气瓶设计

　　本书的主要内容包括：瓶装气体物性参数，气瓶品种、型号和技术参数，设计选材，结构设计，壁厚计算，螺纹及强度计算，焊接气瓶开孔及开孔补强，有限元应力分析，容积、重量及*大充装量计算，安全泄压装置选用和计算，低温绝热气瓶热传递计算，气瓶附件要求，主要生产工艺要求，气瓶检验和试验，气瓶标识，气瓶充装，储存、运输和使用要求，设计文件要求，对每一部分内容均作了引言描述，以及基础知识和设计方法的具体介绍，其中涉及计算的部分多数都给出了示例。本书既具有较强的知识性，在工程上也具有很强的可参考性。

　　无

第1章　绪论 001
1．1　气瓶概述 001
1．2　气瓶基本要求 001
1．3　气瓶事故案例统计分析 004
1．4　气瓶失效模式 005
1．5　气瓶损伤模式 009
第2章　常用瓶装气体物性参数 011
2．1　引言 011
2．2　物质的相及相变 011
2．3　气体状态变化规律 012
2．4　常用瓶装气体分类及名称、分子式、分子量 013
2．5　常用瓶装气体的燃烧性、毒性及腐蚀性 016
2．6　气体压缩因子 018
2．7　液化气体密度、饱和蒸汽压及汽化潜热 019
2．8　气体绝热指数 031
2．9　混合气体物性参数 032
第3章　气瓶品种、型号及基本参数 034
3．1　引言 034
3．2　气瓶品种及用途（盛装介质） 034
3．3　无缝气瓶型号 036
3．4　焊接气瓶型号 039
3．5　缠绕气瓶型号 040
3．6　绝热气瓶型号 041
3．7　内装填料气瓶型号 042
3．8　其他气瓶型号 043
3．9　气瓶公称工作压力 044
3．9．1　气瓶公称工作压力确定原则 044
3．9．2　盛装常用气体气瓶公称工作压力（TSG R0006—2014） 044
第4章　设计选材 048
4．1　引言 048
4．2　金属材料基本知识 048
4．2．1　金属材料类别 048
4．2．2　金属材料中的化学元素 049
4．2．3　金属材料的微观结构 050
4．2．4　金属材料性能的基本要求 052
4．2．5　金属材料的破坏 056
4．3　气瓶选材的一般要求（TSG R0006） 056
4．4　焊接气瓶选材 057
4．4．1　相关气瓶标准的限定要求 057
4．4．2　常用材料 058
4．4．3　瓶体成型后材料性能要求 063
4．5　无缝气瓶选材 065
4．5．1　相关气瓶标准的限定要求 065
4．5．2　常用材料 068
4．5．3　瓶体成型后材料性能要求 073
4．6　低温绝热气瓶选材 076
4．6．1　基本要求 076
4．6．2　常用材料 077
4．7　纤维复合材料 078
4．7．1　基本知识 078
4．7．2　纤维缠绕气瓶基本要求 081
4．8　绝热材料 081
第5章　气瓶结构 083
5．1　引言 083
5．2　无缝气瓶结构 084
5．2．1　钢质无缝气瓶（GB 5099） 084
5．2．2　铝合金无缝气瓶（GB 11640） 089
5．2．3　汽车用压缩天然气气瓶（GB 17258） 090
5．2．4　站用压缩天然气钢瓶（GB 19158） 092
5．2．5　长管拖车、管束式集装箱用大容积钢质无缝气瓶 092
5．2．6　无缝结构溶解乙炔气瓶（GB 11638） 093
5．3　焊接气瓶 093
5．3．1　钢质焊接气瓶 093
5．3．2　液化石油气钢瓶 098
5．3．3　汽车用液化石油气钢瓶（GB 17259） 100
5．3．4　工业用非重复充装气瓶（GB 17268） 101
5．3．5　焊接结构溶解乙炔气瓶（GB 11638） 102
5．4　缠绕气瓶 103
5．4．1　环向缠绕气瓶（GB 24160） 103
5．4．2　金属内胆全缠绕气瓶（GB 28053） 105
5．5　低温绝热气瓶 106
5．5．1　焊接绝热气瓶（GB 24159） 106
5．5．2　汽车用液化天然气气瓶 109
第6章　气瓶瓶体壁厚计算 113
6．1　引言 113
6．2　基本知识 113
6．2．1　固体力学基本概念 113
6．2．2　强度理论 115
6．2．3　设计准则 116
6．2．4　薄壁回转壳体强度计算 117
6．3　无缝气瓶壁厚计算 118
6．4　焊接气瓶壁厚计算 120
6．5　焊接绝热气瓶壁厚计算（GB 24159） 124
6．6　缠绕气瓶壁厚计算 125
第7章　气瓶螺纹及强度计算 128
7．1　气瓶螺纹基本要求 128
7．2　气瓶专用螺纹（GB 8335） 129
7．3　普通螺纹（GB/T 192，GB/T 196，GB/T 197） 130
7．4　管螺纹（GB/T 7307） 135
7．5　气瓶螺纹强度计算 137
7．6　螺纹强度计算算例 138
第8章　焊接气瓶开孔及补强 140
8．1　引言 140
8．2　焊接气瓶开孔及补强基本要求 140
8．3　补强型式 141
8．3．1　不需要另行补强 141
8．3．2　补强圈补强 142
8．3．3　整体补强 143
8．4　补强计算 144
8．5　补强计算算例 146
第9章　气瓶有限元应力分析 149
9．1　引言 149
9．2　气瓶有限元应力分析基本要求 149
9．3　有限元应力分析基本知识 150
9．3．1　有限元法基本原理 150
9．3．2　有限元法基本术语 150
9．3．3　有限元分析软件介绍 151
9．3．4　有限元分析基本步骤 152
9．4　气瓶有限元应力分析实例 152
9．4．1　钢制无缝气瓶凹形底 152
9．4．2　车用压缩天然气钢制内胆环向缠绕气瓶 153
9．4．3　呼吸器用全缠绕复合气瓶应力分析 156
9．4．4　汽车用低温焊接气瓶开孔补强分析 162
第10章　气瓶容积、重量及最大充装量计算 164
10．1　引言 164
10．2　容积计算 164
10．3　质量计算 169
10．4　最大充装量计算 173
10．4．1　低压液化气体气瓶最大充装量计算 173
10．4．2　高压液化气体气瓶最大充装量计算 175
10．4．3　低温绝热气瓶最大充装量计算 176
第11章　气瓶安全泄压装置选用及计算 178
11．1　引言 178
11．2　常用术语及其定义 178
11．3　气瓶安全泄压装置基本要求 181
11．3．1 　气瓶安全泄压装置的设置与选用 181
11．3．2　气瓶安全泄压装置质量要求 186
11．3．3　装设部位 186
11．3．4　气瓶安全泄压装置技术参数要求 188
11．4　气瓶安全泄放量计算 189
11．4．1　压缩气体气瓶 190
11．4．2　低压、高压液化气体气瓶 191
11．4．3　低温液化气体气瓶 192
11．5　安全泄压装置泄放面积计算 193
11．5．1　爆破片 193
11．5．2　安全阀 195
11．5．3　易熔合金塞 197
11．6　气瓶安全泄压装置泄放量及泄放面积算例 197
第12章　低温绝热气瓶热传递计算 202
12．1　引言 202
12．2　总热传递 202
12．3　绝热层热传递 203
12．4　管路热传递 208
12．5　支撑件传热 209
12．6　总热传递计算算例 210
第13章　气瓶附件 214
13．1　引言 214
13．2　气瓶阀门 214
13．2．1　气瓶阀门基本要求（TSG R0006—2014） 214
13．2．2　气瓶阀出气口连接型式和尺寸（GB 15383—2011） 216
13．2．3　常用气体瓶阀的选用 218
13．3　其他附件 223
第14章　气瓶主要生产工艺 224
14．1　引言 224
14．2　原材料复验 224
14．3　组批 225
14．4　焊接 226
14．4．1　一般规定 226
14．4．2　焊接工艺评定 227
14．4．3　焊缝接头结构 228
14．4．4　焊接方法 232
14．4．5　焊接返修 232
14．4．6　主要焊接缺陷及防止措施 233
14．5　无缝气瓶瓶体成型 234
14．5．1　无缝气瓶成型方法 234
14．5．2　无缝气瓶端部质量基本要求 235
14．5．3　旋压工艺评定 236
14．6　热处理 237
14．6．1　金属材料热处理工艺 237
14．6．2　气瓶热处理基本要求 239
14．6．3　热处理工艺评定 241
14．6．4　热处理常见缺陷及其形成原因和预防措施 241
14．7　纤维缠绕气瓶纤维缠绕、固化 243
14．7．1　缠绕工艺 243
14．7．2　固化工艺 243
14．7．3　缠绕、固化工艺评定 244
14．8　低温绝热气瓶绝热工艺 245
14．8．1　绝热材料包扎及加装 245
14．8．2　抽真空 245
第15章　气瓶检验与试验 246
15．1　引言 246
15．2　检验和试验类别及基本要求 246
15．2．1　检验和试验类别 246
15．2．2　型式试验及出厂检验项目 247
15．2．3　气瓶定期检验基本要求 253
15．3　宏观检查 254
15．4　质量和容积测量 256
15．5　无损探伤 256
15．6　材质分析 257
15．7　安全性能试验 257
第16章　气瓶标识 258
16．1　引言 258
16．2　气瓶制造标志 258
16．2．1　不同品种气瓶制造标志要求 258
16．2．2　钢印标记 259
16．2．3　标签标记 263
16．2．4　压印标记 263
16．2．5　印刷标记 263
16．2．6　粘贴标记 264
16．2．7　颜色标志（GB 7144—1999） 264
16．3　气瓶定期检验标志 269
16．4　气瓶充装标志 270
16．4．1　涂敷标志 270
16．4．2　气瓶警示标签（GB 16804—2011） 271
第17章　气瓶充装、储存、运输和使用 273
17．1　引言 273
17．2　气瓶充装 273
17．2．1　气瓶充装基本要求（TSG R0006—2014《气瓶安全技术监察规程》） 273
17．2．2　压缩气体充装基本要求（GB 14194—2006《永久气体气瓶充装规定》） 274
17．2．3　液化气体充装基本要求（GB 14193—2009《液化气体气瓶充装规定》） 277
17．2．4　焊接绝热气瓶充装基本要求（GB 28051—2011《焊接绝热气瓶充装规定》） 278
17．2．5　混合气体充装 279
17．3　气瓶储存 279
17．4　气瓶运输 281
17．5　气瓶使用 282
第18章　气瓶设计文件 284
18．1　引言 284
18．2　设计任务书 284
18．2．1　设计任务书基本要求 284
18．2．2　设计任务书示例 285
18．3　设计计算书 287
18．4　设计说明书 287
18．5　设计图纸 290
18．5．1　制图基本要求 290
18．5．2　气瓶设计图纸基本要求 292
18．5．3　技术参数表 293
18．5．4　技术要求 295
18．6　使用说明书 300
18．6．1　使用说明书基本要求 300
18．6．2　使用说明书示例 300
18．7　标准化审查报告 302
18．7．1　标准化审查报告基本要求 302
18．7．2　标准化审查报告示例 302
18．8　有限元应力分析报告 304
参考文献 305