车用压缩天然气全复合材料气瓶缺陷分析

且听风吟

车用压缩天然气全复合材料气瓶缺陷分析
雷 闽， 李文春， 梁勇军
( 北京市特种设备检测中心， 北京 1 0 0 0 2 9 )  
摘 要： 在对车用压缩天然气全复合材料气瓶进行定期检验过程中， 发现气瓶内胆出现鼓包和裂纹
等缺陷。为了确定缺陷产生的原因， 对复合气瓶内胆材质进行力学性能、 微观分析、 缠绕层和内胆
材料线膨胀系数测试。在此基础上， 采用工业C T方法分析了气瓶内压与缺陷产生的关系。分析
认为， 缠绕层与内胆材料线膨胀系数不同是复合气瓶产生鼓包和裂纹的根本原因， 同时， 充放气过
程中的内压和温度的低周循环也是气瓶产生缺陷的重要因素。  
关键词： 压缩天然气； 全复合材料气瓶； 鼓包； 裂纹； 线膨胀系数； 工业 C T  
中图分类号： T E 8 3 4   文献标识码： B   文章编号 ： 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
随着经济建设的快速发展， 对特种设备安全性
提出了越来越高的要求。目前， 北京市内以压缩天
然气作为清洁燃料的汽车已达4 1 0 0余部， 已安装的
车用压缩天然气复合材料气瓶数量约为2 0 0 0 0只。  
由于使用环境特殊， 对车用缠绕气瓶的安全性能提
出了更高的要求。  
在对车用压缩天然气全复合材料气瓶进行的首
次定期检验中， 总检气瓶数量 1 2 1   1 9只， 其中合格的
只有3 8 6 8只， 检验合格率仅为3 2 ％左右， 出现的主
要问题是外部损伤、 过渡件螺纹直径与瓶阀不符、 水
压试验与气密试验泄漏、 法兰切根、 内胆鼓包、 裂纹
等情况。针对以上情况， 对在用的同类( 同厂家) 气
瓶进行深入地分析研究， 以期得出有效监控气瓶安
全可靠使用的方法和途径。  
2 复合气瓶检测
发展燃气汽车的重要和关键零部件之一是加气
站的高压气瓶和燃气汽车用的压缩天然气( C N G)  
气瓶。气瓶的性能和质量不仅会影响到燃气汽车的
发展， 而且直接影响到燃气汽车的使用安全。无缝
钢质气瓶的生产始于 1 8 9 7年美国的 C P I 公司， 作为
气体燃料容器， 钢质容器的制造工艺和性能也 日渐
完善， 规格尺寸也较齐备， 容积从 1 0～4 0 0   L各种规
格的气瓶都在生产， 以适合于各种用途的需要， 但钢
质气瓶重量较大， 限制了其在汽车上的发展。  
为了提高气瓶的容重比， 减轻同样容积下气瓶
的重量， 国内外进行了不同内衬的复合材料气瓶的
研究。这类气瓶综合了复合材料的高比强度、 可设
计性以及内衬的良好气密性 、 优良的耐蚀性等诸多
优点， 使其达到高承压能力、 高疲劳寿命、 质轻、 耐腐
等优良性能的完美结合， 这也使得对复合材料车用
缠绕气瓶的研制开发成为国内外的一大热点。  
几类气瓶的容积系数值 L   ( L   =工作压力 ×容
器体积／ 容器重量) 。如图 1 所示。  
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