车用CNG钢瓶定期检验中的电测法技术分析

2022-09-10

一、前言

汽车排放的尾气是污染大气的重要污染源之一, 为了能够尽可能的降低汽车尾气造成的污染, 汽车逐渐的采用天然气、氢气、酒精、甲醇等燃料, 天然气 (即CNG) 是目前发展最快的一种清洁的能源, 人们对天然气的需求量不断的增大。但是, 车用天然气在发展的过程中, 存在许多安全问题, 车用CNG钢瓶一旦发生爆炸、燃烧。泄露等, 将会造成严重的事故, 因此车用CNG钢瓶的定期检验势在必行。

二、电测法技术的概述

电测法通常采用二次仪表观测, 是应力测试方法中的一种, 其检验的原理变现为:当金属电阻丝受到压缩或者拉伸变形时, 其电阻也随着发生相应的变化, 把电阻丝往复绕成特殊的形状, 形成电阻应变片, 在进行检验之前, 用特殊的胶合剂把电阻丝变片粘贴在预测应变的位置, 当壳体受到荷载作用状况下会产生相应的形变, 导致电阻应变片的电阻丝也发生一定的形变, 改变了电阻丝的截面积和长度, 进而导致电阻值的变化, 这就表明电阻的变化与应变具有一定的关系。由此可见, 通过在车用CNG钢瓶上粘贴应变片, 通过动态应变仪能够准确的检验车用CNG钢瓶上是否存在危险点, 对于车用CNG钢瓶局部变形超过10%的部位应该进行隐患排除, 以此保证车用CNG钢瓶的安全性、稳定性与可靠性。

三、车用CNG钢瓶定期检验中的电测法技术

1电测法在车用CNG钢瓶定期检验中危险点的选取原则。CNG气质中涉及到含油量、含水量以及含硫量等, 车用CNG钢瓶损坏甚至报废的主要原因是由于脱硫除油不干净、杂质沉积、瓶内积水等问题, 导致车用CNG钢瓶的瓶壁、瓶底或者其他局部催化或者腐蚀, 导致车用CNG钢瓶存在许多危险点, 给车用CNG钢瓶的安全使用埋下了许多安全隐患。车用CNG钢瓶在使用电测法技术时, 应该选择合适的危险点进行检测。车用CNG钢瓶定期检验中危险点的选取原则表现为: (1) 车用CNG钢瓶筒体几何中心点, 根据理论分析, 该中心点的变形最大; (2) 车用CNG钢瓶球形封头顶点, 该处各个几何方向的应力相互抵消, 并且该处的壁最厚, 受力相对平衡, 变形最小, 通常可以忽略; (3) 车用CNG钢瓶筒体中心与切线中间部分的综合应力, 能够为局部应力的检验提供可靠的参考; (4) 车用CNG钢瓶球封切线, 该处的几何变形通常不连续, 进而导致产生附加的弯曲应力, 并且会与薄膜应力相互叠加形成比圆筒更大的综合应力, 当离开边缘时, 应力会迅速的降低。边缘应力和断裂失效以及疲劳失效具有非常大的影响; (5) 车用CNG钢瓶球形封头, 该处主应力是筒体轴线应力的一半, 该处的球封耐力最强, 通常不会发生变形, 因此该处只作为参考点。

2车用CNG钢瓶的应变力分析

1. 车用CNG钢瓶的理论应变力分析。车用CNG钢瓶受到荷载的挤压后, 其纵截面和横截面会形成相应的正应力, 其中δψ表示横截面上的正应力, 称之为轴向应力, δγ表示径向应力, δθ表示纵截面上沿圆周切线方向的正应力, 称之为环向应力, 由于车用CNG钢瓶的筒壁具有一定的厚度, 因此可以假设δψ与δθ沿着钢瓶的筒壁厚度的方向均匀的分布, 平衡条件表现为:δψ=p D/4S;δθ=p D/2S。实例分析, 一车用CNG钢瓶的容积为51.4L, 外径为267mm, 壁厚为7.9mm, 试验压力为33.4MPa, 升压时间为4.6min。保压后测得的钢瓶进水量为1080m L, 保压实践为3min, 保压压力为33.4MPa, 泄压时间为30s, 泄压后车用CNG钢瓶内的压力为0, 泄压后的排水量为1040m L, 泄压前后排水量差表现为ΔV1=40m L, 因此, δψ=p D/4S=278.68 (MPa) ;δθ=p D/2S=557.36 (MPa) , 经过计算得知, 理论与实际测量基本吻合。并且根据水压试验残余变形率公式得知:ΔV=A-B- (V+A-B) ρhβt, η=ΔV1/ΔV=8.58%, 经过计算得知η小于10%, 因此, 该车用CNG钢瓶的变形符合相关的要求。

2. 车用CNG钢瓶的应变仪试验数据分析。通过采用电测法技术对车用CNG钢瓶进行大量的测量, 能够准确的检测到车用CNG钢瓶应变值的实际状况, 经过分析后, 能够对车用CNG钢瓶进行实效评估, 根据国标中规定的高压容器的强度要求以及相应的实效原则:其一, 实效原则为当车用CNG钢瓶结构的一点失去弹性后即为实效, 例如车用CNG钢瓶的最大主应力超过了限定最大应力值;其二, 强度要求, 车用CNG钢瓶构件的最大应力不能超过限定应力, 限定应力值应该以抗拉强度nb和屈服强度ns两者为基准, 然后分别除以相应的安全系数n, 以此获得相应的小值, 通过判定车用CNG钢瓶的实效原则以及强度要求, 通过采用电测法技术对车用CNG钢瓶进行定期检测, 能够判定车用CNG钢瓶的危险点是否存在由于容积残余、脱硫除油不干净、杂质沉积、瓶内积水导致的安全隐患, 进而保证车用CNG钢瓶的安全性与可靠性。

结束语

总而言之, CNG是一种清洁的能源, 能够为天然气汽车提供环保的燃料来源, 车用CNG钢瓶作为天然气汽车的重要组成部分, 车用CNG钢瓶的可靠性与安全性对天然气汽车自身以及整个天然气行业的发展具有十分重要的意义。因此, 在采用车用CNG钢瓶时, 应该选择合适的材料, 然后定期的对车用CNG钢瓶进行检验, 以此保证车用CNG钢瓶的安全性与可靠性, 进而保证天然气汽车行业能够健康、稳定、可持续的发展。

摘要：随着经济与科技的快速发展, 人们的生活水平不断的提高, 我国汽车的保有量逐渐的增加, 天然气 (CNG) 作为一种清洁的能源, CNG钢瓶在汽车行业中得到广泛的应用。但是CNG具有易爆的性质, 因此车用CNG钢瓶的定期检验至关重要。文章分析了电测法技术在车用CNG钢瓶定期检验中的应用, 旨在为相关的检测人员提供一定的参考。

关键词：车用CNG钢瓶,定期检验,电测法技术