一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构

本发明涉及压力容器，具体涉及一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构。

背景技术：

1、大容积全多层高压储氢容器是在钢带错绕式压力容器的基础上创新发展而来，它继承了钢带错绕式压力容器的理论研究基础，具有自主知识产权、牢固的理论基础及充分的工程实践经验。该种容器适合加氢站等高压储氢系统使用，具有较高的安全可靠性能及显著的技术经济优势和应用前景。

2、随着高压氢系统从应用示范向工业应用转变进程的加快，高压储氢容器将继续朝着大容积、高压力的方向发展。由此带来的容器壁厚不断增大问题，将对现有制造技术构成一定的挑战。大容积全多层高压储氢容器采用钢带错绕筒体结构，从本质上避免了厚壁圆筒的卷制和深厚焊缝的焊接问题。封头采用半球形结构，所需厚度仅为筒体厚度的一半，降低了封头冲压的难度。

3、尽管钢带错绕式压力容器在设计和制造中已经极大降低了焊接对容器性能的影响，但是随着该类容器工作压力的不断提高，以及其在较为苛刻的储氢条件下的应用，焊后焊缝引发氢致开裂从而导致容器性能降低已经成为了影响该种容器整体性能的因素之一。焊后焊缝通过氢致开裂产生的裂纹，容易引发容器爆炸和疲劳失效等问题。

4、因此，针对钢带错绕式全多层高压储氢容器焊接结构的焊后工艺，设计一套可行的焊接结构，对保证该类容器在高压储氢情况下的稳定性和可靠性，提高容器使用寿命，抑制疲劳失效等方面具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，该工艺在现有技术上改进焊缝因氢渗透导致的氢致开裂，减少开裂裂纹的影响。优化焊缝的布局，避免出现由于氢渗透所导致的氢致开裂，进而使储氢容器爆炸的现象。同时，改进内筒和半球形封头的坡口，使其可以形成固定橡胶密封圈的结构，从而有效形成自适应密封。

2、本发明采用的技术方案为：

3、本发明公开了一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，包括内筒、加强箍、半球形封头，橡胶o型圈。

4、所述内筒首先与所述半球形封头进行焊接，在一定范围内使内筒上凸轴线和半球形封头上凸轴线尽可能靠近，具体距离视两部件厚度而定。

5、进一步地，在所述内筒和所述半球形封头焊接处其上形成x形坡口，其下形成梯形凹槽。

6、进一步地，在所述内筒和半球形焊接焊缝进行超声冲击处理。

7、进一步地，在所述梯形凹槽里嵌入两个60°三角形楔形环。

8、进一步地，将fkm橡胶o型圈嵌入所述内筒和所述半球形封头的梯形凹槽中。

9、进一步地，所述梯形凹槽截面面积与橡胶o型圈截面面积相近。

10、本发明的有益效果为：

11、(1)本发明所提供的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其用超声冲击处理替代热处理，节约生产成本；

12、(2)本发明所提供的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其避免焊缝集中，有利于降低生产焊接过程中焊接步骤的难度，使焊接过程更加简单；

13、(3)本发明所提供的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其内筒和半球形封头焊接处，其上形成x形坡口，避免了因内壁和半球形封头厚度差异较大，而由原有焊接结构在焊接处引发的较大的应力集中现象，其下形成梯形凹槽，可以与橡胶密封圈形成自适应密封。

14、(4)本发明所提供的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其橡胶密封圈可减少氢渗透从而降低焊缝氢致开裂概率，规避开裂裂纹带来的容器爆炸等不良后果。

技术特征：

1.一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，包括内筒、加强箍、半球形封头，橡胶o型圈。

2.根据权利要求1所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于所述内筒首先与所述半球形封头进行焊接，在一定范围内使内筒上凸轴线和半球形封头上凸轴线尽可能靠近，具体距离视两部件厚度而定。

3.根据权利要求2所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于在所述内筒和所述半球形封头焊接处其上形成x形坡口，其下形成梯形凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于所述内筒与所述半球形外封头焊接后处理采用超声冲击处理。

5.根据权利要求1所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于所述加强箍与所述半球形封头的进行焊接，使两部件成为一个整体。

6.根据权利要求6所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于在所述内筒和所述半球形封头焊接结构中，在所述梯形凹槽里嵌入两个60o三角形楔形环。

7.根据权利要求6所述的一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，其特征在于将fkm橡胶o型圈嵌入所述内筒和所述半球形封头的梯形凹槽中，且所述梯形凹槽截面面积与橡胶o型圈截面面积相近。

技术总结本发明公开了一种能够减少钢带错绕式全多层高压储氢容器焊缝氢脆现象的焊接结构，包括内筒、加强箍、半球形封头，橡胶O型圈；所述内筒具有斜Z形焊接坡口；所述半球形封头与所述内筒焊接，且所述半球形封头与内筒下开梯形凹槽；所述橡胶O型圈可被塞入凹槽形成自适应密封。本发明的钢带错绕式全多层高压储氢容器的焊接结构改善了焊缝与氢直接接触的部分，使其通过减少氢渗透现象降低氢致开裂的概率，有效规避了容器因氢致开裂爆炸的风险，从而提升储氢容器的使用寿命。技术研发人员：张煜松受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/6/26