选择外测法进行大容积钢质无缝气瓶水压试验的原因

答：[案例7-1]

气瓶在使用过程中，由于使用场所不固定，周围环境比较差，容易受碰撞和冲击，存在的裂纹等缺陷容易扩展，通过气瓶的水压试验，了解和掌握气瓶在水压试验时的应力情况，在水压试验的同时，精确测定它的全变形或残余变形是否在正常范围之内，从而确保气瓶安全可靠使用。对在国内销售的气瓶一般采用内测法进行水压试验；对大容积钢质无缝气瓶采用内测法测定，还无法提供有关残余变形率有关数据，而采用外测法水压试验具有较高的可能性，能够将试验效果数据化，及时提供气瓶残余变形率的数值变化有关数据，通过分析可以及时找到气瓶残余变形率较高的原因，通过调整热处理工艺或加强对钢瓶变形及厚度均匀性的检测，以确保钢瓶安全可靠使用。同时销往欧美国家的气瓶均要按照ISO 11120全球使用的气瓶标准规定采用外测法进行水压试验，且根据提供试验数据才予以承认。国家已起草GB/T 33145—2016《大容积钢质无缝气瓶》，所以大容积钢质无缝气瓶采用外测法进行水压试验。

（1）外测法水压试验 外测法水压试验是把气瓶放进一只完全充满水的容器内，安装在该容器上的适当装置，分别测量出气瓶承压时和卸压后，由于气瓶膨胀，从水套内排出的水量来达到测量气瓶的残余变形率。从容积残余变形率则可以了解气瓶的水压试验压力是否已经接近或超过了气瓶的整体屈服压力。所以，容积变形就成为评定气瓶耐压试验是否合格的一个重要指标。目前，国际上常用的大容积钢质无缝气瓶标准有：美国运输部规范49 CFR.§178.37、§178.45，国际标准化组织编制的适合于全球使用的气瓶标准ISO 11120《150～3000L无缝钢质气瓶设计、制造和试验》。这两个标准均采用外测法水压试验，要求永久体积膨胀量（卸压后的体积膨胀量）不能超过试验压力下总膨胀体积的10%为合格。

（2）外测法水压试验结果 某公司生产的大容积钢质无缝气瓶参照国际标准的水压试验方法，进行外测法水压试验，已有几年的生产经验。在长期的生产实践中总结出，气瓶残余变形率极少有超过3%的，图7-10为残余变形率分布汇总，该图为对380个钢瓶水压试验时残余变形率统计结果，横坐标为残余变形率（%），纵坐标为各个残余变形率所占380个气瓶总数的百分比。

（3）产生残余变形原因

图7-10 残余变形率分布汇总

1）在试验过程中，瓶体受内压，承受周向弯矩，使瓶体产生趋圆效应。

2）组织不均匀，局部屈服强度低，产生局部变形。(www.xing528.com)

3）钢瓶整体强度不够，当承受内压时，瓶体内的应力超过最低屈服极限，产生变形。

4）用于制造气瓶的材料均为塑性材料，在计算瓶体壁厚时，通常近似认为塑性材料在未达到弹性极限前都处于完全弹性状态，实际上完全弹性体是不存在的。

（4）避免残余变形超标的措施

1）校验系统，要定期对系统进行校验，保证数据的准确性。

2）在原材料供应及制造过程中，尽量避免变形，如热处理过程中热源及支撑的均匀性，都可能导致瓶体变形，不圆度超标。

3）由于钢瓶热处理时，受热不均匀，造成组织不均匀现象，强度低的部位在承受内压时先屈服，出现塑性变形。通过瓶体硬度检测，配合拉伸试样，可初步推断瓶体力学性能的均匀性，如不符合要求，可重新热处理，以减少局部变形产生的残余变形超标现象。

4）如果气瓶整体强度不足，就需要改进热处理工艺，使之达到要求的强度。瓶体的强度是通过同炉热处理的试验环来检验，通过从试验环截取一定数量的试样进行力学性能试验来检测。