專利名稱：無縫氣體鋼瓶殼體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造適合用于最終形成貯存高壓、超高純度氣體的無縫氣體鋼瓶的無縫氣體鋼瓶殼體的方法。更具體地涉及這樣一種方法，其中氣體鋼瓶殼體具有一鎳內(nèi)層。
已有技術(shù)中，氣體鋼瓶被廣泛地用于貯存高壓氣體。用于電子工業(yè)的超純度氣體尤其存在貯存問題，因為在氣體鋼瓶內(nèi)存在的腐蝕性產(chǎn)物會降低被貯存的氣體的純度。如果超純度氣體是蝕刻氣體(如HCl)的話，那么，這種腐蝕也可以是由氣體本身引起的。
為了維持氣體的純度，用于貯存超純度氣體的氣體鋼瓶專門設(shè)計成完全由鎳構(gòu)成，或者制成分層結(jié)構(gòu)即具有鋼的外層和鍍于鋼外層上的鎳內(nèi)層。大家都知道，完全由鎳構(gòu)成的氣體鋼瓶價格很高，因此，從價格角度看，人們寧愿采用分層結(jié)構(gòu)。此外，壓力超過500psig時，純鎳氣體鋼瓶是不能使用的。
鍍鎳氣體鋼瓶的制造是用冷拉制或穿軋方法先將鋼坯制成氣體鋼瓶殼體，然后再電鍍氣體鋼瓶殼體的內(nèi)部的。此后，通過將氣體鋼瓶的開口端旋壓成氣體鋼瓶的頭部，在氣體鋼瓶的頭部上形成螺紋，隨后再對氣體鋼瓶進行熱處理。
鍍鎳氣體鋼瓶的缺點在于，鎳鍍層會含有裂縫，空隙和裂口，通過它們超純度氣體可能會被污染，也會因為氣體本身與鋼的反應(yīng)而生成污染物。此外，鎳鍍層的表面粗糙，極易滯留污染物。
正如將要討論的，本發(fā)明通過本發(fā)明的方法來制造氣體鋼瓶，從而解決了已有技術(shù)中在生產(chǎn)適合用于貯存高壓、超純度氣體的氣體鋼瓶中所存在的問題。
本發(fā)明提供了一種形成無縫氣體鋼瓶殼體的方法。根據(jù)該方法，鎳薄板復(fù)合于鋼板，從而使鎳板和鋼板通體均勻地接合，從而形成了具有兩個相對表面的復(fù)合板。復(fù)合板的兩個相對表面接著用物理及化學(xué)方法清洗，以從復(fù)合板上除去油、污點、銹、氧化物、和污跡(smut)。在化學(xué)清洗之后，復(fù)合板的兩個相對表面被預(yù)加熱以便在冷拉制時潤滑劑能保留在表面上，然后，復(fù)合板的兩個相對表面涂覆上潤滑劑。在潤滑程序之后，復(fù)合板接著被冷拉制成無縫氣體鋼瓶殼體。按這種方式形成的氣體鋼瓶殼體在一端是封閉的，而另一端則開口，然后通過已有技術(shù)中傳統(tǒng)的旋壓操作在無縫氣體鋼瓶殼體的開口端形成氣體鋼瓶頭部，使之最終成為氣體鋼瓶。此后，在氣體鋼筒內(nèi)部形成內(nèi)螺紋。
本發(fā)明者發(fā)明，將鎳板與鋼板復(fù)合起來，使之通體均勻地完全接合，例如通過爆炸復(fù)合技術(shù)或輥壓接合技術(shù)得到的氣體鋼瓶遠遠優(yōu)于已有技術(shù)中耐腐蝕的氣體鋼瓶。優(yōu)越之原因在于，在拉制過程中，鎳與鋼一起被拉制，鎳內(nèi)層基本上沒有裂縫、空隙、孔或其他缺陷。在拉制成無縫氣體鋼瓶殼體之后，它們?nèi)蕴幪幈Ａ糁鶆虻慕雍?，從而在鋼層與鎳層之間無空隙存在。在這方面，在冷拉制工藝中，金屬必須變形以進行拉制。在變形硬化之前，金屬被拉制的能力，隨被拉制的金屬的不同而不同。例如，曾嘗試用不銹鋼和由Cr-Mo合金形成的鋼來拉制復(fù)合板，但是因為不銹鋼的變形硬化，沒有成功。鎳也會加工硬化并且是變形敏感的。所以，過去并不知道究竟能否使鎳和鋼能一起變形而無斷裂。因此，鎳和鋼復(fù)合板能被一起冷拉制這一事實自然是一個出乎意料的結(jié)果。
盡管說明書后面的權(quán)項具體指明并清楚地對本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容和要點提出了相應(yīng)的權(quán)利要求，但是通過根據(jù)本發(fā)明制成的無縫氣體鋼瓶殼體的附圖，無疑能更好地理解本發(fā)明。
現(xiàn)請參見附

圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的無縫氣體鋼瓶殼體10的縱向剖視圖。無縫氣體鋼瓶殼體10有一外表面12，由4130Cr-Mo鋼層(標號14)構(gòu)成，及內(nèi)表面16，由鎳層(標號18)構(gòu)成。請注意，也可以使用不同合金的鋼材，例如C-Mn，中等錳等等。
無縫氣體鋼瓶10由厚約9.525mm的4130Cr-Mo鋼層和厚約1.588mm的位于鋼層上的鎳層構(gòu)成。鎳層最好是用傳統(tǒng)的方式通過爆炸復(fù)合技術(shù)復(fù)合于鋼板上。在傳統(tǒng)的爆炸復(fù)合技術(shù)中，炸藥置于鎳板上。紙板間隔器也置于兩金屬板之間，而且有一紙板模殼置于兩板周圍。炸藥引炸之后，產(chǎn)生了具有兩個相對的表面的復(fù)合板，其中之一形成外表面12，而另一則形成無縫氣體鋼瓶殼體10的內(nèi)表面16。這樣形成的復(fù)合板在鎳板與鋼板的接合處具有微觀互鎖波形構(gòu)型的交聯(lián)(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)，從而沿鎳與鋼板的內(nèi)表面整個交界處形成完全均勻的機械接合。另一種產(chǎn)生均勻接合的可能方法是將鎳板和鋼板輥壓在一起。以這種方式產(chǎn)生的均勻接合在已有技術(shù)中通常被稱為擴散壓合。
復(fù)合板的大小安排得要能夠可以從復(fù)合板上切割下若干圓塊，直徑38.1cm或60.96cm，以形成一個或多個圓的毛坯?？梢岳斫?，鎳和鋼板也可以預(yù)先切割以便在復(fù)合后再形成圓形毛坯。
然后，對這樣形成的圓形毛坯接著進行物理清洗。清洗可以通過將復(fù)合板的相對的兩側(cè)與堿性清洗劑接觸而完成。即通過將圓形毛坯浸入加熱的含有堿性清洗劑，最好是PARCO CLEANER2076，(由位于165 Rexdale Blvd，Rexdale，Toronto，Ontario M9W1P7的Parker+Amchem Henkel Canada LTD制造)的水溶液而完成。溶液中清洗劑的含量為約7%-8.6%(體積)，溶液被加熱至約82℃-92℃的范圍內(nèi)。圓形毛坯浸入約3-4分鐘。這種物理清洗通過去除油和去污而清洗毛坯。此后，通過將圓形毛坯浸入加熱至約60°-66℃的清水中漂洗約3-4分鐘而去除堿性殘留物。
圓形毛坯的相對的表面接著通過與酸性洗液的接觸而進行化學(xué)清洗，以從相對的表面上去除銹、氧化物和污跡。這是通過將毛坯浸入浴液而完成的。浴液中含有濃度在約10%-15%(體積)之間的硫酸水溶液，且溫度在約60℃-82℃之間。在約6-8分鐘之后，接著將圓形毛坯從酸性洗液中取出。取出后，于室溫下將圓形毛坯短暫地浸于冷的過量的水漂洗液中，以終止酸性洗液的酸性作用。在冷過量漂洗之后，圓形毛坯再浸入清水漂洗液中，以保證去除所有的酸洗液殘留物，并且提高毛坯的溫度以便能涂覆潤滑劑。清水漂洗液加熱至約71℃-82℃，浸漬時間為約6-8分鐘。
在毛坯經(jīng)化學(xué)清洗后，在相對的每一表面上施涂潤滑劑。根據(jù)本發(fā)明，對于鎳和鋼表面的潤滑劑是相同的。在加上潤滑劑之前，毛坯的表面被預(yù)加熱，以便使?jié)櫥瑒┰诶淅茻o縫氣體鋼瓶殼體時能保留在表面上。
這是在化學(xué)清洗結(jié)束之后毛坯從熱清水漂洗液中取出還仍保持一定熱度時，立即通過使毛坯的相對的表面與氧化劑，如乙二酸接觸而完成這種預(yù)處理的。應(yīng)指出，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)可以用乙二酸處理這兩個表面，而以前這種處理還沒有人建議過用于鋼材。根據(jù)本發(fā)明，毛坯浸入最好含有約6.3%-9.4%(體積)的BONDERITE72A(由Parker+Amchem Henkel Corporation制造，位于88100Stephanson Highway，Madison Heights，Michigan 48872)的乙二酸溶液。該溶液加熱至約71-77℃，浸漬時間為約5-20分鐘。隨后，毛坯的相對的表面通過短暫地浸入位于室溫下冷的過量漂洗液進行漂洗。這種漂洗可以阻止乙二酸鹽的轉(zhuǎn)變反應(yīng)。所有殘留于毛坯的相對的兩表面的殘余的酸性物接著被中和劑基本消除，中和最好是通過浴液，即加熱至約82℃-93℃，并且含有約0.09%(體積)由Parker+Amchem Henckel Canada LTD(地址如上)制造的PARCOLENE 21的水溶液。
然后，通過浴浸將潤滑劑施涂于相對的兩表面上。較佳的溶液是含BONDERLUBE 234(也是由Parker+Amchem Henkel Canada LTD制造的)或者任何其他具有出色的膜強度的冷成形(冷加工)潤滑劑的水溶液，濃度為約6.25%。浴液被加熱至約74-77℃，浸漬時間為約9-12分鐘。在施加潤滑劑之后，接著將毛坯冷拉制成如無縫氣體鋼瓶殼體的無縫氣體鋼瓶殼體。然而毛坯最好先被制成杯狀，退火，再潤滑，然后再拉制成如無縫氣體鋼瓶殼體10所示的無縫氣體鋼瓶殼體。
盡管本發(fā)明根據(jù)一個最佳實施例加以圖示和描述，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員完全可以在不背離本發(fā)明的精髓和范圍的前提下進行多種變動，添加和省略，這些同樣落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適合最終制成氣體鋼瓶的無縫氣體鋼瓶殼體的制造方法，其特征在于，包括將鎳板復(fù)合于鋼板上，使整個鎳板和鋼板均勻地接合，從而形成具有兩個相對表面的復(fù)合板；物理和化學(xué)清洗復(fù)合板的兩個相對的表面，從而從復(fù)合板上去除油、污、銹、氧化物和污跡等；預(yù)加熱復(fù)合板的兩個相對的表面以求在冷拉制時潤滑劑能保留在表面上，接著在復(fù)合板的兩個相對表面施加潤滑劑；將復(fù)合板冷拉制成無縫氣體鋼瓶殼體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鎳板和鋼板的復(fù)合板是通過爆炸復(fù)合技術(shù)形成的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，復(fù)合板的兩個相對表面通過暴露于乙二酸而進行預(yù)處理。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在復(fù)合之后直接將復(fù)合板制成圓形毛坯。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在復(fù)合之后直接將復(fù)合板制成圓形毛坯。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在被冷拉制之前，圓形毛坯先制成杯狀并且再行潤滑。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鎳板和鋼板的復(fù)合是通過輥壓技術(shù)形成的。
全文摘要
一種制造無縫氣體鋼瓶殼體的方法，其中鎳板復(fù)合于鋼板從而使整個兩板之間均勻地接合而形成復(fù)合板。此后，在進一步加工之前復(fù)合板最好先切成圓形毛坯。圓形毛坯經(jīng)乙二酸預(yù)處理以便在它的兩個相對表面能留住潤滑劑，接著施加潤滑劑。圓形毛坯最好先制成杯狀，再潤滑和拉制成無縫氣體鋼瓶殼體。然后將氣體鋼瓶的一端旋壓成氣體鋼瓶頭部，接著在氣體鋼瓶頭部內(nèi)部形成螺紋，隨后，進行熱處理而最終形成無縫氣體鋼瓶。
文檔編號B21D22/20GK1087163SQ9311803
公開日1994年5月25日 申請日期1993年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月9日
發(fā)明者J·P·科利爾, R·霍格爾, J·G·馬什, P·托馬斯 申請人:波克股份有限公司