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車用壓縮天然氣全復(fù)合材料氣瓶缺陷分析
雷 閩， 李文春， 梁勇軍
( 北京市特種設(shè)備檢測中心， 北京 1 0 0 0 2 9 )
摘 要： 在對(duì)車用壓縮天然氣全復(fù)合材料氣瓶進(jìn)行定期檢驗(yàn)過程中， 發(fā)現(xiàn)氣瓶內(nèi)膽出現(xiàn)鼓包和裂紋
等缺陷。為了確定缺陷產(chǎn)生的原因， 對(duì)復(fù)合氣瓶內(nèi)膽材質(zhì)進(jìn)行力學(xué)性能、 微觀分析、 纏繞層和內(nèi)膽
材料線膨脹系數(shù)測試。在此基礎(chǔ)上， 采用工業(yè)C T方法分析了氣瓶內(nèi)壓與缺陷產(chǎn)生的關(guān)系。分析
認(rèn)為， 纏繞層與內(nèi)膽材料線膨脹系數(shù)不同是復(fù)合氣瓶產(chǎn)生鼓包和裂紋的根本原因， 同時(shí)， 充放氣過
程中的內(nèi)壓和溫度的低周循環(huán)也是氣瓶產(chǎn)生缺陷的重要因素。
關(guān)鍵詞： 壓縮天然氣； 全復(fù)合材料氣瓶； 鼓包； 裂紋； 線膨脹系數(shù)； 工業(yè) C T
中圖分類號(hào)： T E 8 3 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B 文章編號(hào) ： 1 0 0 1 — 4 8 3 7 ( 2 0 1 0 ) 0 3— 0 0 5 6— 0 6
d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1—4 8 3 7 ． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 1 1
1 前言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展， 對(duì)特種設(shè)備安全性
提出了越來越高的要求。目前， 北京市內(nèi)以壓縮天
然氣作為清潔燃料的汽車已達(dá)4 1 0 0余部， 已安裝的
車用壓縮天然氣復(fù)合材料氣瓶數(shù)量約為2 0 0 0 0只。
由于使用環(huán)境特殊， 對(duì)車用纏繞氣瓶的安全性能提
出了更高的要求。
在對(duì)車用壓縮天然氣全復(fù)合材料氣瓶進(jìn)行的首
次定期檢驗(yàn)中， 總檢氣瓶數(shù)量 1 2 1 1 9只， 其中合格的
只有3 8 6 8只， 檢驗(yàn)合格率僅為3 2 ％左右， 出現(xiàn)的主
要問題是外部損傷、 過渡件螺紋直徑與瓶閥不符、 水
壓試驗(yàn)與氣密試驗(yàn)泄漏、 法蘭切根、 內(nèi)膽鼓包、 裂紋
等情況。針對(duì)以上情況， 對(duì)在用的同類( 同廠家) 氣
瓶進(jìn)行深入地分析研究， 以期得出有效監(jiān)控氣瓶安
全可靠使用的方法和途徑。
2 復(fù)合氣瓶檢測
發(fā)展燃?xì)馄嚨闹匾完P(guān)鍵零部件之一是加氣
站的高壓氣瓶和燃?xì)馄囉玫膲嚎s天然氣( C N G)
氣瓶。氣瓶的性能和質(zhì)量不僅會(huì)影響到燃?xì)馄嚨?
發(fā)展， 而且直接影響到燃?xì)馄嚨氖褂冒踩o縫
鋼質(zhì)氣瓶的生產(chǎn)始于 1 8 9 7年美國的 C P I 公司， 作為
氣體燃料容器， 鋼質(zhì)容器的制造工藝和性能也 日漸
完善， 規(guī)格尺寸也較齊備， 容積從 1 0～4 0 0 L各種規(guī)
格的氣瓶都在生產(chǎn)， 以適合于各種用途的需要， 但鋼
質(zhì)氣瓶重量較大， 限制了其在汽車上的發(fā)展。
為了提高氣瓶的容重比， 減輕同樣容積下氣瓶
的重量， 國內(nèi)外進(jìn)行了不同內(nèi)襯的復(fù)合材料氣瓶的
研究。這類氣瓶綜合了復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、 可設(shè)
計(jì)性以及內(nèi)襯的良好氣密性 、 優(yōu)良的耐蝕性等諸多
優(yōu)點(diǎn)， 使其達(dá)到高承壓能力、 高疲勞壽命、 質(zhì)輕、 耐腐
等優(yōu)良性能的完美結(jié)合， 這也使得對(duì)復(fù)合材料車用
纏繞氣瓶的研制開發(fā)成為國內(nèi)外的一大熱點(diǎn)。
幾類氣瓶的容積系數(shù)值 L ( L =工作壓力 ×容
器體積／ 容器重量) 。如圖 1 所示。
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發(fā)表于 2010-9-3 12:54:06
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