气瓶检验员培训讲稿车用CNG缠绕气瓶制造部分ppt课件

1、车辆用CNG缠绕气瓶设计制造，大连市锅炉压力容器检验研究院韩冰2016.8.13，名称：韩冰工作单位：大连市锅炉压力容器检验研究院通信地址：辽宁省大连市西岗区新河20号办公电话动电话：138411277第一次CNN 第一次CNG缠绕气缸简介，第二次4DBPVI，金属材料的疲劳破坏通常是没有明显征兆的突发性破坏，复合材料的增强和气体的结合有效地传递载荷，防止裂纹的扩展，提高气瓶的破裂韧性。 第三，由于复合材料的大量增强纤维，材料过载，少数纤维断裂，负载迅速重新分配给未破坏的纤维，防止整个气瓶短期内丧失装载能力。4.复合材料气瓶在被碰撞或高速冲击破坏时不会产生危险的碎

2、片，减少或避免对人员的伤害。没有特殊处理就能满足腐蚀性。5DBPVI，6DBPVI，7DBPVI，2汽车CNG绕组气缸结构特性，8DBPVI，汽车CNG绕组气缸结构分类，一般分为两种类型：双端口类型(a型)和单端口类型(b型)见下，9DBPVI，10DBPVI，车辆用CNG缠绕圆柱模型的表示，如公称工作压力20 MPa，公称水体积50 L，内墙公称外径325 mm，纤维为玻璃纤维，结构型A型车辆用压缩天然气钢内墙玻璃纤维环缠绕圆柱，模型段宜恩：CNG2-，110缠绕气瓶钢内载体必须是电炉或氧气电炉冶炼的穆什省稳定钢。钢内墙材料的抗拉强度大于880MPa，必须满足相应的要求。缠绕的材料必须使用玻

3、璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。气瓶装载层必须用单个纤维环或全部缠绕，混合两种或两种以上(包括两种)类型的纤维渡边杏。气瓶安全技术监察规定中有关材料和设计的规定，14DBPVI，气瓶实际爆破安全系数：车辆用钢内胆玻璃纤维环缠绕在气瓶上：2.5车辆用钢内胆碳纤维及芳纶纤维环缠绕在气瓶上：2.35瓶体金属材料屈服强度的设计选择值与抗拉强度的比率：0.90设计寿命：15年设计的一般要求可以根据薄膜应力理论通过计算得到，气缸筒的环应力是纵向应力的两倍，因此环是气瓶的薄弱环，气缸破裂一般是沿着筒体的纵向裂纹发生的。也就是说，作用于圆柱上的环应力达到材料的抗拉强度限制而产生。纤维缠绕在环形上，因此缠绕的层只承受

4、环形应力。钢内壁不仅承受完整的纵应力，还承受缠绕层和环应力。环绕圆柱的设计必须符合“第一次未爆炸泄漏(Leak-before-break，LBB)”准则。也就是说，气缸材料具有足够的韧性，快速破裂前裂纹穿透壁厚，产生泄漏，可以防止突然破裂，减少损失。15DBP VI，(1)设计寿命GB24160-2009车辆用压缩天然气钢内胆环绕气缸的规定使用寿命为15年。疲劳次数以寿命1000次，即平均每年使用1000次的次数模拟圆柱的疲劳寿命。(2)最大允许工作压力公称工作压力P是20基准温度的限制填充压力，环绕圆柱允许的最大允许工作压力Pm是公称工作压力P的1.3倍。这种压力等于内胆设计爆破压力，可见环

5、绕圆柱的安全系数很高。16dbpvi，(3)温度范围气体温度：设计环形缠绕圆柱时，需要考虑气体温度变化的影响。a)停止条件下环绕圆柱内气体的温度变化应在-40 65范围内。b)充电和排放时气体温度的变化可以超过-40 65的范围。缠绕圆柱温度：设计环缠绕圆柱时，必须考虑材料温度变化的影响。a)环绕圆柱材料的温度变化应在-40 82范围内。b)温度超过65时，应限制在病原体部分或相当短的时间内。除充电和排放条件外，环绕气缸的温度不得超过65。17DBP VI，(4)气体成分必须符合GB 18047车辆的压缩天然气法规要求。(5)外表面设计环缠绕圆筒时，应考虑持续承受机械损伤或化学侵蚀的能力。环绕

6、圆柱外表面必须能够间歇性地浸入水中或适应在路上溅水的工作环境。车辆在大海附近行驶，或在用盐融化冰的路面上行驶。阳光的紫外线辐射；砾石的冲击酸碱溶液，暴露在肥料中；包括汽油、液压油、电池酸、乙二醇、油在内的汽车液体的侵蚀排出的废气，18DBPVI，气瓶材料选择，1内胆材料选择，(1)内胆材料选择的基本要求：车辆用压缩天然气钢内胆纤维环缠绕气缸材料的强度、可塑性、韧性高，气缸的安全性才高环充满缸内的介质是气体，因此在气体充电前经过脱硫、脱水、脱气处理，硫化氢含量低，但缸内还有水的时候，在水中溶解大量硫化氢，会对气瓶产生腐蚀作用，并可能发生硫化氢应力腐蚀(SCC)。为此，必须严格限制材料的硫、磷含量

7、，提高材料的抗应力腐蚀性能。19 DBP VI，(2)车辆用气瓶安全技术监察规定和GB24160-2009车辆用压缩天然气钢内胆环缠绕在圆筒上，对钢内胆材料的一般规定：必须是用电炉或氧气电冶炼的紧急性稳定钢。必须选择优质的铬钼钢。低温冲击性能要好。必须符合相关国家标准或行业标准的规定，并具有质量合格证书。环形缠绕气瓶制造单位应根据炉筒号码进行各种指标的验证分析。材料的化学成分限制符合标准要求，其化学成分的允许偏差应符合GB/T 222钢成品化学成分的允许偏差规定。钢坯低倍组织不允许白点、残余收缩、分层、气泡、异物和杂物。中心浮石盒不能大于2.0级，偏角不能大于2.5级。20DBPVI，无缝钢管

8、的直线度必须小于1.5mm/m，圆度必须小于外径允许偏差的80%。钢管内外表面有裂纹、折叠、轧制、双层、疤痕时渡边杏。有缺陷必须完全消除，清除必须平滑，清除的实际墙厚度不能小于墙厚度允许的较小值。无缝钢管应在钢厂根据GB/T 5777无缝钢管的超声波探伤检验方法，根据根进行纵向和横向超声波探伤检验，并符合验收等级C5的规定。21 DBP VI，2缠绕材料的选择对气瓶反复充电，因此缠绕层在持续载荷和循环载荷下需要非常高的安全性。纤维和裴秀智材料的选择和匹配直接影响环形缠绕圆柱的安全性能。(1)纤维选择纤维增强层的主要作用是确保产品受力时强度、刚度和稳定性足够。其中纤维是主要载体，树脂只对纤维起粘

9、合作用，在纤维之间分配和传递载荷。因此选择高强度、高弹力增强纤维和性能好的树脂是提高结构承载能力的重要因素。复合材料使用的增强材料主要包括三类：碳纤维、凯夫拉纤维(也称为芳纶纤维)和玻璃纤维。22DBPVI，从设计优化和经济角度选择玻璃纤维作为增强层材料的性价比，都是高性价比。我国的环缠绕圆筒增强层材料一般使用玻璃纤维。玻璃纤维不燃烧，耐高温性好。具有强度高、延伸率大、抗冲击性好、价格便宜等特点。但是，弹性系数小、密度高、刚度低、不耐磨、容易折断、机械损伤和长期部署强度略差的缺点也是存在的。23DBP VI，(2)裴秀智气体的可选基材料用作粘合纤维，以剪切力的形式向纤维施加载荷，并保护纤维免受

10、外部环境的破坏。环状缠绕根据气瓶的使用特性，缠绕所需的树脂必须具有较高的韧性。否则，内压作用于内压时，内胆和复合材料伸长率的差异太大，界面产生轴向和环形应力。复合材料层和内墙解吸整体同时受力，不能影响材料性能的发挥。(David aser，Northern Exposure，Northern Exposure)浸渍材料可以是热固性或热塑性塑料。合适的基体材料包括环氧、改性环氧、聚脂、乙烯类热固体树脂和聚乙烯、聚酰亚胺热塑性塑料。环形缠绕圆筒中使用的树脂通常是环氧树脂。24DBPVI，GB24160-2009的设计要求，GB24160-2009车辆用压缩天然气钢内壁环缠绕气瓶标准是ISO1143

11、9: 2000气瓶用天然气高压气瓶(英文)相关CNG-2型气瓶部分修改。ISO 11439标准是面向性能的标准，其原则是，如果产品通过所有实验，产品将安全。因此，ISO 11439标准要求对设计进行适当的分析验证，以便产品可以通过实验，而无需指定设计公式。25DBPVI，环绕圆柱的强度设计理论目前环绕圆柱的机械计算一般使用网格理论分析。其基本假设如下。(1)病体用连续纤维缠绕，纤维均匀分布，对称。(2)树脂不计算承载能力。(3)纤维仅受拉应力，没有抗弯和剪切变形的能力。对于单向力，纤维应放置在主应力方向，纤维使用量由力大小计算。具体要求如下：(26DBP VI，(1)未提供设计公式，但在设计时

12、必须进行适当的计算、分析和论证，以便环绕圆柱成功通过此标准中规定的材料、样式和放置等。(2)设计必须保证环绕圆柱在正常使用过程中由于压力部件质量下降而导致的故障模式是“第一次未爆炸泄漏”。金属内壁泄漏的原因只能是疲劳裂纹的扩展。(3)设计时，内墙材料屈服强度的保证值不得超过抗拉强度保证值的90%。必须调节内墙材料的实测抗拉强度，热处理后内墙材料的大抗拉强度不能超过880MPa。车辆用压缩天然气钢内胆材料、材料的实际抗拉强度大于880MPa，在严格控制27DBPVI、材料黄磷等成分含量的条件下，应通过该标准规定的硫化氢应力腐蚀实验(应力环法)，将材料的实际抗拉强度提高到950MPa。在制造过程中

13、，渡边杏材料的实际硫、磷等成分含量和热处理后的实际拉伸强度超过硫化氢应力腐蚀实验报告中样品材料的硫、磷含量和拉伸强度控制范围。材料加工单位应当向圆筒制造单位提供由钢坯生产单位发行的钢锭质量证书和材料加工单位发行的热关联或冷发管质量证书。要改变材料的等级、生产单位、冶炼方法、热加工方法等，必须再次进行硫化氢应力腐蚀实验。28dbpvi，(4)环绕圆柱水压试验压力Ph是公称工作压力p的1.5倍。(5)内胆设计爆破压力必须是气缸公称工作压力P的1.3倍。(6)环形缠绕气瓶的小设计爆破压力不能小于给定值。在连续载荷和循环载荷条件下，复合材料缠绕层的设计要保证高可靠性，纤维应力比必须满足相应的规定。29

14、 DBP VI，7)应力分析：需要使用可用于材质非线性分析的软件(专用计算机程序或有限元分析程序)创建计算复合材料机械性能的相应模型，30DBPVI，末端结构末端结构可以使用半球形、椭圆形、碟形等凸面结构，绕柱面可以在末端打开瓶口。瓶口螺丝应符合GB8335气瓶专用螺丝的规定。瓶口的厚度必须在承受阀门的力矩和铆钉领的额外外力时防止变形。31DBPVI，车辆用CNG缠绕气瓶样式测试，新设计和设计变更类型测试项目：内壁：壁厚测量，内外表面检查，制造公差检查，瓶孔螺纹检查，硬度测试，拉伸测试，冲击测试，冷成型测试，金相测试，底部解剖学圆柱：缠绕层之间的剪切强度、缠绕层抗拉强度、缠绕层外观检查、水压测

15、试、气密测试、水压爆破测试、常温压力循环测试、极限温度压力循环测试、加速应力破裂测试、射击测试、火灾测试、裂纹允许测试、酸环境测试、第一次未爆炸泄漏测试和高温成品瓶以相同规格、相同设计、相同制造工艺、相同复合材料模型、连续制造为条件。无缝气瓶，相同的设计，相同的炉罐材料，相同的制造工艺和相同的热处理规范根据相同的炉或连续热处理条件放置；控制瓶抛光和闭合：无损检测气缸热处理：34DBPVI，纤维缠绕气缸硬化(1)纤维缠绕气缸必须进行硬化制度或硬化工艺评价，制定硬化工艺规定，并符合相应标准的规定。(2)通过形式实验确定的裴秀智体系和固化制度，可以随意变更，渡边杏。(3)对铝合金内胆瓶的硬化温度和时间不应影响内胆的性能。35DBPVI，汽车CNG缠绕气缸制造工艺，36DBPVI，汽车CNG缠绕气缸制造，1，衬垫制造2.玻璃纤维缠绕：环绕圆柱的线型是环绕的，缠绕期间内墙沿自身轴以一定速度旋转，卷线头沿与内墙轴平行的方向均匀地缓慢移动，内墙每星期旋转一圈，围绕线头向前移动一股宽度，循环直到线均匀地装入内墙。(莎士比亚，帆板运动，书籍)(3)。京华