纤维缠绕压力容器内压试验装置设计文献综述
2020-05-06 16:44:04
文 献 综 述 1.1 研究背景及意义 压力容器是一种具有特定使用场合、能承受一定内应力的设备,其使用场所常存在腐蚀介质、特殊温度或压力等复杂条件影响,这就很大程度上增加了其危险性。
目前国内压力容器制造大多采用钢材,主要为碳素钢、低合金钢及高合金钢,但钢材综合性能的局限性也限制了压力容器的设计制造[1]。
随着材料科学的不断进步,越来越多的人们将目光投向了复合材料,而纤维缠绕复合材料又因其较之传统材料的强耐蚀性、高比强度、高弹性模量、轻质量、易加工等不可替代的优势,已在航空航天、化工、能源、冶金、医疗等领域获得广泛应用。
一般而言,复合管道在使用过程中主要承受的是内压作用,即环向应力占主导地位,因此,为确保压力容器在使用时的安全可靠性,对于新制造或检修后的压力容器,使用超过操作压力的试验压力进行压力试验以检验容器的宏观强度、密封结构的严密性是至关重要的[2]。
然而,纤维缠绕压力容器特殊结构形式以及不可焊接的复合材料,使得压力容器内压试验的难度大大提高,因而设计制备具有高密封性能的内压试验装置是急需解决的问题。
1.2 国内外研究现状 1.2.1 纤维缠绕复合材料概况 复合材料是指由两种或两种以上不同化学物理性质的材料组合而成的工程材料。
通常,复合材料由基体和增强材料两部分组成,其各组成部分的材料在性能上可相互取长补短以产生协同效应,使得复合材料的综合性能较原组成材料更优,从而满足各种不同的使用需求[3]。
然而,复合材料并不是人类的发明,而是已经在自然界中存在已久,以竹子为例,它就是由诸多不同直径的管状纤维素分散于基体中所形成的复合材料[4]。
随之,人类在使用复合材料上也有着悠久的历史。
早在六千多年前,我国古代劳动人民已经能使用粘土和稻草来制成简易的土坯砖,作为主要的建筑材料。