纏繞層表面缺陷對CNG-2復合氣瓶爆破壓力的影響

李 斌，馬 凱，由宏新

(1.國家壓縮天然氣氣瓶質量監督檢驗中心，重慶 401120;2.大連理工大學 化機學院，遼寧 大連 116024)

0 引言

利用高強度纖維對壓力容器進行纏繞并固化，可以得到復合材料制作的壓力容器。由于復合材料具有諸多優點，例如比強度高、比模量大、可設計性、抗疲勞性能、破損安全性能及工藝性好等［1］，因此可以大幅度提高容器整體性能，使得復合材料壓力容器在社會生活的各個領域有著廣泛的應用［2-3］，纖維環纏繞復合氣瓶(CNG-2型復合氣瓶)就是一種典型的復合壓力容器。但復合材料也有表面硬度低、易劃痕、耐磨性差等缺點［4］，導致CNG-2型復合氣瓶在生產和使用過程中，在表面纖維纏繞層產生損傷缺陷，且據觀察，損傷的類型一般為小范圍的劃傷或者磨損。GB 24162—2009《汽車用壓縮天然氣金屬內膽纖維環纏繞氣瓶定期檢驗與評定》［5］規定，對于劃傷和磨損兩種類型的表面損傷，允許的可修復的復合材料纏繞層缺陷深度為1.25 mm。在日常的氣瓶檢測和報廢判定中，往往并沒有嚴格按照這一標準來執行，通常是按照經驗來判廢，同時這一規定缺乏嚴格的計算和試驗驗證，極有可能存在著缺陷深度超過1.25 mm，但是復合氣瓶仍然具有較大的剩余強度的可能［6］。因此，考察帶有一定尺寸表面缺陷的復合氣瓶的損傷容限與剩余強度，可以抑制對復合氣瓶的不合理報廢，更為重要的是通過考察帶有一定尺寸表面缺陷的復合氣瓶爆破，并分析其爆破的原因，有利于了解帶缺陷氣瓶的安全性能，方便對帶缺陷纏繞氣瓶的安全管理，在此基礎上，進一步分析可得出復合氣瓶的損傷容限。……