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Abstract
本发明涉及一种高压无缝钢瓶的制备方法，包括以下生产顺序：切管，收底，瓶底处理，收口，热处理，风冷，瓶口处理，盖钢印，水压测试，抛丸除锈，喷粉，固化，上瓶阀，检测气密性，包装成品。其中风冷工序是利用冷风系统回收钢瓶散发的热量并输送到热处理炉中，降低了能耗，并减少了车间热辐射危害；抛丸除锈时添加使用了具有除锈、防锈成分的抛丸液；喷粉工序中喷粉枪与钢瓶主体外表面的距离、相对移动速度以及喷粉枪的供粉气压之间的数值配合能够保证塑料粉涂层的厚度在80μm～130μm范围内，该厚度范围能够保证塑料粉固化后的厚度既能充分保护钢瓶外表面，又不会影响瓶体钢印的辨认。
Claims(5)
1.高压无缝钢瓶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将无缝钢管切割成数个长度一致的钢瓶毛坯； (2)将步骤(I)切割之后的钢瓶毛坯的一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口 150mm处，加热温度为1100 °C，加热时间为2min ；将加热后的钢瓶毛坯进行旋压收底，旋压主轴转速为380〜400r/min，一次完成收底，收底时间为2min，旋压过程中用燃气喷嘴补热，补热燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400 0C ; (3)旋压后顶底、空冷、铣底； (4)将铣底后的钢瓶毛坯的另一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口200mm处，加热温度为1100°C，加热时间为2min，然后旋压收口，旋压主轴转速为380〜400r/min，收口时间为2min，旋压过程中是用燃气喷嘴补热，补燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400°C，本步骤结束后得到钢瓶瓶体； (5)将步骤(4)收口后的钢瓶瓶体放入热处理炉中进行热处理，加热温度为840 0C，加热时间为30min; (6)将步骤(5)热处理后的钢瓶瓶体通过冷风系统进行冷却，所述冷风系统包括上冷风机、下冷风机、冷却架、吸气导流罩、热风筒、冷风管、进风筒;上冷风机、下冷风机同时运行，上冷风机、下冷风机的功率为5〜10KW;下冷风机通过进风筒抽取冷空气，并通过冷风管吹向热的钢瓶毛坯上，冷空气与钢瓶瓶体交换热量成为热空气，上冷风机通过吸气导流罩抽取热空气并通过热风筒将热空气送进热处理炉中，同时冷却架上的钢瓶瓶体被冷却； (7)将步骤(6)冷却后的钢瓶瓶体的瓶口进行切割、钻孔、导角、攻丝，得到高压无缝钢瓶； (8)在步骤(7)得到的高压无缝钢瓶瓶体外表面盖上起标示钢瓶型号批次作用的钢印； (9)向钢瓶内注水，保持瓶内压力为15MPa，保压时间为60s，测试钢瓶在60s内有无漏水现象； (10)将步骤(9)水压测试后无漏水现象的钢瓶进行表面抛丸除锈； (11)利用喷粉枪将经过静电处理的塑料粉喷到经过抛丸除锈处理的钢瓶外表面上，喷粉枪与钢瓶外表面的距离为45〜55mm，喷粉枪的供粉气压为0.15〜0.3MPa，所述塑料粉为热固性塑料;钢瓶与喷粉枪之间的相对移动速度为0.8m/min，塑料粉涂层的厚度为80〜130ym; (12)将喷有塑料粉的钢瓶送入固化炉进行固化，固化炉内的温度保持在195°C到210°C之间，钢瓶在固化炉中固化40min后取出，自然冷却到室温； (13)在钢瓶的瓶口处安装上瓶阀； (14)将步骤(13)得到的钢瓶与充气装置密闭连接，然后将钢瓶全部浸入试验水池中，向钢瓶中充入压缩气体，使瓶内压力达到15MPa，保持压力Imin后，观察钢瓶是否有气泡产生，将没有气泡产生的钢瓶取出试验水池集中放置阴干； (15)将步骤(14)中得到的钢瓶进行包装处理。
2.根据权利要求1所述的高压无缝钢瓶的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述吸气导流罩位于冷却架的上方，吸气导流罩与冷却架之间的距离为40〜50cm;所述上冷风机的进风口与吸气导流罩连接，上冷风机的出风口与热风筒相连;所述热风筒与步骤(5)所述的热处理炉连接;所述冷风管位于冷却架下方，冷风管的一端垂直于冷却架，冷风管的另一端与下冷风机连接;所述进风筒的一端与下冷风机相连，进风筒的另一端置于室外。
3.根据权利要求1所述的高压无缝钢瓶的制备方法，其特征在于，步骤(10)所述抛丸除锈包括对钢瓶内表面抛丸除锈和对钢瓶外表面抛丸除锈；利用钢丸-抛丸液混合物对钢瓶内表面进行抛丸除锈，抛丸速度为3〜4m/min，抛丸后Imin内将瓶腔内的钢丸与抛丸液的混合物倒出钢瓶，然后用水冲洗氧气钢瓶的内表面;利用钢丸对钢瓶外表面进行抛丸除锈，抛丸速度为2〜3m/min。
4.根据权利要求1所述的高压无缝钢瓶的制备方法，其特征在于，步骤(10)所述抛丸液含有3% (重量百分比)二乙醇胺、3% (重量百分比)三乙醇胺和96% (重量百分比)水。
5.根据权利要求1所述的高压无缝钢瓶的制备方法，其特征在于，步骤(10)所述抛丸液含有3% (重量百分比)二乙醇胺、3% (重量百分比)三乙醇胺、5% (重量百分比)草酸、5%(重量百分比)磷酸、2% (重量百分比)膦酸二氢锌、2% (重量百分比)苯并三氮唑和80% (重量百分比)水。
Description
高压无缝钢瓶的制备方法

技术领域

[0001]本发明涉及高压容器领域，具体涉及一种高压无缝钢瓶的制备方法。

背景技术

[0002] 高压无缝钢瓶被广泛应用于储存与运输各种压缩气体，大型钢瓶制造企业普遍采用的钢瓶制备方法大致包括以下顺序:切管、收底、铣底、收口、热处理、瓶口处理、压力检测、除锈喷漆、上瓶阀、气密试验、包装成品，但每个工序的具体操作和技术方案细节不同。

[0003]钢瓶除锈大多采用抛丸除锈法或者喷丸除锈法，目前应用最广泛的是抛丸除锈工艺，按是否加入抛丸液分为干法抛丸和湿法抛丸:干法抛丸，即用抛丸机直接将钢珠等砂丸抛向钢瓶内表面和外表面，技术成熟;湿法抛丸，例如中国专利ZL201220449708.1公布了一种湿法抛丸机，使用时将水与砂丸混合抛向工件表面，达到清理金属表面的目的，该专利添加液体是为了减少了处理过程中产生的粉尘、噪音和设备磨损，其缺点是耗电量较大，工作效率不如普通的干法 抛丸机 ;另外该专利所公布的湿法抛丸机并不是针对钢瓶抛丸除锈的专用设备，并没有考虑到钢瓶瓶体内表面抛丸除锈的特殊需求，抛丸过程中所添加的液体主要是水，没有针对具体加工过程中所用抛丸液体的添加剂成分作出进一步说明，也没有考虑到怎样抛丸液与铁锈反应以达到除锈、防锈目的。一方面，由于钢瓶的瓶腔是一个半密闭的空间，采用干法抛丸产生的细小金属碎肩、锈渣在往外倒的时候很容易停留沉积在瓶颈处;另一方面，高压无缝钢瓶在抛丸除锈后不会进行对瓶腔内进行喷漆处理，因而高压无缝钢瓶内壁在长期使用过程中容易产生铁锈。

[0004]常用的化学除锈方法是酸洗法，主要采用盐酸等强酸除锈，由于盐酸不但能和铁锈反应，也能与铁反应产生溶于水的氯化铁，因此类似的含有强酸的清洗剂会腐蚀钢丸。

[0005] 钢瓶旋压收底前需要加热，中国专利ZL201510687185.2公布了一种用双相不锈钢无缝钢管制备高压气钢瓶的方法，其中的加热收底、加热收口工序采用加热炉加热钢瓶毛坯，其加热效率较低且温度控制不够精确。根据《GB5009-1994钢制无缝气瓶》的规定及业内的通用做法，高压无缝钢瓶底部为凹形底，在该专利中的加热收底工序中，由于其旋压是一次成型，没有顶底工序，为了形成凹形底，模具旋转中心线与毛坯旋转中心线的夹角需要达到100°，模具延模具旋转中心线旋转100°，耗能较高。

[0006]现有的钢瓶制备车间的热处理工艺对钢瓶冷却过程中散发的热量没有充分回收利用。在钢瓶制备车间中，收口、收底、热处理工序存在高温和热辐射，根据《工业企业设计卫生标准(GBZ1—2010)》，高温、强热辐射作业属于一种职业危害因素。热处理工序使用热处理炉，需要注意的是，所述加热炉与热处理炉是不同工序的不同装置。

发明内容

[0007]本发明的目的:针对现有高压无缝钢瓶的制备方法瓶腔内容易产生铁锈、金属碎肩以及能耗较高的问题，提供一种高压无缝钢瓶的制备方法。

[0008]为了实现上述目的，本发明涉及的高压无缝钢瓶的制备方法，包括以下步骤:

[0009] (I)切管，将无缝钢管切割成数个长度一致的钢瓶毛坯；

[0010] (2)收底，将步骤(I)切割之后的钢瓶毛坯的一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口 150mm处，加热温度为1100°C，加热时间为2min;将加热后的钢瓶毛坯进行旋压收底，旋压主轴转速为380〜400r/min，一次完成收底，收底时间为2min，旋压过程中用燃气喷嘴补热，补热燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400°C;

[0011] (3)瓶底处理，旋压后顶底、空冷、铣底；

[0012] (4)收口，将铣底后的钢瓶毛坯的另一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口 200mm处，加热温度为1100°C，加热时间为2min，然后旋压收口，旋压主轴转速为380〜400r/min，收口时间为2min，旋压过程中是用燃气喷嘴补热，补燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400 0C，本步骤结束后得到钢瓶瓶体；

[0013] (5)热处理，将步骤(4)收口后的钢瓶瓶体放入热处理炉中进行热处理，加热温度为840°C，加热时间为30min;

[0014] (6)风冷，将步骤(5)热处理后的钢瓶瓶体通过冷风系统进行冷却，所述冷风系统包括上冷风机、下冷风机、冷却架、吸气导流罩、热风筒、冷风管、进风筒;上冷风机、下冷风机同时运行，上冷风机、下冷风机的功率为5〜10KW;下冷风机通过进风筒抽取冷空气，并通过冷风管吹向热的钢瓶毛坯上，冷空气与钢瓶瓶体交换热量成为热空气，上冷风机通过吸气导流罩抽取热空气并通过热风筒将热空气送进热处理炉中，同时冷却架上的钢瓶瓶体被冷却；

[0015] (7)瓶口处理，将步骤(6)冷却后的钢瓶瓶体的瓶口进行切割、钻孔、导角、攻丝，得到高压无缝钢瓶；

[0016] (8)盖钢印，在步骤(7)得到的高压无缝钢瓶瓶体外表面盖上起标示钢瓶型号批次作用的钢印；

[0017] (9)水压测试，向钢瓶内注水，保持瓶内压力为15MPa，保压时间为60s，测试钢瓶在60s内有无漏水现象；

[0018] (10)抛丸除锈，将步骤(9)水压测试后无漏水现象的钢瓶进行表面抛丸除锈，抛丸过程中使用直径0.8mm〜Imm钢丸；；

[0019] (11)喷粉，利用喷粉枪将经过静电处理的塑料粉喷到经过抛丸除锈处理的钢瓶外表面上，喷粉枪与钢瓶外表面的距离为45〜55mm，喷粉枪的供粉气压为0.15〜0.3MPa，所述塑料粉为热固性塑料;钢瓶与喷粉枪之间的相对移动速度为0.8m/min，塑料粉涂层的厚度为 80 〜130μηι;

[0020] (12)固化，将喷有塑料粉的钢瓶送入固化炉进行固化，固化炉内的温度保持在1950C到210 °C之间，钢瓶在固化炉中固化40min后取出，自然冷却到室温；

[0021 ] (13)上瓶阀，在钢瓶的瓶口处安装上瓶阀；

[0022] (14)检测气密性，将步骤(13)得到的钢瓶与充气装置密闭连接，然后将钢瓶全部浸入试验水池中，向钢瓶中充入压缩气体，使瓶内压力达到15MPa，保持压力Imin后，观察钢瓶是否有气泡产生，将没有气泡产生的钢瓶取出试验水池集中放置阴干；

[0023] (15)包装成品，将步骤(14)中得到的钢瓶进行包装处理。

[0024]本发明的有益效果是:电磁加热相比传统加热炉加热速度快，工作效率更高，加热温度更稳定;冷风系统能够将钢瓶冷却过程中散发的热量回收利用，降低了生产能耗;喷粉枪与钢瓶主体外表面的距离、相对移动速度以及喷粉枪的供粉气压之间的数值配合能够保证塑料粉涂层的厚度在80μπι〜130μπι范围内，该厚度范围能够保证塑料粉固化后的厚度既能充分保护钢瓶外表面，又不会影响瓶体钢印的辨认。

附图说明

[0025]图1为本发明工艺流程图。

[0026]图2为本发明中空冷系统及热处理炉的结构示意图。

具体实施方式

[0027]下面结合实施例并通过附图对本发明作进一步描述。

[0028]实施例1:如图1所示，一种高压无缝钢瓶的制备方法，由以下生产顺序组成:

[0029] (I)切管，将无缝钢管切割成数个长度为1450mm的钢瓶毛坯，该长度是满足本高压无缝钢瓶的制备方法的加工需要的最短长度，相比其他长度更节省原料；

[0030] (2)收底，将经过步骤(I)切割之后的钢瓶毛坯进行收底，收底由收底装置完成，收底装置包含夹紧部件、电磁加热部件和辊压部件，电磁加热部件直接安装在收底装置上的设计，避免了转运过程中的热量损耗;夹紧部件固定住钢瓶毛坯的一端，电磁加热部件将钢瓶毛坯的另一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口 150mm处，加热温度为1100°C，加热时间为2min;将加热后的钢瓶毛坯进行旋压收底，旋压主轴转速为380〜400r/min，由于后续还有顶底工序，因此辊压部件旋转中心线与毛坯旋转中心线的角度为90°，辊压部件沿辊压部件旋转中心线旋转90°，一次完成收底，收底时间为2min，旋压过程中用燃气喷嘴补热，补热燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400°C;

[0031 ] (3)瓶底处理，旋压后顶底、空冷、铣底;为了充分利用收底时钢瓶瓶底的余热，避免了二次加热，所述顶底工序应当在旋压收底完成后2min内完成;所述空冷是指将顶底后的钢瓶毛坯置于空气中冷却;所述铣底是指利用铣刀切去对冷却后的钢瓶毛坯瓶底内表面的凸起颗粒物；

[0032] (4)收口，将铣底后的钢瓶毛坯的另一端进行电磁加热，加热长度为从端口开始到距端口 200mm处，加热温度为1100°C，加热时间为2min，然后旋压收口，旋压主轴转速为380〜400r/min，收口时间为2min，旋压过程中是用燃气喷嘴补热，补燃气喷嘴的外焰温度为1300〜1400 0C，本步骤结束后得到钢瓶瓶体；

[0033] (5)热处理，将步骤(4)收口后的钢瓶瓶体放入热处理炉I中进行热处理，加热温度为840°C，加热时间为30min;

[0034] (6)风冷，将步骤(5)热处理后的钢瓶瓶体通过冷风系统进行冷却，如图2所示，所述冷风系统包括上冷风机2、下冷风机3、冷却架4、吸气导流罩6、热风筒7、冷风管8、进风筒9 ；将上一步骤收口后的钢瓶瓶体5放入热处理炉I中加热，加热温度为840 0C，持续时间为30min;将加热后的钢瓶瓶体5放在冷却架4上冷却lOmin，冷却架4上同时冷却的钢瓶瓶体5的数量为3个以下;所述上冷风机2、下冷风机3的功率均为7.5KW;所述吸气导流罩6为漏斗形，包括咀部61和锥部62，能够更大效率地吸取被钢瓶加热过的热空气，吸气导流罩6位于冷却架4上方，吸气导流罩6的锥部62与冷却架4之间的距离为40cm;所述上冷风机2的进风口与吸气导流罩6的咀部61相连，上冷风机2的出风口与热风筒7相连;所述热风筒7与热处理炉I的进气孔连接;冷风管8位于冷却架4下方，冷风管8的一端垂直于冷却架4，冷风管8的另一端与下冷风机3的出风口相连;进风筒9的一端与下冷风机3的进风口相连，进风筒9的另一端位于室外，使下冷风机直接从室外吸取冷空气，防止钢瓶制备车间形成循环风，间接降低了车间温度，改善了车间作业环境；所述上冷风机2的风量大于下冷风机3的风量的110%，且小于下冷风机3的风量的150%。

[0035] 冷却原理与过程是:上冷风机2、下冷风机3同时运行，下冷风机3通过进风筒9抽取冷空气，并通过冷风管8吹向热的钢瓶瓶体5上，冷空气与钢瓶瓶体5交换热量成为热空气，同时钢瓶瓶体5被冷却，上冷风机2通过吸气导流罩6抽取热空气并通过热风筒7将热空气送进热处理炉I中；

[0036] (7)瓶口处理，将步骤(6)冷却后的钢瓶瓶体的瓶口进行切割、钻孔、导角、攻丝，得到高压无缝钢瓶；

[0037] (8)盖钢印，在步骤(7)得到的高压无缝钢瓶瓶体外表面盖上起标示钢瓶型号批次作用的钢印；

[0038] (9)水压测试，向钢瓶内注水，保持瓶内压力为15MPa，保压时间为60s，测试高压无缝钢瓶在60s内有无漏水现象；

[0039] (10)抛丸除锈，将步骤(9)水压测试后无漏水现象的高压无缝钢瓶进行表面抛丸除锈，包括外表面抛丸除锈和内表面抛丸除锈;外表面抛丸除锈采用能耗更低、效率更高的干法抛丸，使用钢丸进行抛丸除锈，抛丸速度为2〜3m/min;内表面抛丸除锈采用湿法抛丸，使用钢丸-抛丸液混合物抛丸除锈；由于抛丸液对钢珠具有阻力，抛丸速度提高为3〜4m/min ；湿法 抛丸机 添加了具有防锈润滑效果的抛丸液，但抛丸后Imin内将瓶腔内的钢丸与抛丸液的混合物倒出钢瓶，然后用水冲洗高压无缝钢瓶的内腔，洗去吸附在钢瓶内壁的抛丸液残液，保证钢瓶瓶腔内的洁净，同时防止抛丸液腐蚀钢瓶，抛丸液以及水的液体流动性还可以将高压无缝钢瓶内部残存的金属碎肩、铁锈带出瓶腔;所述抛丸液含有3% (重量百分比)二乙醇胺、3% (重量百分比)三乙醇胺和96% (重量百分比)水；抛丸过程中使用直径

0.8mm〜Imm钢丸；

[0040] (11)喷粉，利用喷粉枪将经过静电处理的塑料粉喷到经过抛丸除锈处理的钢瓶外表面上，喷粉枪与钢瓶外表面的距离为45〜55mm，喷粉枪的供粉气压为0.15〜0.3MPa，所述塑料粉为热固性塑料;钢瓶与喷粉枪之间的相对移动速度为0.8m/min，塑料粉涂层的厚度为 80 〜130μηι;

[0041] (12)固化，将喷有塑料粉的钢瓶送入固化炉进行固化，固化炉内的温度保持在1950C到210 °C之间，钢瓶在固化炉中固化40min后取出，自然冷却到室温；

[0042] (13)上瓶阀，在钢瓶的瓶口处安装上瓶阀；

[0043] (14)检测气密性，将步骤(13)得到的钢瓶与充气装置密闭连接，然后将钢瓶全部浸入试验水池中，向钢瓶中充入压缩气体，使瓶内压力达到15MPa，保持压力Imin后，观察钢瓶是否有气泡产生，将没有气泡产生的钢瓶取出试验水池集中放置阴干；

[0044] (15)包装成品，将步骤(14)中得到的钢瓶进行包装处理。

[0045]实施例2:本实施例涉及的高压无缝钢瓶的制备方法的主要步骤同实施例1，不同之处在于，步骤(10)中所述抛丸液的含有3% (重量百分比)二乙醇胺、3% (重量百分比)三乙醇胺、5% (重量百分比)草酸、5% (重量百分比)磷酸、2% (重量百分比)膦酸二氢锌、2%(重量百分比)苯并三氮唑和80% (重量百分比)水，由于内表面不喷漆，抛丸液中所含的二乙醇胺、三乙醇胺、膦酸二氢锌、苯并三氮唑具有防锈功能，抛丸液中所含的草酸、磷酸具有除锈功能;草酸作为弱酸不会腐蚀钢丸，同时价格也较为便宜;抛丸液所含原料简单，容易配制。