De ce este specificată placa de aluminiu pentru rezervoarele de combustibil
Aluminiul a devenit materialul standard al carcasei pentru rezervoarele de combustibil rutiere, feroviare și maritime, deoarece rezolvă un set de cerințe simultan. Raportul rezistență-la-greutate permite unui rezervor de motorină de 1500 de litri să cântărească cu aproximativ 40% mai puțin decât un echivalent din oțel, care se transformă direct în sarcină utilă sau autonomie. O reducere de cinci-ori a greutății carcasei scade și sarcina pe suporturile șasiului și pe curelele rezervorului, reducând oboseala la punctele de montare.
Încă două proprietăți contează la fel de mult ca și greutatea. Metalul nu este-permeabil la vaporii de combustibil, așa că un rezervor de aluminiu sudat nu elimină hidrocarburi prin difuzie așa cum o poate face un rezervor de polimer. Iar aluminiul formează o peliculă stabilă de oxid care rezistă la motorină, amestecurile de benzină, sarea de drum și majoritatea atmosferelor industriale, cu condiția ca aliajul și consumabilele de sudură să fie corect potrivite. Aluminiul este, de asemenea, complet reciclabil, iar un rezervor învechit este deșeuri curate,-de mare valoare.
Aliaje și tempere pentru carcase, deflectoare și fitinguri
Fabricarea rezervoarelor folosește un grup mic de aliaje 5xxx ne-tratabile termic-pentru carcasă și aliaje 6xxx tratabile termic-pentru hardware-ul intern.
| Aliaj și temperatură | Utilizare tipică a rezervorului | Rezistență la tracțiune | Rezistenta la curgere | Caracteristica cheie |
|---|---|---|---|---|
| 5052 H32 | Carcasă de până la aproximativ 8 mm, rezervoare de joasă presiune- | 228 MPa | 193 MPa | Cea mai bună formabilitate cu o bună rezistență la coroziune |
| 5083 H116 | Obuze mari, serviciu maritim și sub presiune | 305 MPa | 215 MPa | Cea mai mare rezistență din grupul sudabil 5xxx |
| 5086 H116 | Obuze marine, tancuri structurale | 290 MPa | 200 MPa | Echilibrul bun de rezistență și sudabilitate |
| 3003 H14 | Deflectoare, capace fără-presiunea | 150 MPa | 145 MPa | Economic, ușor de format |
| 6061 T6 | Suporturi, flanse, fitinguri prelucrate | 310 MPa | 276 MPa | Rezistență ridicată, prelucrabil, anodizează bine |
Selecția aliajului urmează presiunea de proiectare, grosimea carcasei pe care echipamentul de formare o poate gestiona și mediul de coroziune. Pentru un rezervor de motorină mic într-un-camion rutier, 5052 H32 în intervalul 3-6 mm este de obicei suficient. Pentru o carcasă sudată mare, o instalație offshore sau un rezervor cu sarcină sub presiune sau în vid, se alege în schimb 5083 H116 sau 5086 H116 și se folosește o placă mai groasă acolo unde calculul codului o cere.
O regulă de proiectare merită menționată mai devreme: aliajele 5xxx sunt alese pentru proprietățile lor ca-sudate, deoarece nu sunt tratate termic după fabricare. O componentă 6061 T6 care este sudată își va pierde rezistența în zona afectată de căldură-, astfel încât materialul 6xxx este în mod normal ținut pe suporturi, flanșe și articole prelucrate care sunt înșurubate sau sudate în afara limitei de presiune.
Proprietăți mecanice și ținte de grosime
Placa rezervorului trebuie să reziste la două sarcini diferite. Prima este presiunea statică din capul combustibilului, care stabilește grosimea minimă a carcasei. Al doilea este oboseala cauzată de vibrații, sloshing și cicluri de presiune, care stabilește grosimea pereților de capăt, pasul deflectorului și poziția inelelor de armare. Rezervoarele de motorină tipice pentru automobile folosesc o placă de 3-5 mm cu deflectoare la o distanță de 400-600 mm, în timp ce rezervoarele maritime și feroviare mai mari se deplasează pe o placă de 6-10 mm cu rigidizare suplimentară.
Pentru scopuri de proiectare, placa este cumpărată la o limită de curgere minimă, mai degrabă decât la o valoare tipică. 5052 H32 este specificat la 193 MPa, 5086 H116 la 200 MPa și 5083 H116 la 215 MPa. Verificarea grosimii cu ultrasunete la faza de inspecție de intrare, împreună cu un certificat de analiză pentru fiecare căldură, păstrează valabile desenele de fabricație. Porozitatea redusă și un interior curat, fără incluziuni{11}}sunt la fel de importante, deoarece porii din sudură sau din marginea plăcii pot deveni căi de scurgere sub vibrații.
Formarea, sudarea și selecția metalelor de umplutură
Carcasele sunt formate prin frânare prin presare, rulare sau, pentru forme complexe, prin hidroformare, iar apoi sudate cu procese automate de gaz inert metalic sau tungsten. Sudarea robotizată cu gaz inert din metal la 2-4 mm grosimea plăcii oferă un cordon stabil și repetabil, în timp ce sudarea cu gaz inert de tungsten este rezervată pentru cusăturile de închidere subțiri și pentru lucrări de reparații. Sudarea prin frecare cu agitare se potrivește cusăturilor drepte lungi, cum ar fi fundul rezervorului, producând o îmbinare complet consolidată, cu distorsiuni reduse, fără metal de adaos.
| Aliaj părinte | Metal de umplutură | Motivul selecției |
|---|---|---|
| 5052 | ER5356 | Rezistență mai mare decât părintele, rezistență bună la fisurare |
| 5086 | ER5356 | Umplutură standard potrivită pentru foi și farfurie 5086 |
| 5083 | ER5183 | Cea mai mare rezistență-sudate pentru secțiuni groase de 5083 |
| 6061 | ER4043 sau ER5356 | ER4043 pentru rezistența la fisuri, ER5356 pentru o rezistență mai mare a îmbinării |
Trei controale de proces decid dacă sudura este bună. În primul rând, pelicula de oxid trebuie îndepărtată imediat înainte de sudare și îmbinarea menținută uscată; oxidul de aluminiu se topește la 2072 de grade, cu mult peste intervalul de topire de 600-660 de grade al metalului, astfel încât orice peliculă reziduală provoacă lipsa fuziunii. În al doilea rând, aportul de căldură trebuie limitat pentru a evita fisurarea la cald și distorsiunea în secțiuni groase de 5xxx. În al treilea rând, deflectoarele interne și ansamblul de evacuare a combustibilului trebuie poziționate astfel încât să poată fi utilizată o singură secvență de sudare continuă; cusăturile întrerupte sunt cea mai comună origine a unei scurgeri. Acoperirea de conversie chimică la MIL-DTL-5541 este aplicată pe suprafețele fără contact cu combustibilul, unde este necesară lipirea electrică sau aderența vopselei.
Standarde, testare și inspecție
Placa este achiziționată conform ASTM B209 sau ASTM B209M pentru tablă și placă și conform ASTM B928 sau ASTM B928M unde este necesar un aliaj marin cu un conținut ridicat de-magneziu. Produsele laminate destinate rezervoarelor care transportă mărfuri periculoase urmează seria EN 14286, care definește aliajul, tempera, proprietățile mecanice și cerințele de testare pentru materialul carcasei. Calificarea procedurii de sudare este efectuată în mod normal conform EN ISO 15614-2 pentru sudarea cu arc a aluminiului sau conform AWS D1.2, unde proiectul este specificat în practica americană. Cerințele privind sistemul de incendiu și combustibil la nivel de vehicul, inclusiv prevederile privind rezervorul de combustibil din Regulamentul UNECE nr.. 34, se aplică pe lângă aceste standarde materiale.
Testarea urmează o secvență fixă. Fiecare rezervor este inspectat vizual și-penetrantul colorant verificat pe cusăturile critice conform ASTM E1417, cusăturile de-penetrare completă sunt examinate radiografic conform ASTM E1032, iar rezervorul finit este testat pentru scurgeri cu aer sub apă sau cu o metodă de-gaz. O menținere a presiunii hidrostatice sau pneumatice la 1,5 ori presiunea de proiectare este testul de acceptare obișnuit pentru rezervoarele sub presiune. Verificările dimensionale ale picioarelor de montare și ale poziției gâtului de umplere sunt ultimele, deoarece distorsiunea de sudare este cea care împinge cel mai adesea un rezervor în afara anvelopei șasiului.
De asemenea, trebuie luată în considerare temperatura de serviciu susținută. În practica vaselor sub presiune, 5083 este, în general, limitat la aproximativ 65 de grade unde guvernează rezistența la temperatură ridicată pe termen lung și 5052 la o cifră ceva mai mare. Rezervoarele de combustibil în serviciul normal al vehiculului rămân bine în limitele acestor limite, dar restricția contează pentru rezervoarele integrate cu direcționare de evacuare fierbinte sau căldură în compartimentul motorului.
Întrebări frecvente
Î: De ce este 5052 H32 placa implicită pentru rezervoarele de motorină?
Combină cea mai bună formabilitate a aliajelor sudabile 5xxx cu un randament minim de 193 MPa și rezistență puternică la motorină, sare de drum și atmosferă industrială, la un cost mai mic decât 5083.
Î: Când ar trebui utilizat 5083 H116?
Alegeți 5083 H116 pentru carcasele sudate mari, pentru sarcină sub presiune sau în vid, pentru șine și pentru rezervoare maritime sau în cazul în care calculul codului necesită o limită de curgere mai mare decât poate oferi 5052.
Î: Ce metal de umplutură ar trebui folosit pentru cusăturile de coajă?
ER5356 pentru carcasele 5052 și 5086 și ER5183 pentru secțiuni groase de 5083 unde este necesară cea mai mare-rezistență sudată. Alegerea umpluturii trebuie înregistrată în procedura de sudare calificată.
Î: Un rezervor de aluminiu poate fi reparat după deteriorare?
Da. O carcasă de aluminiu crăpată sau perforată poate fi tăiată, pregătită și re-sudată sau echipată cu o placă de plasture sudată. Rezervorul trebuie golit, purjat și testat cu gaz înainte de orice lucru la cald.
Î: Ce grosime a plăcii este folosită pentru un rezervor de motorină de 1500 litri?
Majoritatea modelelor folosesc placă de înveliș de 3-5 mm, pereți de capăt de 4-6 mm și deflectoare interne la pas de 400-600 mm, confirmate în raport cu calculul presiunii și oboselii pentru aranjamentul de montare specific.
Î: Rezervoarele de aluminiu au nevoie de acoperiri interne împotriva combustibilului?
Nu. Suprafețele-de contact cu combustibilul sunt în mod normal lăsate goale, deoarece aliajul rezistă amestecurilor de motorină și benzină; stratul de conversie este utilizat numai pe zonele externe sau fără-combustibil-contact pentru lipire și aderență a vopselei.