纖維纏繞復合材料氣瓶的發展情況 zund G3 3XL-3200-展場隔間台中雷射雕刻－劉仁妮焦點新聞熱搜

    在壓力容器中，中低壓容器一般以板焊結構為主，而高壓容器則出現多種結構：單層結構有整體鍛造式、鍛焊式、厚板卷焊式、電渣重熔式；多層結構有層板包扎式、螺旋包扎式、熱套式、整體包扎多層式；纏繞結構有繞絲式、繞板式、扁平鋼帶傾角錯繞式和型槽繞帶式。但這些結構都是指金屬材料而言，單臺壓力容器重量根據容積大小和壓力高低，重的甚至可達數千噸。而高壓氣瓶過去制造和使用的主要是金屬材料即鋼質和鋁質的，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，也出現了在金屬或非金屬材料內膽上環纏繞和全纏繞纖維材料組合結構的纏繞氣瓶，即復合材料氣瓶。復合材料纏繞氣瓶目前主要應用于呼吸器（如消防呼吸系統、登山、老人及病人吸氧、航空及航天系統等）及車用壓縮天然氣燃料氣瓶兩大領域，也可用于某些壓縮氣體和液化氣體及其混合物。現就纖維纏繞復合氣瓶的發展作簡要說明。
    復合材料氣瓶的發展
    復合材料氣瓶的發展始于20世紀50年代，是基于火箭發動機復合材料機殼技術。早期的復合氣瓶是用玻纖浸漬環氧樹脂纏繞于橡膠內膽上，雖然其重量比鋼質輕，但由于玻纖較低的抗應力斷裂及靜態疲勞能力，以及氣體滲透率較大，因此需要采用較高的安全系數。
    20世紀60年代開始使用金屬內膽，如果內膽足夠厚，允許纖維全纏繞或環纏繞增強。復合氣瓶采用金屬內膽的滲透率比橡膠內膽的低得多，但內膽的疲勞壽命卻受到限制，薄壁內膽可在100―1000次循環產生開裂到泄漏，而厚壁內膽可在10000―30000次循環產生泄漏。
    復合材料容器和氣瓶早于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，緊急動力系統和發動機重新啟動應用系統，它們也用于航天試驗室的氧氣罐和導彈系統的壓力源。每一航天飛機都用一定數量的復合氣瓶作為機艙空氣和推進器及控制系統的動力。
    20世紀70年代，復合氣瓶在商用系統大大增加，玻纖和芳綸纖維纏繞于鋁內膽或鋼內膽上，用于消防呼吸器和民用飛機滑梯充氣，以及相類似的氣瓶用于海軍救生筏充氣。
    四型瓶還可用于海上石油平臺張力系統的水力蓄能器。壓縮天然氣車用瓶成為復合氣瓶的主要市場之一。從纖維來說，90年代新材料碳纖維被批準用于氣瓶，這是一個重大的發展。
    纖維纏繞復合材料氣瓶的發展大體如下：
    20世紀60年代：用于衛星及航天復合壓力容器；

    20世紀70年代：美國航空航天技術轉向民用商業市場；
    美國運輸部批準復合材料氣瓶：采用玻纖和可夫拉（Keular）纖維生產環纏繞氣瓶。
    20世紀80年代：其他有關批準復合材料氣瓶用于商業市場，呼吸器成為復合材料氣瓶的大市場。
    20世紀90年代國際標準化組織（ISO）和歐洲標準化技術委員會（CEN）以及天然氣汽車聯盟起草批準復合材料氣瓶新標準；定位氣瓶性能，允許采用新材料碳纖；批準塑料內膽復合氣瓶即四型瓶；壓縮天然氣車用瓶成為復合氣瓶的主要市場之一。

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