自緊影響CNG-2氣瓶疲勞壽命的主因探究

劉培啟 周天送 古海波 劉 巖 李毅超

(1. 大連理工大學(xué)化工機(jī)械學(xué)院；2. 大連市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院)

自緊影響CNG-2氣瓶疲勞壽命的主因探究

劉培啟1周天送1古海波2劉 巖2李毅超2

(1. 大連理工大學(xué)化工機(jī)械學(xué)院；2. 大連市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院)

利用有限元數(shù)值分析，根據(jù)歐標(biāo)EN13445-3-2009相關(guān)規(guī)定，對(duì)自緊影響氣瓶疲勞性能的原因和規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明：隨著自緊壓力的增加，氣瓶內(nèi)膽工作壓力下拉應(yīng)力降低，但零壓下壓應(yīng)力增加，使得內(nèi)膽的應(yīng)力幅基本保持不變，而平均應(yīng)力降低。另外，依據(jù)EN13445-3-2009相關(guān)理論，得出應(yīng)力幅不是自緊改善氣瓶疲勞性能的主要原因，平均應(yīng)力降低才是影響疲勞壽命主因的結(jié)論。

CNG-2氣瓶 自緊 應(yīng)力幅值 平均應(yīng)力

壓縮天然氣汽車(CNGV)具有燃燒穩(wěn)定性好、環(huán)境污染小及燃料價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，自誕生以來便獲得廣泛認(rèn)可[1]。車載壓縮天然氣鋼質(zhì)內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶(以下簡稱CNG-2氣瓶)作為一種經(jīng)濟(jì)、清潔、環(huán)保的燃?xì)鈨?chǔ)運(yùn)設(shè)備，是壓縮天然氣汽車最關(guān)鍵的專用裝置之一[1～3]。近年來，由于氣瓶泄漏、斷裂及爆炸等事故頻發(fā)，且事故破壞性大、輻射范圍廣，CNG-2氣瓶的安全性受到前所未有的重視。在CNG-2氣瓶所有失效形式中，疲勞失效所占的比例越來越大。疲勞失效是氣瓶在反復(fù)充、放氣的壓力循環(huán)中，筒體出現(xiàn)的疲勞裂紋萌生、生長直至斷裂的現(xiàn)象。若為橫向斷裂，危害性等同于爆炸；若在筒體中部先漏后破，則危害性相對(duì)最小[3]。

在CNG-2氣瓶加工工藝中，通常采用施加一定自緊壓力的形式改善氣瓶的抗疲勞性能[4]。……