车用CNG钢质内胆环向缠绕气瓶收底收口工艺

万 军，史红兵，洪 勇

（安徽省特种设备检测院，安徽合肥 230051）

0 引言

我国车用CNG（Compressed Natural Gas，压缩天然气）钢质内胆环向缠绕气瓶按产品标准GB 24160—2009设计制造，其钢质内胆一般由无缝钢管为原料，经收底、收口制成。收底和收口工艺好坏直接影响了气瓶制造质量和安全性能。分析常用的3种收底和收口工艺，给出工艺建议和旋压成形后外观检查方法，并对瓶底瓶口应做表面无损检测提出建议。

1 钢质内胆收底收口工艺

钢质内胆的收底和收口采用热旋压工艺，是用特殊型面的旋轮或刮板，在高转速下经多道次进给，借空气模成形。旋轮或刮板运动的轨迹使其工作型面始终垂直于工件表面的法线，并始终保持其平直段与工件处于完全接触中（图1）。

2 常用工艺

（1）刮板式旋压工艺。钢锯下料的管坯一端经高频电炉加热至规定温度后至旋压机上收底，管坯高速旋转，刮板按设定的运动轨迹多道次给进，旋压成形过程中人工火焰补热，一次旋压成形。

（2）辊轮式一次旋压成形工艺。火焰气割的管坯一端经高频电炉加热至规定温度后至旋压机上收底，管坯高速旋转，辊轮高速自转，并按设定的运动轨迹多道次给进，旋压成形过程中自动火焰补热，一次旋压成形。

（3）辊轮式二次旋压成形工艺。钢锯下料的管坯一端经高频电炉加热至规定温度后至旋压机上收底，管坯高速旋转，辊轮高速自转，并按设定的运动轨迹多道次给进，旋压成形过程中自动火焰补热，一次旋压成形后，使用自动火焰气割装置去除旋压面中心区（图2），二次旋压成形。

图1 气瓶旋压装置

图2 气割火焰去除中心区

3 产品情况及工艺分析

（1）采用刮板式旋压工艺，瓶底和瓶口易批量出现裂纹和皱褶缺陷（图3、图4）。原因分析：①给进量设置过大；②人工火焰温度难以控制，补热温度过低，不能保证工件温度符合旋压工艺要求；③管坯管端脱碳层、氧化皮等杂质集中在旋压面中心区；④旋压面厚度变化过大，旋压后冷却不均匀。

（2）采用辊轮式一次旋压成形工艺，瓶底和瓶口易批量出现裂纹缺陷。原因分析：管坯火焰气割时易形成较大尺寸的氧化皮，氧化皮易粘结在管坯上，旋压后易集中在旋压面中心区。

（3）采用辊轮式二次旋压成形工艺，瓶底和瓶口未见批量性超标缺陷。原因分析：①旋压过程中，辊轮本身高速旋转，在工件上高速摩擦，锻压作用明显，工件旋压后质地会更加均匀密实。②采用钢锯下管坯，效率虽低，但管坯两侧不会形成大量氧化皮。③采用自动气割火焰去除一次旋压成形后的旋压面中心区，保证底部中心区的材料的均匀性。④自动火焰补热保证工件温度符合旋压工艺要求。

4 工艺建议

（1）采用刮板式旋压工艺：①选择合适的给进参数；②设置红外线温度测量仪器对人工火焰补热温度进行实时测量，或自动火焰补热；③旋压时尽量挤出并割去中间不均匀材料；④旋压后做好旋压面打磨和表面外观检查工作。

（2）辊轮式一次旋压成形工艺：①使用电锯下料代替火焰气割下料；②旋压时应火焰气割去除中间不均匀材料；③旋压后做好旋压面打磨和表面外观检查工作。

（3）辊轮式二次旋压成形工艺：①管坯尺寸应正确设置；②工艺变化时，应对调试瓶的底部和口部做解刨检查，并做表面无损检测。

5 检查方法

（1）瓶口螺纹裂纹检查。使用手电筒光目视检查螺纹处是否有裂纹缺陷，因裂纹多为热裂纹、颜色呈黑色、单条或数条沿螺纹轴向方向延伸，不难发现。

（2）瓶口内外表面检查。瓶口内壁使用内窥镜检查，可发现皱褶等缺陷；瓶口外壁打磨后目视检查，表面无损检测检查优先选择磁粉检测。

（3）瓶底内外表面检查。瓶底内壁应在刮底后收口前使用手电筒光目视检查+内窥镜检查，也可以使用自动磁粉检测装置对瓶底内壁施加磁轭并喷施荧光磁粉，纳米荧光磁粉检测便于观察发现裂纹缺陷。瓶底外壁应在打磨后目视检查，表面无损检测检查优先选择磁粉检测。

（4）解刨检查。可对爆破试验瓶进行解刨。瓶底解刨后，刨面做目视检查和表面无损检测（图3）；瓶口内壁表面无损检测优先选择渗透检测（图4）。

6 结语

（1）收底和收口工艺好坏直接影响气瓶制造质量和安全性能，分析3种工艺的产品情况，提出辊轮式二次旋压成形工艺应予以推广应用。

（2）建议气瓶产品标准GB 24160—2009增加对瓶底、瓶口做表面无损检测的要求，改进易出现裂纹等危害缺陷的旋压工艺。

（3）旋压成形后应选择实用的外观检查方法，便于在气瓶制造过程中发现问题，及时调整或改进工艺。

图3 瓶底裂纹（渗透检测）

图4 瓶口内壁皱褶（渗透检测）