大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105605415A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201510621063.3(22)申请日2015.09.25(71)申请人石家庄安瑞科气体机械有限公司地址051430河北省石家庄市裕翔街169号(72)发明人王红霞张强王兆斌马广青齐虎斌韦静静(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人墨伟(51)Int.Cl.F17C1/06(2006.01)B21D22/14(2006.01)B21D51/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺(57)摘要本发明公开了一种大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺，选用无缝钢管经两端旋压缩口而成，包括以下步骤：将无缝钢管坯料的收口段加热到1000~1180℃；旋压封头和聚料头：对所述收口段进行补热，用旋压机主轴卡爪夹紧无缝钢管坯料外壁，并以180~220r/min的转速旋转，同时将旋轮的工作面靠近无缝钢管坯料收口段外壁对其进行7~8道次半球形旋压；聚料头增厚：继续补热使收口段温度保持在950~1180℃，旋轮臂带动旋轮按照圆弧轨迹以0.10~0.14rad/s的速度进行5~6道次旋压，每道次步进量与收口段壁厚的比值为0.74~0.52：1，形成壁厚增加的封头和聚料头；将旋轮臂旋转12~14°，然后模座沿无缝钢管坯料轴线方向的进给、同时旋轮臂带动旋轮摆动旋压，经2~3道次形成椭球形瓶肩圆滑外延一直段瓶颈的结构。CN105605415ACN105605415A权利要求书1/2页1.一种大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺，包括内胆旋压、均质处理、缠绕固化复合增强壳层在内的工艺步骤，其特征在于具体的工艺参数包括：①选用壁厚为15~25mm、设计水容积不小于550L的优质铬钼钢热轧成型的无缝钢管为基材；②按照下述工艺参数对合格的基材进行双端缩口加工内胆：2.1、将基材的收口段加热到1000~1180℃；2.2、旋压封头和聚料头：对所述收口段进行补热，用旋压机主轴卡爪夹紧无缝钢管坯料外壁，并以180~220r/min的转速旋转，同时将旋轮的工作面靠近无缝钢管坯料收口段外壁、对其进行7~8道次半球形旋压；每道次中，模座沿无缝钢管坯料轴向进给后，旋轮臂带动旋轮按照圆弧轨迹从无缝钢管坯料轴线垂直位置起始、以0.10~0.14rad/s的速度摆动设计角度，再按照相同的轨迹以0.25~0.35rad/s的转速回位；其中，第1~3道次旋轮臂摆动的角度为45~55°，其后各道次中，旋轮臂摆动的角度依次增加4~8°，最后一次摆动的角度为60~82°，形成半球形封头圆滑外延一聚料头的结构；2.3、聚料头增厚：继续补热使收口段温度保持在950~1180℃，旋轮臂带动旋轮按照圆弧轨迹以0.10~0.14rad/s的速度进行5~6道次旋压，每道次步进量与收口段壁厚的比值为0.74~0.52：1，聚料头的壁厚逐次增加为无缝钢管坯料壁厚的1.3~2.5倍；2.4、将旋轮臂首先摆动0.1~0.5rad，然后模座沿无缝钢管坯料轴线方向的进给、同时旋轮臂带动旋轮摆动旋压，经2~3道次形成椭球形瓶肩（2-2）圆滑外延一直段瓶颈（2-3）的结构；2.5、将步骤2.4中的瓶颈（2-3）平头、磨削去除瓶肩（2-2）内外壁上可能出现的褶皱、抛丸处理；③内胆热处理：将内胆加热至935~965℃，保温时间60~100min后出炉淬火，完成淬火后立即进行回火处理，回火加热温度为620~690℃，保温时间40~80min，出炉后在空气中自然冷却；④对瓶颈（2-3）内、外壁分别加工螺纹，然后进行二次抛丸处理；⑤在内胆的瓶颈（2-3）、瓶肩（2-2）和瓶身（2-1）缠绕固化纤维增强壳层；⑥缠绕容器固化后进行自紧、水压试验，外表面进行喷漆处理，进行充氮保护，保压0.1-0.2MPa。2.根据权利要求1所述的大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺，其特征在于所述缠绕固化包括对于瓶颈（2-3）、瓶肩（2-2）、瓶身（2-1）三部位分别借助热固性树脂实现高强纤维的包络、固化的形成复合结构的工艺，工艺步骤包括：5.1、钢内胆外表面处理：包括除油、净化、防腐处理；5.2、在钢内胆外表面上制作隔离内层：经树脂浸渍、并经压轧处理的玻璃纤维束，从瓶左端口处沿轴向螺旋往复式环绕在瓶左端口、瓶左肩、瓶身部、瓶右肩、瓶右端口之间，形成厚度为2~6mm玻璃纤维隔离层（3-1）；5.3、在玻璃纤维隔离层（3-1）上分段处理制作碳纤维强力复合层：5.3.1左、右端口强化复合层制作：经浸渍树脂、和压轧成片状的碳纤维束，在瓶左端口设计好的区域往复式螺旋缠绕、形成厚度为5~20mm厚度的左端口强力复合层