Hliníkový plech pre palivové nádrže: Zliatiny, tempery a zváranie

Prečo je hliníkový plech určený pre palivové nádrže

Hliník sa stal štandardným materiálom plášťa pre cestné, železničné a lodné palivové nádrže, pretože rieši súbor požiadaviek naraz. Pomer sily-k{2}}hmotnosti umožňuje 1 500-litrovej naftovej nádrži vážiť zhruba o 40 percent menej ako ekvivalent z ocele, ktorý sa premieňa priamo na užitočné zaťaženie alebo dojazd. Päť-násobné zníženie hmotnosti plášťa tiež znižuje zaťaženie držiakov podvozku a popruhov nádrže, čím sa znižuje únava v upevňovacích bodoch.

Dve ďalšie vlastnosti sú rovnako dôležité ako hmotnosť. Kov nie je -priepustný pre palivové pary, takže zváraná hliníková nádrž neuvoľňuje uhľovodíky difúziou tak, ako to dokáže polymérová nádrž. A hliník vytvára stabilný oxidový film, ktorý odoláva nafte, benzínovým zmesiam, cestnej soli a väčšine priemyselných atmosfér za predpokladu, že zliatina a zvárací materiál sú správne zladené. Hliník je tiež plne recyklovateľný a zastaraná nádrž je čistý šrot s vysokou hodnotou-.

Zliatiny a tempery pre škrupiny, usmerňovače a armatúry

Pri výrobe nádrží sa používa malá skupina -tepelne{1}}spracovateľných zliatin 5xxx pre plášť a tepelne-spracovateľných zliatin 6xxx pre interný hardvér.

Výber zliatiny sa riadi konštrukčným tlakom, hrúbkou škrupiny, ktorú dokáže tvárniace zariadenie zvládnuť, a koróznym prostredím. Pre malú nádrž na naftu v-cestnom nákladnom vozidle zvyčajne postačuje 5052 H32 v rozsahu 3 až 6 mm. Pre veľký zváraný plášť, inštaláciu na mori alebo nádrž s tlakovou alebo vákuovou prevádzkou sa namiesto toho vyberie 5083 H116 alebo 5086 H116 a tam, kde to vyžaduje výpočet kódu, sa použije hrubšia doska.

Jedno konštrukčné pravidlo stojí za to uviesť na začiatku: zliatiny plášťa 5xxx sú vybrané pre ich-zvarové vlastnosti, pretože po výrobe nie sú tepelne spracované. Komponent 6061 T6, ktorý je zváraný, stratí pevnosť v tepelne-ovplyvnenej zóne, takže materiál 6xxx sa bežne drží na konzolách, prírubách a opracovaných prvkoch, ktoré sú priskrutkované alebo zvarené mimo hranice tlaku.

Mechanické vlastnosti a hrúbkové ciele

Doska nádrže musí odolať dvom rôznym zaťaženiam. Prvým je statický tlak z hlavy paliva, ktorý nastavuje minimálnu hrúbku plášťa. Druhým je únava z vibrácií, sloshingu a tlakového cyklovania, ktorá nastavuje hrúbku koncových stien, rozstup usmerňovačov a polohu výstužných prstencov. Typické automobilové naftové nádrže používajú 3-5 mm škrupinovú dosku s prepážkami s rozstupom 400-600 mm, zatiaľ čo väčšie námorné a železničné nádrže sa pohybujú na 6-10 mm platni s dodatočným vystužením.

Pre konštrukčné účely sa platňa nakupuje na minimálnu medzu klzu a nie na typickú hodnotu. 5052 H32 je špecifikovaná na minimálnu ťažnosť 193 MPa, 5086 H116 na 200 MPa a 5083 H116 na 215 MPa. Ultrazvukové overenie hrúbky vo fáze vstupnej kontroly spolu s certifikátom analýzy pre každé teplo udržuje výrobné výkresy v platnosti. Nízka pórovitosť a čistý vnútorný priestor{11}}bez inklúzií sú rovnako dôležité, pretože póry vo zvare alebo na okraji dosky sa môžu vplyvom vibrácií stať únikovými cestami.

Tvarovanie, zváranie a výber prídavného kovu

Škrupiny sa formujú lisovaním, valcovaním alebo v prípade zložitých tvarov hydroformovaním a potom sa zvárajú automatizovanými procesmi inertného kovu alebo volfrámového inertného plynu. Robotické zváranie kovov v inertnom plyne s hrúbkou plechu 2- 4 mm poskytuje stabilnú opakovateľnú guľôčku, zatiaľ čo zváranie volfrámovým inertným plynom je vyhradené pre tenké spoje uzáverov a pre opravy. Zváranie trením s premiešavaním vyhovuje dlhým rovným švom, ako je dno nádrže, čím sa vytvorí plne spevnený spoj s nízkym skreslením bez prídavného kovu.

O tom, či je zvar v poriadku, rozhodujú tri procesné kontroly. Po prvé, oxidový film sa musí odstrániť bezprostredne pred zváraním a spoj sa musí udržiavať v suchu; oxid hlinitý sa topí pri 2072 stupňoch, ďaleko nad rozsahom tavenia kovu 600-660 stupňov, takže akýkoľvek zvyškový film spôsobuje nedostatok fúzie. Po druhé, prívod tepla musí byť obmedzený, aby sa zabránilo praskaniu a deformácii v hrubých častiach 5xxx. Po tretie, vnútorné usmerňovače a zostava výstupu paliva by mali byť umiestnené tak, aby bolo možné použiť jednu súvislú zváraciu sekvenciu; prerušované švy sú najčastejším pôvodom netesnosti. Chemický konverzný náter podľa MIL-DTL-5541 sa aplikuje na povrchy bez kontaktu s palivom, kde sa vyžaduje elektrické spojenie alebo priľnavosť farby.

Normy, testovanie a kontrola

Platňa sa kupuje podľa ASTM B209 alebo ASTM B209M pre plechy a plechy a podľa ASTM B928 alebo ASTM B928M, kde sa vyžaduje námorná zliatina s vysokým-horčíkom. Valcované výrobky určené pre cisterny prepravujúce nebezpečný tovar sa riadia sériou EN 14286, ktorá definuje zliatinu, tvrdosť, mechanické vlastnosti a požiadavky na testovanie materiálu plášťa. Kvalifikácia postupu zvárania sa bežne vykonáva podľa EN ISO 15614-2 pre oblúkové zváranie hliníka alebo podľa AWS D1.2, kde je projekt špecifikovaný podľa americkej praxe. Okrem týchto materiálových noriem platia požiadavky na požiarny a palivový systém na úrovni vozidla vrátane ustanovení o palivovej nádrži predpisu EHK OSN č. . 34.

Testovanie prebieha podľa pevnej sekvencie. Každá nádrž sa vizuálne skontroluje a skontroluje sa farbivo-penetračný účinok na kritických švoch podľa ASTM E1417, úplné{3}}prienikové spoje sa preskúmajú rádiograficky podľa ASTM E1032 a hotová nádrž sa otestuje na tesnosť vzduchom pod vodou alebo metódou stopového-plynu. Hydrostatický alebo pneumatický tlak udržiavaný na 1,5-násobku projektovaného tlaku je obvyklou akceptačnou skúškou pre tlakové nádoby. Kontrola rozmerov na montážnych nožičkách a polohe plniaceho hrdla prichádza ako posledná, pretože deformácia zvárania je to, čo najčastejšie vytláča nádrž mimo plášťa podvozku.

Musí sa zvážiť aj trvalá prevádzková teplota. V praxi tlakových nádob je 5083 vo všeobecnosti obmedzený na približne 65 stupňov, kde sa riadi dlhodobá- pevnosť pri zvýšenej teplote, a 5052 na o niečo vyššiu hodnotu. Palivové nádrže v bežnej prevádzke vozidla zostávajú v rámci týchto limitov, ale obmedzenie je dôležité pre nádrže integrované s horúcim výfukovým potrubím alebo teplom v motorovom priestore.

Často kladené otázky

Otázka: Prečo je 5052 H32 predvolený štítok pre nádrže na naftu?
Spája najlepšiu tvárnosť zvariteľných zliatin 5xxx s minimálnou výťažnosťou 193 MPa a silnou odolnosťou voči nafte, cestnej soli a priemyselnej atmosfére, pri nižších nákladoch ako 5083.

Otázka: Kedy by sa mal namiesto toho použiť 5083 H116?
Vyberte si 5083 H116 pre veľké zvárané plášte, tlakové alebo vákuové prevádzky, železničné a námorné nádrže, alebo tam, kde kódový výpočet vyžaduje vyššiu minimálnu medzu klzu, než môže poskytnúť 5052.

Otázka: Ktorý výplňový kov by sa mal použiť na švy plášťa?
ER5356 pre škrupiny 5052 a 5086 a ER5183 pre hrubé časti 5083, kde sa vyžaduje najvyššia-pevnosť zvárania. Výber plniva musí byť zaznamenaný v kvalifikovanom postupe zvárania.

Otázka: Dá sa hliníková nádrž po poškodení opraviť?
áno. Prasknutý alebo prepichnutý hliníkový plášť je možné odrezať, pripraviť a znovu{1}}zvariť alebo pripevniť privarenou záplatou. Nádrž musí byť vypustená, prečistená a testovaná na plyn pred akoukoľvek prácou za tepla.

Otázka: Aká hrúbka plechu sa používa pre 1500 litrovú nádrž na naftu?
Väčšina návrhov používa 3-5 mm škrupinovú dosku, 4-6 mm koncové steny a vnútorné usmerňovače s rozstupom 400-600 mm, potvrdené výpočtom tlaku a únavy pre špecifické montážne usporiadanie.

Otázka: Potrebujú hliníkové nádrže vnútorné nátery proti palivu?
Nie. Kontaktné povrchy paliva-sa bežne nechávajú holé, pretože zliatina odoláva zmesi nafty a benzínu; Konverzný náter sa používa iba na vonkajšie alebo -palivové-kontaktné plochy na lepenie a priľnavosť farby.