气瓶充装基本知识

气瓶

气瓶是指在正常环境下(－40～60℃)可重复充气使用的，公称工作压力为0～30MPa(表压)，公称容积为0．4～1000L的盛装永久气体、液化气体或溶解气体等的移动式压力容器。

一、气瓶的分类

(一)按充装介质的性质分类

1．永久气体气瓶

永久气体(压缩气体)因其临界温度小于－10℃，常温下呈气态，所以称为永久气体，如氢、氧、氮、空气、煤气及氩、氦、氖、氪等。这类气瓶一般都以较高的压力充装气体，目的是增加气瓶的单位容积充气量，提高气瓶利用率和运输效率。常见的充装压力为15MPa，也有充装20～30MPa。

2．液化气体气瓶

液化气体气瓶充装时都以低温液态灌装。有些液化气体的临界温度较低，装入瓶内后受环境温度的影响而全部气化。有些液化气体的临界温度较高，装瓶后在瓶内始终保持气液平衡状态，因此，可分为高压液化气体和低压液化气体。

(1)高压液化气体。临界温度大于或等于－10℃，且小于或等于70℃。常见的有乙烯、乙烷、二氧化碳、氧化亚氙、六氟化硫、氯化氢、三氟甲烷(F－13)、三氟甲烷(F－23)、六氟乙烷(F－116)、氟己烯等。常见的充装压力有15MPa和12．5MPa等。

(2)低压液化气体。临界温度大于70℃。如溴化氢、硫化氢、氨、丙烷、丙烯、异丁烯、1，3-丁二烯、1-丁烯、环氧乙烷、液化石油气等。《气瓶安全监察规程》规定，液化气体气瓶的最高工作温度为60℃。低压液化气体在60℃时的饱和蒸气压都在10MPa以下，所以这类气体的充装压力都不高于10MPa。

3．溶解气体气瓶

是专门用于盛装乙炔的气瓶。由于乙炔气体极不稳定，故必须把它溶解在溶剂(常见的为丙酮)中。气瓶内装满多孔性材料，以吸收溶剂。乙炔瓶充装乙炔气，一般要求分两次进行，第一次充气后静置8h以上，再第二次充气。

(二)按制造方法分类

1．钢制无缝气瓶

是以钢坯为原料，经冲压拉伸制造或以无缝钢管为材料，经热旋压收口收底制造的钢瓶。瓶体材料为采用碱性平炉、电炉或吹氧碱性转炉冶炼的镇静钢，如优质碳钢、锰钢、铬钼钢或其它合金钢。用于盛装永久气体(压缩气体)和高压液化气体。

2．钢制焊接气瓶

是以钢板为原料，冲压卷焊制造的钢瓶。瓶体及受压元件材料为采用平炉、电炉或氧化转炉冶炼的镇静钢，材料要求有良好的冲压和焊接性能。这类气瓶用于盛装低压液化气体。

3．缠绕玻璃纤维气瓶

是以玻璃纤维加粘结剂缠绕或碳纤维制造的气瓶。一般有一个铝制内筒，其作用是保证气瓶的气密性，承压强度则依靠玻璃纤维缠绕的外筒，这类气瓶由于绝热性能好、重量轻、多用于盛装呼吸用压缩空气，供消防、毒区或缺氧区域作业人员随身背挎并配以面罩使用。一般容积较小(1～10L)，充气压力多为15～30MPa。

(三)按公称工作压力分类

气瓶按公称工作压力分为高压气瓶和低压气瓶。

(1)高压气瓶，公称工作压力有：30、20、15、12．5、8MPa。

(2)低压气瓶，公称工作压力有：5、3、2、1．6、1MPa。

二、气瓶的安全附件

(一)安全泄压装置

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。

(二)其它附件

其它附件有：防震圈、瓶帽、瓶阀。

1．气瓶

气瓶装有两个防震圈，是气瓶瓶体的保护装置。气瓶在充装、使用、搬运过程中，常常会因滚动、震动、碰撞而损伤瓶壁，以致发生脆性破坏。这是气瓶发生爆炸事故常见的一种直接原因。

2．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。

3．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、气瓶的颜色和标记

(一)颜色

国家标准《气瓶颜色标记》对气瓶的颜色、字样和色环做了严格的规定。常见气瓶的颜色见表5—3。

表5—3 气瓶漆色标准

(二)钢印标记

气瓶出厂和检验都有钢印标记，如下图：

(1)钢印标记打在瓶肩上时，其位置如图5—1(a)所示，打在护罩上时，如图5—1(b)所示。

(2)钢印标记的项目和排列，如图5—2(a)和图5—2(b)所示。

(3)制造钢印标记，也可在瓶肩部沿一条圆周线排列。各项目的排列应以图5—2(a)中的指引号为顺序。

图5—1 气瓶钢印标记

(a)制造钢印标记

图中标记含义：1—气瓶制造单位代号；2—气瓶编号；3—水压试验压力，MPa；4—公称工作压力，MPa；5—实际重量，kg；6—实际容积，L；7—瓶体设计壁厚，mm；8—制造单位检验标记和制造年月；9—监督检验标记；10——寒冷地区用气瓶标记；

(b)检验钢印标记

图5—2 钢印标记的项目和排列

四、气瓶的充装量

为了保证气瓶在使用或充装过程中不因环境温度升高而处于超压状态，必须对气瓶的充装量严格控制。确定永久气体及高压液化气体气瓶的充装量时，要求瓶内气体在最高使用温度(60℃)下的压力，不超过气瓶的最高许用压力。对低压液化气体气瓶，则要求瓶内液体在最高使用温度下，不会膨胀至瓶内满液，即要求瓶内始终保留有一定气相空间。

根据上述原则，各种类型的气体的最大充装量应按下列方法确定：

(1)永久气体气瓶的最大充装量，应保证所装的气体在333K(60℃)时的压力不超过气瓶的最高许用压力。而永久气体的充气量是以充装结束时瓶内气体的温度和压力来计量的，所以这类气瓶的最大充装(结束时)压力应控制为：

(5—3)

式中 p——气瓶充装压力的极限值，MPa(绝对)；

T——气瓶的充装温度，K；

Z0——在压力p0、温度T0条件下气体的压缩系数；

p0——气瓶的许用压力，MPa(绝对)；

T0——气瓶的最高使用温度，333K；

Z——在压力p、温度T的条件下气体的压缩系数。

不同设计压力的气瓶在不同温度下的最高充装压力见表5—4。

表5—4 常用永久气体在不同充装温度下的最高充装压力单位：MPa

(2)高压液化气体的最大充装量也应保证所装液化气体在333K(60℃)时的气体压力(已全部汽化)不超过气瓶的最高许用压力。但它的充装量是以充装系数(单位容积内装入液化气体的质量)来计量的。高压液化气体气瓶的充装系数为：

(5—4)