車用CNG鋼瓶定期檢驗中的電測法技術分析

陸警（成都天然氣化工總廠 四川成都 610213）

一、前言

汽車排放的尾氣是污染大氣的重要污染源之一，為了能夠盡可能的降低汽車尾氣造成的污染，汽車逐漸的采用天然氣、氫氣、酒精、甲醇等燃料，天然氣（即CNG）是目前發展最快的一種清潔的能源，人們對天然氣的需求量不斷的增大。但是，車用天然氣在發展的過程中，存在許多安全問題，車用CNG鋼瓶一旦發生爆炸、燃燒。泄露等，將會造成嚴重的事故，因此車用CNG鋼瓶的定期檢驗勢在必行。

二、電測法技術的概述

電測法通常采用二次儀表觀測，是應力測試方法中的一種，其檢驗的原理變現為：當金屬電阻絲受到壓縮或者拉伸變形時，其電阻也隨著發生相應的變化，把電阻絲往復繞成特殊的形狀，形成電阻應變片，在進行檢驗之前，用特殊的膠合劑把電阻絲變片粘貼在預測應變的位置，當殼體受到荷載作用狀況下會產生相應的形變，導致電阻應變片的電阻絲也發生一定的形變，改變了電阻絲的截面積和長度，進而導致電阻值的變化，這就表明電阻的變化與應變具有一定的關系。由此可見，通過在車用CNG鋼瓶上粘貼應變片，通過動態應變儀能夠準確的檢驗車用CNG鋼瓶上是否存在危險點，對于車用CNG鋼瓶局部變形超過10%的部位應該進行隱患排除，以此保證車用CNG鋼瓶的安全性、穩定性與可靠性。

三、車用CNG鋼瓶定期檢驗中的電測法技術

1 電測法在車用CNG鋼瓶定期檢驗中危險點的選取原則。CNG氣質中涉及到含油量、含水量以及含硫量等，車用CNG鋼瓶損壞甚至報廢的主要原因是由于脫硫除油不干凈、雜質沉積、瓶內積水等問題，導致車用CNG鋼瓶的瓶壁、瓶底或者其他局部催化或者腐蝕，導致車用CNG鋼瓶存在許多危險點，給車用CNG鋼瓶的安全使用埋下了許多安全隱患。車用CNG鋼瓶在使用電測法技術時，應該選擇合適的危險點進行檢測。車用CNG鋼瓶定期檢驗中危險點的選取原則表現為：（1）車用CNG鋼瓶筒體幾何中心點，根據理論分析，該中心點的變形最大；（2）車用CNG鋼瓶球形封頭頂點，該處各個幾何方向的應力相互抵消，并且該處的壁最厚，受力相對平衡，變形最小，通常可以忽略；（3）車用CNG鋼瓶筒體中心與切線中間部分的綜合應力，能夠為局部應力的檢驗提供可靠的參考；（4）車用CNG鋼瓶球封切線，該處的幾何變形通常不連續，進而導致產生附加的彎曲應力，并且會與薄膜應力相互疊加形成比圓筒更大的綜合應力，當離開邊緣時，應力會迅速的降低。邊緣應力和斷裂失效以及疲勞失效具有非常大的影響；（5）車用CNG鋼瓶球形封頭，該處主應力是筒體軸線應力的一半，該處的球封耐力最強，通常不會發生變形，因此該處只作為參考點。

2 車用CNG鋼瓶的應變力分析

1.車用CNG鋼瓶的理論應變力分析。車用CNG鋼瓶受到荷載的擠壓后，其縱截面和橫截面會形成相應的正應力，其中δψ表示橫截面上的正應力，稱之為軸向應力，δγ表示徑向應力，δθ表示縱截面上沿圓周切線方向的正應力，稱之為環向應力，由于車用CNG鋼瓶的筒壁具有一定的厚度，因此可以假設δψ與δθ沿著鋼瓶的筒壁厚度的方向均勻的分布，平衡條件表現為：δψ=p D/4S；δθ=pD/2S。實例分析，一車用CNG鋼瓶的容積為51.4L，外徑為267mm，壁厚為7.9mm，試驗壓力為33.4MPa，升壓時間為4.6min。保壓后測得的鋼瓶進水量為1080mL，保壓實踐為3min，保壓壓力為33.4MPa，泄壓時間為30s，泄壓后車用CNG鋼瓶內的壓力為0，泄壓后的排水量為1040mL，泄壓前后排水量差表現為 ΔV1=40mL，因此，δψ=p D/4S=278.68（MPa）；δθ=p D/2S=557.36（MPa），經過計算得知，理論與實際測量基本吻合。并且根據水壓試驗殘余變形率公式得知：ΔV=A-B-（V+A-B）ρhβt，η=ΔV1/ΔV=8.58%，經過計算得知η小于10%，因此，該車用CNG鋼瓶的變形符合相關的要求。

2.車用CNG鋼瓶的應變儀試驗數據分析。通過采用電測法技術對車用CNG鋼瓶進行大量的測量，能夠準確的檢測到車用CNG鋼瓶應變值的實際狀況，經過分析后，能夠對車用CNG鋼瓶進行實效評估，根據國標中規定的高壓容器的強度要求以及相應的實效原則：其一，實效原則為當車用CNG鋼瓶結構的一點失去彈性后即為實效，例如車用CNG鋼瓶的最大主應力超過了限定最大應力值；其二，強度要求，車用CNG鋼瓶構件的最大應力不能超過限定應力，限定應力值應該以抗拉強度nb和屈服強度ns兩者為基準，然后分別除以相應的安全系數n，以此獲得相應的小值，通過判定車用CNG鋼瓶的實效原則以及強度要求，通過采用電測法技術對車用CNG鋼瓶進行定期檢測，能夠判定車用CNG鋼瓶的危險點是否存在由于容積殘余、脫硫除油不干凈、雜質沉積、瓶內積水導致的安全隱患，進而保證車用CNG鋼瓶的安全性與可靠性。

結束語

總而言之，CNG是一種清潔的能源，能夠為天然氣汽車提供環保的燃料來源，車用CNG鋼瓶作為天然氣汽車的重要組成部分，車用CNG鋼瓶的可靠性與安全性對天然氣汽車自身以及整個天然氣行業的發展具有十分重要的意義。因此，在采用車用CNG鋼瓶時，應該選擇合適的材料，然后定期的對車用CNG鋼瓶進行檢驗，以此保證車用CNG鋼瓶的安全性與可靠性，進而保證天然氣汽車行業能夠健康、穩定、可持續的發展。

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