°～65°的往复式缠绕；正交缠绕时，浸润环氧树脂胶液的碳纤维丝在瓶身范围进行环向的往复式缠绕；进行交叉缠绕和正交缠绕的交叉组合缠绕。

6.如权利要求1所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，通过胶槽对玻璃纤维进行连续浸润，浸润环氧树脂胶液的玻璃纤维丝缠绕在碳纤维缠绕层上，环氧树脂胶液填充在玻璃纤维之间及玻璃纤维与碳纤维之间的空隙处。

7.如权利要求6所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，从瓶口的一端处沿轴向螺旋往复式环绕于两端的瓶口之间，形成厚度为2～3mm玻璃纤维保护层。

8.一种不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的结构，包括两端设有瓶颈的不锈钢内胆，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的制造方法制备，所述不锈钢内胆外设有碳纤维缠绕承压层，所述碳纤维缠绕承压层外设有玻璃纤维缠绕保护层；所述瓶颈处套接有加强套环，所述碳纤维缠绕承压层的两端均与加强套环相抵。

9.如权利要求8所述的不锈钢内胆碳纤维全缠绕瓶式容器的结构，其特征在于，所述加强套环的外环面设有螺纹。