复合材料压缩天然气车用气瓶

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920269268.3(22)申请日 2019.03.04(73)专利权人 西华大学地址 610039 四川省成都市金牛区土桥金周路999号(72)发明人 何太碧　韩锐　杨浩　(74)专利代理机构 成都虹盛汇泉专利代理有限公司 51268代理人 王伟(51)Int.Cl.F17C 1/06(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶(57)摘要本实用新型公开35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶，包括具有铝合金内胆的天然气瓶，铝合金内胆在外表面按铺层次序全缠绕设有玄武岩纤维缠绕层，玄武岩纤维缠绕层包括缠绕铝合金内胆筒身的环向缠绕层和缠绕铝合金内胆筒身及两端封头的螺旋缠绕层，铝合金内胆筒身及两端封头的螺旋缠绕方向一致且连续缠绕，铝合金内胆先经过喷丸处理，再缠绕玄武岩纤维缠绕层，玄武岩纤维缠绕层的外表面涂覆有双酚A类环氧树脂防护层；该天然气瓶能够提高车用CNG气瓶工作压力到35MPa，能够提高储气利用率，提升CNG汽车续驶里程与汽油车相当，加强铝合金内胆的强度，提高了天然气瓶的抗压能力、屈服压力、爆破压力和抗疲劳能力。

权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 209705708 U 2019.11.29C N 209705708U权　利　要　求　书1/1页CN 209705708 U1.35MPa铝合金内胆全缠绕玄武岩纤维的压缩天然气瓶，其特征在于，包括具有铝合金内胆的天然气瓶，所述铝合金内胆在外表面按铺层次序设有全缠绕的玄武岩纤维缠绕层，所述玄武岩纤维缠绕层包括缠绕铝合金内胆的环向缠绕层和缠绕铝合金内胆两端封头的螺旋缠绕层，铺层次序为：2～4层环向缠绕层、2～3层螺旋缠绕层和2～3层环向缠绕层交替缠绕至少3次、2～3层螺旋缠绕层、3～4层环向缠绕层，其中，环向缠绕层的缠绕角度为89°～90°之间且包括90°，螺旋缠绕层的缠绕角度为12°±0.5°；所述玄武岩纤维缠绕层缠绕铝合金内胆后，所述玄武岩纤维缠绕层的外表面涂覆有防护层。

复合材料气瓶冲击力学性能分析近年来，随着工业和科技的不断发展，复合材料气瓶作为储存和运输压缩气体的重要设备，在航空航天、汽车制造、能源等领域得到了广泛应用。

然而，在使用过程中，复合材料气瓶可能会受到外界冲击而发生破裂或爆炸，给人身安全和财产造成严重威胁。

因此，对复合材料气瓶的冲击力学性能进行分析和研究具有重要意义。

首先，复合材料气瓶的冲击力学性能与其材料特性密切相关。

复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有良好的强度和刚度。

与传统金属材料相比，复合材料具有更高的比强度和比刚度，能够承受较大的冲击负荷。

此外，复合材料还具有优良的耐腐蚀性和疲劳寿命，能够在恶劣环境下长时间使用。

其次，复合材料气瓶的冲击力学性能还与其结构设计密切相关。

合理的结构设计可以提高气瓶的冲击承载能力和抗冲击性能。

例如，采用分层叠加或纤维增强等设计手段，可以增加复合材料气瓶的抗冲击性能和耐久性。

同时，通过优化气瓶的壁厚和强度分布，可以减轻气瓶的自重，提高其携带和使用的便利性。

此外，复合材料气瓶的冲击力学性能与冲击载荷的类型和强度密切相关。

冲击载荷可以分为静态冲击和动态冲击两种类型。

静态冲击是指气瓶在静止状态下受到的冲击载荷，动态冲击是指气瓶在运动状态下受到的冲击载荷。

不同类型和强度的冲击载荷对复合材料气瓶的冲击破坏机理和性能表现会产生不同的影响。

综上所述，复合材料气瓶的冲击力学性能分析是确保其安全可靠运行的重要环节。

通过研究复合材料气瓶的材料特性、结构设计和冲击载荷等因素，可以优化气瓶的设计和制造工艺，提高其抗冲击性能和耐久性。

这将为复合材料气瓶在各个领域的应用提供可靠的保障，推动相关行业的发展和进步。

2、CNG供给系统
2.1 、CNG供给系统基本功能 ²有效储存CNG ²充装CNG ²向发动机供给CNG ²截止CNG的供给 ²过滤CNG中杂质 ²CNG状态调节 ²安全保护功能 2.2 、CNG供给系统组成 供给系统一般由CNG储气瓶、高压管路、CNG减压器、低压管路、步进电机、混合器、循环水管路、充气阀、压力传感器、转换开关等部件组 成。 2.3 、CNG供给系统流程 CNG供气系统布置简图
5、压缩天然气在车辆上的储存
常温、常压下的天然气密度非常低，为有效的储存天然气，一般采用压缩方式储存天然气，以提高天然气的储存量。汽车上使用的 CNG的最高压力为 20MPa（相当于将天然气压缩200倍）。
二、天然气汽车燃气系统的组成 1、分为三个部分：
（1）、CNG供给系统：充装、储存天然气，对CNG压力进行调节，并向发动机输送天然气； （2）、CNG供给控制系统：根据输入的发动机工作信号，对天然气的工作过程进行控制； （3）、点火提前角控制系统：根据使用的燃料类型，自动控制点火提前的角度。
3、车用天然气的质量要求
项目 高位发热值(MJ/m3) 硫化氢(H2S)含量(mg/m3)
质量指标 ＞31.4 ＜ 15
总硫（以硫计）含量(mg/m3)
﹡尘埃含量(mg/m3) ﹡尘埃微粒直径（μm） 二氧化碳(CO2)含量V/V ﹡氧气(O2)% ﹡含水量(mg/m3)
＜ 200
＜15 ＜10 ＜ 3.0 ＜ 0.5 一般地区＜16，冬季温度在-20℃～-40℃时应＜10。 在汽车驾驶的特定区域内，在最高压力下，水露点不应高于-13℃,当最 低温度低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃。
CNG油气两用系统介绍
一、概述
1、术语
1.1、CNG储气瓶 CNG储气瓶是CNG供给系统中储存天然气的容器，分为钢质储气瓶和复合材料储气瓶： • 钢质储气瓶：采用无缝钢管，利用特殊工艺两端收口而成。 • 复合材料储气瓶：采用钢质或铝合金内胆，外部缠绕玻璃纤维或碳纤维而成。 钢质储气瓶重量大，单位重量的容积小，但制造工艺成熟，成本较低；复合材料储气瓶重量比钢质储气瓶大大降低，单位重量的容积大，但制造工艺复杂 ，成本较高。力帆汽车使用的储气瓶其容积为65L。在加注压力为20Mpa时，可加注13方天燃气。阀门开关与管路方向一致时，管路为接通状态；阀门开关 与管路成90°时，管路为关闭状态。 1.2、减压器 减压器用于将采用压缩方式储存在储气瓶内的天然气的压力降至大气压，供应给发动机。减压过程是一个吸热过程，需要吸收大量的热量，在减压器结构 中，将发动机循环水引入减压器内的水套，利用循环水的热量给减压腔加热。在减压器上设有怠速调整装置，用于调整发动机怠速状态的燃气供给量。 1.3、混合器 混合器是将经过减压，从减压器输送过来的常压天然气与新鲜空气混合的装置。混合后的CNG/空气混合气被送入发动机燃烧室。混合器的基本结构为文丘 里管。 1.4、转换开关 转换开关用于转换汽车使用汽油燃料或CNG燃料，并显示储气瓶内CNG的储量。转换开关功能如下： • 在汽车使用CNG燃料时，保持CNG供给回路接通，或者切断汽油的喷射； • 在汽车使用汽油时，保持汽油供给回路的接通或汽油喷射动作的执行，同时切断CNG供给管路； • 在发动机停止运转时，切断CNG供给管路； • 使用CNG燃料时，采用汽油启动发动机，在一定条件下（加速或减速）转换至使用CNG; • 防止两种燃料同时进入发动机，导致油气混烧； • 保证两种燃料的平稳转换； • 显示储气瓶内CNG的储量。 1.5、充装阀 CNG充装阀具有单向阀或手动旋转阀结构。通过充装阀，可以向储气瓶内充装天然气。 1.6、压力传感器 压力传感器是测量和显示储气瓶内CNG的压力，并将其转换成与转换开关匹配信号的部件，转换后的信号通过电缆线输送到转换开关。 1.7、高压管路 高压管路采用不锈钢无缝钢管，是输送和充装CNG的管路。输送和充装采用同一条管路。 1.8、低压管路 低压管路是连接减压器和混合器，输送减压后的常压天然气的管路。 1.9、循环水管路 循环水管路是将发动机冷却液引入减压器的管路。 1.10、模拟器 当汽车使用汽油，模拟器用来控制汽油的喷射动作，保持汽油喷射电路的接通；使用CNG时，切断汽油喷射电路，同时能够模拟汽油喷射动作，保证发动 机ECU能够正常工作。 1.11、控制器 控制器通过对氧传感器信号（或者包括节气门位置信号）的分析，计算出混合气浓度（浓或稀），控制步进电机的动作，调节天然气的供给量。 1.12、步进电机 用于调节天然气的供给量，布置在低压管路上。控制器根据接受氧传感器、节气门位置传感器等信号，分析混合气的空燃比，控制步进电机的调节动作。 1.13、点火提前角调节器 点火提前角调节器的功能是在使用CNG工作时将点火时间提前一定的角度，而在使用汽油工作时恢复发动机ECU控制的点火提前角。

车用CNG气瓶安全使用注意事项在如今高油价的背景下，众多车主逐渐关注以天然气为燃料的汽车。

作为一种清洁、经济、环保的燃料，压缩天然气（CNG）的发展速度日趋迅猛。

然而，如何安全地使用CNG气瓶成为了许多车主关注的问题，本文将就此进行介绍和探讨。

什么是CNG气瓶？CNG气瓶是一种用于存储、运输压缩天然气的容器。

CNG气瓶通常采用高强度钢材或者复合材料等材质制造而成。

在汽车运行时，通过高压气体喷射器从CNG气瓶中取出气体进行燃烧，从而提供动力。

CNG气瓶使用中的安全注意事项注意养护定期检查气瓶充装阀门、压力表、挂钩和保护罩等部件，确保气瓶没有损坏和渗漏现象。

注意不要让CNG气瓶长时间暴露于日晒雨淋下，防止气瓶生锈、老化等问题。

注意使用场景CNG气瓶一般用于车辆的动力供应，不应当被用于其它领域，例如为家庭提供天然气。

另外，气瓶盛放的压缩天然气属于危险物品，禁止在场地、公寓、工厂等场合进行存贮，应在专业管理机构指定的地方充装、保管气瓶。

注意防火CNG气瓶中存储的是压缩的燃气，一旦遇到明火可能造成爆炸。

因此，在CNG气瓶使用期间，一定要保持车内无明火，车辆熄火后要尽快关闭气瓶排气阀、预装喷嘴，减少燃气泄漏。

此外，在加油站加油时切勿在气瓶附近吸烟、使用火种等。

注意压力气瓶内的天然气处于高压状态，如果未按要求充装、存放气瓶，就可能对人员和设施造成安全隐患。

在气瓶使用期间，要时刻关注气瓶的压力。

如果发现压力异常，应及时停车，关掉气瓶阀门并求助专业人员。

注意检修气瓶使用时间长了之后，可能因为钢瓶老化及夹层损坏而导致渗漏，此时必须将气瓶彻底检修，以保证使用安全，并要求检修事项记录在册，以备后续安全管理之需。

结语CNG气瓶是一种极为重要的储气装备，通过本文的介绍可见，保证CNG气瓶的安全运用离不开正确使用、检修养护和防火等方面的注意事项。

这些注意事项虽然不需要我们花费太多的时间和金钱，但它们却直接关系到我们的生命安全和财产安全，希望各位车主认真对待，避免出现不必要的事故和损失。

ｔ
｜ 强 ｜ ｉ Ｉ ＿ ｌ 瓠 ３
２ ０ １ ３年第 ３期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
６ ３
本文建模选用 三位实体模型 ， 由于划分网格精
度 的不 同 ， 结 果有 所 差异 。 图 ２ （ ａ ） 中划 分 方法 存 在 畸 变单 元 ， 而 图 ２（ ｂ ） 和图２ （ ｃ ） 则 没 有 。其 中图 ２ （ ａ ） 和 图 ２（ ｂ ） 两种 网格划分 误差较 大 ， 最 大 达 到 ６ ． ７ ％， 而图 ２ （ ｂ ） 和 图 ２（ ｃ ） 误差较小 ， 对 比如 表 ３ 所 示 。两种 网格 下 自紧压力 、 零压 力 、 工作 压 力状 况 下 的计 算 结果 如下 。
１ ． ２ 材 料特性定 义
表１ ３ ０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｒ Ｍｏ内胆 和 复 合 材 料 纤 维 材料 性 能
牌 号 刷 艮 ２ 强度极限 延伸率
图 １ 容 器 形 状 及 尺 寸
复合 材料气 瓶 。复合材 料压 力容器 结构 类 型可 分为 四类 ￣ ４ １ ： ＠Ｃ Ｎ Ｇ 一 １型 ： 全金 属 结 构 （ 一般是钢材） ； ＠Ｃ Ｎ Ｇ 一 ２型 ： 大 部分 是 金 属 。环 向有 一 些纤 维 外 包 层， 一般 是 钢 或 者 铝 材 加 玻 璃 纤 维 复 合 材 料 ； ③ Ｃ Ｎ Ｇ ． ３型 ： 全复 合材 料 外 壳 ， 内衬 金 属 ， 一 般是 碳 纤 维 复合材 料 加 铝 内衬 ； ④Ｃ Ｎ Ｇ － ４型 ： 全 复 合 材 料 结 构， 碳 纤维 或碳／ 玻璃 纤维混 杂 复合材料 加 聚合 物 内
容 器形 状及 尺寸如 图 １ 所示。
（ ａ ） （ ｂ ） （ ｃ ）
图２ Ｃ Ｎ Ｇ 一 ２气 瓶 有 限元 网格

6.2
评定
音响十分浑浊低沉，余韵重而短，并伴有破壳 音响的钢瓶应报废。
7、瓶口螺纹检查

7.1
7.1.1 用直接目测或借助低倍放大镜目测，逐只检 查螺纹有无裂纹、变形、磨损、腐蚀或其他机械 损伤。 7.1.2 瓶口螺纹不得有裂纹性缺陷，但允许瓶口螺 纹有不影响使用的轻微损伤，允许有不超过一牙 缺口，且缺口长度不超过圆周的1/6，缺口深度不 超过牙高的1/3。

14.2
试验结果
对在试验压力下瓶体泄漏的钢瓶应报废。
15、检验后的工作Fra bibliotek15.1
检验标记 钢瓶检验记录与报废处理。
定期检验合格的钢瓶，应按《气瓶安全监察规程》附 录1的规定打上或压印检验标志，喷涂检验色标。

15.2
15.2.1 钢瓶检验员必须将检验结果逐项填入《汽车用 压缩天然气钢瓶定期检验记录》，并填写检验报告， 由检验单位和钢瓶产权各自存档。钢瓶检验单位应在 钢瓶重新安装后，将对应的车牌号记入档案，以保证 钢瓶的可追朔性。 15.2.2 废瓶销毁 报废钢瓶由检验单位负责销毁，应采用压扁或锯切方 式销毁钢瓶，并按《气瓶安全监察规程》附录4的规 定填写《气瓶判废通知书》通知钢瓶产权单位。
15、检验后的工作

15.3 15.4
5、外观检查

5.2
凹陷的检查与评定
5.2.1瓶体凹陷深度超过1.5mm或大于凹陷短 径1/35的钢瓶应报废，测量方法见附录A。 5.2.2瓶体凹陷中带有划伤或磕伤时，若其缺 陷深度大于5.1.2或5.2.1的规定，或其缺陷深 度虽小于5.1.2或5.2.1的规定，但其磕伤或划 伤长度等于或大于凹陷短径，且凹陷深度 超过1.0mm，或凹陷深度大于凹陷短径的 1/40，则该钢瓶报废。

单层组成 的，层与层之间不存 在任何 滑移 ，而且层合
板是连续 的，假定粘结是很薄的 ，不考 虑其 中的剪切 变形 ，像一块单层的材料一样 。虽然层 合板容 易产生 耦合效 应 ，即应力 引起变形 ，变形加大应力 ，但 由于
１ 气 瓶 的基 本 结 构
目前车用 压缩 天然气 钢质 内胆 环 向缠 绕气 瓶有
得 出 了各 工况 下复合 材料 气瓶 应 力分布 关 系，为 复合材 料 气瓶的 优化 设计 提供 了思考和借 鉴 。
关键词 复合 材料 气瓶 ； 纤维层 ；应 力 ；有限元
文献标 识码 ：Ａ 文章编号： １ ０ ０ ９ — ３ ２ ８ １（ ２ ０ １ ４ ）０ ４ － ０ ０ ２ ６ — ０ ０ ３
（ ４ ）从 图 ２可 以得 出气 瓶在 最小 设计 爆破 压力 下 纤维 缠 绕层 的最大 应力 ８ ２ ５ ＭＰ ａ＜ ８ ９ ９ ＭＰ ａ（ 纤
璃纤维的性 能、复合材料气瓶 的轻量化设计等 ，以做
到安全与经济的更好结合 。
参 考 文 献
［ １ ］ 郭 崇 志 ，甘 平 燕， 付小 立 ． 复合 材 料 缠 绕 层缺 陷深 度 对 Ｃ Ｎ Ｇ 一 ２ 气 瓶强 度影 响 的研究 ［ Ｊ ］ ． 压 力 容器 ，２ ０ １ ３ ，２ ９ （ ３ ） ：
５一 ｌ ４．
维抗 拉强度保 证值与体积含 量 的乘积 ） ，满足安全要
求 ，为进一步 的优化设计提供 了空间 。
（ ５ ）从 图 ３可 以得 出气瓶在 最小 设计 爆破 压力 下 的 内胆最大 应力 为 ７ ３ ５ ＭＰ ａ 不超 过 内胆 材料 的抗
存 在交叉 弹性 现象 ，能使耦合效应降低到最小 ，忽略 不计 。由于复合材料层与 内筒材料间的接触问题属于

CNG车用气瓶使用年限与检验周期中国天然气汽车网国际标准ISO 11439《车用压缩天然气气瓶》1999年的草案中规定为20年，到该标准2000年正式公布时，调整为15年。

至于钢瓶检验周期，ISO 11439则规定为3年；对于复合材料缠绕气瓶，国外大多数国家均按ISO 11439-2000规定，将使用寿命确定为15年，将检验周期确定为3年。

GB 17258-1998《汽车用压缩天然气钢瓶》中未对其使用寿命作出规定，而实践中一般是按10年作报废处理。

2003年8月，北京天海工业有限公司的企业标准Q/JBTHB014-2003《汽车用压缩天然气钢瓶定期检验与评定》作出了明确规定：“对使用期超过5年的出租车及使用期超过10年的其他车辆用钢瓶，登记后不予检验，按报废处理。

”对于钢瓶的检验周期，国家质量技术监督局《气瓶安全监察规程》中规定“每三年一次”。

但各地管理机关规范的却不一样，有的二年，甚至一年一检。

JHB014-2003则规定“钢瓶的首次检验和第2次检验为每3年进行一次，第2次检测的有效期为1年。

”对复合材料的气瓶的使用年限，国内制造厂家均定为15年，其检验周期，目前尚无确切的说法，但估计也会按ISO 11439规定执行3年1检的。

我国钢瓶的使用寿命和检验周期应向国际标准看齐，世界各国CNG 钢瓶的使用寿命均大于或等于15年，惟独我国仅5年（出租车用）和10年，未免差距太大。

实际上，我国钢瓶的制造水平完全能达到ISO 11439，有的厂家甚至能达到更为严格的美国CNG钢瓶制造，ANIS/AGA NGV2-1992。

有人曾提出我国一些地方天然气气质较差作为缩短钢瓶使用年限的理由，但是，对于加气站出来的CNG气质，国家标准GB 18047-2000《车用压缩天然气》中作出了严格规定，相关的脱硫脱水措施是早已十分成熟的技术，只要认真执行标准，气质是不难达标的。

因此，气质不应做为缩短钢瓶使用年限的借口，只能作为加气站气质检验的理由。

维 的气 瓶 位 置上 ， 是 “ Ｎ 也 Ｃ Ｇ一２ 类 型 。但 是 ， 类 ” 这
自上 世 纪后 半 叶 以来 ， 合材 料 气瓶 在 西方 国 复
家得 到飞 快 的发 展 。 以 Ｃ Ｇ气 瓶 的研 制 和开 发 方 Ｎ 面为例 ， 国的 Ｌ ｅｌ 司 、Ｃ 公 司、 Ｈ ｄｓｉ 公 美 ｉ ｏ公 ｎ ＳＩ 和 ｙｏｐｎ
西安 天洁航 天科 技 有 限 公 司是 原 七 机 部 ４ ３所
认 为属于 朝 阳工 业范 畴 。气 体应用 技术在 发 达 国家
已经达到 很高 的 水平 ， 全世 界 已有 １０种 气体 要 用 ３
气瓶 充装 ， 中国也 达 到 了 ８ 种 。据统 计 ， ０余 国民生 产总值每 增加 １ ， 瓶 需 求 量 就增 加 １５ ， 国 ％ 气 ．％ 而
际市场 每年大 约 以 ５ ％的 速度增 长 。全 世 界年 需 求
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第 ３期３ ８纤维 Nhomakorabea复
合
材
料
Ｎｏ ３ Ｓ ｐ． ２ ０ ｅ ，０ ７
２０ ０７年 ９月
ＦＩ ＥＲ Ｃ ｏ Ⅱ ． ＳＩ Ｓ Ｂ Ｏ １
产品・ 应用
国 内复 合 材 料 气 瓶 发 展 及 气 瓶 标 准 概 况
张 洁
海” 的产品， 即所谓“ Ｎ ２ 气瓶 ， Ｃ Ｇ一 型” 也就是钢质内 胆外 加环 向纤维 缠绕形 式 的气瓶 。纤维 采用 的是玻
璃纤 维 ， 体用 环氧树 脂 。 基
２ ２ 重 庆益 峰高压 容器 有 限公 司 ． 重庆 益峰 公 司是 由原 兵 工企 业 “ 庆益 民机 械 重
Ｚ ＡＮ ｉ Ｈ Ｇ Ｊｅ
（ ｒｉ Ｒ ｎｔｕｅ Ｈａｂｎ １０ ３ ） ＨａｈｎＦ Ｐ Ｉｓ ｔｔ， ｒｉ ５ ０ ６ ｉ

表 ３ 残 余 变 形 率 随 使 用 年 限变 化 统 计 表
高 、低压 气路 管道内部的清洁直接影 响检测 工
９ ．％天然气 ，在充分利用能源 的同时减少 了对 大 ９５
作 的进度 、精度 和设备 的使用寿命 。检测过程 中，
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必须认 真清 洁高 、低压气路管道 内部 。在设备启 用 前 ，用 清洁的高压空气吹扫管路 内部 ，清 除管路 内
２ １ 水 压 试 验 标 定 设 备 时 应 注 意 的 问题 ．
由于水压 试验采用外测 法 ，国家标准 规定每天
必须标定设备 ，才能保证检 测的精度 。在标定设 备
时要注意以下几点：
（ ）测 试 桶 和 钢 瓶 内排 气 。按 国家标准 ，外 １ 测法设 备停 用两小时 以上 ，必须对试 验设备重新 标 定 。在标定 检测设备时 ，必须排净 钢瓶 内和钢瓶 外 试压筒内的气体 。气体排不净 ，设备即将不能归零 。 （ ）严格 控 制钢 瓶 内水 温 与钢 瓶 外试 压桶 内 ２ 水 的温 差 。标定设备时 ，除钢瓶 内和钢瓶外试压筒
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北 京车 用气瓶检 验站 张树
文献标 识码 ：Ｃ
赵 建伟
中图分类号 ：Ｕ４ １ 十 ９．７ １
近些年来 ，天然气作为车用燃料 的应用 日益广 泛 。为了解决 车辆 的续驶 里程与天然气能量密 度小 的矛盾 ，一般采取对 天然气加压来增加车辆携 带的 燃料量 ，即将 天然气加压 充入车上的气瓶 中。承装 压缩 天然气 （ Ｎ Ｃ Ｇ）的气 瓶 ，由于压力 为 ２ ０ＭＰ ， ａ 无论是钢瓶还是复合材料瓶 ，长期使用 及反复充装 都会引发气瓶安全 问题 。为此须对气瓶进行 定期检 测 ，查 验出不安全气瓶 。我们去年对北京 公交车 的

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： 缩天然 气 ； 压 全复 合材料 气瓶 ； 包； 纹 ； 鼓 裂 线膨胀 系数 ； 工业 Ｃ Ｔ
中图 分 类 号 ：Ｅ ３ Ｔ ８４ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编号 ：０ １ ４ ３ （０ ０ ０ ０５ ０ １０ — ８７ ２ １ ）３— ０ ｔｉｌ ｔｏ ｓｏ Ｔ Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｅｄ ｆ ｒ ｎ ｆｌ ｅ ｒｅ ｐ ｎ ｉｎ ｃ ｅｆ ａ ｎ ｌｚ ｄ ｕ ｉ ｇ ｉｄ ｓ ａ ｈ ｄ ｆ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｘ ａ ｓ ｏ ｆ — ｒ ｍｅ Ｃ ｓ ｔ ｆ ｏ ｉ ｏ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｄｕ ｎ ｅ ｕ ａ ｎ ｐ ｃｉ ｎ ｎ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｄ ｎ ｔ ｒ ｌ ａ ｌ —ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｍａｅ ｉｌ ｃ ｌ ｄ ｒ ｒ ｎ ｓｒ ｃ ： ｒ ｇ ｒ ｇ ｌｒｉ ｓ ｅ ｔ ｓｏ ｏ ｒ ｓｅ ａｕ ａ ｓａｌ ｏ ｏ ｉ ｔｒ ｓ ｙ ｉ ｅ ，ｐ ｏ ｅ ｉ ｏ ｇ ｔ ａ ｎ ｔ ｅｅ ｔ ｓ ｃ ｒ ｃ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｅ ｅ ｆｕ ｄ ｉ ｙｉ ｄ ｒ ｎ ｏ ｄ ｒ ｏ ｄ ｔ ｒ ｎ ｈ ａ ｓ ｓｏ ｅｅ ｔ ，ｈ ｏ ｄ ｆ ｃｓ ｕ ｈ ｃ ａ ｋ ｎ ｏ ｖ ｘ ｗ ｒ ｏ ｎ ｎ ｃ ｌ ｅ ．Ｉ ｒ ｅ ｅｅ ｍｉ ｅ ｔ ｅ ｃ ｕ ｅ ｆ ｆ ｃｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆｌ ｅ ａ ｅ ｔｒ ｌ ，ｍｉ ｒ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｉ ｒ ｌｙ ｒ ｍａ ｅ ａ ｓ ｐ ｉ ｎ ｉ ｃ ｏ—ａ ａｙ ｉ ，ｌ ｅ ｒ ｅ ｐ ｎ ｉｎ ｃ ｅ ｃ ｅ ｔｏ ｎ ｉ ｇ ｎ ｌ ｓｓ ｉ ａ ｘ ａ ｓｏ ｏ ｆ ｉｎ ｆｗｉｄ ｎ ｎ ｉ

中华人民共和国国家标准汽车用压缩天然气钢瓶 GB17258——1998 Steel cylinders for the on-board of compressedNatural gas as a fuel for vehicles1 范围标准规定了汽车专用压缩天然气钢瓶（以下简称钢瓶）的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输和贮存等。

本标准适用于设计、制造公称工作压力为16~20MP（本压力标准均指表压），公称容积为30~120L，工作温度为－50℃~60℃的钢瓶。

按本标准制造的钢瓶，只允许充装符合有关标准的，且经脱水，脱硫和脱轻油处理后，每标准立方米水分含量不超过8mg和硫化氢含量不超过20mg的作为燃料的天然气。

本标准不适用于压缩天然气充气站用的贮气钢瓶，也不适用于复合材料气瓶。

2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，适用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB222—84 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差GB223.1—81 钢铁及合金中碳量的测定GB223.2—81 钢铁及合金中硫量的测定GB223.3—88 钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量GB223.4—88 钢铁及合金化学分析方法硝酸铵氧化容量法测定锰量GB223.5—88 钢铁及合金化学分析方法草酸硫酸亚铁硅钼蓝光度法测定硅量GB/T223.6—94 钢铁及合金化学分析方法中和滴定法测定硼量GB223.7—81 钢铁及狐粉中铁量的测定GB224—87 钢的脱碳层探度测定法GB226—91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB228—87 金属拉伸试验法GB/T229—94 金属夏比缺口冲击试验方法GB230—91 金属洛氏硬度试验方法GB231—91 金属布氏硬度试验方法GB232—88 金属弯曲试验方法GB1979—80 结构钢低倍组织缺陷评级图GB5777—86 焊接接头拉伸试验方法GB6397—86 金属拉伸试验试样GB7144—86 气瓶颜色标记GB8163—87 输送流体用无缝钢管GB8335—1998 气瓶专用螺纹GB8336—1998 气瓶专用螺纹量规GB/T9251—1997 气瓶水压试验方法GB9252—88 气瓶疲劳试验方法GB/T12606—90 钢管及圆钢棒的漏磁探伤方法GB12137—89 气瓶气密性试验方法GB/T13298—91 金属显微组织检验方法GB/T13299—91 钢的显微组织评定方法GB/T13440—92 无缝气瓶压扁试验方法GB/T13447—92 无缝气瓶用钢坯GB15385—94 气瓶水压爆破试验法JB4730—94 压力容器无损检测YB/T5148—93 金属平均晶粒度测定方法3 术语和符号本标准采用下列定义3.1 公称工作压力钢瓶在基准温度(20℃)时的限定充装压力。

CNG（压缩天然气）车辆使用气瓶的年限和检验周期是根据国家相关法规和标准来确定的。

以下是关于CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期的详细说明。

首先，CNG车辆使用的气瓶是一种特殊的储气容器，用于储存压缩天然气。

这些气瓶通常由钢制或复合材料制成，具有一定的使用寿命和安全要求。

在中国，CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期主要由以下两个方面决定：2.气瓶制造商的要求：气瓶制造商通常会为他们生产的气瓶设定一定的使用年限和检验周期。

这些要求通常会根据气瓶的材料、设计和制造工艺等因素来确定。

CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期应符合气瓶制造商的要求。

一般来说，气瓶制造商的要求不会低于国家法规和标准的要求。

除了以上两个方面的要求，CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期还受到以下几个因素的影响：1.气瓶的使用环境：CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期会受到气瓶所处的使用环境的影响。

例如，如果气瓶经常暴露在恶劣的环境中，如高温、酸碱腐蚀等，那么它的使用年限可能会缩短。

2.气瓶的维护和保养：CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期还取决于气瓶的维护和保养情况。

定期检查气瓶的安全性能、密封性能和外观状况是非常重要的。

如果发现气瓶存在损坏、腐蚀、漏气等问题，应及时更换或修理。

3.气瓶的质量和制造工艺：气瓶的质量和制造工艺对其使用年限和检验周期也有很大影响。

优质的气瓶材料、合理的设计和制造工艺可以延长气瓶的使用寿命。

总结起来，CNG车辆使用气瓶的年限和检验周期主要由国家法规和标准以及气瓶制造商的要求来确定。

一般来说，CNG车辆使用气瓶的年限为15年，检验周期为5年。

然而，这些要求还会受到气瓶使用环境、维护和保养情况、气瓶质量和制造工艺等因素的影响。

因此，实际情况可能会有所不同。

为了确保CNG车辆的安全使用，车主和运营商应遵守相关法规和标准，并定期对气瓶进行检验和维护。

GB17258车用天然气高压气瓶标准汽车用压缩天然气钢瓶 GB17258——1998 Steel cylinders for the on-board of compressedNatural gas as a fuel for vehicles1 范畴标准规定了汽车专用压缩天然气钢瓶（以下简称钢瓶）的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输和贮存等。

本标准适用于设计、制造公称工作压力为16~20MP（本压力标准均指表压），公称容积为30~120L，工作温度为－50℃~60℃的钢瓶。

按本标准制造的钢瓶，只承诺充装符合有关标准的，且经脱水，脱硫和脱轻油处理后，每标准立方米水分含量不超过8mg和硫化氢含量不超过20mg的作为燃料的天然气。

本标准不适用于压缩天然气充气站用的贮气钢瓶，也不适用于复合材料气瓶。

2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，适用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB222—84 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分承诺偏差GB223.1—81 钢铁及合金中碳量的测定GB223.2—81 钢铁及合金中硫量的测定GB223.3—88 钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量GB223.4—88 钢铁及合金化学分析方法硝酸铵氧化容量法测定锰量GB223.5—88 钢铁及合金化学分析方法草酸硫酸亚铁硅钼蓝光度法测定硅量GB/T223.6—94 钢铁及合金化学分析方法中和滴定法测定硼量GB223.7—81 钢铁及狐粉中铁量的测定GB224—87 钢的脱碳层探度测定法GB226—91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB228—87 金属拉伸试验法GB/T229—94 金属夏比缺口冲击试验方法GB230—91 金属洛氏硬度试验方法GB231—91 金属布氏硬度试验方法GB232—88 金属弯曲试验方法GB1979—80 结构钢低倍组织缺陷评级图GB5777—86 焊接接头拉伸试验方法GB6397—86 金属拉伸试验试样GB7144—86 气瓶颜色标记GB8163—87 输送流体用无缝钢管GB8335—1998 气瓶专用螺纹GB8336—1998 气瓶专用螺纹量规GB/T9251—1997 气瓶水压试验方法GB9252—88 气瓶疲劳试验方法GB/T12606—90 钢管及圆钢棒的漏磁探伤方法GB12137—89 气瓶气密性试验方法GB/T13298—91 金属显微组织检验方法GB/T13299—91 钢的显微组织评定方法GB/T13440—92 无缝气瓶压扁试验方法GB/T13447—92 无缝气瓶用钢坯GB15385—94 气瓶水压爆破试验法JB4730—94 压力容器无损检测YB/T5148—93 金属平均晶粒度测定方法3 术语和符号本标准采纳下列定义3.1 公称工作压力钢瓶在基准温度(20℃)时的限定充装压力。

考。
关键词 ：复合材料 气瓶 ；充气速 率 ；强度 ；数值 分析
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ． ４５６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ ０）０ ０ ４ ０ ０ ３— ９ ９ ２ １ ２— ０ ８— ４
１ 引 言
复合 材料 研究 和制 造技 术 的不断 发展 使得 复合 材料 制 品和应 用 领 域 也 在 不 断 增 多 Ｊ其 中全 复 ， 合材 料天 然气 气 瓶 以其 重 量 轻 、 造 成 本 低 等优 点 制
同时 ， 由文献 ［０］ 知 ， １ 可 日常 使 用 的天 然 气 汽 车 的
充气 时 间 一 般 在 ５～１ｍｎ 内不 等 。在 此 分 别 取 ０ｉ
０ ５ ｎ ５ ｎ １ ｍ ｎ三个 不 同 的工 况 进行 分 析 。假 ． ｍｉ、ｍｉ、０ ｉ
设气 瓶 充气 时残 余 气 体体 积 可 以忽 略 ， 相 应 的充 则 气 速率 分别 为 １０Ｖｍｎ １Ｌ ｍｎ及 ５ ／ ｎ ０ Ｉ ｉ、０ ／ ｉ Ｌ ｍｉ。
个不同的部 位进 行分 析 ， 别为 ： 封 头 附近 （ 分 上 Ａ
收 稿 日期 ：２ ０ － －５ ０ ８０ ０ ９ 基 金 项 目 ： 四川 省 科 技 厅 自然 科 学 重 点 资 助 项 目 （ ７Ｙ ２ －１ ） ｏ Ｊ Ｏ ９ ｏ ；科 技 部 资 助 项 目 （０ ６ １ Ａ Ｅ ） ０ ２ ０ ＡＡ １ ｌ ３
役 气瓶 强度 的影 响 。 首 先 ， 气瓶 的 几 个 典 型 部 位 设 计 了不 同 长度 和 深度 的损 伤 来 模 拟 在 役 气瓶 的缺 陷 ， 建 立 了数 值 模 型 。 在 并
然后运 用子模型 法， 在不 同的充 气速率 下对各 个损伤部位进行计 算和分析。结果表 明， 随着充气速率的增加 ， 气瓶的应 变率增 大 ， 伤附近的等效应力明显增 大。分析结果 为今后充 气速 率的选取提供 了一定 的依 据 ， 损 同时也 为气瓶 强度的检验 提供 了参

第１期 ０
． ５一
车用压缩天然气气瓶的研究概况
张红星 ，江 华生
（． １ 江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 ， 江苏 无锡 ２ ４ ７ ） １ １ ４ （． ２嘉兴学院生物与化学工程学院 ， 浙江 嘉 兴 ３ ０ ） １０ １ ４
［ 摘 要］ 综述 了车用压缩天然气 （ Ｎ Ｃ Ｇ）气瓶 的研 究理论 和方法 ，对Ｃ Ｇ Ｎ 气瓶 失效机 理进行 分析 ，指 出网格 理论 主要 解决气 瓶初 步设 计 ，运 用有限元理论是分析和设计Ｃ Ｇ Ｎ 气瓶的必然趋势和选择 。研 究表 明，质量 轻、成本低 的全塑复合 材料 气瓶 的 研 究受到广泛 关注。 同时应注重 纤维编织法 、纤维混 杂法在复合材料 气瓶上 的应 用 ，指 出了开展 车用气瓶 安全 防护研 究的
重要 意 义 。 ［ 键词］ＣＧ 瓶；失效机理；研究方法；综述 关 Ｎ气
随 着 我 国 汽 车 保 有 量 的 不 断 增 加 ， 推 广 燃 气 汽 车 不 仅 符 合 应 用 天 然 气 资 源 的 经 济 发 展 战 略 ，还 可 有 效 缓 解 能 源 短 缺 和 大 气 污 染 。然 而 ， 作 为 应 用 天 然 气 的 关 键 设 备 一 压 缩 天 然 气 气 瓶 （ ｏ ｒｓｅ ｔｒｌ ａ ，简称 Ｃ Ｃ ｍｐｅｓｄＮａｕａ Ｇ ｓ ＮＧ气瓶 ）的研 究 在 我 国还 处 于 起 步 阶 失 ，使 得Ｃ ＮＧ气 瓶 的 研 究
作 者简 介 ：张红星 （９ ５ １ ７ 一），男，江苏徐州人 ，硕士 ，工程
师 ，主要从事承压设备检验检 测及研究工作。
６ ● 论文广场 一
内胆 上 产 生 了压 应 力 （ 应 力 ） ，而 缠 绕 纤 维层 预 具有 拉 应 力 。在 工 作 压 力 下 ，纤 维 缠 绕气 瓶 承 受 内压 作 用 产 生 的应 力 与 预 应 力 相 迭 加 ，使 内胆 的 内壁 处 最 大应 力 值 降低 ， 内胆 外 壁 处 较 小 的应 力 值 适 当 升 高 ，使 沿 壁 厚 方 向的 应 力 分 布趋 于均 匀 化 ，这 种 非线 性 各 向 同性 强化 服 从Ｖ ｎＭｉ ｓ ｏ ｓ 屈服 ｅ