相對于全金屬氣瓶,纏繞氣瓶具有質量輕、剛度好、容重比系數高(見表8-7)、可靠性高、抗疲勞性能好、負載工作壽命長、疲勞循環和槍擊失效模式安全、可設計性強、生產費用低、研制周期短等諸多特點,在航天、航空和民用領域得到越來越廣泛的應用。
一、纏繞氣瓶(ping)
纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)的(de)發展始于20世紀50年(nian)代的(de)美(mei)國(guo),是基于火(huo)箭發動(dong)機(ji)復合(he)材料(liao)殼(ke)體(ti)技術,在金屬殼(ke)體(ti)表面纏(chan)繞(rao)玻璃纖維增強環氧樹脂基復合(he)材料(liao)。20世紀70年(nian)代,美(mei)國(guo)國(guo)家航空航天技術轉向民(min)用商業(ye)市(shi)場(chang),美(mei)國(guo)運輸部批(pi)準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping),采用玻纖和凱夫拉纖維生產環纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)。20世紀80年(nian)代,其他有關國(guo)家批(pi)準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)用于商業(ye)市(shi)場(chang),呼吸器(qi)成為纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)的(de)最(zui)大市(shi)場(chang)。20世紀90年(nian)代,壓縮天然氣(qi)車用纏(chan)繞(rao)瓶(ping)成為民(min)用領域復合(he)氣(qi)瓶(ping)的(de)主要(yao)市(shi)場(chang)之一。
2000年纏繞瓶(ping)(ping)技(ji)術(shu)(shu)引進我(wo)(wo)國(guo)(guo),近20年來,我(wo)(wo)國(guo)(guo)纏繞氣瓶(ping)(ping)的研(yan)制技(ji)術(shu)(shu)也取得(de)很大(da)的進步,部分(fen)產(chan)品(pin)性(xing)能也達到了國(guo)(guo)際先進水平,但是相(xiang)比國(guo)(guo)外發達國(guo)(guo)家,目前我(wo)(wo)國(guo)(guo)纏繞氣瓶(ping)(ping)標(biao)準相(xiang)對缺(que)乏(fa),纏繞氣瓶(ping)(ping)產(chan)品(pin)研(yan)發和(he)設計缺(que)少標(biao)準規(gui)范。
在民用領域(yu),纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的(de)(de)應用主(zhu)要包括:壓(ya)縮(suo)氣(qi)(qi)(qi)體和液化氣(qi)(qi)(qi)體用纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、車用壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、呼吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)等(deng)。而目(mu)前(qian)車用壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)具有較(jiao)大的(de)(de)市(shi)場份額,應用車用壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)是替代石油資源的(de)(de)新能源政(zheng)策,有效降低汽(qi)車的(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)排(pai)放所造成(cheng)(cheng)的(de)(de)污染。在保證氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)性能的(de)(de)前(qian)提下,開(kai)發(fa)纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)低成(cheng)(cheng)本制造技(ji)術是氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)企業快速發(fa)展的(de)(de)主(zhu)要途徑,低成(cheng)(cheng)本生產技(ji)術包括原材料、金屬內襯(chen)成(cheng)(cheng)型工(gong)藝、纖維樹(shu)脂復(fu)合工(gong)藝和質(zhi)量控制等(deng)方(fang)面(mian)。
二、拖車氣瓶
隨著工業和科(ke)學(xue)技術(shu)的(de)(de)(de)發展,工業發達(da)國家已在(zai)20世(shi)紀60年代就開(kai)始打破采(cai)(cai)用(yong)中,小容積(ji)(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)傳統的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體運(yun)(yun)輸(shu)方式(shi)(shi)(shi),而(er)采(cai)(cai)用(yong)充氣(qi)(qi)(qi)(qi)量(liang)較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。他們(men)將(jiang)幾個(ge)或十幾個(ge)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)頭部連(lian)通在(zai)一(yi)起(qi)井組裝(zhuang)(zhuang)在(zai)框(kuang)架里。放在(zai)拖(tuo)車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送氫、氧、氮(dan)、氦(hai)等永久氣(qi)(qi)(qi)(qi)體,通常作為(wei)(wei)儲(chu)罐(guan)用(yong)給用(yong)戶供氣(qi)(qi)(qi)(qi)。這種(zhong)車(che)(che)為(wei)(wei)載(zai)重半拖(tuo)車(che)(che),其名稱(cheng)叫(jiao)作管(guan)式(shi)(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)(tube trailer)。拖(tuo)車(che)(che)上(shang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)稱(cheng)為(wei)(wei)管(guan)式(shi)(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而(er)帶有框(kuang)架的(de)(de)(de)組裝(zhuang)(zhuang)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping),又(you)叫(jiao)作集裝(zhuang)(zhuang)管(guan)束(shu)(skid)。集裝(zhuang)(zhuang)管(guan)束(shu)既可(ke)以(yi)放在(zai)拖(tuo)車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送,也可(ke)放在(zai)船(chuan)上(shang)的(de)(de)(de)集裝(zhuang)(zhuang)箱(xiang)里運(yun)(yun)送。運(yun)(yun)送到(dao)指定(ding)地點(dian)后。還可(ke)將(jiang)其從拖(tuo)車(che)(che)上(shang)卸下,放在(zai)地面上(shang)做儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐(guan)用(yong)。這種(zhong)采(cai)(cai)用(yong)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)方式(shi)(shi)(shi)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提(ti)高了氣(qi)(qi)(qi)(qi)體裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)的(de)(de)(de)經濟性和安(an)全性。采(cai)(cai)用(yong)一(yi)輛(liang)(liang)拖(tuo)車(che)(che)運(yun)(yun)送的(de)(de)(de)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)約需要6輛(liang)(liang)裝(zhuang)(zhuang)載(zai)量(liang)5t的(de)(de)(de)汽車(che)(che)才能(neng)完(wan)成。由此可(ke)見.采(cai)(cai)用(yong)管(guan)式(shi)(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體可(ke)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提(ti)高運(yun)(yun)輸(shu)效率。降低搬運(yun)(yun)費(fei)用(yong)。同時(shi)采(cai)(cai)用(yong)管(guan)式(shi)(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減少(shao)了單個(ge)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)數(shu)量(liang),其不安(an)全的(de)(de)(de)因素和發生事故的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性也相應降低。表(biao)8-8是新興能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)備(bei)Φ711mm×6mm管(guan)加(jia)長捆綁車(che)(che)的(de)(de)(de)有關數(shu)據(ju)。
三、儲氣井用氣瓶(ping)
傳(chuan)統上(shang)的(de)儲氣(qi)(qi)(qi)井多(duo)用油套管作(zuo)(zuo)為儲氣(qi)(qi)(qi)容器,然(ran)而(er),現(xian)(xian)有(you)技術中(zhong)的(de)儲氣(qi)(qi)(qi)井結(jie)構(gou)存在以下(xia)(xia)缺(que)點:儲氣(qi)(qi)(qi)井罐(guan)體(ti)在25MPa作(zuo)(zuo)用下(xia)(xia)會(hui)產生彈性(xing)拉(la)伸變形,當(dang)儲氣(qi)(qi)(qi)井罐(guan)體(ti)與井壁間的(de)環形空間封固(gu)質量存在問題(ti)時(shi),由(you)于封固(gu)面的(de)摩(mo)擦阻力不(bu)足(zu)以抵抗筒體(ti)彈性(xing)變形產生的(de)作(zuo)(zuo)用力,就(jiu)會(hui)引發井體(ti)上(shang)竄(cuan)。此外,當(dang)儲氣(qi)(qi)(qi)井的(de)罐(guan)體(ti)罐(guan)壁出現(xian)(xian)裂(lie)紋、穿孔等現(xian)(xian)象時(shi),會(hui)引起(qi)“井下(xia)(xia)泄漏”,一旦出現(xian)(xian)這種情況(kuang),很難采取補救措施,整個儲氣(qi)(qi)(qi)井只能報廢處理。氣(qi)(qi)(qi)瓶式新(xin)型儲氣(qi)(qi)(qi)井就(jiu)能解(jie)決上(shang)竄(cuan)問題(ti),并且在出現(xian)(xian)“井下(xia)(xia)泄漏”問題(ti)時(shi),能方(fang)便(bian)提出氣(qi)(qi)(qi)瓶進行維修甚至更換。見圖(tu)8-18和(he)圖(tu)8-19所示(shi)。