纖維纏繞復合材料氣瓶用于呼吸器、車用壓縮天然氣燃料氣瓶及航空航天等領(lǐng)域。本文對復合材料氣瓶的發(fā)展、標準進展情況以及其關(guān)鍵技術(shù)和型式試驗等問題作了全面介紹。

       在壓力容器中，中低壓容器一般以板焊結(jié)構(gòu)為主，而高壓容器則出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)：單層結(jié)構(gòu)有整體鍛造式、鍛焊式、厚板卷焊式、電渣重熔式；多層結(jié)構(gòu)有層板包扎式、螺旋包扎式、熱套式、整體包扎多層式；纏繞結(jié)構(gòu)有繞絲式、繞板式、扁平鋼帶傾角錯繞式和型槽繞帶式。但這些結(jié)構(gòu)都是指金屬材料而言，單臺壓力容器重量根據(jù)容積大小和壓力高低，最重的甚至可達數(shù)千噸。而高壓氣瓶過去制造和使用的主要是金屬材料即鋼質(zhì)和鋁質(zhì)的，按制造方法分有沖拔拉伸(E法)、管材收口(M法)以及沖壓拉伸(C法)等。隨著材料科學和制造工藝技術(shù)的進步，由于氣瓶為移動式容器，為了減輕氣瓶的重量，同時又能承受較高的壓力，也出現(xiàn)了在金屬或非金屬材料內(nèi)膽上環(huán)纏繞和全纏繞纖維材料組合結(jié)構(gòu)的纏繞氣瓶，即復合材料氣瓶。復合材料纏繞氣瓶目前主要應(yīng)用于呼吸器（如消防呼吸系統(tǒng)、登山、老人及病人吸氧、航空及航天系統(tǒng)等）及車用壓縮天然氣燃料氣瓶兩大領(lǐng)域，也可用于某些壓縮氣體和液化氣體及其混合物。現(xiàn)就纖維纏繞復合氣瓶的發(fā)展及其標準的有關(guān)情況作一簡要說明。

       復合材料氣瓶的發(fā)展始于20世紀50年代，是基于火箭發(fā)動機復合材料機殼技術(shù)。早期的復合氣瓶是用玻纖浸漬環(huán)氧樹脂纏繞于橡膠內(nèi)膽上，雖然其重量比鋼質(zhì)輕，但由于玻纖較低的抗應(yīng)力斷裂及靜態(tài)疲勞能力，以及氣體滲透率較大，因此需要采用    復合材料氣瓶的發(fā)展始于20世紀50年代，是基于火箭發(fā)動機復合材料機殼技術(shù)。早期的復合氣瓶是用玻纖浸漬環(huán)氧樹脂纏繞于橡膠內(nèi)膽上，雖然其重量比鋼質(zhì)輕，但由于玻纖較低的抗應(yīng)力斷裂及靜態(tài)疲勞能力，以及氣體滲透率較大，因此需要采用較高的安全系數(shù)。

       20世紀60年代開始使用金屬內(nèi)膽，如果內(nèi)膽足夠厚，允許纖維全纏繞或環(huán)纏繞增強。復合氣瓶采用金屬內(nèi)膽的滲透率比橡膠內(nèi)膽的低得多，但內(nèi)膽的疲勞壽命卻受到限制，薄壁內(nèi)膽可在100 - 1000次循環(huán)產(chǎn)生開裂到泄漏，而厚壁內(nèi)膽可在10000 -30000次循環(huán)產(chǎn)生泄漏。

       復合材料容器和氣瓶最早于20世紀50年代和60年代用于國防和航天，這些容器或氣瓶用于軍用飛機的噴射系統(tǒng)，緊急動力系統(tǒng)和發(fā)動機重新啟動應(yīng)用系統(tǒng)，它們也用于航天試驗室的氧氣罐和導彈系統(tǒng)的壓力源。每一航天飛機都用一定數(shù)量的復合氣瓶作為機艙空氣和推進器及控制系統(tǒng)的動力。

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