如何保证储氢气瓶的强度和耐久性能

2024-03-05 17:37:11· 来源：特嗨氢能检测

安全性和轻量化是车载储氢气瓶设计制造的两个重要指标，而复合材料应用于气瓶设计制造则是气瓶轻量化发展的重要方向。轻量化复合材料气瓶相较传统的金属气瓶通常具有更高的耐压强度和更好的耐久性能。如何在上市之前通过试验数据验证复合材料气瓶在全生命周期内的强度和耐久性能呢？

常温液压循环试验

液压循环试验测试是储氢瓶在进入涉氢试验阶段之前必不可少的一环，也是储氢瓶进行高压氢气循环试验的安全保障。

常温液压循环试验是一种快速预估气瓶充装寿命的一种试验手段，他相较于氢气循环试验试验效率更高，测试时间更短，这是由于液体的不可压缩性所决定的，通常在产品开发初期和氢气压力循环试验前首先开展常温液压循环试验。

01 试验方法

常温液压循环试验用的循环介质应为非腐蚀性液体，循环压力下限为2MPa，上限为1.5P。压力循环频率最大不超过6次每分钟。气瓶在循环寿命Nd内不得发生泄露或破裂，之后循环至2Nd或至泄漏发生，气瓶不得发生破裂。(P为气瓶的公称工作压力，Nd为气瓶的设计循环次数)试验曲线见图1。

图1 试验曲线

02 试验结果对比

常温压力循环试验是为了验证车用储氢瓶的“未爆先漏”的设计模式，即不允许直接破裂或爆破，如图2瓶体发生泄漏为安全失效模式（合格），如图3瓶肩发生爆破为非安全失效模式（不合格）。无论储氢气瓶的故障模式如何，“未爆先漏”的失效模式这一要求为气瓶在车辆寿命内提供了足够的安全保护前提。

图2 瓶体泄漏

图3 瓶肩破裂

03 失效的原因分析

Ⅳ型储氢气瓶结构主要是由复合材料层和塑料内胆组成，其疲劳断裂失效可能有以下几个原因：

(1)复合材料层提前失效。承载气瓶主要应力的结构层发生纤维断裂、分层或与内胆结合不紧密等导致局部承载力不足。从而使内胆局部应力较大，高于设计应力，发生失效。

(2)塑料内胆成型工艺等因素不佳，导致内胆材料力学性能不能满足标准要求。

(3)塑料内胆存在原始缺陷，使该处在承受内压时应力集中导致失效。

综上所述，特嗨拥有储氢气瓶常温、高低温液压循环以及氢气循环测试能力，能够全方位保证气瓶的耐久性验证需求。这些测试能力不仅为客户产品研发提供了有力保障，也为推动氢能源技术的广泛应用和商业化进程做出了积极贡献。

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