环向缠绕气瓶金属内胆表面裂纹的应力强度因子计算

本文利用弹塑性理论对环向缠绕气瓶自紧及服役工况进行应力分析,推导得出不同工况下,气瓶的复合材料和内胆的应力、应变计算公式,并展开讨论。以金属内胆应力计算公式为基础,借鉴平板椭圆形表面裂纹应力强度因子公式,给出了金属内胆表面椭圆形裂纹应力强度因子的计算方法。通过算例表明,内胆裂纹的应力强度因子除与裂纹几何参量、气瓶内压相关,还与气瓶制造时自紧工艺相关,同一气瓶设计,最小、最大自紧引起的应力强度因子相差36%。     

CNG2气瓶爆破机理分析与自紧压力优化设计

针对CNG2气瓶频繁出现安全事故,以及相关国家标准尚未给出设计公式、计算方法和如何确定自紧压力的现状,分析讨论了CNG2气瓶的失效模式及机理,并考虑内胆材料的非线性和几何大变形,建立了三维非线性有限元分析模型,对内胆和复合层应力分布进行机理分析,提出以尽可能降低内胆在工作压力下的Von-Mises应力幅值为判据可以确定CNG2气瓶的最佳自紧压力。     

车用CNG全复合材料气瓶内胆鼓包的成因与预防

根据近年来对车用压缩天然气(CNG)全复合材料气瓶定期检验的实际经验,对检验中发现的该类气瓶塑料内胆向内鼓包现象的原因进行了分析,且通过了一定的实验验证。根据鼓包成因分析,从气瓶设计、使用、检验等方面提出了相应的预防措施,对提高气瓶的安全性能有一定的参考价值和实际意义。     

车用CNG2气瓶金属内胆低周疲劳行为分析

在对CNG2气瓶进行有限元分析的基础上,对应变集中区域的应力进行了分析。运用Manson-Coffin公式,结合气瓶内胆的应变疲劳性能计算得到疲劳寿命,计算结果与气瓶疲劳试验寿命相符。制造过程中使用预紧工艺或过载方式产生塑性变形和残余压应力,可以提高应力强度范围门槛值,使裂纹启裂减慢,从而延长了气瓶的疲劳寿命。     

车用CNG2气瓶低周疲劳的微观损伤机理研究

车用CNG2气瓶在反复充放气过程中易造成气瓶疲劳断裂失效,而目前关于金属内胆的微观损伤机理尚不清晰。在对某型号CNG2气瓶开展20000次循环加压疲劳试验基础上,运用场扫描电镜(SEM)观察了内胆不同部位的微观组织结构,探讨了其疲劳微观损伤机理。研究结果表明:金属内胆由于发生循环软化,在基体中形成了大量的局部循环塑性变形区,且随塑性应变累积而沿晶界或相界扩展;同时,位错运动诱导下的碳化物偏聚促进了晶界粗化,削弱了晶界的连接强度,最终局部循环塑性变形区彼此连接并逐步与基体脱离,从而萌生裂纹。最后基于微观损伤机理提出,金属内胆的材料冶金、成型及热处理后形成的碳化物颗粒细化及均匀分布程度,对于提高金属内胆的疲劳寿命具有重要意义。     

车用CNG气瓶安装和使用安全问题分析及对策

近年来,CNG汽车发展很快,根据国家有关法规和标准的要求,结合CNG气瓶工作实际需要,对车用CNG气瓶的安装许可、安装监督检验、定期检验周期、使用管理中存在的问题,进行分析研究。本文认为应加强气瓶安装资质管理,监督检验应包括气瓶和燃气系统。现行国家标准对钢质内胆纤维缠绕气瓶和全钢瓶的要求不一致,应及时完善,出租车用气瓶检验周期应与其他车辆不同。提出气瓶安装中要注意的几个技术问题,包括气瓶数量和布置、气瓶固定方式、非燃气系统检查等。为保证CNG汽车安全使用,指出气瓶安装行政许可、车辆检验和气瓶检验、车辆保险和气瓶保险等需要解决的问题。     

在用车用全复合缠绕气瓶安全性分析

本文通过全复合材料气瓶性能试验、用工业CT方法以及充气时瓶内温度场动态监测，讨论气瓶的内胆、接嘴部位质量以及复合材料强度层质量对气瓶安全性能的影响，并且用统计及实验方法对气瓶的使用环节进行评估，使用1O年以上的气瓶仍具有良好的整体安全性能。     

低温绝热气瓶定期检验要求的探讨

低温绝热气瓶的定期检验是近年来新开展的检验工作。 低温绝热气瓶易产生的缺陷或失效通常有以下几种：外壳或内胆泄漏或破裂而使夹层内真空度降低或丧失，焊接接头泄漏或开裂，安全附件失效等。     

空气呼吸器复合气瓶及定期检验

本文介绍了铝内胆碳纤维缠绕气瓶类型、结构、材料以及应力分布,并对该类瓶定期检验技术进行了探讨,提出了缺陷评定的技术要求。     

氧气瓶爆炸事故性质认定及原因分析

在事故现场勘查的基础上,通过材料成分、力学性能、金相组织与断口、碎片附着物以及充装气体成分等检测和试验,结合爆炸能量的理论估算,对一起氧气瓶爆炸事故的性质和原因进行了系统分析。结果表明：瓶体存在的脱碳、微裂纹及局部腐蚀凹坑这些类裂纹缺陷在爆炸产生的巨大载荷下诱发了气瓶的开裂及扩展,其宏观断口表现为韧脆交替的快速断裂特征。依据碎片抛射距离估算的气瓶实际爆炸能量远大于其发生物理爆炸所产生的能量,气瓶爆炸属于化学爆炸。气瓶内存在的碳烃类油脂有机物以及瓶阀关闭时产生的摩擦热或静电火花是氧气瓶发生化学爆炸的直接原因。     

公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散CFD仿真

气体管束气瓶车是运输压缩天然气(Compressed Natural Gas, CNG)的重要工具,针对CNG管束气瓶车运输过程中在公路隧道内发生追尾导致泄漏问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立CNG管束气瓶车遭追尾致泄漏后果预测与评估模型,对公路隧道内风场条件下泄漏天然气的扩散过程进行模拟与分析,研究CNG管束气瓶车泄漏天然气在隧道内的扩散规律和形成的危险区域范围。仿真结果表明:泄漏天然气扩散具有极速泄漏、外力作用、初期膨胀增长和稳定收缩等特征;喷射气云团能够覆盖肇事车辆前部,可能导致驾驶人员窒息或引发火灾、爆炸事故;实例工况下,泄漏气体扩散至稳态以后,形成爆炸极限浓度范围内的气云分布在肇事车辆前部1.5m至肇事车辆中部之间的区域;进行事故应急响应时,应封锁事故隧道,加强隧道内通风,在消防水枪的稀释掩护下对管束气瓶车进行堵漏作业。     

氧气瓶内附油脂充氧过程爆炸分析与计算

分析总结了氧气钢瓶物理爆炸和化学爆炸的原因。针对2009年某市发生的一起氧气瓶内含油脂爆炸事故,系统分析了国内曾经发生的几次因油脂导致气瓶爆炸事故。油脂进入到氧气瓶内大都是由于误操作。油脂与高压纯氧接触会发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致爆炸破裂。分析比较发现由油脂导致的气瓶爆炸,其破坏程度不如混入可燃气体导致的气瓶爆炸剧烈,一般不是粉碎性爆炸。在正常的充氧过程中,氧气瓶温度会升高,采用变质量热力学中的方法,计算说明气瓶在充装过程中氧气温度的具体变化。充氧温度计算为充氧工作人员提供参考,如发现异常情况,可以及时地控制和预防。由现场压力表可知氧气瓶在充装至12MPa时发生爆炸,而氧气瓶最小爆炸压力为37.6MPa,油脂燃烧放热,计算可知致使钢瓶爆炸破裂所需要的最小油脂量,为66.4-79.6g。不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂量不同,充装压力越高,爆炸所需要的最小油脂量越少。     

气瓶内附油脂充氧过程爆炸实际油脂量计算

通过热力学计算,充氧12 MPa时,导致氧气瓶爆炸需要的最小油脂量为66.4~79.6 g。同一气瓶在不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂放热量不同,即所需要的油脂量不同。同一气瓶充装压力越高,瓶内的气体压缩能越高,导致气瓶爆炸所需要的最小油脂量就越少。实际求解碎片运动的动力学方程,得到碎片的初动能Ek,并推断气瓶实际爆炸能量。     

“8·29”充装台充装现场氧气瓶爆炸事故原因分析

介绍了较为少见的充装台充装过程中氧气瓶爆炸事故,描述了事故爆炸后的现场。对爆炸气瓶碎片进行化学成分分析、机械性能、金相试验、内壁附着物化学成分分析和能谱分析。通过分析认定,由于误操作油脂混进氧气瓶,高压氧气和油脂接触发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致气瓶爆炸。结合工作经验,提出要严格气瓶充装前的检验,加强气瓶使用和经销单位的安全监管等防范措施和建议,对氧气瓶的安全管理具有参考价值和实际意义。     

Safety analysis of instantaneous release of compressed natural gas from a cylinder

This study presents a numerical model to analyze the sudden failure of compressed natural gas (CNG) cylinder onboard a CNG vehicle. The model is developed using COMSOL. It accounts for the real gas effects, physical energy, and combustion of the flammable gas. The model is tested using experimental data.The study highlight compression energy as one of the serious concern. An unintentional rupture of a compressed cylinder filled with natural gas would generate a rapid energy release in the form of the pressure energy (blast). The release of energy and gas would cause rapid mixing and generate overpressure and may also cause flash fire. A detailed failure frequency analysis is also done to analyze the effectiveness of barriers. This study identifies critical points for the safe operation of the CNG system onboard a vehicle.     

铸铁烘缸检验策略的制定

文章首先介绍了一起铸铁烘缸爆炸事故的分析结果,对铸铁烘缸的损伤模式进行了识别,依据损伤模式制定了铸铁烘缸定期检验的策略,以宏观检验、壁厚测定、水压试验为主。实践证明该检验策略实现了检验有效性和经济性的统一。     

压缩天然气(CNG)加气站安全监控系统

根据国家科技攻关课题的研究成果以及国家有关法律法规要求,结合加气站安全生产工作的实际需要,辩识与分析CNG加气站的常见危险有害因素;统计与分析近几年加气站事故;采用事故树法对加气站的火灾爆炸危险进行分析;提出事故预防措施;研究并提出CNG加气站安全监控系统的结构和功能设计方案。CNG加气站安全监控系统在对加气站危险有害因素进行辨识、分析和评估基础上,确定需要进行监测的安全相关信息;通过对加气站运行过程中安全状态信息的智能分析,实现事故预警及联锁控制等功能,控制和消除事故风险,预防重大事故的发生;同时系统可以直接纳入应急指挥平台,为应急救援提供详实而准确的现场信息,服务于事故应急救援的科学决策。     

CNG汽车加气站火灾爆炸危险分析与预防

对压缩天然气（CNG）汽车加气站的危险因素进行了辨识，并且用事故树法对加气站的火灾爆炸危险进行了分析，从技术、教育、管理3个方面提出了预防控制措施。     

100起CNG加气站事故的统计分析及对策研究

本文统计了100起CNG加气站典型事故案例，从事故发生的位置、事故类型和事故损失等方面，分析了CNG加气站事故的特点。总结了CNG加气站存在的主要安全问题：CNG气质问题、高压储气容器安全问题、CNG汽车气瓶问题、压缩机问题和售气系统安全问题。并提出了保证加气站安全运行的对策措施：提高加气机安全、提高储气系统质量、解决CNG汽车气瓶问题、提高压缩机质量、提高CNG加气站气质、加强加气站的安全管理。售气系统、高压储气系统、天然气压缩系统是较为危险的系统，应对其进行重点管理。