文 献 综 述

1.CNG气瓶的应用、发展方向及分类

汽车是现代工业文明的象征之一，也是推动一个国家或者局部地区经济发展的重要引擎。但是随着环境保护、低碳经济、降低能耗的观念逐渐引起民众的重视，传统汽车工业因其尾气排放污染环境、高能耗等一系列负影响，面临着严峻的挑战。相对传统燃油驱动的汽车，新能源汽车可以有效降低汽车排放废气污染。从环境角度分析，新能源汽车废气排出量比传统汽车可减少92%-98%，从而实现交通能源多元化，保护环境；从能源角度分析，全球石油危机日益严重，汽车工业又是能耗的最大组成部分，新能源汽车的开发和使用有效解决了交通能源重消耗的问题，实现低碳经济可持续发展。

CNG（compressor natural gas）压缩天然气。是天然气加压并以气态储存在容器中。压缩天然气除了可以用油田及天然气田里的天然气外，还可以人工制造生物沼气。主要成分为甲烷（CH₄），可作为车辆燃料使用。一般在小型汽车使用较多，因为CNG为气态，充其量取决于气瓶大小。小车耗能低，一般用于小型车辆。大型车辆使用LNG（liquefied natural gas）液化天然气较多。理论上相同容积气瓶LNG充气量为CNG充气量3倍。随着我国经济的发展，小型私家车保有量逐年上升，此时新能源汽车的发展也越来越多，因为车用CNG气瓶研究也应该相应的发展起来。

目前，车用CNG气瓶主要分为四类：第一类是钢或铝合金金属瓶（CNG-1）； 第二类是钢或铝内衬加筒身经”环箍缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（CNG-2）； 第三类是钢或铝内衬加”整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（CNG-3）； 第四类是塑料内衬加加”整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（CNG-4）。 一个完整的汽车用压缩天然气钢瓶应有瓶帽、瓶阀和安全泄压装置。瓶帽可以保护瓶阀，瓶阀上的安全泄压装置型式应为爆破片#8212;易熔塞组合式。本课题研究对象为钢或铝内衬加筒身经”环箍缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（CNG-2）也就是说通俗所说的2型瓶。

2.车用CNG气瓶的危险性及产生原因

2.1车用CNG气瓶危险性较大的原因

车用CNG气瓶为移动式压力容器，属于第三类压力容器。发生事故时影响较大。在设计制造车用CNG气瓶的过程中，应尤其注意气瓶的安全。总的来说，常用规格的气瓶破裂发生物理性爆炸时，距离爆炸点3 m以内的区域人员死亡的可能性很大。汽车玻璃是一辆汽车中最脆弱的部分，当冲击波超压峰值为0.5~2 kPa。时，就可以使汽车的玻璃部分破碎，当冲击波超压峰值达到2~12 kPa时，汽车玻璃会全部破碎。一般CNG出租车长度在5 m以内，公交车在10 m左右，而经过计算可知，即使是50 L的气瓶在20MPa的情况下在开放空间中发生物理性爆炸，10m以内产生的冲击波超压峰值也在9. 89 kPa以上。因此不论气瓶放置在车上的任何位置，只要任何防护措施，气瓶在20MPa的状态下破裂发生爆炸产生的能量，会使该汽车的玻璃全部破碎。另外，部分CNG汽车会将几个气瓶放在一起，且放置距离较近。当一个气瓶发生爆炸时，可能会引发周围的其他气瓶爆炸，引起连锁反应从而导致爆炸能量成倍增加。

2.2化学品对气瓶安全的影响

在此主要研究CNG-2型瓶的质量问题以及外界化学品干扰问题。车用CNG气瓶在实际运行环境中，可能遭受酸雨等化学物质的侵蚀。这些物质会与气瓶表面的材料发生化学反应，即可能会对有缠绕层的车用CNG气瓶造成缠绕层纤维的断裂、溶解、松动或者产生应力腐蚀裂纹等，对于钢瓶则直接造成壁厚减薄、产生凹坑等后果。车用CNG缠绕气瓶的纤维缠绕层如果长期暴露在阳光及大气中，其外表面涂层的状况会变化，可能导致缠绕纤维松动、断裂，从而降低车用CNG气瓶的强度，影响其安全性能。车用CNG气瓶在使用、搬运等过程中，由于操作不当产生较大冲击或者汽车本身发生事故等影响，可能造成车用CNG气瓶受到冲击、碰撞、磨损、过热等损伤，导致车用CNG钢瓶表面受损，或造成车用CNG缠绕气瓶表面纤维层松动、断裂、树脂破碎等后果，会影响车用CNG气瓶的安全性能。