第三章 气瓶基础知识

第三章气瓶基础知识
第一节常用术语
一、物理性能术语
金属的物理性能，包括重度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。

金属的化学性能是指金属在化学作用下表现的性能，如耐腐蚀性和热安定性等。

1、重度重度是物体重量和其体积的比值；金属的重度即是单位体积金属的重量，符号用Y表示，计算公式如下：
Y= G/ V
式中G—物体的重量(克力)；
V—物体的体积(厘米3)
Y—物体的重度(克力／厘米3)
一般将重度小于6(克力／厘米3)的金属称为轻金属，重度大于6(克力／厘米3)的金属称为重金属。

2、熔点：金属或合金的熔化温度，称为熔点。

金属都有固定的熔点。

属于难熔的金属有钨、钼、铬、钒等，属于易熔的金属有锡、铅、锌等。

3、热膨胀：金属和合金受热时，它的体积会增大，冷却时则收缩。

金属的这种性能称为热膨胀性。

热膨胀的大小，用线胀系数或体胀系数来表示。

线胀系数的计算公式如下式中L0—膨胀前长度(厘米)
L1—膨胀后长度(厘米)
T一升高的温度(℃)；
α—线膨胀系数(厘米／厘米℃)
4、导热性：金属在加热或冷却时能够传导热能的性质称力导热性。

为比较金属的导热性，设导热最好的银的导热率为l，则铜的导热率为0．9，铝为0.5，铁为0．18，汞为0．02等。

5.导电性金属能够传导电流的性能，称为导电性。

导电性的好坏，用电阻系数表示，电阻系数越小，导电性就越好。

导电性最好的是银，其次是铝，工业上常用铜、铝或它
们的合金做导电结构材料.
二、化学性能术语
1、耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等介质腐蚀的能力，称为耐腐蚀性。

2，抗氧化性：金属在高温下对氧化的抵抗能力称为抗氧化性。

3、化学稳定性：耐腐蚀性和抗氧化性的总和。

三、金属的力学（机械）性能
（一）气瓶在使用过程中，受到不同形式外力的作用，所谓金属的机械性能，是指金属抵抗外力的能力。

1、机械性能的基本指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等；
2、当金属材料受外力作用时，这种外力称为载荷(或称负荷、负载)。

3、受外力后形状改变，称为变形。

4、载荷因其作用性质不同，可以分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。

静载荷是指大小不变或变动很慢的载荷。

冲击载荷是指突然增加的载荷。

交变载荷是指大小或方向作周期性变换的载荷。

5、材料受载荷作用后的变形，可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等。

（二）、拉伸试验
1、拉伸试样进行拉伸试验时，采用如图1-3所示的拉伸试样。

试样可分为长短两种，
长试样Lo/d0=10；短试样Lo/d0=5。

一般工厂采用的试样直径dO=10毫米，Lo=100毫米
2、拉伸试样放在拉伸试验机上，按规定标准加载，随着载荷增加，试样经过弹性变形，
塑性变形伸长变形直至断裂，
低碳钢的拉伸曲线图
⑴、弹性变形（弹性变形：外力卸去后能够恢复的变形）阶段。

当作用在试样上的裁荷在一定限度之内时，载荷与伸长量成正比例，外力去除后，试样恢复原来的形状和尺寸。

当载荷超过Pp而不大于Pe时，试样的伸长不再与外力成正比关系，但还属于弹性变形阶
段，即当外力去除后变形立即消失。

⑵、弹性变形－塑性变形（塑性变形外力卸去后不能恢复的变形）阶段。

s点出现的水平线段表示在载荷不变的情况下试样继续伸长；即材料丧失了抵抗塑性变形的能力，称为材料的屈服，发生塑性变形后，由于内部结构变化，产生加工硬化，要使金属继续变形，必须再增加载荷，这样载荷继续增加，试样则均匀伸长。

达到b点开始出现缩颈变形,变形集中在缩颈处。

⑶、塑性变形－断裂阶段。

由于缩颈出现后截面剧烈减小；试样不足以抵抗外力的作用，因此在z点发生断裂
（三）强度：所谓强度就是指受外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

1、应力：为了便于比较各种材料的强度。

常用单位面积上材料的抗力（内力：内力的大小和外力相等）来表示，称为应力。

应力的计算为：
σ= p/ F
式中：σ—应力(公斤力／毫米2)；
p—外力(公斤力)；
F—横截面面积(毫米2)。

σb = pb/ F0
2、抗拉强度：试样拉断前承受的最大标称拉应力
式中; σb—应力(公斤力／毫米2)；
pb—外力(公斤力)；
F0—横截面面积(毫米2)。

+
承压设备在选用金属材料时不允许超过它的抗拉强度。

材料的强度极限越高，能承受的应力越大。

3、屈服强度：在载荷不增加的情况下仍能发生明显塑性变形时的应力计算公式如下
σs ＝Ps/ F0（公斤力／毫米2）
σs—屈服强度公斤力／毫米2
Ps—试样受载与变形发生明显塑性变形时的载荷(公斤力)外力；
F0—横截面面积(毫米2)
（四）塑性：金属材料在受力时能够产生显著的变形而不破裂的性能称为塑性。

1.延伸率延伸率是试样拉断后标距增长量与原始标距长度之比值的百分率，即
δ= (L1-L0)/L0×100%
式中 L0—试样的原始标距长度(毫米)；
L1—试样拉断后标距长度(毫米)；
2.断面收缩率：是试样断口面积的缩减量与原截面面积之比值的百分率。

即
式中 Fo——拉伸前试样的截面积《毫米2)
F1—试样断后细颈处最小截面积(毫米2)
Ψ—断面收缩率。

3、冷弯试验：用冷弯试验衡量材料在室温时的塑性。

试验时，试样在规定的冷弯条件下弯到规定的角度，一般根据试样弯曲表面有无裂纹或折断等破坏情况来评定材料的质量。

例题：有一根钢试棒，原始长度100毫米，直径10毫米。

作拉伸试验时，载荷增加至2669公斤力时开始出现屈服现象；载荷达4710公斤力时，试样被拉断。

结果测得在变形后长度是116毫米，细颈处直径是7.75毫米。

试求钢试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。

解：(1)求试样的截面积
（2）求屈服强度
(3) 求抗拉强度
(4)求延伸率
(5) 求断面收缩率先求收缩细颈面积‘
四、金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料是否易于加工成形的性能，包括铸造性，锻压性、可焊性、切削加工性等。

五、含碳量对机械性能的影响
(二)碳素钢：
1.低碳钢(C≤0．25％)；
2．中碳钢(C≤0。

25-0．60％)：
3．高碳钢(C≤0．60％)。

（三）合金钢
1．低合金钢(合金元素总含量≤5％)
2．中合金钢(合金元素总含量>5-10％)
3．高合金钢(合金元素总含量>10％)。

（四）气瓶常用材料
1 瓶体材料一般规定
1 必须采用碱性平炉、电炉或吹氧碱性转炉冶炼的无时效性镇静钢。

2 制造钢瓶的钢种必须经国家或国际有关部门鉴定认可，应选用优质锰钢、铬钼钢或其他合金钢。

3 制造钢瓶的材料，必须符合其相应国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。

钢瓶制造厂应按炉罐号进行各项验证分析。

4 钢瓶的瓶体材料，应具有良好的冲击性能。

5
6 制造小容积的钢瓶若选用正火处理方法，可选用碳钢材料，若选用调质处理，可选用合金钢材料。

第二节气瓶的分类
气瓶按其结构、用途、制造方法、承受压力、使用要求及形状等七个方面进行分类。

一、从结构上分类
（一）无缝气瓶：
1、定义：瓶体上没有焊缝的气瓶，不是用焊接方法制造的，可以承受较高的充装压力。

2、瓶装气体《氧、氮、氢（O2、N2、H2）》公称工作压力15MPa
3：结构
图2 凹形底和带底座凸形底钢瓶的典型结构
（二）焊接气瓶
1、定义：用焊接方法制造的气瓶，可以承受的压力较低。

2、结构
（三）汽车用压缩天然气钢瓶
1、定义：瓶体没有焊缝的气瓶，不是用焊接方法制造的，可以承受较高的充装压力。

2、瓶装气体《天然气（CH4）》公称工作压力20MPa 3：结构1
结构2、
1、
2、
（三）乙炔气瓶
1、结构见焊接气瓶
2、乙炔气瓶的公称直径和公称容积见表
3、钢印标记
4、颜色标记
乙炔气瓶表明为白色，“乙炔”“不可近火”等字样为红色。

5、使用条件
（1）15℃时最大限定压力为1.56Mpa.
(2) 最高许用温度40℃
（3）一般充装压力为1.5 Mpa.
第四节气瓶的主要技术参数
一、公称工作压力
（一）、我国气瓶的公称工作压力
1、对于盛装压缩气体的气瓶，是指气体在基准温度下（一般为20℃）的充装压力；
2、对于盛装液化气体的气瓶，是指按规定的充装系数完装，温度为 60℃时瓶内介质的压力；
3、对于溶解乙炔气瓶，是指基准温度15℃时最大限定压力为1.56MPa，最高许用温度40℃。

4、常用气瓶的公称工作压力见书上56页。

5、天然气钢瓶的公称工作压力一般为20MPa
二、公称容积与直径
（一）钢质无缝气瓶的容积见57页表3-6 （二）钢质焊接气瓶的容积见58页表3-7 （三）液化石油气瓶的容积见58页表3-8
三、出厂钢印标记
第五节气瓶附件
一、瓶帽:瓶帽是瓶阀的防护装置，它可避免气瓶在搬运过程中因碰撞而损坏瓶阀，保护出气口螺纹不被损坏，防止灰尘、水分或油脂等杂物落人阀内。

二、瓶阀、瓶阀是控制气体出入的装置，一般是用黄铜或钢制造。

充装可燃气体的钢瓶
的瓶阀，其出气口螺纹为左旋；盛装助燃气体的气瓶，其出气口螺纹为右旋。

瓶阀的这种结构可有效地防止可燃气体与非可燃气体的错装。

三、安全泄压装置
车用压缩天然气瓶阀
1—手轮；2—出气口；3—安全装置；4—进气口；5—阀体
气瓶的安全泄压装置，是为了防止气瓶在遇到火灾等高温时，瓶内气体受热膨胀而发生破裂爆炸。

气瓶常见的泄压附件有爆破片和易熔塞。

(1)爆破片装在瓶阀上，其爆破压力略高于瓶内气体的最高温升压力。

爆破片多用于高压气瓶上，有的气瓶不装爆破片。

《气瓶安全监察规程》对是否必须装设爆破片，未做明确规定。

气瓶装设爆破片有利有弊，一些国家的气瓶不采用爆破片这种安全泄压装置。

(2)易熔塞一般装在低压气瓶的瓶肩上，当周围环境温度超过气瓶的最高使用温度时，易熔塞的易熔合金熔化，瓶内气体排出，避免气瓶爆炸。

四、防震圈
1、作用：防止气瓶在冲装、运输、使用过程中对瓶体的震动，减少事故的发生。

2、防震圈一般两只，分别安装在瓶体上下部。

第六节颜色标志和钢印标志
一、气瓶的颜色标志见70页表3-17
出师表
两汉：诸葛亮
先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。