复合材料压缩天然气车用气瓶

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1、WORD格式编辑整理复合材料压缩天然气车用气瓶1、项目背景1.1CNG气瓶介绍压缩天然气（CNG－CompressedNaturalGas）作为汽车动力源已有几十年历史。作为CNG储存容器的气瓶是CNG动力的关键部件。1.1.1CNG气瓶使用要求CNG气瓶的使用条件在CNG容器的标准中都有明确规定：CNG气瓶使用寿命不超过20年；CNG气瓶的工作压力：车用气瓶为20MPa，站用瓶为25MPa。设计安全系数为2.25～3.0。其设计的使用温度为15℃。由于环境温度的变化，当温度升高时，允许其工作压力达到125%；气体压力循环的最大数目为750～1000次/年。汽车运行时

2、的外部环境温度可在-40℃～+82℃之间变化，容器内所包含的气体温度不超过57℃。按NGV的要求，压缩天然气的杂质和其它有害气体含量的规定为：H2S和硫化物的分压最大为344.5Pa，或者H2S的含量小于20Ppm，不合有甲醇；水蒸气含量为：在车辆工作的特定的地理位置，压缩天然气的气体压力下，燃料罐内无水蒸气冷凝发生。美国消防协会规定，在站用瓶的储气条件下，水蒸气含量为16mg/m3（15℃，15MPa），并规定CO2的分压为0.048MPa。1.1.2CNG气瓶的资质认证CNG气瓶的资质认证试验用于证明气瓶的设计在其使用寿命范围内是否是安全的。对于每个新设计的气瓶要

3、求进行内容广泛的试验过程和试验项目；但是为了修正已有的气瓶设计，则可采用简化的试验运行。资质认证试验的具体试验项目如下：（1）水爆试验：该项试验主要用于验证各类容器的设计是否基本正确，对于钢质气瓶，试验其安全系数的大小是否与设计的一致；对于纤维复合材料增强的各类气瓶，还将验证其增强复合材料的应力比。（2）室温循环试验：该项试验主要用于证实CNG容器或内衬满足其使用寿命要求而不发生泄漏，同时也为了证实气瓶是否具有安全破坏的特征，即在破裂前发生泄漏。（3）环境循环试验：该项试验主要用于检验CNG容器或内衬是否可以承受在使用条件下可能遇到的各种流体如酸、碱等溶液的侵害；酸性

4、溶液对玻璃纤维和芳纶纤维增强的复合材料性能具有明显的影响，其它液体也会侵蚀增强纤维和树脂基体；压力循环将会促进基体树脂的裂纹张开：从而有助于流体溶入复合材料层内。在环境循环试验中，还使气瓶承受一系列的模拟砂子冲击的低能冲击，以检验在流体中暴露之前气瓶保护涂层的耐久性。（4）阻燃试验：该项试验主要用于证实燃料容器系统包括气瓶、压力释放装置在经受火烧或极限温度时，燃料容器内的气体会泄放；压力释放装置在压力、温度或压力与温度的综合作用下会发生作用，也就是说不管气瓶是在完全充气还是部分充气，燃料容器系统在火中都必须是安全的。（5）裂纹容限试验：这一试验主要用于模拟刀割、刨削等

5、使用中可能出现的损伤或缺陷，证明容器不会因存在适当的损伤而发生泄漏或破裂。专业知识分享WORD格式编辑整理（6）坠落试验：坠落试验用于模拟燃料容器在安装使用之前的搬运、装卸中可能引入的损伤或缺陷。并通过试验证实：这些损伤和缺陷，在容器的使用寿命中不会发生泄漏和破裂。坠落时容器可呈水平、垂直和45°方向落下。（7）穿透试验：正如众所周知的枪击试验那样，本试验在于证实，即使一个高能的冲击物使气瓶简体复合材料增强体穿透，燃料容器也不会发生碎状破裂。（8）渗透试验：本试验主要用于检验以非金属内衬或焊接非金属内衬所制成的全塑复合材料燃料容器不允许存在有超出标准规定所限制的天然气

6、渗漏损失。（9）天然气循环试验：本试验主要用于证实由于天然气气流所产生的静电或者由于天然气的迅速压缩和膨胀所引起的温度瞬变，不会引起气瓶的损伤。（10）加速应力破裂试验：本试验主要用于证实气瓶的增强纤维和树脂体系可以持续暴露在高温高压下而无衰变。（11）关于断裂性能的要求，及非破坏检验方法进行确定缺陷大小的有关试验：其目的在于寻找在金属容器和内衬中的裂纹、缺陷，包括疲劳敏感位置的鉴别，在破裂前的泄漏性能（1eak—beforc－break：LBB）和临界裂缝的大小（criticalflawsizes）。1.1.3复合材料CNG气瓶优势介绍由于CNG汽车的逐渐推广，CN

7、G气瓶将具有十分广阔的前景。CNG气瓶可用合金钢瓶，也可以是复合材料气瓶。CNG复合材料气瓶是在金属或塑料内衬外缠绕纤维增强树脂。按结构形式可以分为全缠绕、环缠绕；按内胆材料可分为塑料内胆、铝合金内胆和钛合金内胆、不锈钢内胆；按内胆壁厚分为承载内胆和非承载内胆；按几何形状分为柱形和、球形。与钢瓶相比，玻璃钢/复合材料气瓶具有以下优点：（1）比强度高复合材料（玻璃钢）比强度为钢的4倍，而比模量仅比钢低22%；比强度为铝的3倍，比模量仅比铝低19%。可见用玻璃钢制作CNG气瓶重量将大幅下降。若采用薄铝内衬，外以玻璃纤维或碳纤维浸渍环氧树脂后缠绕，其瓶重比