萬(wàn) 軍，史紅兵，洪 勇

（安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院，安徽合肥 230051）

0 引言

我國(guó)車用CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣）鋼質(zhì)內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 24160—2009設(shè)計(jì)制造，其鋼質(zhì)內(nèi)膽一般由無(wú)縫鋼管為原料，經(jīng)收底、收口制成。收底和收口工藝好壞直接影響了氣瓶制造質(zhì)量和安全性能。分析常用的3種收底和收口工藝，給出工藝建議和旋壓成形后外觀檢查方法，并對(duì)瓶底瓶口應(yīng)做表面無(wú)損檢測(cè)提出建議。

1 鋼質(zhì)內(nèi)膽收底收口工藝

鋼質(zhì)內(nèi)膽的收底和收口采用熱旋壓工藝，是用特殊型面的旋輪或刮板，在高轉(zhuǎn)速下經(jīng)多道次進(jìn)給，借空氣模成形。旋輪或刮板運(yùn)動(dòng)的軌跡使其工作型面始終垂直于工件表面的法線，并始終保持其平直段與工件處于完全接觸中（圖1）。

2 常用工藝

（1）刮板式旋壓工藝。鋼鋸下料的管坯一端經(jīng)高頻電爐加熱至規(guī)定溫度后至旋壓機(jī)上收底，管坯高速旋轉(zhuǎn)，刮板按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡多道次給進(jìn)，旋壓成形過(guò)程中人工火焰補(bǔ)熱，一次旋壓成形。

（2）輥輪式一次旋壓成形工藝。火焰氣割的管坯一端經(jīng)高頻電爐加熱至規(guī)定溫度后至旋壓機(jī)上收底，管坯高速旋轉(zhuǎn)，輥輪高速自轉(zhuǎn)，并按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡多道次給進(jìn)，旋壓成形過(guò)程中自動(dòng)火焰補(bǔ)熱，一次旋壓成形。

（3）輥輪式二次旋壓成形工藝。鋼鋸下料的管坯一端經(jīng)高頻電爐加熱至規(guī)定溫度后至旋壓機(jī)上收底，管坯高速旋轉(zhuǎn)，輥輪高速自轉(zhuǎn)，并按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡多道次給進(jìn)，旋壓成形過(guò)程中自動(dòng)火焰補(bǔ)熱，一次旋壓成形后，使用自動(dòng)火焰氣割裝置去除旋壓面中心區(qū)（圖2），二次旋壓成形。

圖1 氣瓶旋壓裝置

圖2 氣割火焰去除中心區(qū)

3 產(chǎn)品情況及工藝分析

（1）采用刮板式旋壓工藝，瓶底和瓶口易批量出現(xiàn)裂紋和皺褶缺陷（圖3、圖4）。原因分析：①給進(jìn)量設(shè)置過(guò)大；②人工火焰溫度難以控制，補(bǔ)熱溫度過(guò)低，不能保證工件溫度符合旋壓工藝要求；③管坯管端脫碳層、氧化皮等雜質(zhì)集中在旋壓面中心區(qū)；④旋壓面厚度變化過(guò)大，旋壓后冷卻不均勻。

（2）采用輥輪式一次旋壓成形工藝，瓶底和瓶口易批量出現(xiàn)裂紋缺陷。原因分析：管坯火焰氣割時(shí)易形成較大尺寸的氧化皮，氧化皮易粘結(jié)在管坯上，旋壓后易集中在旋壓面中心區(qū)。

（3）采用輥輪式二次旋壓成形工藝，瓶底和瓶口未見(jiàn)批量性超標(biāo)缺陷。原因分析：①旋壓過(guò)程中，輥輪本身高速旋轉(zhuǎn)，在工件上高速摩擦，鍛壓作用明顯，工件旋壓后質(zhì)地會(huì)更加均勻密實(shí)。②采用鋼鋸下管坯，效率雖低，但管坯兩側(cè)不會(huì)形成大量氧化皮。③采用自動(dòng)氣割火焰去除一次旋壓成形后的旋壓面中心區(qū)，保證底部中心區(qū)的材料的均勻性。④自動(dòng)火焰補(bǔ)熱保證工件溫度符合旋壓工藝要求。

4 工藝建議

（1）采用刮板式旋壓工藝：①選擇合適的給進(jìn)參數(shù)；②設(shè)置紅外線溫度測(cè)量?jī)x器對(duì)人工火焰補(bǔ)熱溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，或自動(dòng)火焰補(bǔ)熱；③旋壓時(shí)盡量擠出并割去中間不均勻材料；④旋壓后做好旋壓面打磨和表面外觀檢查工作。

（2）輥輪式一次旋壓成形工藝：①使用電鋸下料代替火焰氣割下料；②旋壓時(shí)應(yīng)火焰氣割去除中間不均勻材料；③旋壓后做好旋壓面打磨和表面外觀檢查工作。

（3）輥輪式二次旋壓成形工藝：①管坯尺寸應(yīng)正確設(shè)置；②工藝變化時(shí)，應(yīng)對(duì)調(diào)試瓶的底部和口部做解刨檢查，并做表面無(wú)損檢測(cè)。

5 檢查方法

（1）瓶口螺紋裂紋檢查。使用手電筒光目視檢查螺紋處是否有裂紋缺陷，因裂紋多為熱裂紋、顏色呈黑色、單條或數(shù)條沿螺紋軸向方向延伸，不難發(fā)現(xiàn)。

（2）瓶口內(nèi)外表面檢查。瓶口內(nèi)壁使用內(nèi)窺鏡檢查，可發(fā)現(xiàn)皺褶等缺陷；瓶口外壁打磨后目視檢查，表面無(wú)損檢測(cè)檢查優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)。

（3）瓶底內(nèi)外表面檢查。瓶底內(nèi)壁應(yīng)在刮底后收口前使用手電筒光目視檢查+內(nèi)窺鏡檢查，也可以使用自動(dòng)磁粉檢測(cè)裝置對(duì)瓶底內(nèi)壁施加磁軛并噴施熒光磁粉，納米熒光磁粉檢測(cè)便于觀察發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。瓶底外壁應(yīng)在打磨后目視檢查，表面無(wú)損檢測(cè)檢查優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)。

（4）解刨檢查?？蓪?duì)爆破試驗(yàn)瓶進(jìn)行解刨。瓶底解刨后，刨面做目視檢查和表面無(wú)損檢測(cè)（圖3）；瓶口內(nèi)壁表面無(wú)損檢測(cè)優(yōu)先選擇滲透檢測(cè)（圖4）。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）收底和收口工藝好壞直接影響氣瓶制造質(zhì)量和安全性能，分析3種工藝的產(chǎn)品情況，提出輥輪式二次旋壓成形工藝應(yīng)予以推廣應(yīng)用。

（2）建議氣瓶產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 24160—2009增加對(duì)瓶底、瓶口做表面無(wú)損檢測(cè)的要求，改進(jìn)易出現(xiàn)裂紋等危害缺陷的旋壓工藝。

（3）旋壓成形后應(yīng)選擇實(shí)用的外觀檢查方法，便于在氣瓶制造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整或改進(jìn)工藝。

圖3 瓶底裂紋（滲透檢測(cè)）

圖4 瓶口內(nèi)壁皺褶（滲透檢測(cè)）