車用壓縮天然氣全復合材料氣瓶缺陷分析

且聽風吟

車用壓縮天然氣全復合材料氣瓶缺陷分析
雷 閩， 李文春， 梁勇軍
( 北京市特種設備檢測中心， 北京 1 0 0 0 2 9 )  
摘 要： 在對車用壓縮天然氣全復合材料氣瓶進行定期檢驗過程中， 發現氣瓶內膽出現鼓包和裂紋
等缺陷。為了確定缺陷產生的原因， 對復合氣瓶內膽材質進行力學性能、 微觀分析、 纏繞層和內膽
材料線膨脹系數測試。在此基礎上， 采用工業C T方法分析了氣瓶內壓與缺陷產生的關系。分析
認為， 纏繞層與內膽材料線膨脹系數不同是復合氣瓶產生鼓包和裂紋的根本原因， 同時， 充放氣過
程中的內壓和溫度的低周循環也是氣瓶產生缺陷的重要因素。  
關鍵詞： 壓縮天然氣； 全復合材料氣瓶； 鼓包； 裂紋； 線膨脹系數； 工業 C T  
中圖分類號： T E 8 3 4   文獻標識碼： B   文章編號 ： 1 0 0 1 — 4 8 3 7 ( 2 0 1 0 ) 0 3— 0 0 5 6— 0 6  
d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1—4 8 3 7 ． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 1 1  


1 前言
隨著經濟建設的快速發展， 對特種設備安全性
提出了越來越高的要求。目前， 北京市內以壓縮天
然氣作為清潔燃料的汽車已達4 1 0 0余部， 已安裝的
車用壓縮天然氣復合材料氣瓶數量約為2 0 0 0 0只。  
由于使用環境特殊， 對車用纏繞氣瓶的安全性能提
出了更高的要求。  
在對車用壓縮天然氣全復合材料氣瓶進行的首
次定期檢驗中， 總檢氣瓶數量 1 2 1   1 9只， 其中合格的
只有3 8 6 8只， 檢驗合格率僅為3 2 ％左右， 出現的主
要問題是外部損傷、 過渡件螺紋直徑與瓶閥不符、 水
壓試驗與氣密試驗泄漏、 法蘭切根、 內膽鼓包、 裂紋
等情況。針對以上情況， 對在用的同類( 同廠家) 氣
瓶進行深入地分析研究， 以期得出有效監控氣瓶安
全可靠使用的方法和途徑。  
2 復合氣瓶檢測
發展燃氣汽車的重要和關鍵零部件之一是加氣
站的高壓氣瓶和燃氣汽車用的壓縮天然氣( C N G)  
氣瓶。氣瓶的性能和質量不僅會影響到燃氣汽車的
發展， 而且直接影響到燃氣汽車的使用安全。無縫
鋼質氣瓶的生產始于 1 8 9 7年美國的 C P I 公司， 作為
氣體燃料容器， 鋼質容器的制造工藝和性能也 日漸
完善， 規格尺寸也較齊備， 容積從 1 0～4 0 0   L各種規
格的氣瓶都在生產， 以適合于各種用途的需要， 但鋼
質氣瓶重量較大， 限制了其在汽車上的發展。  
為了提高氣瓶的容重比， 減輕同樣容積下氣瓶
的重量， 國內外進行了不同內襯的復合材料氣瓶的
研究。這類氣瓶綜合了復合材料的高比強度、 可設
計性以及內襯的良好氣密性 、 優良的耐蝕性等諸多
優點， 使其達到高承壓能力、 高疲勞壽命、 質輕、 耐腐
等優良性能的完美結合， 這也使得對復合材料車用
纏繞氣瓶的研制開發成為國內外的一大熱點。  
幾類氣瓶的容積系數值 L   ( L   =工作壓力 ×容
器體積／ 容器重量) 。如圖 1 所示。  
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