冷旋壓高壓氣瓶瓶底結構強度分析

(1．杭州汽輪機股份有限公司，杭州 310022；2．浙江金盾壓力容器有限公司，浙江 紹興 312367)

0 引言

高壓氣瓶作為一種氣體儲存容器，用于貯運各種類型的永久氣體、液化氣體以及溶解氣體，并在航空、工礦企業、海洋、醫療設備等國民經濟領域得到廣泛地應用[1-3]。目前，冷旋壓技術作為高壓氣瓶的主要生產方法之一，可以從根本上解決傳統氣瓶在生產中出現的焊縫不連續、強度低、脆裂等缺陷問題，并且可以大幅度提高氣瓶的氣密性和耐壓性[4]。由于氣瓶在高壓載荷作用下，應力應變很復雜，呈現高應力水平并承受很大的循環應力，容易產生應力集中問題，因此，對高壓氣瓶進行力學分析尤為重要。鑒于此，采用有限元分析軟件ABAQUS，對氣瓶瓶底結構(凹底式)進行強度分析，從而改善瓶底結構，以提高氣瓶的可靠性和安全性，減輕氣瓶重量，提高經濟性，實現氣瓶充裝壓力的升級。

1 高壓鋼瓶制造技術

高強度氣瓶一般都是采用鋼坯經加熱并經沖壓、拔伸的方法進行制造，該方法使用大型立式水壓機、臥式拔伸水壓機[5]。由于受水壓機的對中性、模具裝配精度與磨損、鋼坯加熱溫度均勻性等的影響，采用沖拔工藝得到的瓶坯壁厚不均勻，從而造成氣瓶的空瓶質量大，應力分布不均勻。

鋼坯經熱沖壓、拔伸工序制成具有一定長度、厚度的料坯，采用自主設計開發的冷旋壓精密加工一次成型技術，使用三旋輪冷旋壓機，將旋壓機芯模套入料坯中，并按規定的速度旋轉，三旋輪按規定的壓下量同時壓下并反向旋壓、向前推進，將料坯旋壓成符合規定要求的瓶坯[6]。……