气瓶检验员培训讲稿车用CNG缠绕气瓶制造部分PPT学习教案.pptx
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1、会计学 1气瓶检验员培训讲稿车用CNG缠绕(chnro)气瓶制造部分第一页,共45 页。2 DBPVI姓 姓 名:韩冰 名:韩冰工作单位:大连市锅炉 工作单位:大连市锅炉(gul)(gul)压力容器检验研 压力容器检验研究院 究院通讯地址:辽宁省大连市西岗区新河街 通讯地址:辽宁省大连市西岗区新河街20 20号 号办公电话:办公电话:0411-82479193 0411-82479193移动电话:移动电话:E-MAIL E-MAIL:第1 页/共45 页第二页,共45 页。nn 1 车用CNG 缠绕气瓶简介nn 2 车用CNG 缠绕气瓶结构特征 nn 3 车用CNG 缠绕气瓶设计(shj)nn
2、 4 车用CNG 缠绕气瓶制造及制造过程中常见缺陷nn 5 车用CNG 缠绕气瓶检验nn 6 车用CNG 缠绕气瓶出厂文件和制造原始标志第2 页/共45 页第三页,共45 页。1 车用CNG缠绕(chnro)气瓶简介4 DBPVI第3 页/共45 页第四页,共45 页。nn 一、车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶与汽车用压缩天然气钢瓶相比(xin b)具有以下优点:气瓶重量轻、刚性好、强度高、气密性好、可靠性高。二、金属材料的疲劳破坏通常是没有明显预兆的突发性破坏,而复合材料中的增强物与基体的结合既能有效地传递载荷,又能阻止裂纹的扩展,提高了气瓶的断裂韧性。三、复合材料中的大量增强纤维使得材料
3、过载而少数纤维断裂时,载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上,使整个气瓶在短期内不至于失去承载能力。四、复合材料气瓶在受到撞击或高速冲击发生破坏时不会产生具有危险性的碎片,从而减少或避免了对人员的伤害;无需特殊处理就能满足耐腐蚀性能。5 DBPVI第4 页/共45 页第五页,共45 页。6 DBPVI第5 页/共45 页第六页,共45 页。第6 页/共45 页第七页,共45 页。2 车用CNG缠绕(chnro)气瓶结构特征 8 DBPVI第7 页/共45 页第八页,共45 页。车用CNG缠绕(chnro)气瓶结构分类nn 一般分为(fn wi)二种型式:双口型(型式A)和单口型(型式B),见下图所
4、示。9 DBPVI第8 页/共45 页第九页,共45 页。车用CNG缠绕气瓶的规格(gug)参数nn GB24160-2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠 绕气瓶的规定(gudng):适用于设计、制造公称工作压力为 20MPa 或 25MPa,公称水容积为 30 450L,使 用温度一般地区为-40 65,设计使用寿命为 15 年的环向缠绕气瓶。10 DBPVI第9 页/共45 页第十页,共45 页。车用 车用CNG CNG缠绕 缠绕(chnro)(chnro)气瓶型号的表示方法 气瓶型号的表示方法11 DBPVI 示例:公称工作压力(yl)为20 MPa,公称水容积为50 L,内胆公称外径
5、为325 mm,纤维采用玻璃纤维,结构型式为A型的车用压缩天然气钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶,其型号标记为:CNG2-G-325-50-20A。第10 页/共45 页第十一页,共45 页。3车用CNG缠绕(chnro)气瓶设计12 DBPVI第11 页/共45 页第十二页,共45 页。nn 盛装可燃气体的高压缠绕气瓶内胆应当选用钢或者铝合金等金属材料;缠绕气瓶钢质内胆用材,应当是电炉或氧气转炉(zhun l)冶炼的无时效性镇静钢;nn 钢内胆用材料抗拉强度大于880MPa,应当满足相应要求。nn 缠绕材料应当选用玻璃纤维、芳纶纤维或者碳纤维;缠绕气瓶承载层应当采用单一纤维环向缠绕或者全缠绕,不
6、得采用两种以上(包括两种)类型的纤维混缠。13 DBPVI气瓶安全技术监察 气瓶安全技术监察(jinch)(jinch)规程 规程 中对于材料和设计的规定 中对于材料和设计的规定第12 页/共45 页第十三页,共45 页。nn 气瓶的实际爆破安全系数:nn 车 用 钢 质 内 胆 玻 璃 纤 维 环 向 缠绕气瓶:2.5nn 车 用 钢 质 内 胆 碳 纤 维 及 芳 纶 纤维环向缠绕气瓶:2.35nn 瓶 体 金 属 材 料 屈 服(qf)强 度的 设 计 选 用 值 与 抗 拉 强 度 的 比值:0.90nn 设计使用年限:15 年14 DBPVI第13 页/共45 页第十四页,共45 页
7、。对设计(shj)的一般要求nn 根据薄膜应力(yngl)理论,通过计算可以求得,气瓶筒体的环向应力(yngl)是纵向应力(yngl)的 2 倍,所以环向是气 瓶的薄弱环节,气瓶的破裂一般是沿筒体的纵向开裂,即是由于作用在筒体的环向应力(yngl)达到材料的抗nn 拉强度极限所引起的。由于纤维是环向缠绕,因此缠绕层只承担环向应力(yngl);钢质内胆除承担完全的纵 向应力(yngl)外,还与缠绕层共同承担环向应力(yngl)。环向缠绕气瓶的设计应遵守“未爆先漏”(Leak-before-break,LBB)准则,即气瓶材料具有足够 的韧性,快速断裂前裂纹已穿透壁厚,导致泄漏发生,可避免突发快速
8、断裂,减少损失。15 DBPVI第14 页/共45 页第十五页,共45 页。nn(1)设计使用寿命nn GB24160-2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶的规定的使用寿命为 15 年。疲劳次数 依据使用年限1000 次确定,即以平均每年 1000 次的使用次数模拟气瓶的疲劳使用寿命。nn(2)最大许用工作压力 nn 公称工作压力 P 是以 20 为基准温度的限定充装压力,环向缠绕气瓶允许达到的大许用工作压 力 Pm 为公称工作压力 P 的 1.3 倍。这个压力与内胆小设计爆破(bop)压力相等,由此可见环向缠绕气瓶的 安全系数是非常高的。16 DBPVI第15 页/共45 页第十六页
9、,共45 页。nn(3)温度范围nn 气 体 温 度:设 计 环 向 缠 绕 气瓶 时 应 考 虑 气 体 温 度 变 化 的 影响:a)在 静 止 条 件 下,环 向 缠绕 气 瓶 内 气 体 的 温 度 变 化 应 处于-40 65 范 围 之 内。b)在 充 装 和 排 放 时,气 体 温 度 的变 化 可 以 超 过(chogu)-40 65 的 范 围。缠 绕 气 瓶 温 度:设 计 环 向 缠 绕 气 瓶 时 应 考 瓶 体虑 材 料 温 度 变 化 的 影 响:a)环向 缠 绕 气 瓶 材 料 的 温 度 变 化 应处 于-40 82 范 围 之 内;b)当 温 度 超 过(ch
10、ogu)65 时,应 仅 限 于 瓶 体 局 部,或 在 相 当短 的 时 间 内。除 了 在 充 装 和 排放 时 的 条 件 下,环 向 缠 绕 气 瓶的温度不得超过(chogu)65。17 DBPVI第16 页/共45 页第十七页,共45 页。nn(4)气体成分 nn 应 符 合 GB 18047 车 用 压 缩 天然气的规定要求。nn(5)外表面 nn 设 计 环 向 缠 绕 气 瓶 时,应 考 虑其 连 续 承 受 机 械 损 伤 或 化 学 侵蚀 的 能 力。环 向 缠 绕 气 瓶 外 表面 应 能 适 应 下 列 工 作 环 境:间 断 地 浸 入 水 中,或 者 道 路溅 水;
11、车 辆 在 海 洋 附 近 行驶(xngsh),或 者 在 用 盐 融化 冰 的 路 面 上 行 驶(xngsh);阳 光 中 的 紫 外 线 辐 射;砾 石 的 冲 击;接 触 酸 和碱 溶 液、肥 料;汽 车 用 液体 的 侵 蚀,包 括 汽 油、液 压 油、电 池 酸、乙 二 醇 和 油;接触排放的废气18 DBPVI第17 页/共45 页第十八页,共45 页。对气瓶材料(cilio)的选择nn 1 内胆材料的选用 nn(1)内胆材料的基本要求:车用压缩天然气钢质内胆纤维环向缠绕气瓶材料应具有较高强度、良好的塑性和足够的韧性,以 保证气瓶的安全可靠。由于环向缠绕气瓶所充装的介质为天然气,
12、尽管天然气在充装前经过脱硫、脱水、脱轻油(qn yu)处理,其硫化氢含量较低,但气瓶中残存有水时,水中溶入大量的硫化氢,会对气瓶产生腐蚀作用,并可能 产生硫化氢应力腐蚀(SCC)。这就要求严格限制材料的硫、磷含量,以提高材料的抗应力腐蚀性能。第18 页/共45 页第十九页,共45 页。nn(2)车用气瓶安全技术监察规程和 GB24160-2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 对钢质内胆材料的一般规定:nn 应是电炉或氧气转炉冶炼的无时效性镇静钢。应选用优质铬钼钢。应具有良好(lingho)的低温冲击性能。应符合其相应的国家标准或行业标准的规定,并有质量合格证明书。环向缠绕气瓶制造单位应
13、 按炉罐号进行各项指标的验证分析。材料的化学成分限定符合标准的要求,其化学成分允许偏差应符合 GB/T 222 钢的成品化学成 分允许偏差的规定。钢坯低倍组织不允许有白点、残余缩孔、分层、气泡、异物和夹杂;中心疏松不应大于 2.0 级,偏析不应大于 2.5 级。第19 页/共45 页第二十页,共45 页。nn 无缝钢管的直线度应不大于 1.5mm/m,圆度应不大于外径允许偏差的 80%。钢管的内外(niwi)表面 不得有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤。若有缺陷必须完全清除,清除处应光滑,清除后的实际壁厚 不得小于壁厚允许的小值。无缝钢管应由钢厂按 GB/T 5777 无缝钢管超声波探伤检验方法的
14、规 定逐根进行纵向和横向超声波探伤检验,应符合验收等级 C5 的规定。第20 页/共45 页第二十一页,共45 页。nn 2 缠绕层材料的选用 nn 由于气瓶反复地进行充装,因此要求缠绕层在持续载荷和循环加载下应有非常高的安全可靠性,纤维和树脂材料的选用和匹配直接影响环向缠绕气瓶的安全性能。(1)纤维的选用 纤维增强层的主要作用是保证(bozhng)产品在受力的情况下,具有足够的强度、刚度和稳定性。其中纤维是主要的承载体,树脂只是对纤维起粘结作用,并在纤维之间起着分布和传递载荷的作用。因此选择高强度、高弹性的增强纤维和性能良好的树脂是提高结构承载能力的重要因素。复合材料所用的增强 材料主要有三
15、类:碳纤维、Kevlar 纤维(也叫芳纶纤维)和玻璃纤维。第21 页/共45 页第二十二页,共45 页。nn 不论从设计优化方面考虑,还是从经济方面考虑,选用玻璃纤维作为增强层材料性价比都是高 的。我国的环向缠绕气瓶增强层材料一般都采用玻璃纤维。玻璃纤维不燃烧(rnsho),耐高温性能好。它具有强度高、延伸率大、抗冲击性能好、价格低廉等特点。nn 但也存在弹性模量小、密度大、比刚度低、不耐磨、易折断、易受机械损伤和长期放置强度稍有下降 的缺点。第22 页/共45 页第二十三页,共45 页。nn(2)树脂基体的选用 nn 基体材料起粘接纤维的作用,以剪切力的形式向纤维传递载荷,并保护纤维免受外界
16、环境的损伤。nn 根据环向缠绕(chnro)气瓶的使用特性,要求缠绕(chnro)所用的树脂须具有较高的韧性,否则在气瓶受内压作用时会因内胆和复合材料延伸率差别过大而在界面上产生轴向和环向应力,使复合材料层与内胆脱粘,不能作为一个整体同时受力,影响材料性能的发挥。浸渍材料可以是热固性或热塑性树脂。适合的基体材料有:环氧、改性环氧、聚脂和乙烯类热固 性树脂和聚乙烯、聚酰胺热塑性树脂。环向缠绕(chnro)气瓶采用的树脂一般为环氧树脂。第23 页/共45 页第二十四页,共45 页。GB24160-2009对设计(shj)的要求nn GB24160-2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶标准是
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