环缠绕钢内胆复合气瓶轴向破裂原因分析

为了研究环缠绕钢内胆复合气瓶(CNG-Ⅱ)轴向破裂原因,对实际CNG-Ⅱ气瓶水压爆破试验中出现轴向破裂的气瓶进行有限元分析。对比水压爆破试验结果和有限元分析结果,验证有限元建模的准确性。在此基础上,对受试气瓶进行应力分析,研究气瓶内胆和缠绕层的应力分布,得出气瓶在爆破压力下,内胆筒体段轴向应力大于环向应力,产生超压破坏,发生轴向破裂。

气瓶内衬屈服强度对环缠绕复合气瓶疲劳性能影响的研究

为考察气瓶内衬材料的屈服强度对环缠绕复合材料气瓶(CNG-Ⅱ)性能影响,利用有限元数值模拟的方法,在气瓶的结构参数、纤维缠绕层参数、内衬材料的抗拉强度、自紧压力一定的情况下,研究内衬屈服强度变化对气瓶疲劳寿命的影响。有限元分析结果表明,随着内衬材料屈服强度的增加,CNG-Ⅱ复合气瓶的自紧效果变差,工作压力下所受环向平均应力增大,疲劳寿命降低。同时,对三种不同规格尺寸的环缠绕气瓶在不同屈服强度下的疲劳试验数据进行分析,进一步验证了复合气瓶的寿命随着内衬屈服强度的增加而减小。因此,在CNG-Ⅱ复合气瓶的生产过程中,有必要在一定程度上降低内衬的屈服强度,以改善复合气瓶的性能。

环缠绕钢内胆气瓶爆破失效分析

为了研究环缠绕钢内胆气瓶(CNG-Ⅱ气瓶)爆破失效原因,对制造过程中爆破失效的钢内胆气瓶断口、材料化学成分、力学性能、内外表面无损检测和金相组织进行试验研究和分析,对钢管热轧、热扩和冷拔工艺进行分析。结果表明,环缠绕钢内胆气瓶爆破失效的原因为:钢管终轧温度高、冷却速度慢导致化学成分偏析的钢管出现网状碳化物;热扩推挤速度快造成钢管加热时间不足,使钢管在低于工艺要求温度下热扩,导致存在网状碳化物的钢管开裂,形成孔洞和裂纹,冷拔加速材料内部孔洞和裂纹扩展;气瓶在水压试验或水压爆破试验中因材料中的孔洞或裂纹快速扩展出现爆破失效。