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1、液化石油气钢瓶全国通用设计文件简介摘要国家质检总局 2000 年颁发的气瓶安全监察规程规定，液化石油气瓶的设计实行全国通用设计文件。由全国液化石油气钢瓶专业委员会组织制定全国通用的设计文件经国家质检总局审批，自 2002 年 1 月 1 日起实施。本文简要介绍了液化石油气钢瓶全国通用设计文件的主要内容。一、新“瓶规”对液化石油气钢瓶设计的规定2000 年国家质检总局颁发了新的气瓶安全监察规程 （以下简称 2000 版“瓶规”或新“瓶规” ） ，于 2001 年 7 月 1 日开始执行。新“瓶规” 有以下特点：在 1989 年气瓶安全监察规程的基础上保留了行之有效的条文，增加了90 年代以来发布
2、的标准、文件中的新内容；为适应我国加人 WTO 的新形势，规程的主要内容尽量做到与国际接轨；更加突出了安全管理。液化石油气钢瓶作为盛装液化石油气的载体，是一种移动式的压力容器，新“ 瓶规”对液化石油气钢瓶作出了更加明确、具体的规定。新“瓶规”第四章“设计”第 26 条规定：“气瓶的设计，实行设计文件审批制度。气瓶制造采用的设计文件必须经审核批准。液化石油气钢瓶全国通用设计文件，由国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局审批。经审查设计文件，在总图和瓶体部件图上盖审批标记。 ”我国压力容器的设计审批管理模式分为直接管理和间接管理两种，由于压力容器品种类别太多，且多为非标产品，小批量生产，所以压力
3、容器设计采用间接管理，即主要是审查设计单位的资格；而气瓶尤其是液化石油气钢瓶作为移动式压力容器大都是批量生产，且设计过程相对简单，所以气瓶（包括液化石油气钢瓶）的设计完全可以采用直接管理，即由行业协会制定全国通用设计文件，经国家质检总局锅炉压力容器安全监察局审批。国际上气瓶设计监管都是进行设计审批，所以，新“瓶规”采用直接管理方法是与国际通行做法一致的。2001 年 9 月 6 日年 9 月 6 日，国家质检总局锅炉压力容器安全监察局下发了于贯彻执行气瓶安全监察规程若干意见的通知” ，通知说：“液化石油气瓶的设计，由行业协会组织制定全国通用的设计文件，我局负责审批。各省级锅炉压力容器安全监察机
4、构不再进行液化石油气瓶的设计审批。全国液化石油气瓶通用设计文件发布后，原审批的设计文件不再使用。对于出口气瓶的设计，也应按照气瓶安全监察规程办理设计文件审批手续。 ”根据这一规定，全国液化石油气钢瓶专业委员会于 2000 年 49 月组织国内液化石油气钢瓶行业的专家编制、设计了全国通用的液化石油气钢瓶设计文件和图纸，2001 年 9 月 21 日国家质检总局锅炉压力容器安全监察局批准了全国通用的液化石油气钢瓶设计文和图纸。这套全国通用的设计文件秋图纸按GB5842液化石油气钢瓶和 GB15380 小容积液化石油气钢瓶设计，共计五种型号，基本覆盖了目前国内常用的液化石油气钢瓶。2001 年 11
5、 月 26 日国家质检总局下发了关于气瓶设计管理工作有关问题的通知 ，通知说：“自 2002 年 1 月 1 日起各液化石油气钢瓶制造单位和监检单位应按照统一设计文件进行制造和监检。届时，各省级锅炉压力容器安全监察机构审批的液化石油气钢瓶设计文件不再使用。 ”二、液化石油气钢瓶型号命名的新规定新“瓶规”第 64 条对液化石油气的充装系数作了调整，由原 1989 年“瓶规”的 0.25 公斤/升调整为 0.42 公斤/升。根据 GBlll74液化石油气标准规定的丙烷、丁烷组分，钢瓶允许的最大充装量需要进行调整，原来钢瓶的型号规格已不能准确反映钢瓶的自身特征，因此，将钢瓶原来以最大充装量命名调整为
6、以钢瓶最小容积的特征参数命名。从安全管理角度来看，钢瓶型号、规格以钢瓶最小容积命名是科学的，因为钢瓶的结构确定之后，钢瓶的容积便是确定的参数，容易检测(用水容积来测量)，而最大充装量则随液化石油气的组分和环境温度的改变而改变，是不确定参数，所以，国际上通常是以钢瓶容积来命名。三、钢瓶设计的基本参数3.1 瓶体的材料、设计最小壁厚。瓶体名义壁厚全国通用设计文件规定了液化石油气钢瓶的瓶体材料、设计最小壁厚及瓶体名义壁厚。(见表 2)钢瓶的瓶体材料必须使用经过液化石油气钢瓶委员会技术讦审合格的钢瓶专用材料。如钢瓶制造企业需要使用以上规定之外的瓶体材料制造钢瓶，必须向液化石油气钢瓶专业委员会申请另行设
7、计，并经上报国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察局批准后方可投入使用。3.2设计依据GB5842液化石油气钢瓶或 GBl5380 州、容积液化石油气钢瓶GB8335气瓶专用螺纹GB7144气瓶颜色标记GB6653焊接气瓶用钢板2000 版气瓶安全监察规程3.3钢瓶设计基本参数四、钢瓶的材料4.1 主体材料的选择钢瓶是承受内压的移动式压力容器，在加工中采用深冲压、拉伸工艺和自动焊接技术，因此要求钢材具有较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，要具有良好的可焊性，屈服强度不得大于其抗拉强度的 08 倍，因此，钢瓶主体材料要求选用气瓶焊接专用钢板。液化石油气钢瓶主体材料应符合 GB5842(液化石
8、油气钢瓶或 GBl5380小容积液化石油气钢瓶 、GB6653焊接气瓶用钢板及气瓶安全临察规程的有关规定的要求，并必须使用通过液化石油气钢瓶委员会技术评审的钢瓶专用材料。 “全国通用技术文件”选择钢材的化学成分和机械性能如下：表 4钢材的化学成分和机械性能4.2 附件材料的选择护罩、底座：Q235 普碳钢瓶阀座：20 号优质碳素钢瓶阀：液化石油气瓶阀(GB7512)五、钢瓶瓶体的设计计算以 YSP-35.5 钢瓶为例，按照 GB5842-1996液化石油气钢瓶标准进行设计计算。5.1 瓶体设计壁厚 S0（1）筒体计算壁厚以及（2）封头计算壁厚(3)瓶体名义厚度 S考虑钢板厚度的负偏差和拉伸时工
9、艺减薄量，初选钢板厚度为 3.0mm。钢板厚度负偏差：0.21mm工艺减薄量：3.010=0.3mmS=2.48+0.210.32.99mm故选取瓶体板材名义壁厚 S=3.0mm(4)瓶体刚度校核5.2钢瓶设计有效容积 VV=35.53L35.5L (计算过程省略)符合 GB58421996 要求5.3钢瓶允许最大充装量 W 计算W=FV=0.4235.514.91kg实际选取允许的最大充装量 W=14.9k95.4 钢瓶安全容积校核为避免瓶内液化石油气体因受热膨胀而导致发生事故，钢瓶最大充装量的确定应在 60环境温度下瓶内所充装的液化石油气不会为液相所充满，应仍保留3以上的气相空间。按 GB
10、lll74 规定(37.8蒸气压1380kPa)的液化石油气组分，求出在 60丙烷、丁烷混合气体的饱和液体密度 d：d=0.947d 丙烷0.053d 丁烷=0.9470.43290.0530.505=0.4367kg/L式中：d 丙烷丙烷在 60时饱和液体密度d 丁烷丁烷在 60时饱和液体密度V14.9=V/d=14.90.4367=34.12L35.5 L即在 60时，充装 14.9kg 液化石油气的钢瓶内尚有气相空间 VG 为： 故选取最大充装量 W=14.9kg，充装符合 GBlll74 规定的液化石油气在 GB5842规定的环境温度下使用，钢瓶是安全的。5.5 水压爆破试验压力计算钢
11、瓶热处理后，从每批(500 只)中抽取一只进行水压爆破试验，YSP355 钢瓶水压试验压力按下式计算：5.6护罩设计护罩的作用一是保护瓶阀，二是便于钢瓶的提携，YSP35.5 钢瓶护罩外径190mm，高 150mm，厚度 3mm，材料采用 Q235 普碳钢，用模具冷冲压成形，上圈为半圆弧卷边，以增强刚性，挽手为半圆弧形，便于提携，装配时护罩焊接在上封头上，不可拆卸。5.7底座设计底座焊接在下封头底部，以保持钢瓶直立平稳。YSP35.5 钢瓶底座外径240mm，高 48mm，厚度 3mm，材料采用 Q235 普碳钢，用模具冷冲压成形，下圈为半圆弧卷边，以增强刚性，下圈底部钻有小孑 L，在使用中以
12、排出冷凝水。5.8瓶阀座设计阀座为下托式焊接结构，采用外部单面气体保护焊接方式，材料为 20 号优质碳素钢，具有良好的可焊性。YSP3.5.5钢瓶的瓶阀座螺纹为 PZ27.8，应符合GB8335 气瓶专用螺纹的要求，圆锥度为 3:25。5.9瓶阀的要求六、钢瓶钢印标记为了加强对钢瓶制造监督和使用管理，便以跟踪溯，新瓶规规定应在钢瓶护罩的外表中部压印钢印标记，标记内容应具有唯一性和永久性。钢印标记内容包括制造单位的制造许可证号、制造单位代码、制造年月、充装介质、钢瓶编号以及钢瓶主要技术参数，钢印印深度为 0.30.6mm,带 X 标记为待护罩与瓶体焊后在组装现场压印，其他内容可预先在护罩上压印。
13、YSP35.5 钢瓶的钢印标记如图 2 所示：钢印中 LPG 表示充装介质为液化石油气，以防错充装其他介质。2002 年 3 月 6日全国气瓶标准化技术委员会公布了全国各气瓶制造单位的代码，钢瓶制造单位代码具唯一性。各制造厂可以根据实际情况在护罩上压印企业名称，注册商标和保险标记。七、各种规格的液化石油气钢瓶技术特性各种规格的液化石油气钢瓶的技术特性详见表 6。八、制造技术工艺要求8.1制造工艺液化石油气钢瓶的制造工艺按 GB5842 标准制订。8.2瓶体瓶体由两个椭圆形封头、底座、瓶阀座和护罩组成，上下封头采用缩口插入式装配，主要焊缝采用自动焊接方法施焊。主要焊缝焊接工艺应符合 CJ/32液
14、化石油气钢瓶焊接工艺评定规定要求，同条焊缝宽窄之差不大于 4mm。8.3阀门钢瓶的阀门 GB7512液化石油气阀门标准中的 YSF 型角向阀。YSP35.5 钢瓶选用的瓶阀螺纹应符合 GB8335气瓶专用螺纹中的 PZ27.8 规格的要求。8.4瓶阀座瓶阀座采用自动保护气体焊接方法施焊，焊缝应焊透，表面无缺陷，几何形状应平滑过渡于母材表面。8.5钢印标记护罩焊于上封头顶部，且护罩外面钢印标记应符合气瓶安全监察规程附录1 规定。8.6焊材焊接用的焊丝、焊条、焊剂应分别符合 GB/T14957熔化焊钢丝 、GB/T14958气体保护焊钢丝 、GB5117碳钢焊条以及 GB5293碳钢埋弧焊剂规定的
15、焊接材料。8.7热处理钢瓶在全部焊接完成后，进行整体正火或消除应力的热处理，热处理工艺应符合 CJ/33液化石油气钢瓶热处理工艺评定规定要求。8.8角阀安装安装角阀时，瓶阀与瓶阀座之间须用气瓶密封材料进行密封，密封材料应与盛装的液化石油气不发生化学反应。8.9表面喷涂钢瓶表面喷涂一层银灰色环氧树脂涂层（或油漆） ，钢瓶正面丝印“液化石油气钢瓶”红色字样，背面按客户专用瓶要求丝印相应的图案和字样。8.10成品检验钢瓶成品检验合格后，每只钢瓶需抽真空，真空度为0.086MPa。8.11 主要检验要求钢瓶的检验按标准规定的要求进行。YSP35.5 钢瓶按生产顺序每 50 只（不足 50 只时，也应抽
16、取 1 只）抽取 1 只，对环焊缝进行 100的 X 射线照相检验或 X 射线实时成像检验。检验结果按照JB4730 评定，级为合格。钢瓶测定重量和容积。每只钢瓶进行水压试验和气密性试验。YSP35.5 钢瓶以不多于 500 只为一批，从每批钢瓶中选取机械性能试验用瓶和水压爆破试验用瓶各一只，进行机械性能试验和水压爆破试验。九、钢瓶的使用管理液化石油气钢瓶的充装、运输、储存、使用和检验应严格遵守气瓶安全监察规程的规定。9.l充装9.1.1钢瓶充装单位必须符合气瓶安全监察规程第七章的有关规定。9.1.2钢瓶充装前，充装单位应有专人对钢瓶逐只进行充装前的检查，属于下列情况之一的钢瓶，应先进行处理，否则严禁充装：(1)钢印标记
