复合材料气瓶冲击后损伤与剩余压力研究

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1、复合材料气瓶冲击后损伤与剩余压力研究（兴安盟特种设备检验所内蒙古兴安盟137400）摘要:随着国民经济的发展，我国汽车的牛产量与保有量不断增加，但是我国是明显的能源稀缺国，尤其像石油这种不可再牛能源，储备含量更是少之甚少，因此，使用天然气的汽车变应运而生，车载天然气，已经从袋装转化为瓶装，从一定程度上降低了安全系数，但是气瓶在受到剧烈的冲击后产生的损伤与剩余压力也会带来一定的影响，木文将对此进行简要分析。关键词:复合材料；气瓶冲击；损伤与压力一、刖吕目前在使用压缩轻型天然气汽车使用的气瓶一般有两种，一种是复合材料气瓶，一种是钢质气瓶，在

2、国外钢质材料气瓶的使用寿命大约在十五年左右，而复合材料气瓶按照其内胆所含材料的不同乂可以分为金属材料内胆和非金属材料内胆，在国内虽然没有明确的规定复合材料气瓶的使用寿命，但是，出于安全性考虑，一般符合材料气瓶每十年都会回收，不再继续使用。二、复合材料气瓶目前使用情况在我国目前使用最为广泛的气瓶除了钢质气瓶就是复合型材料气瓶，复合材料气瓶由于其使用材料的特殊性，在使用过程中也有一定的优势，按照一般的复合材料气瓶牛产厂家的出厂标识标准一般以15年为期，国家标准部门并没有在相关标准上标出严格的说明，在实际的应用过程中，往往是按照气瓶加气的次数

3、为准进行更新换代，而没有按照气瓶牛产厂家的标准实施，一般一个复合材料的气瓶加气次数在20000次，当气瓶加气次数达到这个标准就要废弄这个气瓶,重新使用新的气瓶，否则会存在一定的安全隐患，因为每次充气放气，对于复合材料气瓶都会产牛疲劳破坏，这种疲劳破坏是不可修复的，每一次的疲劳破坏都对气瓶是一次使用寿命的减轻，更何况一个气瓶在使用过程中要经历成千上万次的疲劳破坏，当这种破坏达到一定程度，气瓶无法继续承载这样的破坏时就会在瓶体内部产生裂纹，在一定的载荷及内部应力的作用下，瓶体单向压力载荷将无法继续运动，因此，整个瓶体将不能继续使用。另外，在

4、给气瓶充气的过程中,由于单次充气不彻底或者由于气瓶使用不规范会造成气瓶的进一步的损伤，这些都影响着气瓶的使用寿命，所以在使用气瓶的过程中要轻拿轻放，避免单次充气、放气不完全，争取每次充气都能完全使用，在瓶体内部不留余气，减少疲劳次数，这就能大大的增加气瓶的使用寿命，加长使用次数，进而在一定程度上保护地球上的能源不被浪费，三、气瓶冲击损伤的影响因素1、气瓶受冲击位置的影响对于球形的复合材料内部收到缠绕压力影响，对于收到内部压力影响的容器而言，在受压容器靠近接头处也就是每次充气放气的接口位置由于此处承受压力较为密集，集中受力现象严重。加之在

5、接头处收到环形容器内壁浸染效果的作用在内壁由于有较密集的载荷作用，在此处收到冲击的损伤往往是最小的，而且，接头处大都采用碳合金和环氧压力材料等小分子低密度的材料，无形中对接头处也起到一定的保护作用。但是对于气瓶的瓶体，由于受力面积较人，往往会遭受到外界冲击的机会比较大，加之瓶体内部收到气体的运动撞机，使得瓶体内部受到冲击的次数大大增加，这对于瓶体受到的冲击都会对瓶体产生一定的影响。2、气瓶受冲击损伤的检测对于气瓶冲击损伤的检测，最直接也是最迅速的方法就是目测法，通过目测法可以直观的看到瓶体在何部位有何损伤，通过人的肉眼仔细观察，首先观察

6、瓶体的大体表面有无明显的损坏，其次，在瓶体局部地位逐一排查，，最后就是借助一定的科学勘探镜观测气瓶表面的复合材料膜有无损伤，这样就能及时发现瓶体是否收到损坏。现在随着科学技术的不断进步，有些经济条件允许的厂家在对瓶体的探伤冲击检测中，大部分还会采用超声探测对内衬的凹陷翘张屈合以及压力容器的复合层分层进行准确探伤。采用超声反射就可以对冲击伤后的COPVS中出现的分层状况进行精准测算，而且可以进一步对内衬复合材料的缠绕状况进行准确的定量检测。3、气瓶自身因素影响气瓶在生产的过程中由于使用的是内部结构复杂的复合材料，复合材料本身由于分子间内部

7、碰撞力的作用使得分子在做机械运动的时候，彼此之间会产生相互作用力，这就人大加人了碰撞的次数，也就使得复合材料本身在制作气瓶时候会受到一定的影响，在瓶体在特殊工艺制作过程中也会受到相应力的作用产生相互碰撞，但是这些往往是不能被及吋检测出来，也就导致在瓶体使用的过程中不会及吋发现这种先天的缺陷，虽然不影响气瓶的继续使用，但是这样的气瓶天生比较脆弱也就相比起其他健康的气瓶更容易受到碰触，最后产生破裂。当然这都属于小概率事件，因为气瓶在出厂之前会经过严格的质量把关，经过高科技技术手段将这种风险降到最低。四、气瓶冲击损伤与剩余压力在实际生产生活的

8、应用过程中，为了能够将气瓶的冲击损伤与剩余压力降到最低，就必须要在压力容器的加压过程以及在复合材料内壁进行及时处理,依据国家相关质量标准认证，对瓶体本身以及使用的复合材料进行相关认证，并且在生产过程中的每一