液化石油氣瓶

1、液化石油氣鋼瓶的結(jié)構(gòu)前言液化石油氣鋼瓶是特種設(shè)備，在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域和人民群眾生活中有廣泛的使用，其 制造質(zhì)量對確保液化石油氣鋼瓶安全使用具有重要意義，液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)對保證液 化石油氣鋼瓶的制造質(zhì)量和確保其安全性能肩負著重要使命。為了適應(yīng)液化石油氣鋼瓶快速發(fā)展的需要，不斷提高液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)的技術(shù)水 平，中國城市燃氣協(xié)會液化石油氣鋼瓶專業(yè)委員會組織液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)的技術(shù)人員 再學(xué)習(xí)培訓(xùn)，得到液化石油氣鋼瓶制造行業(yè)熱烈歡迎，液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)是液化石油氣鋼 瓶制造行業(yè)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)的內(nèi)容之一。第一章？?？液化石油氣的性質(zhì)第一節(jié)？液化石油氣? ?液化石油氣（L.P.G 英文

2、縮寫，L 液化，P 石油，G氣體）是 以丙烷和丁烷為主要成分的混合物。? GB-11174-89液化石油氣標準規(guī)定戊烷及戊烷以上組分含量（V/V）不大于3.0%一、液化石油氣的制取方法? 1 .液化石油氣，顧名思義是液化了的石油氣，只是為了方便儲存、運輸，采取增 壓降溫的措施后，石油氣才變?yōu)橐后w。? 2 .液化石油氣來源：（1）油氣田；（2）煉油廠，它是煉油后的副產(chǎn)品。大部分 液化石油氣是從煉油廠回收的。? 3 .液化石油氣的凈化：脫硫（置換反應(yīng)）、干燥（除去水分）二、液化石油氣的組分? 1 .以丙烷為主的組分? 2 .以丁烷為主的組分? 3 .混合石油氣 一一C3和C4組成? 4 .高純度丙

3、烷一一約含95%勺丙烷或100刎烷?液化石油氣是一種混合物?；旌衔锏男再|(zhì)主要與化學(xué)成分有關(guān)。通過化學(xué)分析可得 到組分。?常規(guī)液化石油氣的特征：氣液兩相共存。?從運輸和供應(yīng)方來看，要了解液相性質(zhì)； 從燃燒使用角度來看，常常關(guān)心氣相性質(zhì)；從鋼瓶用戶來看，希望了解液、氣兩相的性質(zhì)。三、液化石油氣用途? 1 .民用、商業(yè)用：作為燃料清潔能源；? 2 .工業(yè)用：加熱的熱源、化工原料? 3 .其他用途：選礦、脫臘等。四、液化石油氣性質(zhì)? 1 .液相性質(zhì)? 2 .氣相性質(zhì)?液化石油氣的重量約這空氣重量的1.51.2倍，因此，從氣瓶中漏出的液化石油氣的比重較重，不會象天然氣那樣很快上升，而是沉積于地面，一遇明

4、火很易燃燒，這應(yīng)引 起足夠重視。?液化石油氣燃燒時需要約30倍的空氣，火焰是淺蘭色、無煙。五、液化石油氣的物理參數(shù)?液化石油氣主要來源來自煉油廠的催化裂化裝置。液化石油氣產(chǎn)量通常占催化裂化 裝置處理量的78%,在常溫下加壓 0.70.8MPa即可液化，因此，液化石油氣都是以液態(tài) 形式來輸送和貯運的。?液化石油氣的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，它們一種碳氫化合物，在常溫、常壓下是氣態(tài)，當(dāng)壓力升高或溫度下降時，很容易轉(zhuǎn)化為液態(tài)。從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)， 其體積約縮小250倍。?在標準狀態(tài)下，液化石油氣的發(fā)熱量約為92100- 121400KJ/m3 （2200029000Kcal/m

5、3）,密度在1.92.35kg/m3 ,相對密度為 1.818 （設(shè)空氣的密度為 1）。?根據(jù)2000年“氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程”規(guī)定，液化石油氣重量允許充裝系數(shù)： =0.42kg/L?。六、液化石油氣的其他性質(zhì)?液化石油氣體是一種易燃、易爆氣體，具有分解、氧化、聚合等傾向性，因此，對 液化石油氣的這些特殊性質(zhì)應(yīng)引起特別注意。? 1 .燃燒性?液化石油氣是屬于碳氧化合物（又稱之為燒類氣體）。燒類氣體在燃燒時其放出的 熱量大都在2.93MJ/kg以上，比TNT炸藥的燃燒熱量（0.39MJ/kg ）高出好多倍，可見，如果 燒類氣體一旦發(fā)生瞬間泄漏，是會引起爆炸的。?液化石油氣的組分以丙烷為主，完全燃燒反

6、應(yīng)如下：? C3H8 + O2= 3COa 4H2a Q丙烷的最低著火溫度為450c o?通常，可燃燒氣體（如液化石油氣體）與空氣均勻混全完全燃燒（即熱量不是瞬間 釋放出來）是安全的。但是，如果可燃性氣體與空氣混合不均勻即在一定的混合比例時會引 發(fā)爆炸。混合比例（體積 V/V）的下限越低，則危險性越大，混合比例的范圍越寬，則爆炸危 險越大。據(jù)查閱資料，有關(guān)氣體與空氣混合時（體積比）的爆炸極限：?丙烷？ 2.1 9.5%?正丁烷？ 1.5 8.5%?異丁烷？ 1.8 8.5%可見，液化石油氣鋼瓶不能隨意傾倒殘液，否則會引起爆炸或火災(zāi)。GB8334標準規(guī)定,鋼瓶吹掃后瓶內(nèi)殘氣濃度不高于0.4% （

7、體積），為了安全，瓶內(nèi)殘氣濃度控制在爆炸極限下限的1/41/5以下。在鋼瓶檢測時，如果不用蒸汽吹掃瓶內(nèi)殘氣，是很危險的，很可能引發(fā) 爆炸，已有很多教訓(xùn)。? 2 .爆炸性?液化石油氣具有易爆性。爆炸是大量的能量在瞬間迅速釋放出來或急劇轉(zhuǎn)化為機械 能的現(xiàn)象?！氨瘛秉c燃就是一種爆炸現(xiàn)象。液化石油氣鋼瓶如果是超裝，受高溫、高壓的 影響或外力撞擊，都可能引發(fā)爆炸，產(chǎn)生很大的破壞力。?爆炸分為：? （1）物理爆炸?如鋼瓶內(nèi)因壓力升高超出承受能力，開成瓶體的破裂，其特征是具有垂直于焊縫的 裂口。? （2）化學(xué)爆炸?物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)高速放熱，產(chǎn)生氣體、并急劇膨脹而形成的爆炸。例如，瓶內(nèi)未 吹掃殘氣加入壓縮空

8、氣進行氣密試驗，當(dāng)混合氣體達到爆炸極限時引發(fā)爆炸。? 3 .鋼瓶爆炸引起破壞力?氣瓶爆炸能量一般消耗于三個方面:? （1）撕裂容器；（2）將碎片拋出；（3）產(chǎn)生沖擊波。另外，可燃氣爆炸后引燃火災(zāi)，損失更大。? 4 .爆炸能量分析?爆炸能量通常要經(jīng)過計算才能得出。氣瓶在不同的條件下，有不同的爆炸破壞力， 很難一概而論。七、過量充裝的危險性? 1 .液化石油氣鋼瓶安全控制原則：不允許過量充裝，不允許“滿液”。?由于液化石油氣臨界溫度高于氣瓶最高工作溫度，所以，充裝儲存、運輸、使用中 都不會發(fā)生相變 ，只要充裝適量，瓶內(nèi)始終是氣液兩相共存，兩者之間有非常明顯的界面。 液相是飽和液體，氣相是飽和蒸汽。

9、若充裝過多，氣相容積減少，甚至消失，瓶內(nèi)達到“滿 液”，這時如果溫度上升，致使液體無法膨脹，則瓶內(nèi)壓力就會驟然增高，直至氣瓶爆破。 通常液相占85%體積。? 2 .超裝危險性?超裝危險性大，尤其是低壓氣體的氣瓶。近年，超裝事故時有發(fā)生。有些氣瓶在靜 態(tài)下、在冬天都會發(fā)生爆炸，且有明顯變形和大爆口，說明不是氣瓶質(zhì)量問題，而是瓶內(nèi)壓 力大大超過液化氣體正常溫度（20C）的飽和壓力，氣瓶承受不了這樣高的壓力而爆炸。? 3 .超裝、超溫為什么會發(fā)生超壓？?充裝系統(tǒng)與滿液時溫度關(guān)系，當(dāng) =0.42 時，有一定的安全系數(shù)在常溫下不會 “滿液”，有一定空間；過量充裝，就會“滿瓶”。?溫度與壓力關(guān)系?根據(jù)氣態(tài)

10、方程，超裝后，壓力上升，溫度也會上升；溫度上升會促進液體膨脹，如果容器內(nèi)液體膨脹空間受限，會引起容器內(nèi)壓力的升高。?液化石油氣瓶超裝、超溫后果? LPG氣體：體積膨脹系數(shù)大，壓縮系數(shù)就小，過量充裝有危險。據(jù)計算：純丙烷時， 溫度上升1C ,氣瓶壓力增加 1.96 2.94MPa ,如升高3c ,則瓶內(nèi)壓力約達到 7.06 9.80MPa ,而鋼瓶實際爆破壓力通常為9.0Mpa-11.0MPa ,如鋼瓶超裝、超溫后會引起鋼瓶整體膨脹直至爆裂。如果不超裝而是溫度升高，則會緩慢減少氣相體積或至使瓶體變 形膨脹，壓力不會升高太大，瓶體不會爆裂，則鋼瓶還是處于安全狀態(tài)；如果不超裝，但超 溫太大，例如受高

11、溫火烤或陽光下曝曬，瓶體也會超壓而引起爆裂，類似的事例并不鮮見。? 3 .影響充裝安全因素:?衡器誤差較大；?充裝速度過快；?自控系統(tǒng)失靈；?操作不當(dāng)；?鋼瓶本身重量不準確，標記不準確導(dǎo)致超裝。第二章？液化石油氣鋼瓶的結(jié)構(gòu)第一節(jié)?氣瓶的分類液化石油氣鋼瓶是眾多氣瓶種類中的一種，氣瓶按不同的分類可有多種形式。一、從結(jié)構(gòu)上分類? 1 .無縫氣瓶一一氧氣瓶? 2 .焊接氣瓶一一液化石油氣鋼瓶二、從材質(zhì)上分類? 1 .鋼質(zhì)氣瓶? 2 .鋁質(zhì)氣瓶? 3 .復(fù)合材料氣瓶? 4 .其他材料氣瓶一一玻璃鋼氣瓶三、從充裝介質(zhì)上分類? 1 .永久氣體氣瓶? 2 .液化氣體氣瓶? 3 .溶解乙煥氣瓶四、從制造方法上

12、分類? 1 .沖壓拉伸氣瓶? 2 .管子收口氣瓶? 3 .焊接氣瓶五、從工作壓力分類? 1 .高壓氣瓶5MPa? 2 .低壓氣瓶 5MPa第二節(jié)? 液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)一?液化石油氣鋼瓶的規(guī)格?液化石油氣鋼瓶在國外規(guī)格較多，從最小用過即扔的500g小瓶到可以重復(fù)充裝的100kg大瓶。在結(jié)構(gòu)上各國也有不同的區(qū)別。我國的液化石油氣鋼瓶在 GB5842-2006液化石油氣鋼瓶標準中規(guī)定常用規(guī)格有6種,GB17259-1998機動車用液化石油氣鋼瓶，按公稱容積為150L、240L等幾種。常用鋼瓶型號和參數(shù)見表1表1?常用鋼瓶型號和參數(shù)型？號參?數(shù)備？注鋼瓶內(nèi) 直徑mm公稱容積L最大充裝量kg封頭形狀 系

13、數(shù)YSP4.72004.7?1.9K = 1.0YSP1224412.0?5.0K = 1.0YSP26.229426.211.0K = 1.0YSP35.531435.514.9K = 0.8YSP11840011849.5K = 1.0YSP118-n40011849.5K = 1.0用于氣化 裝置的液化石油 氣儲存設(shè)備注：鋼瓶的護罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的要求O2000年氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定的液化石油氣充裝系數(shù)由原來的0.425kg/L調(diào)整為0.42kg/L ,這樣，在同樣的容積下，液化石油氣的充裝量就比原來有所減少，例如原來液化石油氣最大充裝量為15kg的鋼瓶，容積只要等

14、于或大于35.5L即可，現(xiàn)在最大充裝量只有14.91kg。由于規(guī)定充裝系數(shù)的改變，直接導(dǎo)致了鋼瓶命名方式的改變，例如原來YSP-15型鋼瓶就不適用了，在保持參數(shù)不變的前提下，YSP-15型鋼瓶的型號改為 YSP35.5型。所以本 標準的鋼瓶型號命名方式改為以鋼瓶的公稱容積（特征參數(shù)）命名。）原GB 5842-1996和GB15380-2001只規(guī)定了五種規(guī)格的鋼瓶，這在當(dāng)時來說能夠滿足同 內(nèi)市場的需要。隨著國內(nèi)外市場對鋼瓶品種規(guī)格需求的增多，原來的五種規(guī)格已不能適應(yīng)市 場的需求了，所以 GB5842-2006標準增加 YSP26.2型和YSP118-n型的規(guī)格。YSP26.2型液化 石油氣鋼瓶

15、在國內(nèi)一些城市例如深圳很受歡迎；國外對能夠充裝25lb液化石油氣的 YSP26.2型鋼瓶有很大的市場，YSP118- n型鋼瓶用于氣化裝置的液化石油氣儲存設(shè)備，在城市小區(qū)供氣和工業(yè)瓶組站供氣上有較多的需求，所以本標準增加了這兩種規(guī)格的鋼瓶。GB5842-2006標準中表1為“常用鋼瓶型號和參數(shù)”，請注意“常用二字，它并非意 味著其他型號的鋼瓶就不適用本標準，例如（1） YSP23.5鋼瓶在原標準中有此規(guī)格，只是現(xiàn)在用得較少，未列入表 1 ,如有市場仍然可以繼續(xù)生產(chǎn)；（2）如市場需要其他規(guī)格的鋼瓶，可按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程、本標準及TSG R1003-2006氣瓶設(shè)計文件鑒定規(guī)則的規(guī)定進行設(shè)計和制造

16、；（3）本標準在“范圍”中規(guī)定液化石油氣鋼瓶公稱容積不大于150 L”，也就是說可以按氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程、本標準及TSG R1003-2006氣瓶設(shè)計文件鑒定規(guī)則的規(guī)定進行設(shè)計和制造公稱容積不大于150 L的液化石油氣鋼瓶；（4）如果是要設(shè)計公稱容積大于150 L的液化石油氣鋼瓶，則不屬于本標準的范圍，可以按GB5100鋼質(zhì)焊接氣瓶設(shè)計制。）鋼瓶的護罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的要求。一一意思是“鋼瓶的護罩結(jié)構(gòu)尺寸、底座結(jié)構(gòu)尺寸”并非要求統(tǒng)一，只要符合產(chǎn)品圖樣的要求即可。二液化石油氣鋼瓶結(jié)構(gòu)?鋼瓶結(jié)構(gòu)（見圖1）?以YSP35.5型鋼瓶為例，鋼瓶的瓶體由上、下封頭組成，中間有一條環(huán)焊縫，

17、焊縫為 帶墊板（或縮口）的單面自動焊。?閥座焊接在上封頭上，用以裝配瓶閥。?護罩與上封頭采用焊接連接，即不可拆卸連接。護罩的作用一是保護瓶閥，二是便 于提攜。護罩上刻有鋼字，表示鋼瓶的型號、規(guī)格、參數(shù)、制造廠名稱等內(nèi)容。?底座焊接在下封頭上。底座的作用是使鋼瓶穩(wěn)定直立。底座上鉆有小孔，便于排除積水，防止底座和下封頭腐蝕生銹；底座應(yīng)有一定高度，以便使瓶底與地平面保持一定的距 離。鋼瓶座直立，如果不直立，瓶內(nèi)液面會傾斜，至使液體直接從瓶閥流出，迅速氣化造成 事故。?為了保護鋼瓶外殼，鋼瓶表面涂有一層油漆或噴涂上一層環(huán)氧樹脂粉末，油漆或粉 末經(jīng)加熱后固化在鋼瓶表面上。美國和歐洲的一些國家要求鋼瓶表面

18、必須鍍鋅，以防空氣中 有害離子的侵蝕。瓶閥主體材料是黃銅HPb59-1棒材。第三章？?？氣瓶的應(yīng)力分析和強度計算氣瓶是一種承受內(nèi)壓的壓力容器，一般由圓筒、封頭、封底所組成。氣瓶的設(shè)計需建立 在科學(xué)的應(yīng)力分析和強度計算的基礎(chǔ)上，以確保安全。強度設(shè)計的基本原則是安全可靠，經(jīng)濟合理。一?氣瓶筒體的應(yīng)力狀態(tài)氣瓶筒體部分是一薄壁圓柱形殼體，或稱薄壁圓筒。根據(jù)力學(xué)分析及有關(guān)壓力容器的設(shè) 計規(guī)定，當(dāng)圓筒外、內(nèi)直徑之比Do/Dt 35.5L?(計算過程省略)?符合 GB5842-2006 要求?鋼瓶允許最大充裝量 W計算? W = FV = 0.42 X35.5 = 14.91 kg?實際選取允許的最大充裝量

19、W = 14.9 kg?鋼瓶安全容積校核?為避免瓶內(nèi)液化石油氣體因受熱膨脹而導(dǎo)致發(fā)生事故，鋼瓶最大充裝量的確定應(yīng)在3%以上的氣相空間60c3%以上的氣相空間?按GB11174規(guī)定（37.8 C蒸氣壓 1380kPa）的液化石油氣組分，求出在 60c丙烷、 丁烷混合氣體的飽和液體密度d :? d = 0.947 d 丙烷 + 0.053 d 丁烷？ = 0.947 X 0.4329 + 0.053 X 0.505 = 0.4367 kg/L?式中：d丙烷一一丙烷在60c時飽和液體密度? d 丁烷丁烷在60c時飽和液體密度? V14.9 = V/d = 14.9+0.4367 = 34.12 L

20、35.5 L? ?即在60c時，充裝14.9 kg液化石油氣的鋼瓶內(nèi)尚有氣相空間VG?為：?選取最大充裝量 W= 14.9 kg,充裝符合 GB11174規(guī)定的液化石油氣在 GB5842-2006 規(guī)定的環(huán)境溫度下使用，鋼瓶是安全的。?水壓爆破試驗壓力計算?鋼瓶熱處理后，從每批 （1002只）中抽取一只進行水壓爆破試驗，YSP35.5鋼瓶水壓試驗壓力按下式計算：?附件材料的選擇?護罩、底座： Q235ak Q195普碳鋼?瓶閥座：20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼瓶閥：液化石油氣瓶閥（GB7512）?護罩設(shè)計護罩的作用一是保護瓶閥，二是便于鋼瓶的提攜，YSP35.5鋼瓶護罩外徑 190mm高150mm厚度3mm

21、材料采用 Q235或Q195普碳鋼，用模具冷沖壓成形，上圈為半圓弧卷邊， 以增強剛性，挽手為半圓弧形，便于提攜，裝配時護罩焊接在上封頭上，不可拆卸。?底座設(shè)計底座焊接在下封頭底部，以保持鋼瓶直立平穩(wěn)。YSP35.5鋼瓶底座外徑 240mm高48mm厚度3mm材料采用Q235KQ 195普碳鋼，用模具冷沖壓成形，下圈為半圓弧卷邊，以增強剛 性，下圈底部鉆有小孔，在使用中以排出冷凝水。?瓶閥座設(shè)計?瓶閥的要求在國內(nèi)通用的鋼瓶，通常采用GB7512標準規(guī)定的角式液化石油氣瓶閥，閥體及主要零部采用HPb59-1棒材，YSP35.5型鋼瓶采用瓶閥的進氣螺紋為PZ27.8 ,圓錐度為3: 25。附錄？關(guān)于液化石油氣鋼瓶抽真空問題液化石油氣鋼瓶制造完成后是否要進行抽真空？歷次GB 5842液化石油氣鋼瓶標