相對于全金屬氣瓶,纏繞氣瓶具有質(zhì)量輕、剛度好、容重比系數(shù)高(見表8-7)、可靠性高、抗疲勞性能好、負(fù)載工作壽命長、疲勞循環(huán)和槍擊失效模式安全、可設(shè)計性強(qiáng)、生產(chǎn)費(fèi)用低、研制周期短等諸多特點,在航天、航空和民用領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。



一、纏繞氣瓶


  纏繞氣瓶的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代的美國,是基于火箭發(fā)動機(jī)復(fù)合材料殼體技術(shù),在金屬殼體表面纏繞玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。20世紀(jì)70年代,美國國家航空航天技術(shù)轉(zhuǎn)向民用商業(yè)市場,美國運(yùn)輸部批準(zhǔn)纏繞氣瓶,采用玻纖和凱夫拉纖維生產(chǎn)環(huán)纏繞氣瓶。20世紀(jì)80年代,其他有關(guān)國家批準(zhǔn)纏繞氣瓶用于商業(yè)市場,呼吸器成為纏繞氣瓶的最大市場。20世紀(jì)90年代,壓縮天然氣車用纏繞瓶成為民用領(lǐng)域復(fù)合氣瓶的主要市場之一。


  2000年纏繞瓶技術(shù)引進(jìn)我國,近20年來,我國纏繞氣瓶的研制技術(shù)也取得很大的進(jìn)步,部分產(chǎn)品性能也達(dá)到了國際先進(jìn)水平,但是相比國外發(fā)達(dá)國家,目前我國纏繞氣瓶標(biāo)準(zhǔn)相對缺乏,纏繞氣瓶產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計缺少標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。


  在民用領(lǐng)域,纏繞氣瓶的應(yīng)用主要包括:壓縮氣體和液化氣體用纏繞氣瓶、車用壓縮天然氣氣瓶、呼吸氣瓶等。而目前車用壓縮天然氣氣瓶具有較大的市場份額,應(yīng)用車用壓縮天然氣氣瓶是替代石油資源的新能源政策,有效降低汽車的尾氣排放所造成的污染。在保證氣瓶性能的前提下,開發(fā)纏繞氣瓶低成本制造技術(shù)是氣瓶企業(yè)快速發(fā)展的主要途徑,低成本生產(chǎn)技術(shù)包括原材料、金屬內(nèi)襯成型工藝、纖維樹脂復(fù)合工藝和質(zhì)量控制等方面。



二、拖車氣瓶


  隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)發(fā)達(dá)國家已在20世紀(jì)60年代就開始打破采用中,小容積氣瓶裝運(yùn)氣體的傳統(tǒng)的氣體運(yùn)輸方式,而采用充氣量較大的大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶裝運(yùn)氣體。他們將幾個或十幾個大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶的頭部連通在一起井組裝在框架里。放在拖車上運(yùn)送氫、氧、氮、氦等永久氣體,通常作為儲罐用給用戶供氣。這種車為載重半拖車,其名稱叫作管式拖車(tube trailer)。拖車上的氣瓶稱為管式拖車氣瓶(trailer tube)。而帶有框架的組裝在一起的氣瓶,又叫作集裝管束(skid)。集裝管束既可以放在拖車上運(yùn)送,也可放在船上的集裝箱里運(yùn)送。運(yùn)送到指定地點后。還可將其從拖車上卸下,放在地面上做儲氣罐用。這種采用大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶裝運(yùn)氣體的方式大大提高了氣體裝運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。采用一輛拖車運(yùn)送的天然氣。大約需要6輛裝載量5t的汽車才能完成。由此可見.采用管式拖車裝運(yùn)氣體可大大提高運(yùn)輸效率。降低搬運(yùn)費(fèi)用。同時采用管式拖車裝運(yùn)氣體大大減少了單個氣瓶的數(shù)量,其不安全的因素和發(fā)生事故的可能性也相應(yīng)降低。表8-8是新興能源裝備Φ711mm×6mm管加長捆綁車的有關(guān)數(shù)據(jù)。



三、儲氣井用氣瓶


  傳統(tǒng)上的儲氣井多用油套管作為儲氣容器,然而,現(xiàn)有技術(shù)中的儲氣井結(jié)構(gòu)存在以下缺點:儲氣井罐體在25MPa作用下會產(chǎn)生彈性拉伸變形,當(dāng)儲氣井罐體與井壁間的環(huán)形空間封固質(zhì)量存在問題時,由于封固面的摩擦阻力不足以抵抗筒體彈性變形產(chǎn)生的作用力,就會引發(fā)井體上竄。此外,當(dāng)儲氣井的罐體罐壁出現(xiàn)裂紋、穿孔等現(xiàn)象時,會引起“井下泄漏”,一旦出現(xiàn)這種情況,很難采取補(bǔ)救措施,整個儲氣井只能報廢處理。氣瓶式新型儲氣井就能解決上竄問題,并且在出現(xiàn)“井下泄漏”問題時,能方便提出氣瓶進(jìn)行維修甚至更換。見圖8-18和圖8-19所示。





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