高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶内胆选材的探讨

高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶是目前国际上氢燃料电池汽车主要的储氢容器。国内制造商缺乏对该类气瓶的生产经验,技术储备有限,开发难度较大。本文通过整理国际及国内产品标准对塑料内胆的要求、分析在气瓶整个生命周期中内胆可能发生的变化两方面内容,探讨了作为技术难点之一的塑料内胆选材问题,对该类气瓶未来的制造及内胆材料开发工作具有一定参考意义。     

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。     

纤维缠绕储氢气瓶及燃料汽车应用现状综述

为应对大气污染,新能源汽车中尤其是燃料汽车近年得到了快速发展,储氢气瓶是新能源汽车的重要储能元件,因此,对此类气瓶安全性能及其选型研究也提出了迫切要求。本文主要介绍了燃料汽车国内外的发展情况,对相应的储氢方法以及储氢气瓶进行了分析阐述,重点讨论了纤维缠绕储氢气瓶的国内外相关政策法规、研究情况及发展现状,并对其发展方向提出了一定建议。     

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%。     

加氢站用45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验模拟*

为研究加氢站用高压储氢容器在火灾下的安全性能,采用计算流体力学（CFD）方法对45 MPa高压储氢瓶式容器火烧试验过程进行模拟研究,结合气瓶火烧试验,分析高压储氢容器火灾下的热响应过程,研究不同因素对储氢容器压力泄放装置动作时间的影响。结果表明:613 s以内试验压力与模拟数据的最大相对误差为3.9%,模型误差在可接受范围;不同充装介质对安全泄放装置动作时间影响不大;不同充装压力对容器内介质压升速率影响较大,充装水平较高时压力泄放装置更快动作,较低的充装压力下容器内介质温升较快;不同环境温度对介质温升影响较小。     

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。     

基于ANSYS对车用全复合材料CNG气瓶的安全研究

基于车用全复合材料CNG气瓶近年发生爆炸事故和定期检验中合格率偏低,主要问题在于气瓶内胆存在裂纹、开裂等缺陷。应用ANSYS有限元软件对现役全复合材料气瓶进行模拟,采用自上而下的建模方法,对全复合材料CNG气瓶进行建模,计算、分析全复合材料CNG气瓶在工作压力、试验压力、爆破压力下的应力、应变分布。模拟计算结论为现役全复合材料CNG气瓶出现的裂纹、开裂等缺陷与内胆材料强度不足和气瓶结构设计密切相关。全复合材料CNG气瓶的设计制造阶段要充分考虑内胆材料强度,合理选材,进一步完善气瓶瓶身与瓶阀过渡区域的结构设计,提出改进检验工艺方案。     

基于极限载荷法的火灾环境下长管拖车气瓶安全性评估

使用计算流体力学软件FLUENT对轮胎火灾环境下长管拖车气瓶的热响应过程进行数值模拟,得到气体温度、压力以及气瓶温度随时间的变化规律,并基于极限载荷法对火灾环境下气瓶的强度进行有限元分析,计算其爆破压力,预测气瓶爆破时间,对气瓶安全性进行评估。结果表明:轮胎火灾环境下气瓶强度迅速下降,气瓶在安全泄放装置动作前爆破,存在一定的安全隐患。     

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。     

车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法标准对比研究*

为了明确现有车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法有待进一步研究的问题，介绍国内外车用复合材料储氢气瓶的技术规范与标准中的火烧试验方法，采用对比分析的方法，从试验形式、火源设置、温度测量要求、安全防护要求、试验温度要求、试验结果及合格指标等方面，分析各标准中车用复合材料储氢气瓶火烧试验方法的异同。结果表明:国内外标准在车用复合材料储氢气瓶火烧试验的试验形式、通用要求、试验步骤、合格指标等方面的规定有较大差异，需开展进一步研究工作；火烧试验的安全防护装置的结构设计和布置方法应进一步明确；建议开展火烧试验装置的设计研发和大量局部火烧试验研究，验证火烧试验方法中关键参数的设置合理性。     

室内氢气泄漏扩散的数值模拟

氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。     

管道环焊接头残余应力及氢扩散模拟研究

为减小氢气对管道的安全服役产生威胁,研究考虑焊接残余应力对氢在焊接接头中扩散的影响,建立管道3层环向对接焊的三维模型.通过顺序间接耦合方法,对管道焊接的温度场、应力场以及氢扩散进行耦合计算,研究结果表明:第2层焊缝与第3层焊缝交界处为整个接头的应力集中部位,也是焊接接头中的富氢区域,适当地提高填充焊线能量或者降低盖面焊...     

氢安全研究现状及面临的挑战

氢能具有储运便捷、来源多样、洁净环保等突出优点,许多国家把发展氢能作为重要的能源战略。氢安全是氢能大规模商业化应用的重要保障。在分析国内外氢安全领域近年来最新研究进展的基础上,依次从氢泄漏与扩散、氢燃烧与爆炸、氢与金属材料相容性及氢风险评价等方面,系统总结了国内外氢安全研究面临的挑战,并对我国氢安全的发展提出了建议。     

基于QRA角度评价LNG储罐类型的选择

为提高LNG储存的安全性,基于QRA(定量风险评价),利用应急危险定位分析软件分别进行了LNG中小型储罐及大型储槽泄漏事故分析和LNG带压储罐充注压力专项对比分析。结果表明:立式圆柱常压储罐应选择高径比接近于1的罐体而压力罐的选择受高径比的影响很小;当对常压储罐高度有要求时,球形罐是比立式圆柱罐更好的选择;在大型LNG储槽中,常压储槽自身压力很大,可以起到抑制BOG(蒸发气体)产生的作用;在饱和状态下,压力罐的充注压力并非越小越好,需进行针对性分析计算,选取最适合的充注与设计压力。掌握LNG储罐事故后果与罐体形状与类型之间的关系可加强并丰富对其储罐类型选择的认识,可较好的为提高其储存安全性提供数据支撑与理论基础。     

Assessment of the seismic effect of insulation on extra-large cryogenic liquid natural gas storage tanks

Insulation is typically used in extra-large double-walled cryogenic storage tanks that are used to store liquid natural gas (LNG). These vessels have been designed with the assumption that the insulation offers negligible structural resistance that might cause structural damage. Observation of the deformation of the insulation in such tanks leads to concern that the insulation may become sufficiently compacted to cause significant load transfer between the inner and outer tank. The inner tank, though protected from most external events by the outer tank, is only designed to contain the liquid gas. It is therefore much more sensitive to seismic effects. In this investigation, simplified and 3D finite element models are used to simulate the interaction effects of the fluid, inner tank, insulation and outer tank. This paper presents an initial analysis of the potential effects of LNG tank insulation under earthquake conditions and assesses the potential for structural damage by comparison of models that do or do not consider the insulation layer. The data reported and statistically sorted include the overturning moment, the base shear, the tank wall stress, and the wave height in the tank. The results show that the insulation layer has certain influence on seismic design of LNG tanks.     

Shake table study of annular baffles in steel storage tanks as sloshing dependent variable dampers

Aboveground steel storage tanks are widely utilized in industrial areas such as oil refineries, petrochemical complexes, oil depots, and etc. Assurance of these infrastructure facilities in high seismic areas is a very important engineering consideration. High amplitude fluid sloshing is one of the widespread causes of steel oil storage tanks during strong earthquakes addressed as an important failure mode. This phenomenon generates additional forces impacting the wall and roof of the tanks. Annular baffles can be used as slosh damping devises to control liquid sloshing within a tank. The main objective of this paper is experimental study of annular baffle effects as anti-sloshing damping devices to reduce fluid wave sloshing height in steel storage tanks typically used in oil and petrochemical complexes during an earthquake. Shake table tests have been used on a reduced scale model steel storage tank in two cases of with and without annular baffles. Three real earthquake ground motion records are used as input base motion. Based on the experimental test results, dynamic characteristics of studied tank models with different filling levels and different baffle dimensions and arrangements have been obtained and summarized in this paper. Also, sloshing heights and convective mode damping values are determined from the test results and compared with API650 code recommendations and recommended equations by other researchers. Generally, the results of this study indicate significant effects of the annular baffles in reducing the fluid wave sloshing height as sloshing dependent variable dampers.     

大型浮顶油罐的危险性分析及安全对策

随着我国经济的飞速发展,国内储油罐趋向大型化发展。大型储罐具有节约钢材、占地少、投资低、便于操作管理等优点。油罐内储存的各种油品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等性质,一旦发生火灾,就会造成重大的经济损失。而且油罐火灾损失巨大,难以扑救,所以说油罐的安全已成为石油化工行业的焦点。针对大型浮顶油罐的危险性,对大量的事故案例进行了分析。在此基础上,提出了强调使用二次密封技术,设计、施工和管理上加强浮船与罐壁之间的密封,安装火灾报警和自动泡沫灭火系统,重视中央排水叠管的密封性及油罐基础的稳定性等安全对策措施。     

原油储罐基础沉降在线监测与安全性研究

为满足我国各地原油储备及周转需要，油田企业建设有大型原油储罐。部分储罐随着服役年数的增加，出现由于储罐地基的不均匀沉降而导致的罐壁变形，进而浮盘不能自由升降的现象。通过对储罐基础实测沉降数据建立储罐有限元模型，由计算结果分析研究基础沉降储罐的结构响应，并提出该储罐的安全运行液位，可为使用年限较久的储罐的安全评估提供一定的指导。