扁平钢带错绕式压力容器钢带两端焊接残余应力的研究

扁平钢带错绕式压力容器已成功应用于80 MPa级高压储氢容器,同时更高压力的储氢容器正在研制之中。随着该类容器工作压力的不断提高,以及在储氢苛刻条件下的应用,绕带层两端的焊接缺陷(残余应力)已经成为影响容器整体性能的不可预测的因素。对一工作压力为98 MPa的储氢容器研究了其钢带两端焊缝处的残余应力。盲孔法测量数据表明,各钢带两端焊接处应力差异很大,部分应力较大的地方在残余应力的影响下极易产生疲劳裂纹,甚至局部屈服。     

多层包扎式储氢压力容器研究进展

氢能具有能量密度高、污染少等特点，其储存与利用对于我国实现“双碳”目标具有重大的意义。层板包扎式压力容器是一种广泛应用于加氢站、制氢站和电厂的储氢装置，具有制造难度低、生产成本低和避免深焊缝对容器产生危害等优势，同时其实际应力分布状态是目前的研究难点。固定式高压储氢容器从结构和制造工艺主要分为绕带式和层板包扎式两类，对于绕带式储氢容器的研究和应用报道较多，而对层板包扎式储氢容器的研究和应用报道很少。为了推广这项技术，依照国内储氢工程现状，兼顾个性与共性问题，从材料、结构、设计方法、制造等方面综述了层板包扎式储氢容器的研究进展。     

加氢站高压储氢容器安全性分析

氢能作为“能源互联网”的纽带,不仅来源广泛、低碳环保、灵活高效、应用场景多,还便于储备和运输。氢气储运是氢能发展中的重要环节,而高压储氢容器的安全性是长期困扰氢气储运的问题。以加氢站固定式高压储氢容器为研究对象,针对不同结构的加氢站系统,总结了其中储氢容器的特点。对近3年储氢系统中高压储氢容器发生的事故进行汇总,从设计、配件、设备、人才方面存在的安全问题进行分析,并提出安全性相关的建议,对未来高压储氢容器的发展方向进行了展望。     

加氢站储氢容器优化配置研究

以当前建设规模为日加注1000kg、35MPa氢气的加氢站为研究对象,根据质量守恒定律,建立了计算加氢站储氢瓶组取气率的数学模型。从原理上研究了储氢容器高、中、低压不同容积比例设置对其取气率的影响。结果表明,随着低压储氢瓶组水容积逐渐增加,整个加氢站储氢容器的取气率呈先增大后减小的趋势,当高、中、低压储氢容器的水容积比例为2∶3∶4时,整个加氢站储氢容器的取气率最高,为46.483%。     

扁平钢带交错缠绕式高压储氢容器的安全可靠性分析

氢能是近年来研究较多的清洁新能源之一。在氢能利用上,氢的安全储运是整个氢能利用的关键技术之一,而氢的储运目前仍然以高压储氢为主,高压储氢容器是氢的储运关键核心设备。扁平钢带交错缠绕式高压容器以其制造成本低、可靠性高、易于实现在线监控、失效具有抑爆等特点而有利于应用在高压储氢。从该类容器的环向强度、轴向强度、钢带预应力控制、疲劳强度、抑爆性能和在线监控等方面用实例加以分析。     

“倾角错绕”扁平钢带高压容器的结构特性和强度设计

“倾角错绕”扁乎钢带高压容器,简称扁平统带式高压客器,是在毛主席革命路线指引下,于1965年由我国首创研制成功的一种新型高压容器。十几年来我国已成功制造和安全使用1000多台这种绕带容器,实践证明是一种“多快好省”的优良高压容器结构,在生产效率、制造成本和使用安全性等主要方面,与热套式容器这种国际上的先进结构相比,也具有突出的优点。本文在概要介绍高压容器的特点、主要结构型式和国际上的发展趋势的基础上,着重介绍扁平绕带式高压容器的结构原理、特性分析比较、安全性能实例和容器三种强度设计公式推导与计算实例,其中包括一种使用特别安全的“低应力内筒”绕带容器的强度设计。扁平绕带式这种优良的压力容器结构,终将日益为人们所了解和不断在大直径、高温、高压与耐腐蚀、耐辐射等多种场合得到推广应用。     

高压储氢容器氢环境疲劳试验系统研制

通过对70 MPa氢环境疲劳试验系统的设计和制造,研制了80 MPa扁平钢带缠绕式高压储氢容器,利用钢带预应力的调节实现了容器壁内衬低应力、绕带层等应力的合理应力分布。设计了疲劳试验系统的控制系统,实现手动和自动控制两种控制模式,以满足不同的试验需要。该系统是目前国内惟一的一套可用于真实氢环境疲劳试验的系统,已投入应用。     

自保护式超高压容器的防脆断性能研究与设计分析

鉴于工程实践中超高压容器常以低应力脆断而导致失效的事实,我们提出了在容器外壁倾角错绕适量钢带的自保护式新结构。本文运用强度理论和断裂力学理论的有关知识,针对内含表面裂纹的厚壁筒体,分析了缺陷尺寸与防脆断绕层的关系,以供现场止裂参考,同时也为自保护式超高压容器构设计制造提供可靠的理论依据。     

高压储氢罐不同位置泄漏扩散的数值模拟研究

随着氢能广泛的应用,储氢容器将日益增多,泄漏破坏等事故将不可避免.今建立了高压储氢罐泄漏扩散的模型,提出了研究高压储氢罐泄漏扩散的数值模拟方法.通过对高压储氢罐不同位置发生泄漏扩散的数值计算,得到了不同位置泄漏后的扩散特性.对比数值模拟结果,认为储氢罐侧面与底面位置发生泄漏时,其危险性要远大于储罐顶部发生泄漏.通过数值分析,得出了该模拟条件下的危险区域在射流方向的传输距离与时间的近似关系公式.数值模拟结果可以为加氢站等场所处理氢气泄漏事故提供参考.     

碳纤维复合材料高压储氢容器研究与结构设计

氢能的储运技术是氢能利用的关键环节之一。对车用燃料氢气的储存技术进行了综述和比较,提出高压储氢是氢气储存的主要方向之一。阐述了碳纤维复合材料高压容器的技术原理和结构特点,通过改进压力容器的结构形式,达到防止氢气渗漏、延长容器使用寿命、提高系统储氢量等综合性能。     

一种精确预测多层包扎容器预应力的方法

引言单层厚壁圆筒形压力容器在高压下的失效,正如Lame 的研究(拉美公式)所揭示的,归因于沿容器壁厚方向的应力分布不均匀。为克服这一难题,出现了多种预应力容器设计,预应力容器大多数属于多层容器,有不同的构造方法,其中有以下几种型式:缠绕式容器设计,有两种常见类型:1)绕丝式,即在内圆筒上缠绕承受张力的钢丝或钢带;2)绕带式,即在内胆上螺旋状紧密缠绕型槽钢带或扁平钢带(一般称之为型槽钢带缠绕     

加氢站建设方案研究

根据国家积极推进新技术、新能源开发与应用的指导思想,结合当前国内外加氢站建设的实际情况,以及未来发展新能源交通网的战略布局,本文对加氢站建设的相关前沿技术、设备厂家和已建加氢站进行调研并进行模拟设计。根据《加氢站技术规范》要求,确定离站式加氢站规模与加氢工艺;运输方案选择采用高压氢气瓶集束拖车输送、气氢管道输送或液氢槽罐车输,并配合相应的卸气系统;确定加氢充装时间,以及各规格储氢罐数量、储氢压力等级;氢气增压系统需综合考虑增压效率和运行效率之间的关系,作出最佳设计方案;氢气加注工艺选用分级加注和增压加注相结合的综合加注工艺;根据加氢站关键设备价格、性能等因素作出最佳配比。     

非焊接储氢瓶式容器热处理工艺研究

本文主要对非焊接储氢瓶式容器热处理工艺—双面淬火进行了研究,通过对淬火机构的设计,淬火介质的分析、选择,及热处理工艺的调整,对该工艺制造的50MPa瓶式站用储氢容器产品进行空气中强度、侧膨胀量、冲击吸收能量、硬度和氢气中慢应变速率拉伸数据分析,测得在氢气中和在空气中的抗拉强度之比、最大总延伸率之比分别为99.5%和98.2%,满足《加氢站储氢压力容器专项技术要求》T/CATSI 05003-2020中在氢气和空气中的抗拉强度之比、最大总延伸率之比均不小于0.9的要求。     

氢安全保障报警研究

论述新能源氢的各种储氢方式,比较其优缺点;设计一种适用于高压储氢方式的氢安全保障报警装置,说明其保障、报警原理。该装置确保储氢容器在各种可能出现的危险工况下自动启动泄放装置,具有突出的安全性,可以对高压储氢容器氢的泄漏、燃烧、超压及碰撞等危险情况进行报警、保护,大大提高高压储氢容器安全使用的可靠性。     

CNG加气站无缝瓶式容器的安全设计

分析了ＣＮＧ 站用瓶式容器为了防止Ｈ２ Ｓ ＳＣＣ 而采取的特殊设计及检测控制手段, 提出了ＣＮＧ 高压储存容器安全设计上应当注意的问题。     

CNG加气站无缝瓶式容器的安全设计

分析了ＣＮＧ站用瓶式容器为防止Ｈ２ＳＳＣＣ而采取的特殊设计及检测控制手段,提出了ＣＮＧ高压储存容器安全设计上应当注意的问题。     

轻质高压储氢容器

氢的储运是氢能发展的关键技术之一。轻质高压储氢是一种切实可行的氢能储运方法。结合纤维缠绕气瓶和高压储氢容器的国内外最新研究进展,介绍了轻质高压储氢容器的结构、设计方法和有待深入研究的若干问题。     

高压储氢容器失稳分析与研制

借助有限元方法对高压储氢容器进行分析计算,采用ANSYS软件对碳纤维复合材料高压储氢容器内衬的各阶模态失稳进行研究,结合设定的预应力和安全余量,采用了4mm厚的内衬厚度。通过70MPa高压储氢容器快速充放氢系统进行氢环境的疲劳试验,同时进行耐压试验、耐冲击试验和爆破试验,且都得到了安全验证。     

轻质复合材料高压容器的研究和结构设计

轻质复合材料高压容器的应用越来越广泛,随着氢能和天然气等清洁燃料在汽车中的应用,其轻量化和安全性的研究显得特别重要。主要进行高压储氢容器的研究与结构设计,该结构采用高强度铝合金内胆、外缠绕高强度纤维复合材料构成压力容器,它具有质量轻、防渗漏、耐压能力强等特点;通过提高储氢压力和减轻容器重量来提高储氢密度,储氢密度可达到5%以上;设计中改进了纤维缠绕的预应力分布,在操作时降低了铝内胆的平均应力,提高了容器的抗疲劳性能和综合安全性能。     

氢气快充温升控制装置数值设计

高压氢气从储氢罐到氢气瓶的加注过程中存在一定的温升．从安全角度出发,本文建立了高压氢气快充温升控制设计模型,基于模型对氢气快充温升控制装置进行了数值分析,并提出了氢气快充温升控制装置的数值设计方法。研究结果可以为加氢站等对于初始温度有要求场合的设计提供参考。