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深圳潜水考证解读气瓶

 引言

 大家好,今天深圳潜水考证来讲讲潜水中几乎最不起眼的装备 - 气瓶

   

    要从制造开始完全介绍气瓶大概要花上一本书的厚度,这也不是小灶的初衷,我们就从科普的角度出发来介绍下潜水用气瓶的方方面面-分类/制造/标准/测试/保养等等

   

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    气瓶从本质上来讲属于压力容器的一种,英文通常叫Pressure Vessel/Air Bottle/Container,用在潜水时我们标准叫发是Scuba Cylinder,但和潜店交流时说cylinder或者tanker他们也能懂。


   

   
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    工业用大气瓶,一般在10立方以上

    从材料来讲,气瓶可分为钢制和铝合金两大类,区别方法很简单,钢制气瓶如下图,底部是圆形,同样大小的气瓶,钢制会更重一些。另外,钢瓶和铝瓶的制作工艺是有所不同的,稍后会讲到。

   

   

   

    钢制气瓶底部往往会套一个底座用来固定

    压力容器又按照压力等级进行分类,根据我国《压力容器规格书》

    压力容器的设计压力划分为低压、中压、高压和超高压四个压力等级:
(1)低压:代号L,0.1MPa≤p<1.6MPa
(2)中压:代号M,1.6MPa≤p<10.0MPa
(3)高压:代号H,10.0MPa≤p<100.0MPa
(4)超高压:代号U,p≥100.0MPa

    潜水用空气瓶压力为200bar,也就是20Mpa,属于高压容器范畴

   

   

    然后,压力容器按制作工艺分为有缝和无缝两大类,我们的潜水气瓶都是无缝的

   

   
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    所以深圳潜水考证要讲的气瓶都属于铝合金/钢制无缝气瓶,考虑到休闲潜水,我们以铝合金无缝气瓶(以下简称气瓶)为代表进行阐述。它的制作标准都在国标GB11640-2011,或美标DOT-3AL或加拿大标TC-3ALM中。

   

   
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    制作

    简单讲一下制作流程,还是以铝瓶为主,首先,将采购来的铝合金板进行加热

    加热后的铝合金板容易加工,放在冲压机上进行成型。

   

    钢瓶有些不一样,首先采购来的是钢管

   

将钢管一端加热后进行封头,这个工艺称之为热熔收口

        

    热熔的温度要远大于冲压

    到这里铝瓶和钢瓶的制作差异就结束了,接下来,和钢瓶一样,另外一头也用热熔工艺就行收口,然后进行冷却

   

    冷却完成后进行开孔和攻丝,装上气瓶头后制作就算完成了。

   

    标识(钢印)

    潜水气瓶容积在0.6升-20升之间,一般以8.0升-12升为主(斯米兰那种号称煤气罐的18升真的不多见),这个容量指的是静水容积,也就是气瓶灌满水时的容积,因为水是没有弹性且不能再被压缩的,而国外一般以[英制]立方英寸来标识,换算的关系是用升乘以61即可,如下图12升约等于732立方英寸。

    (1立方英尺=28.3升,1立方英尺=1728立方英寸)

   

    决定可以用多少气要看容积和工作压力

    老式的英制气瓶往往会用50/71.2/80来表示容积,这个数字指的是气体的立方英尺,我们用12升气瓶换算出来的对应的是0.424立方英尺,这里面的差距是因为静水和气体的压力倍数导致的,前面说到过,水不能被压缩,但气体可以,而且也提到过气瓶的压力是20Mpa,即200bar,等于200个大气压,静水时的压力为1个大气压,所以12升气瓶对应的英制气体体积为84.8立方英尺(乘以200),所以,看到国外的气瓶别奇怪,并不是施了什么魔法。

   

   
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    更多公制英制水气容积换算可以参考专业书籍

   

    潜水员拿到气瓶后首要的就应该是“三看”,看密封圈,看外观(有无撞击和保护层剥落或锈蚀),最后要着重看钢印,因为这里面涵盖了你不能用看来get的信息

   

    先来看看国标气瓶,上面信息依次是

    1、填充气体的名称或化学分子式

    2、编号

    3、水压时间压力Mpa

    4、工作压力Mpa

    5、实测重量kg

    6、实测容积L

    7、设计壁厚mm

    8、制造单位代码和制造年月

    9、监督检验标记

    10、制造单位许可证编号

    11、产品标准号

   

    美标如下

    DOT-3AL 3000表示是符合美国标准的铝瓶,DOT是Department of Transportation美国交通运输部的缩写,-后的代号是具体的分类,如3,3A,3AA都是钢制无缝气瓶,3AL是铝制,3BN就是镍制,3000表示工作压力为3000psi,有时此处有一个"+"号,表示气体容积已是过度装填10%。(”+“也有可能出现在检验时间处)

    TC-3ALM 207表示符合加拿大标准的铝瓶。TC是Transport Canada,3ALM为铝瓶,207为工作压力bar

    10822是该气瓶的序列号

    Luxfer S040制造商名字,S040指Luxfer的瓶子型号,这里指40立方英尺

    08◇04是指静水压力测试时间,精确到月份,这里就是指04年8月,◇是授权检验机构的记号,目前DOT授权的气瓶检验机构一共16家,8家在美国,8家在美国之外,其中一家在中国。这个记号每家都不同,而且每家都会有好几个随机使用,在这里不予详述

   

   

   

   

    各种检验机构钢印

    除了这些标记外,还可能看到第三方检验标记,经销商信息,其他的水压检验时间,在这里,总监叮嘱一下,就顺着奇怪的检验机构钢印看最新的一次检验时间

   

    四线脚蹼(mares)那家的钢印,

    就像东芝,TCL可能同在一家生产一样,他只是经销商或者品牌商

    这里简单说一下几个简称的关系,CFR即Code of Federal Regulations美国联邦法规,是美国法律的组成,气瓶的所有要求都写在CFR第49标题下(运输),美国交通运输部(DOT)的管理都在该标题之下,即执行者,所以我们通常称气瓶的规范叫DOT规范,而落实到DOT又是具体的Phmsa部门,管道及危险品。另外,TC加拿大运输部的相关规定写在CSA B339中

   

   

   

   

    继续说检验,文档中有美国针对水下呼吸用气瓶的复检时间,即每年做内部目视检查,每4年重做水压试验,不同国家的要求会有差异,但这里提个醒,如果看到DOT的瓶子最后一次水压时间早于15年的话请找一下你的潜店

   

   

    检验

    气瓶每年必须做内部目视检验,英文叫Visually Inspect或Visual-Only Cylinder Requalification,一般称作目视检验,符合资质的检察人员除查看外观外,主要使用内窥镜,反射灯等方式查看气瓶内部,内部应光滑,圆整,没有肉眼可见的裂纹,折叠,明显的波浪,重皮,夹杂等影响强度的缺陷,尤其是瓶底,剥落物通常集中在这个位置,瓶口是否有应力龟裂和其他受损现象,还要去掉底座和其他遮盖物查看是否有腐蚀等情况。

   

   

   

    接下来,会检查气瓶的操作是否顺畅,并润滑气瓶阀的螺旋部位,以免气瓶和瓶阀产生电流作用(腐蚀性),完成后会贴上有日期的目视检查的贴纸,如果目测不合格,则会视严重程度进行报废或修整,修整完的气瓶要进行静水压力测试

   

    静水压力测试又叫水压测试或静水测试,检验人员会在气瓶中灌满水,然后将气瓶放入充满水的高压舱中,接着将气瓶的压力加大到工作压力的3/5或其标注的测试压力,这个操作会让气瓶膨胀,并让高压舱中的水排出,排出的水表示气瓶的膨胀成都,会测量并记录,接着,检验人员会释放气瓶中的压力,这时候气瓶会收缩,但会维持一定程度永久性的膨胀,这时会再次记录排出水的程度,两次排除的差值和绝对值都会作为参考依据。

   

   

   

    如果数值不达标,气瓶则进行报废,大多数从业者会在瓶上开个孔或在瓶阀处造成破坏以让其无法使用。达标的气瓶则要经过清洁,烘干并打上新的钢印。

   

   

    气瓶检查的间隔需要遵照具体国家的具体标准,但发现以下现象还是必须将气瓶送交检查内部有异响   

  • 调节器进气滤网有红色或绿色的物质堆积

  • 气瓶暴晒超过82摄氏度

  • 使用压力超过最大工作压力(一般是10%)

  • 气瓶超过两年未使用

  • 受到撞击

    有任何受压,变形等可能造成问题的迹象

   

   

   
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    深圳潜水考证提醒:

    气瓶不能完全用到没有余气

    气瓶要经常定期和不定期做检测

   

   

    阀(气瓶头)

    这里仅介绍单瓶阀,英文叫cylinder valve,铜镀铬制造。我们平时见到的瓶阀也就是装在气瓶上,其实它有一根稍长一些的细管子,英文叫Snorkel/Debris tube/Dip Tube/Brass Tube,这根管子可防止水分或污染物通过瓶阀倒灌而阻塞气流,尤其时头下脚上的位置

   

   

    瓶阀的这几个零件时比较重要的

    10 高压阀座 影响阀门开关的灵活性

    14/15/16 防爆片组 过压保护

    13 O型圈 用于气瓶和瓶阀的密封

    18 防污管   

   

    防爆片组(Burst Disc Set)通常有三个组件组成:铜片/衬垫/放气旋塞,其中铜片才是防爆片,但我们一般把整个防爆片组就叫成防爆片,防爆片一般设置为工作压力的140%时爆掉进行泄压,用来保护气瓶过充,当然有些地区不要求防爆片,但相应的后果会很严重。

   

   

   

    再结合图片看一下防爆片组的具体位置,防爆片因为脆弱经常会疲劳,需要定期更换,否则很可能造成工作压力内的爆炸导致漏气,这也是不愿看到的,当拿到气瓶发现压力接近工作压力时(但很多潜店一般只充到180bar左右)应当和潜店确认下。

   

    防爆片是最容易疲劳的部分

   

   

   

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    瓶阀按调节器的接口形式分为Yoke和DIN

    Yoke形式直接把一级头套在瓶阀上旋紧即可,密封圈在瓶阀里,工作压力可到200bar,因为是夹紧形式,其稳定性不算太好

   

   

   

   

   

    Yoke瓶阀及对应一级头

    DIN形式密封圈在一级头上,旋如瓶阀后,DIN口有两种,5道螺纹的工作压力最高可达200bar,7道螺纹的工作压力可到300bar,DIN口的形式因为螺纹,稳定更高,受撞击脱落可能性很小,加上密封圈更大,不容易被吹飞,爆掉的可能性也较小。

   

   

        

    DIN瓶阀及对应一级头

    相比潜店天天借出去的Yoke口密封圈,自己的调节器使用频率肯定相对较少,跟着调节器走的密封圈寿命相应的比潜店也会来的长、可靠,而基于目前潜店还是Yoke居多的情况,我建议购买DIN调节器+转换器

   

   

   

   

   

   

   

    气瓶的使用

    有关配重的配置你肯定已经熟悉了,要求严苛的潜水员也多少知道在不同的海域或淡水来进行细微的调整,可温度和压力对于浮力的影响也间接的通过气瓶来进行传递,陆地上温度的变化比水中来的大,潜店里一只36度的气瓶到了水下可能要经受10度以上的温差,对应的气瓶中游离气体的容积也会相应的缩小,换句话说,每一口气吸到的氧分子变多了。(虽然它在瓶子里一直是过饱和状态


   

    考虑到温度的变化,请适时的调整一下自己的配重和估算气瓶的消耗速度,不光如此进入身体的氮气也会增加,DECO时间会相应缩短,这些变化在电脑表中并不会体现,但对于从事潜水的人员来说经年累月的沉积会一定程度额影响身体

   

    在水面水下温差大的环境,尽量的使用高氧来进行潜水活动,高氧不光是增加氧分子,使人体供氧加快,同时压缩了氮气的比例,使免减压时间延长,很多情况尤其是大深度的寒冷环境,最先出现的问题不是空气耗完,而是电脑表的DECO极限提示。

   

    使用高氧(Nitrox或EANx)时需要注意一下几点

    1、请一定接受过高氧训练

    2、请确认气瓶和其他装备做过适氧处理

    3、这个做过适氧处理的气瓶不能再被一般空气填充过

   

    高氧气瓶瓶身有一道15厘米宽的条纹,上面有Ntirox能字样,中间绿,两端各有2.5厘米的黄色。

    潜水员必须亲自分析气体的含氧量,并将含氧量、日期、姓名、及使用最大深度记录于条纹上

   

    我再次推荐购买DIN式调节器+转接头的形式,DIN头的可承受压力来的更大,而且密封圈自己保养更有效。

   

    请绝对不要让水气进入到气瓶,高压情况下进入杂质使得生锈和腐蚀速度极快,其气瓶本身容易故障,同时瓶头的密封圈也容易拉毛,原则是绝对不要把气瓶的气用完。

    建议:潜水结束保留20-30bar的空气,脱除装备后第一时间用余气吹干一级头孔和保护塞。

   

   

   

    最后的最后再提一点

    1、认识气瓶,正确使用气瓶,到合格的气站取得气瓶 - 到有信誉的度假村

    2、气瓶相关的重量控制,配合潜水员配重的调整 - 多方考虑

    3、经常检查气压,实时监管自己的耗气量余气量对潜水至关重要 - 自己隔一段时间检查,潜伴互相提醒,增加科技含量的潜水(发射器和潜水电脑表对接,提供警报-耗气过速,低气量,甚至提醒切换气体)

   

    即使真的碰到密封圈爆裂等意外情况也不要紧张,停下,思考,再行动,你有足够的时间完成升水的规划。归根结底,深圳潜水考证想跟你说的是平时就要多练习,多掌握技巧以应对突发情况,多练习中性以改善耗气

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