压力容器制造技术

压力容器(10)设有：缸部(1)，限定压力室(11)；螺接部(3)，被设置在缸部的两个端部中的至少一个端部的内侧；盖(2)，具有与压力室面对的压力接收表面(2A)，且被设置在离压力室比螺接部离压力室近的位置处；和加强环(4)，配合至缸部的外周表面。加强环沿着缸部的轴向方向覆盖外周表面(1F)上的一部分，该部分对应于缸部与螺接部之间的接合部(12)的一部分或全部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力容器
本专利技术涉及一种压力容器，该压力容器包括能够储存氢气等的蓄压室。
技术介绍
用于储存高压气体的装置的示例包括用于储存和运输在氢气站等处使用的高压氢气的压力容器。常规地，使用诸如Cr-Mo钢的高强度低合金钢来制造压力容器。然而，在压力容器中储存有氢气的情况下，当压力容器具有氢气与构成压力容器的开口部的可螺接部直接接触的结构时，存在可螺接部中的应力集中部(例如，公螺纹和母螺纹之间的螺合部)的强度和延展性可能由于所谓的氢环境脆化而降低的问题。压力容器的这种脆化是不优选的，因为这可能导致压力容器的蓄压性能下降。因此，在一种常规的压力容器中，采用盖状结构介于可螺接部和蓄压室之间的结构(所谓的可螺接螺母型盖结构)，使得可螺接部和氢彼此不直接接触。通过这种结构，常规的压力容器抑制可螺接部的在公螺纹和母螺纹之间的螺合部(例如，螺纹的根部)处的氢环境脆化(例如，参见非专利文献1)。引用列表非专利文献非专利文献1：JohnF.Harvey，“PressureComponentConstructiondesignandmaterialsapplication(压力部件构造设计和材料应用)”，VANNORSTANDREINHOLDCOMPANY(范·诺斯特兰德·瑞因霍德公司)，(1980)P.382-P.384非专利文献2：JISB8265:2010非专利文献3：JISB8267:2010非专利文献4：“超高圧ガス設備に関する基準KHKS(超高压气体设备标准KHKS)(0220)2010”，2010，P.26高圧ガス保安協会(日本高压气体安全协会)出版
技术实现思路
技术问题在上述可螺接螺母型盖结构中，盖状结构通常由可螺接部保持在预定位置处。换句话说，由蓄压室中的气体施加在盖状结构上的力经由盖状结构传递至可螺接部，并最终作用在可螺接部的螺合部上。因此，除了氢环境脆化以外，还存在由于在可螺接部的螺合部(特别是在最靠近蓄压室的第一螺纹的附近)中产生的应力而可能在螺合部中发生疲劳裂纹的问题。根据上述背景，对于压力容器而言，期望的是在将氢储存在蓄压室中的情况下抑制可螺接部的氢环境脆化以及由于蓄压室的内部压力而导致的可螺接部的疲劳裂纹。本专利技术的目标在于提供一种能够抑制压力容器内包括的可螺接部的氢环境脆化和疲劳裂纹两者的压力容器。问题的解决方案在本专利技术的第一方面中，一种压力容器包括：缸部，所述缸部中限定蓄压室；可螺接部，所述可螺接部被布置在所述缸部的两个端部中的至少一个端部的内侧，所述可螺接部的外周部螺合到所述缸部的内周部中；盖部，所述盖部被布置在离所述蓄压室比所述可螺接部离所述蓄压室近的位置处，并且所述盖部包括与所述蓄压室面对的压力接收表面；和加强环，所述加强环配合至所述缸部的外周表面，并且所述加强环沿着所述缸部的轴向方向覆盖所述外周表面的一部分，所述外周表面的所述一部分对应于所述缸部和所述可螺接部的螺合部的一部分或全部。根据第一方面，由于盖部被设置在可螺接部和蓄压室之间，所以抑制了氢气直接接触可螺接部，即使在将氢气储存在蓄压室中时也是如此。此外，被设置成覆盖缸部的外周表面(换句话说，以配合至外周表面)的加强环覆盖与可螺接部和缸部之间的螺合部的一部分或全部对应的缸部的外周表面。根据专利技术人作出的实验和考量，显然，通过将加强环布置在这样的位置处(参见图4等)，能够抑制螺合部中的疲劳裂纹的发生。因此，根据第一方面的压力容器能够抑制可螺接部的氢环境脆化和疲劳裂纹两者。在本专利技术的第二方面中，根据第一方面的压力容器，进一步包括：密封部，所述密封部密封在所述盖部与所述缸部之间的间隙，其中所述加强环被构造成使得所述加强环的在所述轴向方向上的蓄压室侧的端部位于所述外周表面上的与所述密封部对应的位置处，或者位于离所述轴向方向上的所述蓄压室侧比所述外周表面上的与所述密封部对应的所述位置离所述轴向方向上的所述蓄压室侧近的位置处。根据第二方面，密封部进一步适当地抑制蓄压室中的气体接触可螺接部。此外，加强环的“蓄压室侧的端部”位于缸部的外周表面上的与所述密封部对应的位置处，或者位于离蓄压室侧比缸部的外周表面上的与所述密封部对应的位置离蓄压室侧近的位置处。根据专利技术人作出的实验和考量，显然，由于加强环的端部被布置在这样的位置处，所以加强环能够抑制缸部的变形使其不会沿径向方向扩张，并且密封部能够更可靠地密封间隙(参见图6(a)和图6(b))。因此，根据第二方面的压力容器能够进一步可靠地抑制可螺接部的氢环境脆化。在本专利技术的第三方面中，根据第一或第二方面的压力容器，其中所述加强环被构造成使得所述加强环的在所述轴向方向上在与所述蓄压室相反的一侧的端部位于所述外周表面上的与所述螺合部在与所述蓄压室相反的一侧的端部对应的位置处，或者位于在所述轴向方向上离开所述蓄压室比所述外周表面上的与所述螺合部在与所述蓄压室相反的所述一侧的所述端部对应的所述位置在所述轴向方向上离开所述蓄压室远的位置处。根据第三方面，加强环的“在与蓄压室相反的一侧的端部”位于与螺合部的端部对应的位置处，或者被定位得离开蓄压室比与螺合部的端部对应的所述位置离开蓄压室远。根据专利技术人作出的实验和考量，显然，通过将加强环布置在这样的位置处(参见图7(a)和图7(b))，能够抑制螺合部中的疲劳裂纹的发生。因此，根据第三方面的压力容器能够进一步可靠地抑制可螺接部的疲劳裂纹。在本专利技术的第四方面中，根据第一至第三方面中的任一方面所述的压力容器，其中在所述蓄压室中的压力在82MPa以下且50MPa以上的范围内变化的情况下，所述螺合部中产生的应力的最大值与最小值之间的差是300MPa以下。根据第四方面，基于专利技术人作出的实验和考量，显然，能够减小螺合部中产生的应力的最大值和最小值之间的差(下文中被称为“应力范围”)，这是因为加强环被附接至缸部(参见图6(a)、图6(b)、图7(a)和图7(b))。特别地，如果在蓄压室中的压力在82MPa至50MPa的范围内变化的情况下，应力范围为300MPa以下，则即使在蓄压室具有特别高的压力(诸如氢气站处的储氢容器)时，也能够使用本专利技术的压力容器。特别地，如果使用满足上述条件且具有2.4以上的安全系数的薄壁管来设计缸部，则能够有助于减小氢气站处的储氢容器的尺寸。顺便提及，在这种情况下，“安全系数”是通过“形成薄壁管的钢材料等的抗拉强度和/或薄壁管的设计中所假定的最大应力”计算出的值。在本专利技术的第五方面中，根据第一至第四方面中的任一方面所述的压力容器，其中所述加强环在以收紧所述缸部的方式施加压缩应力的状态下配合至所述缸部。根据第五方面，由于通过加强环收紧缸部，所以提高了保护密封部和螺合部的效果，并且能够更可靠地抑制氢环境脆化和疲劳裂纹。例如，能够通过将加强环收缩配合至缸部来实现收紧。在本专利技术的第六方面中，根据第一至第五方面中的任一方面所述的压力容器，其中所述加强环在所述缸部的径向方向上的厚度是所述缸部的外径的5％以上且10％以下。根据第六本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力容器，包括：/n缸部，所述缸部中限定蓄压室；/n可螺接部，所述可螺接部被布置在所述缸部的两个端部中的至少一个端部的内侧，所述可螺接部的外周部螺合到所述缸部的内周部中；/n盖部，所述盖部被布置在离所述蓄压室比所述可螺接部离所述蓄压室近的位置处，并且所述盖部包括与所述蓄压室面对的压力接收表面；和/n加强环，所述加强环配合至所述缸部的外周表面，并且所述加强环沿着所述缸部的轴向方向覆盖所述外周表面的一部分，所述外周表面的所述一部分对应于所述缸部和所述可螺接部的螺合部的一部分或全部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171027 JP 2017-2085901.一种压力容器，包括：
缸部，所述缸部中限定蓄压室；
可螺接部，所述可螺接部被布置在所述缸部的两个端部中的至少一个端部的内侧，所述可螺接部的外周部螺合到所述缸部的内周部中；
盖部，所述盖部被布置在离所述蓄压室比所述可螺接部离所述蓄压室近的位置处，并且所述盖部包括与所述蓄压室面对的压力接收表面；和
加强环，所述加强环配合至所述缸部的外周表面，并且所述加强环沿着所述缸部的轴向方向覆盖所述外周表面的一部分，所述外周表面的所述一部分对应于所述缸部和所述可螺接部的螺合部的一部分或全部。


2.根据权利要求1所述的压力容器，进一步包括：
密封部，所述密封部密封在所述盖部与所述缸部之间的间隙，
其中所述加强环被构造成使得所述加强环的在所述轴向方向上的蓄压室侧的端部位于所述外周表面上的与所述密封部对应的位置处，或者位于离所述轴向方向上的所述蓄压室侧比所述外周表面上的与所述密封部对应的所述位置离所述轴向方向上的所述蓄压室侧近的位置处。


3.根据权利要求1或2所述的压力容器，
其中所述加强环被构造成使得所述加强环的在所述轴向方向上在与所述蓄压室相反的一侧的端部位于所述外周表面上的与所述螺合部在与所述蓄压室相反的一侧的端部对应的位置处，或者位于在所述轴向方向上离开所述蓄压室比所述外周表面上的与所述螺合部在与所述蓄压室相反的所述一侧的所述端部对应的所述位置在所述轴向方向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田洋流，细矢隆史，辻裕一，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，学校法人东京电机大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP