【国家标准(GB)】 焊接绝热气瓶

ICS23.020.30
中华人民共和国国家标准bzxZ.net
GB24159-—2009
焊接绝热气瓶
Weldedinsulatedcylinders
2009-06-25发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-04-01实施
规范性引用文件
3术语和定义、符号
型式及基本参数
试验方法·
检验规则
标志、包装、运输、存放·
11维修
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
参考文献
安全泄放量的设计计算
供气量测试方法
产品合格证
批量检验质量证明书
GB24159—2009
本标准的全部技术内容为强制性。前言
GB24159—2009
本标准的范围、材料、设计等规定修改采用了美国运输部DOT4L一1999《焊接绝热气瓶》。本标准安全附件的泄放量计算参照美国压缩气体协会CGAS-1.1《压力泄放装置标准第1部分：
压缩气瓶》的规定。
本标准结合我国国情，吸收采用了GB5100一1994《钢质焊接气瓶》及相关标准的规定。本标准附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。本标准由全国气瓶标准化技术委员会（SAC/TC31)提出并归口。本标准起草单位：宁波明欣化工机械有限责任公司、四川空分设备（集团）有限责任公司、北京天海工业有限公司、查特深冷设备（常州）有限公司。本标准起草人：王竞雄、叶青、裘维平、易希朗、李敬琪、姚欣、徐惠新。m
1范围
焊接绝热气瓶
GB24159—2009
本标准规定了焊接绝热气瓶（以下简称气瓶)的定义、符号、型式、基本参数、材料、设计、制造、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、存放等要求。本标准适用于在正常环境温度（一40C～60℃C)下使用，贮存介质为液氧、液氮、液氟、二氧化碳和氧化亚氮低温液体，设计温度不低于-196℃，公称容积为10L～450L，工作压力为0.2MPa～3.5MPa可重复充装的立式气瓶。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标GB150钢制压力容器
3金属材料室温拉伸试验方法（GB/T228--2002.eqvISO6892:1998）GB/T228
金属材料夏比摆锤冲击试验方法（GB/T229—2007，ISO148-1.2006，MOD）GB/T229
GB/T1804
1989）
GB/T2653
GB/T3280
GB/T4237
一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差（GB/T1804—2000，eqvISO2768-1：焊接接头弯曲及压扁试验方法（GB/T2653—2008，ISO5173：2000，IDT）不锈钢冷轧钢板和钢带
不锈钢热轧钢板和钢带
GB7144气瓶颜色标志
GB/T9251
GB/T12137
GB/T13005
气瓶水压试验方法
气瓶气密性试验方法
气瓶术语
气瓶型号命名方法
GB15384
GB/T18443.2
低温绝热压力容器试验方法真空度测量GB/T18443.31
低温绝热压力容器试验方法漏率测量GB/T18443.4
低温绝热压力容器试验方法漏放气速率测量GB/T18443.5
低温绝热压力容器试验方法静态蒸发率测量JB4708
钢制压力容器焊接工艺评定
JB/T4730.2承压设备无损检测第2部分：射线检测钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验JB/T4744
JB/T6896
5空气分离设备表面清洁度
3术语和定义、符号
3.1术语和定义
GB/T13005确立的以及下列术语和定义适用于本标准。1
GB24159—2009
批量lot
采用同一设计、同一材料、同一焊接工艺、同一绝热工艺，连续生产的气瓶内胆所限定的数量，称为内胆批量。
采用同一设计、连续生产的气瓶产品所限定的数量，称为产品批量。3.1.2
内胆innercontainmentvessel
贮存低温液体，并能承受工作压力的内壳体。3.1.3
outershell
形成和保护气瓶绝热空间的外壳体。3.1.4
静态蒸发率staticevaporation rate气瓶在盛装大于有效容积1/2低温液体时，静置达到热平衡后，24h内自然蒸发损失的低温液体质量和容器有效容积下低温液体质量的百分比，换算为标准环境下（20℃，0.1MPa）蒸发率值，单位为%/d。
净重netweight
气瓶及其不可拆连接件的实际重量（包括阀门、管路系统）。3.1.6
有效容积effectivevolume
内胆允许的最大盛液容积。
vacuuminterspaceleakrate
真空夹层漏率
单位时间内漏人真空夹层的气体量，单位为Pa·m\/s。3.1.8
漏放气速率leakandoutgassingrate气瓶夹层放气速率与漏率之和，单位为Pa·m/s。放气速率为常温状态下在给定时间间隔内，单位时间气瓶在真空夹层中各种材料解吸的气体量。3.1.9
工作压力servicepressure
气瓶在正常工作情况下，内胆壳体顶部可能达到的最高压力。3.1.10
壁应力wallstress
气瓶内胆壁承受的应力。
总的热传递totalthermaltransfer相对于气瓶单位公称容积及贮存介质与环境温度每单位温差时，在单位时间内从周围大气通过绝热层、管道、颈管、支撑构件传递到贮存介质的热量，单位为J/（h·℃C·L）。3.1.12
总热传导系数total thermal conductivitycoefficient周围环境通过绝热层、管道、颈管、支撑构件对贮存介质总的传热系数，单位为kJ/h·m2·C）。3.1.13
calculating pressure
计算压力
用于计算气瓶内胆壁厚和校核其壁应力的压力。3.1.14
外壳材料的有效厚度effectivethickness有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢材厚度负偏差。3.2符号
下列符号适用于本标准：
-封头曲面与样板的间隙，mm；
焊缝对口错边量，mm；
封头表面凹凸量，mm；
内胆公称直径，mm；
弯曲试验的弯轴直径，mm
内胆封头或筒体的内直径，mm；外壳封头或筒体的外直径，mm；对接焊缝棱角高度，mm；
外壳材料弹性模量，MPa；
内胆或外壳筒体同一截面最大最小直径差，mm；气瓶的高度，mm；
封头内凸面高度，mm；
封头直边高度，mm；
GB24159—2009
外壳两相邻支撑线之间的距离，当简体部分没有加强圈，则取筒体的总长度加上每个凸形封头曲面深度的1/3，mm；
样板长度，mm；
弯轴直径与试样厚度的比值；
工作压力，MPa；
许用外压力，MPa；
计算压力，MPa(取工作压力的2倍）；R——外壳封头的当量半径，mm；对于椭圆封头，R-K,Do；S
内胆的设计壁厚，mm；
内胆筒体实测最小壁厚，mm；
外壳筒体的有效厚度，mm：
外壳封头成型后的最小厚度，mm；内胆名义壁厚，mm；
拉力试样焊缝宽度，mm；
温度，℃；
总热传导系数，kJ/（h·m2·C）内胆公称容积，L；
断后伸长率，%；
静态蒸发率，%/d；
壁应力，MPa；
抗拉强度，MPa；
规定非比例延伸强度，MPa；
GB24159—2009
Ah封头内高度（H,十h)公差，mm；元AD—内圆周长公差，mm。
4型式及基本参数
4.1型式与产品型号
4.1.1气瓶的型式为立式，见图1。阅门等组合部件
绝热屋
4.1.2气瓶的产品型号应按GB15384进行命名，表示方法如下：口口
改型序号，用罗马字母I、Ⅱ、Ⅲ…等表示；工作压力，MPa
内胆公称容积；
内胆公称直径，mm；
气瓶型式，立式用L表示；
气瓶名称，用DP表示；
型号应用示例：DPL450-175-1.4I。表示公称容积为175L，工作压力为1.4MPa，内胆公称直径为450mm，第二次改型的立式气瓶。4.2基本参数
4.2.1气瓶公称容积V和内胆公称直径D按表1的规定。表1
公称容积V/
内胆公称直径D/
220~300
300~350
50~150
350~400
150~200
400~460
200~450
460~800
工作压力1.0MPa～1.6MPa气瓶的静态蒸发率按表2的规定，其他工作压力的气瓶静态蒸发4.2.2
率按设计图样规定。
4.2.3气瓶真空夹层漏率和漏放气速率按表2规定。表2
公称容积V!
静态蒸发率n
(≤%/d)
真空夹层漏率/
(Pa·m/s)
漏放气速率/
注1：公称容积为推荐参考值。
≤2×10-8
2×10-7
注2：静态蒸发率指液氮的静态蒸发率，50
6×10-
≤6×10-
GB24159—2009
4.2.4气瓶内胆的壁厚计算压力为工作压力的2倍，压力试验压力为工作压力的2倍。5材料
5.1材料的一般规定
5.1.1气瓶的内胆材料应采用奥氏体型不锈钢，且应符合GB/T3280或GB/T4237等相应材料标准的规定。若采用国外材料时，应符合国外相应规范和标准的规定，力学性能不得低于国内标准相应材料的技术指标。
5.1.2焊在内胆上所有的零部件，应采用与内胆材料性质相适应的奥氏体型不锈钢材料，并应符合相应技术标准的规定。
5.1.3所采用的不锈钢焊接材料焊成的焊缝，其熔敷金属化学成分应与母材相同或相近，且抗拉强度不得低于母材抗拉强度规定值的下限。5.1.4材料（包括焊接材料）应具有材料生产单位提供的质量证明书原件。从非材料生产单位获得材料时，应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单位检验公章和经办人章的有效复印件。5.1.5内胆筒体和封头材料须按炉罐号进行化学成分复验和按批号进行力学性能复验，经复验合格的材料，应用无氯无硫的记号笔做材料标记。5.1.6外壳材料应采用奥氏体不锈钢或碳钢。5.1.7绝热材料及吸附材料应采用阻燃材料。5.2化学成分
内胆主体材料的化学成分及允许偏差按表3的规定。表3
化学成分
含量（质量分数）
允许偏差
5.3力学性能
内胆主体材料的力学性能按表4规定。抗拉强度R
≥520MPa
规定非比例延伸强度Rpo.2
≥205MPa
8.00~11.0
17.00~19.00
断后伸长率A
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6设计
6.1一般规定
6.1.1气瓶由内胆、外壳以及夹层中的绝热层和阀门管路系统组成。内胆与外壳之间的连接应能保持稳固，并能承受移运过程中的惯性载荷。内胆的组成应为三部分，即纵焊缝不得多于一条，环焊缝不得多于两条。不允许两片式结构。6.1.2气瓶应采用真空多层绝热方式，并进行传热计算，总的热传递不超过2.09J/(h·C·L）。6.2内胆
6.2.1封头设计
气瓶内胆的封头应是无缝的，凹面承受压力，形状为半球形或长短轴比为2：1的标准椭圆形。6.2.2内胆壁厚
6.2.2.1内胆的设计壁厚计算所依据的内压力为计算压力，即水压试验压力。6.2.2.2内胆设计壁厚不小于按式（1)计算的结果x(
式中壁应力。取下列各项中的最小值：310MPa;
按8.2测定的焊接接头的最小抗拉强度的50%：c）
按8.1测定的母材的最小抗拉强度的50%：d)
按8.1测定的母材的屈服强度；
e）带纵缝内胆的壁应力不超过上述数值最低值的85%。6.2.3内胆开孔
.（1)
6.2.3.1只准在封头上开孔，开孔应是圆形。开孔直径不得大于内径的1/3且不大于76mm，开孔位于以封头中心为中心80%封头内直径的范围内。6.2.3.2内胆上的每一个开孔应焊装管接头，管接头与封头的连接应采用全焊透的焊接形式。6.3外壳
6.3.1外壳应设置超压泄放装置。外壳筒体和封头壁厚的设计应满足许用外压力不小于0.21MPa的要求。
6.3.2外壳筒体壁厚按式(2)进行校核：2.6E,(S./D.)2.5
P, =[(L/D,)=-0.45(S./D,)可]
6.3.3外壳封头壁厚按式（3)进行校核：P=0.25E.(St/R)?
6.4焊接接头
6.4.1纵、环焊缝应采用全焊透对接型式。6.4.2纵焊缝不得有永久性垫板。6.4.3环焊缝允许采用永久性垫板或缩口结构。（2）
（3）
6.4.4连接到内胆封头或筒体上的所有附件，应采用熔化焊的方法，对于受压元件的焊接接头应保证全焊透。
6.4.5钎焊和螺纹连接仅允许用于与内胆不直接相连的接头。6.5附件
6.5.1安全附件
6.5.1.1气瓶内胆应设置安全阀、爆破片、压力表等安全附件，且其应与内胆直接连通。6
GB24159—2009
6.5.1.2所选用的安全附件应满足相关标准的规定，并通过相关型式试验，保证产品的安全性。6.5.1.3安全阀、爆破片排放能力应满足安全泄放量的要求。安全泄放量的计算见附录A。安全阀的开启压力不大于工作压力的1.2倍，爆破片的爆破压力不大于工作压力的2倍6.5.1.4压力表应采用禁油压力表，其量程为工作压力的（1.5～3)倍，精度不低于2.5级。6.5.1.5气瓶应装备满足低温液体充装、输出、排放等操作要求的阀门和液位计，阀门、液位计部件所用的密封件应与所盛装的介质相容。6.5.2其他附件
6.5.2.1附件的结构设计和布置应便于操作及焊缝的检查。附件与气瓶的连接焊缝应避开气瓶的纵、环焊缝。附件的结构形状及其与气瓶的连接，应防止造成积液。6.5.2.2底座应保证气瓶直立时的稳定性。6.5.2.3当气瓶盛装介质后的总质量超过40kg时，应考虑吊装附件。6.5.2.4应考气瓶阀门、管路和安全附件等的保护装置，避免易损。7制造
7.1组批
气瓶按内胆组批进行制造，同时在内胆组批的基础上进行产品组批。即一个内胆批允许分组配制成几个产品组批。
7.2焊接工艺评定
7.2.1气瓶制造单位在改变内胆材料、焊接材料、焊接工艺、焊接设备时投产前均应进行焊接工艺评定，焊接工艺评定除按本标准规定外，其余要求应符合JB4708的规定。7.2.2焊接工艺评定可以在焊接工艺评定试板上进行，也可以直接在内胆简体上进行。进行焊接工艺评定的焊缝，应能代表内胆的主要焊缝（纵、环、角焊缝）。7.2.3焊接工艺评定试板经外观检查应无咬边、裂纹、表面气孔、焊渣、凹坑、焊瘤等缺陷，试板焊缝经100%射线透照检测，检测结果应符合JB/T4730.2标准Ⅱ级要求。7.2.4焊接工艺评定用的焊接接头试样数量规定如下：拉力试样2件，横向弯曲试样4件（面弯、背弯各2件），内胆材料最低使用温度下低温冲击试样6件（焊缝、热影响区各3件）。7.2.5当内胆材料的厚度不小于2.5mm时，应进行最低使用温度下的低温冲击试验；当内胆材料的厚度小于2.5mm时免做。
7.2.6焊接工艺评定试验结果要求如下：a）焊接接头试样无论断裂发生在任何位置，其实测抗拉强度均不得小于内胆材料标准规定值的下限。
焊接接头低温冲击试样的冲击值应不小于表5的要求。表5
试样尺寸/
10×10
焊缝或热影响区每组三个试样的平均值/J
单个试样的最小值/
注1：当焊缝或热影响区每组三个试样的平均值不小于上述单个试样的最小值时，且其中一个以上试样的冲击值低于要求的平均值，或一个试样的冲击值低于单个试样准许的最小值时，可再取焊缝或热影响区三个附加试样进行试验。每一个试样的冲击值均应不小于平均值的要求为合格。注2：若由于试样本身的缺陷原因，充许重复取样进行试验，7
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c）焊接接头试样弯曲至180°时应无裂纹，试样边缘的先期开裂可以不计，但由夹渣或其他焊接缺陷引起的焊角开裂应判为不合格。7.2.7焊接工艺评定报告需由焊接责任工程师审核，制造单位技术总负责人批准。7.3筒体
7.3.1筒体由钢板卷焊时，钢板的轧制方向应与筒体的环向一致。7.3.2简体同一横截面最大最小直径差e不大于0.01Di。7.3.3简体纵缝对口错边量b不大于0.1S。，见图2。7.3.4筒体纵焊缝棱角高度E不大于0.1S+2mm，见图3，用长度1为1/2D，但不大于300mm的样板进行测量。
7.4封头
7.4.1封头钢板不允许拼接。
7.4.2封头最小厚度应不小于内胆简体设计壁厚的90%，不得有突变。封头的形状与尺寸公差不得超过表6的规定，符号见图4所示。表6
公称直径
400~800
圆周长公差
最大最小直径差
表面凹凸量
曲面与样板间隙
单位为毫米
内高公差
7.4.3封头不得有裂纹、起皮、折皱等缺陷。7.5未注公差尺寸的极限偏差
未注公差尺寸的极限偏差按GB/T1804的规定，具体要求如下：a）机械加工件为中等m级；
b）非机械加工件为粗糙c级。
7.6组装
7.6.1气瓶的各零件组装前均应检查合格，且不准进行强力组装。GB24159—2009
7.6.2封头与筒体对接环缝对口错边量6不大于0.25S.，核角高度E不大于0.1S.十2mm，见图5，检验尺的长度应不小于150mm。
7.6.3附件的组装应符合图样的规定7.7内胆焊接的一般规定
7.7.1气瓶的焊接，应由持有相应类别的锅炉压力容器压力管道焊工资格”的人员担任。施焊后，焊缝应有可跟踪的标识和记录
7.7.2气瓶的纵、环焊缝焊接应采用自动气体保护焊，施焊工艺应严格按照评定合格的焊接工艺进行。7.7.3焊接坡口的形状和尺寸，应符合图样规定。坡口表面应清洁、光洁，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。
7.7.4焊接（包括焊缝返修）应在室内的专用场地上进行，焊接场地应保持清洁、干燥，地面应铺橡胶或木质垫板，零部件应放在铺有木板的架子上。7.7.5气瓶的焊接工作，应在相对湿度不大于90%，温度不低于0℃的室内进行。7.7.6施焊时，不得在瓶体上非焊接处引弧，纵焊缝应有引弧板和熄弧板。去除引、熄弧板时，应采用切除的方法，严禁使用敲击的方法，切除处应磨平。7.8焊缝外观
7.8.1内胆对接焊缝的余高为0mm～1.5mm，同一焊缝最宽最窄处之差不大于3mm。9
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