CN112372238A - 高压超高压储氢瓶式容器及其制作方法 - Google Patents

高压超高压储氢瓶式容器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压超高压储氢瓶式容器及其制作方法，包括以下步骤：将S含量不大于0.008％、P含量不大于0.015％的钢锭通过热轧(扩)或热轧+冷拔成型为无缝钢管；对所述无缝钢管两端热旋压使两端成型为半球形封头；对储氢瓶式容器瓶身进行调质热处理，使瓶体金相组织为二级回火索氏体(GB/T11354)，晶粒度不低于6级。本发明提供一种储氢容量大、使用寿命长、承压能力强、制造成本低、防止氢脆现象及方便定期检验的高压超高压储氢瓶式容器的制作方法。

Description

高压超高压储氢瓶式容器及其制作方法
技术领域
本发明涉及加氢站用储氢容器领域，尤其涉及一种高压超高压储氢瓶式容器及其制作方法。
背景技术
随着氢气作为燃料电池应用的广泛和普及，大型加氢站或撬装加氢站已经进入快速发展时期。现有加氢站采用的储氢容器主要由二类产品：
第一类：由多个无缝钢质气瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕气瓶(II型)或铝内胆纤维全缠绕气瓶(III型)组合的储氢瓶组。
第二类：大型加氢站或撬装加氢站内大多采用绕带式或层板式多层包扎高压容器作为站内储氢及缓冲罐使用。
这两类产品受到制造成本、制造周期、组合方式、容量及承压能力、定期检验方式的限制已经远远不能适应于市场发展的需要。提高氢气的储存能力、优化加氢流程、提高加氢效率的关键是提高储氢瓶式容器的耐压能力及容积利用率。鉴于提高储氢瓶式容器的耐压指标受到材料、容器外径、结构、工艺和“氢脆”现象的限制。所谓“氢脆”是指氢原子渗透到钢材的晶格中，使材料产生鼓包和氢致开裂的现象。高压氢气渗透性强，对钢的冲击韧性有一定的影响。钢在高压氢气的环境下更容易产生氢致开裂现象，是我们必须要考虑到的因素。当钢材中的杂质成分尤其是硫或磷含量较高时，特别是高压氢气环境下容易结合产生氢化物而导致储氢容器整体塑性降低，从而在应力集中的部位或缺点处产生开裂的连锁反应。所以对于高压储氢瓶式容器的设计和生产均采取十分谨慎的态度。
目前，高压气态储氢气瓶主要有无缝钢质气瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕气瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕气瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕气瓶(IV型)4个类型。站用储氢气瓶组主要是由多个无缝钢质气瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕气瓶(II型)或铝内胆纤维缠绕气瓶(III型)组组成，具有压力分级与容积组合容易，制造周期短，交货期短，适应场地能力强，成型工艺简单、制造成本低的优点；由于上述记载的气瓶是按照目前的气瓶标准进行设计和生产，受TSG R0006《气瓶安全技术监察规程》监管，因此其具有单元容积小，整体容器数量多，漏点多，安全距离大，一次性投资大，运行成本高等缺点，不能现场定期检验，需要整体进复检站检验，且实施困难，费用高的缺点。
绕带式或层板式多层包扎高压容器是按压力容器标准设计制造的，受TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》监管。具有单元容积大，容器数量少，漏点少，安全距离小，现场进行定期检验，检验费用低的优点。但其也具有适应场地能力强差，压力分级与容积组合不易，制造周期长，交货期长，一次性投资大，运行成本较高，定期检验困难的缺点。
现有技术中针对第二类储氢容器：绕带式或层板式多层包扎高压容器制造周期较长的原因如下：
1、绕带式或层板式多层包扎高压容器，从结构上来说属于多层筒体结构，筒节与封头之间环焊缝的焊接及其焊接质量对容器的制造成本和安全性能有重要影响。
2、探伤困难，由于环缝两侧均有层板，影响了超声波探伤的进行，仅能依靠射线检验。
3、焊缝及焊接热影响区有很大的焊接残余应力，且焊缝晶粒较易变得粗大，韧性下降。
4、深环缝的坡口切削工作量大，且焊接复杂，若改用浅焊缝，则要改变相应结构，制造工艺十分复杂，生产效率低。
现有技术这对第一类储氢容器：储氢瓶式容器设计、制造及检验潜在的具有如下的技术问题，结合现有的技术规范要求、设计标准及日益提高的市场需求等方面将现有技术中存在的技术问题归纳如下：
1、技术规范风险
TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》规定了非焊接瓶式储氢容器材料的化学成分和力学性能，TSGR0006《气瓶安全技术监察规程》对盛装氢气的长管拖车、管式集装箱提出了材料力学性能要求。但这些要求主要针对的是公称工作压力(设计压力)35MPa以内的氢气瓶。对于压力更高的储氢容器，其服役性能不仅仅取决于材料化学成分和力学性能，而且与应力(应力比、加载频率等)、环境(氢气压力、温度、纯度等)和制造(热处理、无损检测等)密切相关，需要提出进一步的安全技术要求。从压力、容积和介质三个方面来看，储氢容器仍在TSG21和JB/T4732《钢制压力容器——分析设计标准》的适用范围内。有的企业就依据这两部规范标准设计、制造和使用储氢容器，而没有考虑这类容器的特殊性。
2、设计计算风险
目前，瓶式容器均按JB/T4732《钢制压力容器——分析设计标准》进行疲劳设计。这存在两个问题：一是没有考虑高压氢气对疲劳的损减，随着设计压力的增加，这一问题更为突出；二是4130X尚未列入JB/T4732，即使不考虑氢气影响，设计疲劳曲线是否适用也有待验证。我国在役加氢站大多数属于示范站，加氢量不大，储氢容器的氢气充放次数少，均在几十到几百次之间，最多也不到800次，不能作为储氢容器对比经验设计的依据，也不能据此证明此类容器不会发生疲劳失效。
3、瓶式容器风险
按气瓶标准设计制造的钢质气瓶直接用作加氢站用储氢气瓶，需要考虑风险，制订专项技术要求。气瓶寿命一般不超过15000次，通常是通过液压疲劳试验验证的，循环压力上限为水压试验压力、下限不超过上限的10％，没有考虑氢气的影响。储氢容器的压力波动次数取决于加氢站规模、加注工艺和设计使用年限。对于商用站或者加注频繁的示范站，储氢容器的压力波动次数有可能超过10万次，目前气瓶寿命难以满足要求。ISO/TS19880-1《Gaseous Hydrogen Fuelling Station，General Requirements》规定：气瓶、长管拖车用于加氢站储氢时，应充分考虑气瓶和容器的差异，特别是压力波动的影响。
4、标准解读风险
与2005年版相比，2017年颁布的国际标准ISO11114-4取消了工作压力上限30MPa的限制，规定经淬火+回火处理的Cr-Mo钢，如果实际抗拉强度不超过950MPa，不经氢脆试验，就可用于制造移动式气瓶。但若据此认为热处理后抗拉强度不超过950MPa的Cr-Mo钢制气瓶可不经氢脆试验直接用作储氢容器，则未免对移动式气瓶和站用固定式气瓶的差别缺少考虑。
如前所述，当热处理后抗拉强度不超过950MPa时，高压氢气对Cr-Mo钢的抗拉强度几乎没有影响。对于主导失效模式为塑性垮塌的气瓶，这意味着设计制造时不必考虑高压氢气的影响。但是，高压氢气环境会显著加速疲劳裂纹扩展速率，明显降低氢致开裂应力强度因子门槛值，增大对裂纹的敏感性。对于疲劳为主导失效模式的储氢容器，应当考虑高压氢气的影响。
此外，ISO11114-4前言指出：氢脆与以下5个因素有关：微观组织、力学性能、应力、导致应力集中的缺陷、环境(成分、纯度、压力等)；ISO11114仅考虑了微观组织、力学性能和环境3个因素，应力和缺陷控制应满足ISO9809的要求。
综上所述，现有技术中的第二类储氢瓶式容器具有如下不足：储氢容积小、承受压力波动次数少(冲放气次数少)、高压氢气环境下氢致开裂情况明显，另外，现有技术中的储氢瓶存在“氢脆现象”，使储气瓶使用寿命降低的技术问题。因此当前主流储氢瓶式容器的压力和储存量已经远远跟不上市场发展的需要。另外，现有技术在制造过程中，调质热处理淬火工艺采用单面淬火，导致瓶体内表面硬度低于外表面，内外表面力学性能虽然在要求范围内，但还是存在差异，而且最后只能得到细针状索氏体，游离铁素体量<25％，评级为四级。其中图1和图2为采取单面淬火工艺的储氢瓶内、外表面的金相组织。
有鉴于此，如何根据现有的技术条件和基础理论设计，再通过严格的试验归纳处理后来找到制造高压超高压储氢瓶式容器的方法已经成为业内技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的制造周期长、组合方式复杂、容量及承压能力、制造成本、定期检验方式的缺点，本发明提供一种储氢容量大、使用寿命长、承压能力强、制造成本低、防止氢脆现象及方便定期检验的高压超高压储氢瓶式容器的制作方法。本发明通过控制材料中有害元素S、P的含量，并按照材料在高压氢环境中的试验数据，采用有限元分析来确定瓶式容器的厚度，给出一个工作压力达到45MPa高压储氢瓶式容器的设计、制造方法。
本发明公开了一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将S含量不大于0.008％、P含量不大于0.015％的钢锭通过热轧(扩)或热轧+冷拔成型为无缝钢管；
S2：将所述无缝钢管两端经过热旋压使两端压成半球形封头；
S3：将储气瓶瓶身进行调质热处理，使瓶体金相组织为二级回火索氏体(GB/T11354)，晶粒度不低于6级，热处理后控制材料的抗拉强度不超过880MPa。
使单支储氢瓶式容器的容积为300～2000L，有利于压力与容积组合分级使用，减少了加氢站内储氢瓶式容器的数量。
进一步地，所述步骤S2中球形封头热旋压成型过程包括如下步骤：
S201：将钢管升温，钢管的加热温度为1250℃～1280℃；
S202：球形封头旋压成型过程中，将钢管两端管口放置中频炉的长度为520mm进行缩口成型。
进一步地，所述步骤S201加热温度分为三个升温阶段，包括P1升温阶段，温度范围为常温到1100℃，中频炉工作电压为750～850V；P2升温阶段1100℃～1150℃中频炉工作电压为400～600V；P3升温阶段，温度范围为1150℃～1280℃，中频炉工作电压为750～850V，保证气瓶瓶口外径为Φ142～Φ148mm，瓶口内径Φ43～Φ50mm。其中常温为20℃～25℃。
进一步地，所述步骤S202旋压时间控制在30min以内，以防止球形封头过烧。
进一步地，所述步骤S3调质热处理包括如下步骤：
S301：对所述储氢瓶瓶体进行加热，加热温度为830～880℃，保温时间120min；
S302：对加热后的所述储氢瓶瓶体进行双面淬火处理；
S303：对完成淬火后的储氢瓶瓶体进行回火处理，回火加热温度为590～620℃，保温时间为150min。
进一步地，所述制作方法还包括：所述储氢瓶两端瓶颈部分进行钻孔，车外圆，打磨去除瓶肩部外表面可能出现的褶皱，实现从瓶口至瓶身过渡部位的圆滑过渡。
进一步地，所述制作方法还包括：对瓶口内外螺纹进行精密加工，内螺纹为UN3.5，外螺纹UN5.5，保证螺纹连接强度、配合精度及密封性能。
进一步地，所述制作方法还包括：对储氢瓶瓶体内壁进行抛丸处理，使储氢瓶内壁产生压应力，用于减小或消除高压氢气的渗透。
进一步地，所述制作方法还包括：对储氢瓶进行1.25倍的水压试验，确保储氢瓶强度符合要求。
进一步地，所述制作方法还包括：对步骤S1中的无缝钢管进行超声检测。
进一步地，所述制作方法还包括：对储氢瓶内部进行研磨、清洗、烘干处理，研磨后储氢瓶内壁粗糙度达到6.3μm。
进一步地，所述制作方法还包括：对加工好的瓶体外壁进行二次抛丸处理，使外壁达到Sa2.5级，以增加油漆附着力。
进一步地，所述制作方法还包括：对储氢瓶两端瓶口装配工艺端塞及阀门并将内部充入氮气，且含水量小于20PPm，含氧量小于0.5％，以防止储氢瓶内进入空气导致内壁生锈。
本发明是按照压力容器标准规范来设计、制造的，受TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》监管。相较于现有技术具有如下的优势：
第一、通过对加工储氢瓶式容器基材材料的控制，防止了氢脆现象的发生；第二、实现批量化制造，制造周期短，交货周期短；第三、依靠设备一次成型、人为因素影响小，质量稳定，使用寿命长；第四、适应场地能力强，安全距离小，可根据现场条件量身定做；第五、单元容积大，容器数量少，泄漏点少，安全可靠；第六、制造成本较低，建站一次性投资小，经济性好；第七、通过顺序盘实现压力与容积组合分级使用，容积利用率高，调峰能力强，节能效果好；第八、可与加氢设备一体化成撬，移装方便；受TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》监管，产品现场定期检验，检验费用低。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为储氢瓶容积经过单面淬火后内表面的金相图；
图2为储氢瓶容积经过单面淬火后外表面的金相图；
图3为本发明提供的储氢瓶容积经过单面淬火后内表面的金相图；
图4为本发明提供的储氢瓶容积经过单面淬火后外表面的金相图；
图5为本发明提供的储氢瓶容积结构示意图；
图6为本发明提供的储氢瓶工艺流程示意图。
符号说明
1 储氢瓶式容器瓶体 2 储氢瓶式容器肩部
3 储氢瓶式容器两端瓶口 4 端塞
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明是针对35MPa氢燃料汽车的加氢站而设定45MPa工作压力的储氢瓶式容器的制作方法。为了验证材料在高压氢环境中的力学性能，进行了高压氢环境中慢应变速率拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验及断裂韧度试验，得出高压氢环境中材料的拉伸强度、屈服强度、总延伸率、疲劳裂纹扩展速率在高压氢环境中的试验数据，依据该试验数据按照压力容器标准规范采用有限元分析来确定储氢瓶式容器的厚度，储氢式容器的厚度约为35.4mm～42mm。
本发明按照高压气瓶的工艺路线：选用材料牌号及相应直径的无缝钢管、两端热旋压缩口为球形封头及瓶颈、调质热处理、内外螺纹加工和检测工序，对选用的材料、中间半成品到成品反复试验后最终取得的。通过材料在高压氢环境下的慢应变速率拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验及断裂韧度试验，证明了该瓶式容器在45MPa高压氢气环境下工作可以满足安全、耐久的要求。高压超高压储氢瓶式容器制造的最大技术障碍是可能出现的“氢脆现象”。通过大量的破坏性试验和严格的计算证明：限制并控制基础材料中硫和磷的含量是防止“氢脆现象”的关键措施之一。虽然铬钼钢具有较优良的综合性能和理想的物理、化学指标。经过调质处理后在较高的强度水平上仍能保持良好的塑性和足够的韧性。但处于45MPa的氢气环境中，基材中的硫、磷含量分别不能超过0.008％和0.015％，才能保证氢化反应的速度形成的后果不会使瓶体产生“氢脆现象”的毁灭性的风险。同时对瓶体加工前后材料实施较严格的物理结构性能和指标、并按批或按只检测就可以保证本发明目的的实现。
本发明选用的无缝钢管采取两端热旋压缩口后加工并经过调质热处理、内外螺纹加工和检测工序后制成，并通过高压氢环境下的相容性试验，关键在于本方法是采取以下的步骤完成，如图1所示：
步骤S1：选取S含量不大于0.008％、P含量不大于0.015％的优质铬钼钢作为基材通过热轧(扩)或冷拔成型的无缝钢管。
在进行步骤S1时，可以按照设计要求选取配套长度、直径的无缝钢管，并按NB/T47013.3《承压设备无损检测第3部分：超声检测》进行超声检测，选择和制造Ⅰ级合格的无缝钢管。
步骤S2：对超声检测合格的无缝钢管两端进行热旋压缩口加工成型，使储氢瓶两端压成半球形封头。
在进行步骤S2之后，可以对储氢瓶两端瓶颈部分进行钻孔处理，车外圆，打磨去除瓶肩部外表面可能出现的褶皱，实现从瓶口至瓶身过渡部位的圆滑过渡。
步骤S3：对瓶体进行调质热处理，对瓶体加热温度880℃，保温时间120min后出炉进行双面淬火，完成淬火后进行回火处理，回火加热温度为620℃，保温时间为150min,出炉后空气自然冷却。
在进行步骤S3完成后，对瓶口内外螺纹进行精密加工，保证配合精度及密封性能，使储氢瓶的密封性能更优化。
在上述步骤之后，对容器进行1.25倍的水压试验，确保容器强度符合设计和使用要求，若是不满足强度和使用要求，需要对产品重新进行处理。
另外为了挺高储氢瓶式容器的使用寿命、避免氢气的渗透及降低高压氢气对储氢瓶裂纹扩展速度的影响，对瓶体内壁进行抛丸处理，使容器内壁产生压应力，减小或消除高压氢气的渗透。
为了进一步保证储氢瓶式容器的性能，对经过上述工艺处理后的瓶体进行100％超声检测和100％磁粉检测，瓶体两端热旋压成形部位进行100％磁粉检测。
为了进一步检测储氢器式容器的性能，在设计压力下进行泄漏试验，需要确保瓶口处的密封结构及整体的泄漏率小于1×10-7Pa·m3/s。
为了更优化储氢瓶式容器的性能，瓶式容器内部进行研磨、清洗、烘干处理，研磨后内壁粗糙度达到6.3μm。
为了更优化储氢瓶式容器的性能，对加工好的瓶体外壁进行二次抛丸处理，使外壁达到Sa2.5级，增加油漆附着力。
为了保证储氢瓶式容器的密封性以及防止内壁长期放置生锈的现象出现，储氢瓶式容器两端瓶口装配工艺端塞及阀门，内部氮气后保存。
为了更清楚地说明本发明中采用的制作方法，上述步骤中钢管两端管口热旋压缩口加工成型分为两步，第一步，钢管升温：将钢管吊装至旋压机，并进行定位、夹紧，然后将中频炉套入钢管，并按要求进行升温。第二步，缩口成形：钢管升温到规定温度后将中频炉退出，然后按照编制好的程序进行缩口加工。加热温度为1200℃～1300℃，优选地为1250℃～1280℃。储氢瓶式容器的管口放入中频炉的长度为520mm，储氢瓶式容器的管口伸出夹具长度为1030mm，主轴夹紧压力为5.3MPa，中频炉可以设置三个升温阶段，其中中频炉P1升温阶段工作电压为750～850V，中频炉P2升温阶段工作电压为400～600V，中频炉P3升温阶段工作电压为750～850V，保证气瓶瓶口外径为Φ142～Φ148mm，瓶口内径Φ43～Φ50mm。旋压过程中。另外，为了解决储氢瓶式容器两端头部过烧问题，将旋压时间控制在30min以下。通过设定旋压参数，也可将无缝钢管两端的头部加热到1200～1300℃，通过高速旋转挤压成球形封头及瓶颈，保证厚壁无缝钢管的头部形状能够一次成型，且头部形状为球形，球形的头部保证受力更均匀。采用上述热旋压工艺制造过程中无需焊接，避免了因焊工技能、焊接环境的影响以及焊接热影响区的力学性能弱化，消除焊接质量对容器的制造成本和安全性能造成的影响。
本发明中优先采用的优质铬钼钢材料牌号为4130X(30CrMo)，力学性能见下表：
Figure BDA0002708694400000081
调质热处理的节拍为40min/件，喷淋时间140s，双面淬火，淬火冷却时间2～6min，淬火介质为水基淬火剂。
经过上述调质热处理淬火工艺的高压超高压储氢瓶式容器回火处理后的瓶体金相组织为二级回火索氏体(GB/T11354)；晶粒度不低于6级。通过热处理，保证高压储氢瓶式容器材料的力学性能符合设计要求。
本发明上述高压超高压储氢瓶式容器经过调质热处理中的回火处理后的瓶体力学性能如下表：
Figure BDA0002708694400000091
本发明中的抛丸处理是采取钢瓶抛丸机对储氢瓶式容器进行容器内、外壁的处理，一方面使储氢瓶内壁产生压应力，用于减小或消除高压氢气的渗透，另一方面使外壁达到Sa2.5级，以增加油漆附着力。
对瓶口的端面、内外螺纹进行精密加工后的瓶口部位的任何一处的沿径向截面积上反映出的有效壁厚度不小于设计最小厚度。
对瓶体进行的调质热处理后分别进行的100％磁粉检测合格级别为：NB/T47013.4《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》规定的I级，瓶体水压试验后应进100％超声检测的合格级别为NB/T 47013.3《承压设备无损检测第3部分：超声检测》规定的I级。所谓100％是指瓶体所有部位。
在高压超高压储氢瓶式容器内部抽真空后置换为氮气的工序中，抽真空度为容器内压力达到5-10Pa,充氮气的压力为0.3-0.5MPa。
对瓶式容器内部进行研磨后的表面粗糙度应达到6.3μm。这样不仅有助于降低初始缺陷的深度，还可以消除瓶肩部位的皱褶及杂质，有助于瓶式容器的内表面清洁，防止卸气时杂质给阀门、电堆造成损害。
以上所采取的技术措施可以保证即使材料中残存的氢和容器长期高压氢向器壁中扩散，并在局部区域集聚达到一时间之内不致于引发的“氢脆现象”。材料中任何具有潜在威胁的气穴、夹杂物、夹层都会在无损检测的严格测试中被发现、排除。
采用上述制造方法可以实现批量化制造，每批数量可达到50只。
其中每个工序的时间平均为半小时，每批瓶式容器的制造周期为20～30天，与焊接容器相比，大大的缩短了制造周期。
按照本方法制造出来的高压高压超高压储氢瓶式容器仅仅满足应用时的强度指标检测是不够的。由于长期处于高压氢气环境中，随着扩散导致局部氢含量的增加，钢材内表面的脆性会增大，影响到整体的断裂应力，断面收缩率和延伸率都降低。所以，必须在整体设计时适当提高钢材整体的塑性和韧性,以有助于防止应对氢脆现象的发生是本发明所关注的焦点，也是本发明产生的最显著的积极效果。使用本发明加工方法所得到的瓶体热处理后的延伸率不小于20％,是根据对试验环的拉伸试验测定的。反复试验可以证实：经本发明的的工艺所处理的产品样环压扁间距T等于6倍样环的平均实测厚度，压扁处无任何裂纹可以达到合格；对瓶体材料进行下比V型缺口-40℃的低温冲击试验，三个标准试样冲击功的平均值KV2≥47J,单个试样的冲击功KV2≥38J,说明本专利产品具有良好的抗“氢脆”能力。
在高压氢环境中进行慢应变速率拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验及断裂韧度试验。以确定材料在高压氢环境下反复循环使用的力学性能数据。
基于高压氢环境中试验的力学性能数据，对大容积无缝储氢容器进行塑性垮塌失效评定、局部过度应变失效评定和疲劳寿命分析。
本发明记载的加工制作方法相较于现有技术存在如下优势：第一、通过对加工储氢瓶式容器基材材料的控制，防止了氢脆现象的发生；第二、实现批量化制造，制造周期短，交货周期短；第三、依靠设备一次成型、人为因素影响小，质量稳定，使用寿命长；第四、适应场地能力强，安全距离小，可根据现场条件量身定做；第五、单元容积大，容器数量少，漏点少，安全可靠；第六、制造成本较低，建站一次性投资小，经济性好；第七、通过顺序盘实现压力与容积组合分级使用，容积利用率高，调峰能力强，节能效果好；第八、可与加氢设备一体化成撬，移装方便；受TSG21《固定式压力容器安全技术监察规程》监管，产品现场定期检验，检验费用低。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (13)

1.一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将S含量不大于0.008％、P含量不大于0.015％的钢锭通过热轧或热轧+冷拔成型为无缝钢管；
S2：对所述无缝钢管两端热旋压使两端成型为球形封头；
S3：将储气瓶瓶身进行调质热处理，使瓶体金相组织为二级回火索氏体，晶粒度不低于6级。
2.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中半球形封头热旋压成型过程包括如下步骤：
S201：将钢管升温，钢管的加热温度为1250℃～1280℃；
S202：半球形封头旋压成型过程中，将钢管两端管口放置中频炉的长度为350～520mm进行缩口成型。
3.如权利要求2所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述步骤S201加热温度分为三个升温阶段，包括P1升温阶段，温度范围为常温到1100℃，中频炉工作电压为750～850V；P2升温阶段，温度范围为1100℃～1150℃，中频炉工作电压为400～600V；P3升温阶段，温度范围为1150℃～1280℃，中频炉工作电压为750～850V，保证气瓶瓶口外径为Φ142～Φ148mm，瓶口内径Φ43～Φ50mm。
4.如权利要求2所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述步骤S202旋压时间控制在30min以内，以防止半球形封头过度氧化甚至过烧。
5.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述步骤S3调质热处理包括如下步骤：
S301：对所述储氢瓶瓶体进行加热，加热温度为880℃，保温时间120min；
S302：对加热后的所述储氢瓶瓶体进行双面旋转淬火处理；
S303：对完成淬火后的储氢瓶瓶体进行回火处理，回火加热温度为620℃，保温时间为150min。
6.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：所述储氢瓶两端瓶颈部分进行钻孔，车外圆，打磨去除瓶肩部外表面可能出现的褶皱，实现从瓶口至瓶身过渡部位的圆滑过渡。
7.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对瓶口内外螺纹进行精密加工，内螺纹为UN3.5，外螺纹UN5.5。
8.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对储氢瓶瓶体内壁进行抛丸处理，使储氢瓶内壁产生压应力，用于减小或消除高压氢气的渗透。
9.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对储氢瓶进行1.25倍的水压试验，确保储氢瓶强度符合要求。
10.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对步骤S1中的无缝钢管进行超声检测。
11.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对储氢瓶内部进行研磨、清洗、烘干处理，研磨后储氢瓶内壁粗糙度达到6.3μm。
12.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对加工好的瓶体外壁进行二次抛丸处理，使外壁达到Sa2.5级，以增加油漆附着力。
13.如权利要求1所述的一种高压超高压储氢瓶式容器的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：对储氢瓶两端瓶口装配端塞及阀门，并将储氢瓶内部充入氮气，且含水量小于20PPm，含氧量小于0.5％，以防止储氢瓶内进入空气导致内壁生锈。
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