車用CNG鋼質內膽環向纏繞氣瓶收底收口工藝

萬 軍，史紅兵，洪 勇

（安徽省特種設備檢測院，安徽合肥 230051）

0 引言

我國車用CNG（Compressed Natural Gas，壓縮天然氣）鋼質內膽環向纏繞氣瓶按產品標準GB 24160—2009設計制造，其鋼質內膽一般由無縫鋼管為原料，經收底、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，并對瓶底瓶口應做表面無損檢測提出建議。

1 鋼質內膽收底收口工藝

鋼質內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，在高轉速下經多道次進給，借空氣模成形。旋輪或刮板運動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高頻電爐加熱至規定溫度后至旋壓機上收底，管坯高速旋轉，刮板按設定的運動軌跡多道次給進，旋壓成形過程中人工火焰補熱，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高頻電爐加熱至規定溫度后至旋壓機上收底，管坯高速旋轉，輥輪高速自轉，并按設定的運動軌跡多道次給進，旋壓成形過程中自動火焰補熱，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高頻電爐加熱至規定溫度后至旋壓機上收底，管坯高速旋轉，輥輪高速自轉，并按設定的運動軌跡多道次給進，旋壓成形過程中自動火焰補熱，一次旋壓成形后，使用自動火焰氣割裝置去除旋壓面中心區（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

3 產品情況及工藝分析

（1）采用刮板式旋壓工藝，瓶底和瓶口易批量出現裂紋和皺褶缺陷（圖3、圖4）。原因分析：①給進量設置過大；②人工火焰溫度難以控制，補熱溫度過低，不能保證工件溫度符合旋壓工藝要求；③管坯管端脫碳層、氧化皮等雜質集中在旋壓面中心區；④旋壓面厚度變化過大，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裂紋缺陷。原因分析：管坯火焰氣割時易形成較大尺寸的氧化皮，氧化皮易粘結在管坯上，旋壓后易集中在旋壓面中心區。

（3）采用輥輪式二次旋壓成形工藝，瓶底和瓶口未見批量性超標缺陷。原因分析：①旋壓過程中，輥輪本身高速旋轉，在工件上高速摩擦，鍛壓作用明顯，工件旋壓后質地會更加均勻密實。②采用鋼鋸下管坯，效率雖低，但管坯兩側不會形成大量氧化皮。③采用自動氣割火焰去除一次旋壓成形后的旋壓面中心區，保證底部中心區的材料的均勻性。④自動火焰補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選擇合適的給進參數；②設置紅外線溫度測量儀器對人工火焰補熱溫度進行實時測量，或自動火焰補熱；③旋壓時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旋壓時應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管坯尺寸應正確設置；②工藝變化時，應對調試瓶的底部和口部做解刨檢查，并做表面無損檢測。

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、單條或數條沿螺紋軸向方向延伸，不難發現。

（2）瓶口內外表面檢查。瓶口內壁使用內窺鏡檢查，可發現皺褶等缺陷；瓶口外壁打磨后目視檢查，表面無損檢測檢查優先選擇磁粉檢測。

（3）瓶底內外表面檢查。瓶底內壁應在刮底后收口前使用手電筒光目視檢查+內窺鏡檢查，也可以使用自動磁粉檢測裝置對瓶底內壁施加磁軛并噴施熒光磁粉，納米熒光磁粉檢測便于觀察發現裂紋缺陷。瓶底外壁應在打磨后目視檢查，表面無損檢測檢查優先選擇磁粉檢測。

（4）解刨檢查。可對爆破試驗瓶進行解刨。瓶底解刨后，刨面做目視檢查和表面無損檢測（圖3）；瓶口內壁表面無損檢測優先選擇滲透檢測（圖4）。

6 結語

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

（2）建議氣瓶產品標準GB 24160—2009增加對瓶底、瓶口做表面無損檢測的要求，改進易出現裂紋等危害缺陷的旋壓工藝。

（3）旋壓成形后應選擇實用的外觀檢查方法，便于在氣瓶制造過程中發現問題，及時調整或改進工藝。

圖3 瓶底裂紋（滲透檢測）

圖4 瓶口內壁皺褶（滲透檢測）