Защо алуминиевата плоча е определена за резервоари за гориво
Алуминият се е превърнал в стандартен материал за обвивка на автомобилни, железопътни и морски резервоари за гориво, защото отговаря на набор от изисквания наведнъж. Неговото съотношение -към-тегло позволява на 1500-литров дизелов резервоар да тежи приблизително 40 процента по-малко от стоманен еквивалент, което се преобразува директно в полезен товар или обхват. Пет-кратното намаление на теглото на корпуса също намалява натоварването върху скобите на шасито и върху ремъците на резервоара, намалявайки умората в точките на закрепване.
Две други свойства са толкова важни, колкото теглото. Металът е не-пропусклив за парите на горивото, така че завареният алуминиев резервоар не отделя въглеводороди чрез дифузия, както може полимерният резервоар. А алуминият образува стабилен оксиден филм, който е устойчив на дизелово гориво, бензинови смеси, пътна сол и повечето промишлени атмосфери, при условие че сплавта и консумативът за заваряване са правилно съчетани. Алуминият също е напълно рециклируем, а остарелият резервоар е чист скрап с висока -стойност.
Сплави и закалки за черупки, прегради и фитинги
Производството на резервоар използва малка група не-термо{1}}термично-сплави 5xxx за корпуса и термо{3}}термично-сплави 6xxx за вътрешния хардуер.
| Сплав и температура | Типично използване на резервоара | Якост на опън | Граница на провлачване | Ключова характеристика |
|---|---|---|---|---|
| 5052 H32 | Снаряди до около 8 мм, резервоари с ниско-налягане | 228 MPa | 193 MPa | Най-добра форма с добра устойчивост на корозия |
| 5083 H116 | Големи черупки, морско и обслужване под налягане | 305 MPa | 215 MPa | Най-висока якост в заваряемата група 5xxx |
| 5086 H116 | Морски корпуси, структурни резервоари | 290 MPa | 200 MPa | Добър баланс на здравина и заваряемост |
| 3003 H14 | Прегради, капаци без{0}}налягане | 150 MPa | 145 MPa | Икономичен, лесно оформен |
| 6061 T6 | Скоби, фланци, обработени фитинги | 310 MPa | 276 MPa | Висока якост, годна за обработка, анодизира добре |
Изборът на сплав следва проектното налягане, дебелината на черупката, с която оборудването за формоване може да се справи, и корозионната среда. За малък дизелов резервоар в -пътен камион обикновено е достатъчен 5052 H32 в диапазона 3-6 mm. За голяма заварена обвивка, офшорна инсталация или резервоар с работа под налягане или вакуум, вместо това се избира 5083 H116 или 5086 H116 и се използва по-дебела плоча, когато изчислението на кода го изисква.
Едно правило за проектиране си струва да бъде посочено рано: сплавите на обвивката 5xxx са избрани заради свойствата им като-заварени, тъй като не се обработват топлинно след производството. Компонент 6061 T6, който е заварен, ще загуби здравина в засегнатата от топлина -зона, така че материалът 6xxx обикновено се държи на скоби, фланци и машинно обработени елементи, които са завинтени или заварени извън границата на налягането.
Цели за механични свойства и дебелина
Плочата на резервоара трябва да издържа на две различни натоварвания. Първият е статичното налягане от главата на горивото, което определя минималната дебелина на корпуса. Второто е умора от вибрации, плискане и цикличност на налягането, което определя дебелината на крайните стени, стъпката на преградата и позицията на усилващите пръстени. Типичните автомобилни дизелови резервоари използват 3-5 mm плоча с корпус с прегради на разстояние 400-600 mm, докато по-големите морски и железопътни резервоари преминават към 6-10 mm плоча с допълнителна твърдост.
За целите на дизайна плочата е закупена за минимална граница на провлачване, а не за типична стойност. 5052 H32 е посочено при минимално провлачване от 193 MPa, 5086 H116 при 200 MPa и 5083 H116 при 215 MPa. Ултразвуковата проверка на дебелината на етапа на входяща проверка, заедно със сертификат за анализ за всяка топлина, поддържа производствените чертежи валидни. Ниската порьозност и чистата вътрешност-без включвания са еднакво важни, тъй като порите в заваръчния шев или в ръба на плочата могат да се превърнат в пътеки за изтичане при вибрации.
Формоване, заваряване и избор на метал за пълнене
Обвивките се оформят чрез пресоване, валцоване или, за сложни форми, чрез хидроформоване и след това се заваряват с автоматизирани процеси с инертен газ от метал или волфрамов инертен газ. Роботизирано заваряване на метал с инертен газ при 2-4 mm дебелина на плочата дава стабилен, повтарящ се ръб, докато заваряването с волфрамов инертен газ е запазено за тънки шевове за затваряне и за ремонтни работи. Заваряването с триене и разбъркване подхожда на дълги прави шевове като дъното на резервоара, създавайки напълно консолидирана връзка с ниска деформация без добавъчен метал.
| Основна сплав | Допълнителен метал | Причина за избора |
|---|---|---|
| 5052 | ER5356 | По-висока якост от родителя, добра устойчивост на пукнатини |
| 5086 | ER5356 | Стандартно съответстващ пълнител за лист и плоча 5086 |
| 5083 | ER5183 | Най-висока як-заварена якост за дебели секции 5083 |
| 6061 | ER4043 или ER5356 | ER4043 за устойчивост на пукнатини, ER5356 за по-висока якост на съединението |
Три контрола на процеса решават дали заваръчният шев е здрав. Първо, оксидният филм трябва да се отстрани непосредствено преди заваряване и съединението да се поддържа сухо; алуминиевият оксид се топи близо до 2072 градуса, много над диапазона на топене на метала от 600-660 градуса, така че всеки остатъчен филм причинява липса на топене. Второ, входящата топлина трябва да бъде ограничена, за да се избегнат горещи пукнатини и изкривяване в дебели 5xxx секции. Трето, вътрешните прегради и възелът за изход на гориво трябва да бъдат разположени така, че да може да се използва една непрекъсната последователност на заваряване; прекъснатите шевове са най-често срещаният източник на теч. Покритие за химическо преобразуване на MIL-DTL-5541 се нанася върху повърхности без контакт с гориво, където се изисква електрическо свързване или адхезия на боя.
Стандарти, изпитване и инспекция
Плочата се закупува по ASTM B209 или ASTM B209M за листове и плочи и по ASTM B928 или ASTM B928M, когато се изисква високо-магнезиева морска сплав. Валцуваните продукти, предназначени за цистерни, превозващи опасни товари, следват серията EN 14286, която определя изискванията за сплав, температура, механични свойства и изпитване на материала на корпуса. Квалифицирането на заваръчната процедура обикновено се извършва съгласно EN ISO 15614-2 за електродъгово заваряване на алуминий или AWS D1.2, когато проектът е специфициран съгласно американската практика. Изискванията за противопожарна и горивна система на ниво превозно средство, включително разпоредбите за резервоара за гориво на Правило № . 34 на ИКЕ на ООН, се прилагат в допълнение към тези стандарти за материали.
Тестването следва фиксирана последователност. Всеки резервоар се инспектира визуално и се проверява проникването на багрило-на критични шевове по ASTM E1417, пълните-шевове на проникване се изследват радиографски по ASTM E1032, а готовият резервоар се тества за течове с въздух под вода или с метод на следи-газ. Хидростатично или пневматично задържане на налягането при 1,5 пъти проектното налягане е обичайният тест за приемане на резервоари под налягане. Проверките на размерите на монтажните крака и позицията на гърловината за пълнене са на последно място, тъй като изкривяването при заваряване е това, което най-често избутва резервоара извън обвивката на шасито.
Трябва да се вземе предвид и постоянната работна температура. В практиката на съдове под налягане, 5083 обикновено е ограничен до около 65 градуса, където се определя дългосрочната повишена температура, а 5052 до малко по-висока стойност. Резервоарите за гориво при нормална експлоатация на превозното средство остават доста в рамките на тези граници, но ограничението има значение за резервоарите, интегрирани с горещо изпускане или топлина в двигателното отделение.
Често задавани въпроси
В: Защо 5052 H32 е табелата по подразбиране за дизелови резервоари?
Той съчетава най-добрата възможност за формоване на заваряемите сплави 5xxx с минимален добив от 193 MPa и силна устойчивост на дизелово гориво, пътна сол и индустриална атмосфера, на по-ниска цена от 5083.
Въпрос: Кога трябва да се използва 5083 H116?
Изберете 5083 H116 за големи заварени корпуси, работа под налягане или вакуум, железопътни и морски резервоари или когато изчислението на кода изисква по-висока минимална граница на провлачване, отколкото 5052 може да достави.
Въпрос: Кой добавъчен метал трябва да се използва за шевовете на корпуса?
ER5356 за черупки 5052 и 5086 и ER5183 за дебели секции 5083, където се изисква най-висока -якост на заваряване. Изборът на пълнител трябва да бъде записан в квалифицираната процедура за заваряване.
Въпрос: Може ли алуминиев резервоар да се ремонтира след повреда?
да Напукана или пробита алуминиева обвивка може да бъде изрязана, подготвена и повторно -заварена или снабдена със заварена плоча. Резервоарът трябва да бъде източен, прочистен и тестван за газ преди всяка гореща работа.
Въпрос: Каква дебелина на плочата се използва за 1500-литров дизелов резервоар?
Повечето дизайни използват 3-5 mm обвивна плоча, 4-6 mm крайни стени и вътрешни прегради на стъпка 400-600 mm, потвърдено спрямо изчислението на налягането и умората за конкретното монтажно устройство.
В: Алуминиевите резервоари имат ли нужда от вътрешно покритие срещу гориво?
Не. Контактните-повърхности с гориво обикновено се оставят оголени, тъй като сплавта е устойчива на смеси от дизел и бензин; преходното покритие се използва само върху външни или без{2}}контакт с-гориво зони за свързване и адхезия на боята.