[发明专利]大容积全缠绕高压储氢容器的加工工艺

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，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，内胆旋压包括以下步骤步骤一、无缝钢管坯料的收口段加热到1000~1180℃；步骤二、旋压封头和聚料头形成半球形封头圆滑外延一聚料头的结构；步骤三、聚料头增厚形成壁厚增加的封头和聚料头；步骤四、形成椭球形瓶肩圆滑外延一直段瓶颈的结构。本发明成功制备了一种大容积全缠绕高压储氢容器，经检测表明内、外壁未发现明显脱碳层；进行水压试验，在256Mpa发生爆破，爆破发生在容器中部，内胆断口呈现45°剪切唇形貌，爆口两侧呈对称倒“V”字型，爆破后容器一端纤维层脱落，但无内胆碎片产生，表明旋压的瓶颈和瓶肩符合要求。

主权项

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。