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压力容器使用复合材料补缺金属材料缺陷
作者: 中航化机  来源: 中航化机  点击: 1993   日期: 2015/3/23  

    传统压力容器大多以金属材料制作,虽然金属材料制作方便,不怕碰撞,但是比重大,又不防腐蚀,且多次反复加压、减压可能造成金属材料疲劳。而复合材料恰好完全弥补了金属材料的缺点,比重轻,耐腐蚀,且无疲劳问题。 以复材制作压力容器,是将连续纤维含浸树脂后,以全覆式或轴向绕线技术将之缠绕于金属或非金属内胆上。由于复合材料绕线制程是电脑操控,品质稳定,复合材料性能重现性高,为模型成型、手糊成型、注入成型等其他成型法所不及。
    复合材料压力容器最初开发的主要目的在于提供航天太空及国防武器,特别是复合材料发动机壳体制造,如三叉戟、北极星等战略导弹的复合材料发动机壳体,随后又开发了天然气车辆燃料储存(CNG)用气瓶。
    我国台湾地区1998年引进了美国BlueBird公司及韩国大宇的天然气公车CNG储气桶等。早期开发的复材容器,为了能携带较多气体能量,使用压力皆超过2000psi以上,造价也偏高。直至10余年前,欧洲的Ragasco公司应用国防航天太空技术,选择低成本材料,以全自动化制程来生产复合材料LPG容器,其使用压力低,为294psi,仅是CNGTank使用压力3000psi的十分之一。这家公司日产各种复合材料容器超过6000支,其中LPG复材容器年产量超过120万支。
    复合材料压力容器http://www.qsq.com.cn依照其使用压力范围,可大致分为低压、中高压、超高压。为了保证复合材料压力容器的使用安全,依其设计规范皆采用较高的安全系数。当然,安全系数越高,结构更安全,但还是要迁就实际使用环境,譬如航天太空应用,其玻纤安全系数3,明显比使用于一般工业用规范(ASME-X)的玻纤安全系数5低得多。另有Ragasco公司制造的LPG复材容器,依照其设计,只测试爆破压力大于60Bar(约900psi)即可符合规范,但是实际测试却高达150Bar(约2200psi)以上,大大超过安全设计指标。
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