相对于全金属气瓶,缠绕气瓶具有质量轻、刚度好、容重比系数高(见表8-7)、可靠性高、抗疲劳性能好、负载工作寿命长、疲劳循环和枪击失效模式安全、可设计性强、生产费用低、研制周期短等诸多特点,在航天、航空和民用领域得到越来越广泛的应用。



一、缠绕气瓶


  缠绕气瓶的发展始于20世纪50年代的美国,是基于火箭发动机复合材料壳体技术,在金属壳体表面缠绕玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料。20世纪70年代,美国国家航空航天技术转向民用商业市场,美国运输部批准缠绕气瓶,采用玻纤和凯夫拉纤维生产环缠绕气瓶。20世纪80年代,其他有关国家批准缠绕气瓶用于商业市场,呼吸器成为缠绕气瓶的最大市场。20世纪90年代,压缩天然气车用缠绕瓶成为民用领域复合气瓶的主要市场之一。


  2000年缠绕瓶技术引进我国,近20年来,我国缠绕气瓶的研制技术也取得很大的进步,部分产品性能也达到了国际先进水平,但是相比国外发达国家,目前我国缠绕气瓶标准相对缺乏,缠绕气瓶产品研发和设计缺少标准规范。


  在民用领域,缠绕气瓶的应用主要包括:压缩气体和液化气体用缠绕气瓶、车用压缩天然气气瓶、呼吸气瓶等。而目前车用压缩天然气气瓶具有较大的市场份额,应用车用压缩天然气气瓶是替代石油资源的新能源政策,有效降低汽车的尾气排放所造成的污染。在保证气瓶性能的前提下,开发缠绕气瓶低成本制造技术是气瓶企业快速发展的主要途径,低成本生产技术包括原材料、金属内衬成型工艺、纤维树脂复合工艺和质量控制等方面。



二、拖车气瓶


  随着工业和科学技术的发展,工业发达国家已在20世纪60年代就开始打破采用中,小容积气瓶装运气体的传统的气体运输方式,而采用充气量较大的大容积钢质无缝气瓶装运气体。他们将几个或十几个大容积钢质无缝气瓶的头部连通在一起井组装在框架里。放在拖车上运送氢、氧、氮、氦等永久气体,通常作为储罐用给用户供气。这种车为载重半拖车,其名称叫作管式拖车(tube trailer)。拖车上的气瓶称为管式拖车气瓶(trailer tube)。而带有框架的组装在一起的气瓶,又叫作集装管束(skid)。集装管束既可以放在拖车上运送,也可放在船上的集装箱里运送。运送到指定地点后。还可将其从拖车上卸下,放在地面上做储气罐用。这种采用大容积钢质无缝气瓶装运气体的方式大大提高了气体装运的经济性和安全性。采用一辆拖车运送的天然气。大约需要6辆装载量5t的汽车才能完成。由此可见.采用管式拖车装运气体可大大提高运输效率。降低搬运费用。同时采用管式拖车装运气体大大减少了单个气瓶的数量,其不安全的因素和发生事故的可能性也相应降低。表8-8是新兴能源装备Φ711mm×6mm管加长捆绑车的有关数据。



三、储气井用气瓶


  传统上的储气井多用油套管作为储气容器,然而,现有技术中的储气井结构存在以下缺点:储气井罐体在25MPa作用下会产生弹性拉伸变形,当储气井罐体与井壁间的环形空间封固质量存在问题时,由于封固面的摩擦阻力不足以抵抗筒体弹性变形产生的作用力,就会引发井体上窜。此外,当储气井的罐体罐壁出现裂纹、穿孔等现象时,会引起“井下泄漏”,一旦出现这种情况,很难采取补救措施,整个储气井只能报废处理。气瓶式新型储气井就能解决上窜问题,并且在出现“井下泄漏”问题时,能方便提出气瓶进行维修甚至更换。见图8-18和图8-19所示。





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