液化石油气钢瓶全国通用设计文件简介

液化石油气钢瓶全国通用设计文件简介 新闻来源：曾祥照 发布日期：2006-01-20 http://bbs.ndtcn.org/data/attachment/forum/201104/01/083738t4zuu9hcvbaa8gam.jpg 液化石油气钢瓶全国通用设计文件简介 曾祥照 （南海市粤海钢制品有限公司 广东 528247） 摘要：国家质检总局2000年颁发的《气瓶安全监察规程》规定，液化石油气瓶的设计实行全国通用设计文件。由全国液化石油气钢瓶专业委员会组织制定全国通用的设计文件经国家质检总局审批，自2002年1月1日起实施。本文简要介绍了液化石油气钢瓶全国通用设计文件的主要内容。关键词：液化石油气钢瓶 设计 计算 制造1.新“瓶规”对液化石油气钢瓶设计的规定2000年国家质检总局颁发了新的《气瓶安全监察规程》（以下简称2000版“瓶规”或新“瓶规”），于2001年7月1日开始执行。新“瓶规”有以下特点：在1989年《气瓶安全监察规程》的基础上保留了行之有效的条文，增加了90年代以来发布的标准、文件中上的新内容；为适应我国加入WTO的新形势，规程的主要内容尽量做到与国际接轨；更加突出了安全管理。液化石油气钢瓶作为盛装液化石油气的载体，是一种移动式的压力容器，新“瓶规”对液化石油气钢瓶作出了更加明确、具体的规定。新“瓶规”第四章“设计”第26条规定：“气瓶的设计，实行设计文件审批制度。气瓶制造采用的设计文件必须经审核批准。……液化石油气钢瓶全国通用设计文件，由国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局审批。经审查设计文件，在总图和瓶体部件图上盖审批标记。” 我国压力容器的设计审批管理模式分为直接管理和间接管理两种，由于压力容器品种类别太多，且多为非标产品，小批量生产，所以压力容器设计采用间接管理，即主要是审查设计单位的资格；而气瓶尤其是液化石油气钢瓶作为移动式压力容器大都是批量生产，且设计过程相对简单，所以气瓶（包括液化石油气钢瓶）的设计完全可以采用直接管理，即由行业协会制定全国通用设计文件，经国家质检总局锅炉压力容器安全监察局审批。国际上气瓶设计监管都是进行设计审批，所以，新“瓶规”采用直接管理方法是与国际通行做法一致的。2001年9月6日国家质检总局锅炉压力容器安全监察局下发了于贯彻执行《气瓶安全监察规程》若干意见的通知”，通知说：“液化石油气瓶的设计，由行业协会组织制定全国通用的设计文件，我局负责审批。各省级锅炉压力容器安全监察机构不再进行液化石油气瓶的设计审批。全国液化石油气瓶通用设计文件发布后，原审批的设计文件不再使用。对于出口气瓶的设计，也应按照《气瓶安全监察规程》办理设计文件审批手续。”根据这一规定，全国液化石油气钢瓶专业委员会于2001年4~9月组织国内液化石油气钢瓶行业的专家编制、设计了全国通用的液化石油气钢瓶设计文件和图纸，2001年9月21日国家质检总局锅炉压力容器安全监察局批准了全国通用的液化石油气钢瓶设计文件和图纸。这套全国通用的设计文件和图纸按GB5842《液化石油气钢瓶》和GB15380《小容积液化石油气钢瓶》设计，共计五种型号，基本覆盖了目前了国内常用的液化石油气钢瓶。2001年11月26日国家质检总局下发了《关于气瓶设计管理工作有关问题的通知》，通知说：“自2002年1月1日起各液化石油气钢瓶制造单位和监检单位应按照统一设计文件进行制造和监检。届时，各省级锅炉压力容器安全监察机构审批的液化石油气钢瓶设计文件不再使用。”为了使液化石油气充装站、钢瓶检测站及广大用户对全国通用的液化石油气钢瓶设计文件和图纸有所了解，本文对其中的主要内容作简要的介绍。2.液化石油气钢瓶型号命名的新规定http://bbs.ndtcn.org/http://bbs.ndtcn.org/ 新“瓶规”第64条对液化石油气的充装系数作了调整，由原1989年“瓶规”的0.425公斤/升调整为0.42公斤/升。根据GB11174《液化石油气》标准规定的丙烷、丁烷组分，钢瓶允许的最大充装量需要进行调整，原来钢瓶的型号规格已不能准确反映钢瓶的自身特征，因此，将钢瓶原来以最大充装量命名调整为以钢瓶最小容积的特征参数命名。 表1 新老钢瓶规格命名对照表现钢瓶规格原钢瓶规格钢瓶最小容积YSP4.7液化石油气钢瓶YSP-2液化石油气钢瓶4.7LYSP12液化石油气钢瓶YSP-5液化石油气钢瓶12LYSP23.5液化石油气钢瓶YSP-10液化石油气钢瓶23.5LYSP35.5液化石油气钢瓶YSP-15液化石油气钢瓶35.5LYSP118液化石油气钢瓶YSP-50液化石油气钢瓶118L 从安全管理角度来看，钢瓶型号、规格以钢瓶最小容积命名是科学的，因为钢瓶的结构确定之后，钢瓶的容积便是确定的参数，容易检测（用水容积来测量），而最大充装量则随液化石油气的组分和环境温度的改变而改变，是不确定参数，所以，国际上通常是以钢瓶容积来命名。 3.钢瓶设计的基本参数 3.1 瓶体的材料、设计最小壁厚、瓶体名义壁厚 图1 YSP35.5和YSP118型液化石油气钢瓶 全国通用设计文件规定了液化石油气钢瓶的瓶体材料、设计最小壁厚及瓶体名义壁厚。（见表2）表2钢瓶规格瓶体材料设计最小壁厚瓶体名义壁厚YSP4.7液化石油气钢瓶HP295 1.6mm2.0mmYSP12液化石油气钢瓶HP2952.0mm2.5mmYSP23.5液化石油气钢瓶HP2952.5mm3.0mmYSP35.5液化石油气钢瓶HP2952.5mm3.0mmYSP118液化石油气钢瓶HP3252.9mm3.5mm 钢瓶的瓶体材料必须使用经过液化石油气钢瓶委员会技术评审合格的钢瓶专用材料。如钢瓶制造企业需要使用以上规定之外的瓶体材料制造钢瓶，必须向液化石油气钢瓶专业委员会申请另行设计，并经上报国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器安全监察局批准后方可投入使用。3.2 设计依据：GB5842 《液化石油气钢瓶》或GB15380《小容积液化石油气钢瓶》 GB8335 《气瓶专用螺纹》 GB7144 《气瓶颜色标记》 GB6653 《焊接气瓶用钢板》 2000版 《气瓶安全监察规程》3.3 钢瓶设计基本参数表3　参数值 YSP4.7YSP12YSP23.5YSP35.5YSP118钢瓶内径 Di（mm）200240314314400水压试验压力 Pn（MPa）3.23.23.23.23.2适用环境温度（℃）-40~60-40~60-40~60-40~60-40~60材料屈服强度σS（MPa）≥295≥295≥295≥295≥325公称容积（L）≥4.7≥12≥23.5≥35.5≥118气密试验压力 Ps（MPa）2.12.12.12.12.1充装系数 F（kg/L）0.420.420.420.420.42 4.钢瓶的材料4.1 主体材料的选择钢瓶是承受内压的移动式压力容器，在加工中采用深冲压、拉伸工艺和自动焊接技术，因此要求钢材具有较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，要具有良好的可焊性，屈服强度不得大于其抗拉强度的0.8倍，因此，钢瓶主体材料要求选用气瓶焊接专用钢板。液化石油气钢瓶主体材料应符合GB5842《液化石油气钢瓶》或GB15380《小容积液化石油气钢瓶》、GB6653《焊接气瓶用钢板》及《气瓶安全监察规程》的有关规定的要求，并必须使用通过液化石油气钢瓶委员会技术评审的钢瓶专用材料。“全国通用技术文件”选择钢材的化学成分和机械性能如下：材料 牌号 化学成分 % 机械性能 CSiMnSPAlσS MPa σb MPa δ5 % 弯曲 180° HP295 0.13~0.18 ≤0.10 0.7~1.0 ≤0.02 ≤0.025 ≤0.015 ≥295 ≥440 ≥26 d=2a HP325 0.13~0.18 ≤0.10 0.7~1.5≤0.02 ≤0.025 ≤0.015 ≥325 ≥490 ≥21d=2a 注：P+S＜0.04% d--直径 a--试样厚度4.2 附件材料的选择护罩、底座： Q235普碳钢 瓶阀座：20号优质碳素钢 瓶阀：液化石油气瓶阀（GB7512）5.钢瓶瓶体的设计计算以YSP-35.5钢瓶为例，按照GB5842-1996《液化石油气钢瓶》标准进行设计计算。5.1 瓶体设计壁厚 So（1）筒体计算壁厚So1：http://bbs.ndtcn.org/（2）封头计算壁厚So2：http://bbs.ndtcn.org/（3）瓶体名义厚度 S考虑钢板厚度的负偏差和拉伸时工艺减薄量，初选钢板厚度为3.0mm 。钢板厚度负偏差：0.21 mm工艺减薄量：3.0×10% = 0.3 mmS = 2.48+0.21+0.3 = 2.99 mm∴ 选取瓶体板材名义壁厚 S = 3.0 mm（4）瓶体刚度校核http://bbs.ndtcn.org/ 式中：Do--钢瓶外径∴ 选用设计壁厚So = 2.5 mm 钢板能够满足瓶体刚度要求。5.2 钢瓶设计有效容积 V：V = 35.53L > 35.5L （计算过程省略）符合GB5842-1996要求5.3 钢瓶允许最大充装量W 计算：W = FV = 0.42×35.5 = 14.91 kg，实际选取允许的最大充装量 W = 14.9 kg 5.4 钢瓶安全容积校核为避免瓶内液化石油气体因受热膨胀而导致发生事故，钢瓶最大充装量的确定应在60℃环境温度下瓶内所充装的液化石油气不会为液相所充满，应仍保留3%以上的气相空间。按GB11174规定（37.8℃蒸气压< 1380kPa）的液化石油气组分，求出在60℃丙烷、丁烷混合气体的饱和液体密度 d ：d = 0.947 d丙烷 + 0.053 d丁烷 = 0.947×0.4329 + 0.053×0.505 = 0.4367 kg/L式中：d丙烷-丙烷在60℃时饱和液体密度；d丁烷-丁烷在60℃时饱和液体密度；V14.9=V/d=14.9÷0.4367=34.12L