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壓力容器使用復(fù)合材料補(bǔ)缺金屬材料缺陷

作者: 中航化機(jī) 來(lái)源: 中航化機(jī) 點(diǎn)擊: 2701 日期: 2015-03-23

    傳統(tǒng)壓力容器大多以金屬材料制作，雖然金屬材料制作方便，不怕碰撞，但是比重大，又不防腐蝕，且多次反復(fù)加壓、減壓可能造成金屬材料疲勞。而復(fù)合材料恰好完全彌補(bǔ)了金屬材料的缺點(diǎn)，比重輕，耐腐蝕，且無(wú)疲勞問(wèn)題。以復(fù)材制作壓力容器，是將連續(xù)纖維含浸樹(shù)脂后，以全覆式或軸向繞線技術(shù)將之纏繞于金屬或非金屬內(nèi)膽上。由于復(fù)合材料繞線制程是電腦操控，品質(zhì)穩(wěn)定，復(fù)合材料性能重現(xiàn)性高，為模型成型、手糊成型、注入成型等其他成型法所不及。
    復(fù)合材料壓力容器最初開(kāi)發(fā)的主要目的在于提供航天太空及國(guó)防武器，特別是復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體制造，如三叉戟、北極星等戰(zhàn)略導(dǎo)彈的復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，隨后又開(kāi)發(fā)了天然氣車(chē)輛燃料儲(chǔ)存（CNG）用氣瓶。
    我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)1998年引進(jìn)了美國(guó)BlueBird公司及韓國(guó)大宇的天然氣公車(chē)CNG儲(chǔ)氣桶等。早期開(kāi)發(fā)的復(fù)材容器，為了能攜帶較多氣體能量，使用壓力皆超過(guò)2000psi以上，造價(jià)也偏高。直至10余年前，歐洲的Ragasco公司應(yīng)用國(guó)防航天太空技術(shù)，選擇低成本材料，以全自動(dòng)化制程來(lái)生產(chǎn)復(fù)合材料LPG容器，其使用壓力低，為294psi，僅是CNGTank使用壓力3000psi的十分之一。這家公司日產(chǎn)各種復(fù)合材料容器超過(guò)6000支，其中LPG復(fù)材容器年產(chǎn)量超過(guò)120萬(wàn)支。
    復(fù)合材料壓力容器http://www.qsq.com.cn依照其使用壓力范圍，可大致分為低壓、中高壓、超高壓。為了保證復(fù)合材料壓力容器的使用安全，依其設(shè)計(jì)規(guī)范皆采用較高的安全系數(shù)。當(dāng)然，安全系數(shù)越高，結(jié)構(gòu)更安全，但還是要遷就實(shí)際使用環(huán)境，譬如航天太空應(yīng)用，其玻纖安全系數(shù)3，明顯比使用于一般工業(yè)用規(guī)范（ASME-X）的玻纖安全系數(shù)5低得多。另有Ragasco公司制造的LPG復(fù)材容器，依照其設(shè)計(jì)，只測(cè)試爆破壓力大于60Bar（約900psi）即可符合規(guī)范，但是實(shí)際測(cè)試卻高達(dá)150Bar（約2200psi）以上，大大超過(guò)安全設(shè)計(jì)指標(biāo)。

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