高兆江,駱 輝,劉永久,歐三立,柴 森,黃強(qiáng)華

(1.中國特種設(shè)備檢測研究院,北京 100029;2.國家市場監(jiān)管重點實驗室(氫能儲運裝備安全),北京 100029;3.石家莊安瑞科氣體機(jī)械有限公司,石家莊 051431)

0 引言

大容積氣瓶是長管拖車等高壓移動式壓力容器重要部件,用于H2,CNG等高壓氣體存儲。為提高運輸效率,大容積氣瓶往大容積化、輕量化、高壓化方向發(fā)展。而玻璃纖維強(qiáng)度高,密度低,疲勞性能好,價格低廉,且已有多年車載中容積纏繞氣瓶應(yīng)用經(jīng)驗,因此被用于制造鋼質(zhì)內(nèi)膽大容積玻璃纖維纏繞氣瓶(以下簡稱大容積纏繞氣瓶),通過降低大容積氣瓶重量來增加容積,大容積纏繞氣瓶長管拖車公稱容積可達(dá)37 m3,相對于大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶長管拖車,公稱容積提高35%以上。

由于大容積纏繞氣瓶纏繞層比較脆且硬度低,在使用和制造過程中,大容積纏繞氣瓶與長管拖車固定裝置,以及生產(chǎn)設(shè)備等相互作用,在纏繞層上形成銳器劃傷、割傷等線性缺陷,以及磨損等體積性缺陷,對安全性能造成很大影響。為保證大容積纏繞氣瓶運行安全,在定期檢驗中需要對纏繞層缺陷進(jìn)行評價。

目前,國內(nèi)外纏繞氣瓶定期檢驗標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)纏繞層缺陷的深度和長度將其評定為一級、二級及三級,對于達(dá)到三級的氣瓶應(yīng)進(jìn)行報廢。在ISO 19078—2013中[1],如劃傷、磨損缺陷深度超過1.25 mm,評定為三級。在ISO 11623—2015中[2],對于環(huán)向纏繞氣瓶,如劃傷、磨損缺陷深度超過纏繞層厚度的30%,評定為三級。CGA C 6.2—2013及CGA C 6.4—2012中[3-4],如劃傷、磨損缺陷深度超過0.25 mm,評定為三級。GB/T 24162—2022《車用壓縮天然氣金屬內(nèi)膽纖維環(huán)纏繞氣瓶定期檢驗與評定》中規(guī)定的評價指標(biāo)和ISO 19078—2013類似。但這些標(biāo)準(zhǔn)只適應(yīng)于公稱容積在450 L以下的車載氣瓶、呼吸器氣瓶等纏繞層缺陷評定,這些氣瓶運行工況、載荷與大容積纏繞氣瓶存在較大差異,并不適應(yīng)于大容積纏繞氣瓶纏繞層缺陷評定。很多學(xué)者也對不同纏繞層缺陷對纏繞氣瓶性能影響進(jìn)行大量研究工作。HACK等[5]采用試驗和數(shù)值模擬兩種方法研究了碳纖維纏繞氣瓶纏繞層中劃傷、空洞等缺陷在扭轉(zhuǎn)載荷作用下對氣瓶性能影響;XU等[6-12]采用有限元模型針對碳纖維復(fù)合材料氣瓶開展研究,模擬了結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷過程,預(yù)測了氣瓶爆破壓力,但未給出纏繞層缺陷評價標(biāo)準(zhǔn)。段成紅等[13-18]通過數(shù)值模擬研究了劃傷、磨損等纏繞層缺陷對大容積纏繞氣瓶爆破壓力影響,并給出評價指標(biāo),但缺乏試驗驗證。

1 大容積纏繞氣瓶及纏繞層缺陷

大容積纏繞氣瓶通常由Cr-Mo鋼制造的內(nèi)膽,以及由玻璃纖維、環(huán)氧樹脂固化形成的纏繞層構(gòu)成。大容積纏繞氣瓶基本參數(shù)見表1,安全系數(shù)一般為2.5或3.0,疲勞壽命為15 000次以上。目前應(yīng)用較為廣泛的?559 mm大容積纏繞氣瓶,內(nèi)膽和纏繞層實際厚度分別約為8 mm和12 mm,纏繞層表面樹脂固化層不超過0.5 mm。

表1 大容積纏繞氣瓶基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of large volume wound cylinder

大容積纏繞氣瓶通過法蘭、螺栓等與框架等固定裝置連接,除承受內(nèi)壓引起的周向、軸向應(yīng)力以外,由氣瓶自重產(chǎn)生彎矩,使得氣瓶下部纏繞層受到軸向附加拉伸應(yīng)力,以及端塞引起的軸向拉伸應(yīng)力。車載中容積纏繞氣瓶采用90°環(huán)向纏繞,為增加纏繞層軸向承載能力,大容積纏繞氣瓶纏繞層采用90°環(huán)向和±60°螺旋纏繞相結(jié)合的纏繞方式,結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大容積纏繞氣瓶Fig.1 Large volume wound cylinder

劃傷及割傷多發(fā)生在大容積纏繞氣瓶制造、組裝過程中,由于起吊、傳送等原因,使得瓶體和銳器以及設(shè)備零部件尖角等相互作用,在纏繞層上形成劃痕。該類型缺陷呈線性,長度一般不超過200 mm,深度可達(dá)6 mm,劃傷如圖2(a)所示。

圖2 纏繞層劃傷、割傷及磨損Fig.2 Cut,scratch or abrasion damage on composite layer

大容積纏繞氣瓶由法蘭、螺栓等連接件固定在框架中,由于氣瓶、支撐部件形變,螺栓、石子等雜物遺落在大容積纏繞氣瓶之間,以及運輸過程中震動等原因,造成瓶體和支撐部件接觸并反復(fù)摩擦,導(dǎo)致纏繞層磨損損失,如圖2(b)所示。磨損缺陷為體積性缺陷,面積一般不超過150 mm×150 mm,深度可達(dá)5 mm。

大容積纏繞氣瓶劃傷、割傷,以及磨損等纏繞層缺陷,只對接觸部位纏繞層造成損傷,不會引起內(nèi)部纏繞層損傷。根據(jù)近5年對4 000多只大容積纏繞氣瓶檢驗統(tǒng)計,劃傷、割傷以及磨損缺陷,占到纏繞層缺陷的90%以上。

2 含纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶安全性能試驗

纏繞層缺陷對大容積纏繞氣瓶疲勞性能和爆破性能產(chǎn)生影響,選取含不同類型及尺寸纏繞層缺陷的大容積纏繞氣瓶分別進(jìn)行疲勞和爆破試驗。

2.1 試驗要求

為保證試驗安全,試驗中將大容積纏繞氣瓶放置于試驗坑中,試驗過程中采取必要安全措施,確保人員、設(shè)備安全,防止氣瓶、試驗系統(tǒng)部件破裂,以及連接部位脫落等。試驗所用疲勞試驗機(jī),型號為GCFT-75-70-Ⅱ,編號為745110-0011。爆破試驗機(jī)型號為HY-02A/M-120-03,編號為766507-0004。

大容積纏繞氣瓶疲勞試驗按照GB/T 9252—2017《氣瓶壓力循環(huán)試驗方法》進(jìn)行。試驗壓力為上限值為公稱工作壓力1.3倍,即26 MPa,下限值為2.6 MPa,一個壓力循環(huán)周期大約3～4 min。疲勞試驗中,間隔一定周期,停止試驗,對大容積纏繞氣瓶瓶體、缺陷等進(jìn)行觀察并記錄缺陷變化。爆破試驗按照GB/T 15385—2022《氣瓶水壓爆破試驗方法》進(jìn)行。

2.2 試驗用氣瓶

試驗所用大容積纏繞氣瓶為在役氣瓶,共7只,且瓶體上帶有使用中形成的劃傷或者磨損缺陷。其中Ⅰ#,Ⅱ#氣瓶纏繞層帶有劃傷缺陷,Ⅲ#,Ⅳ#氣瓶纏繞層帶有磨損缺陷,用于疲勞試驗。Ⅴ#氣瓶帶有人工劃傷缺陷,Ⅵ#,Ⅶ#氣瓶帶有人工磨損缺陷,用于爆破試驗。該7只大容積纏繞氣瓶直徑為?559 mm,其參數(shù)見表1,長度約11 m,設(shè)計爆破壓力為50 MPa,為2012年、2013年制造并投入使用,充裝天然氣,已投入使用4～5年,充裝次數(shù)約4 000次。

2.2.1 疲勞試驗用帶纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶

Ⅰ#和Ⅱ#大容積纏繞氣瓶編號分別為CP5201002003,CP5201002199,帶有使用中形成的劃傷缺陷,分別為a-1和a-2缺陷,其中Ⅰ#氣瓶a-1缺陷如圖3所示。此外,兩只大容積纏繞氣瓶瓶體上還加工不同長度、深度人工劃傷缺陷,分別為A-1～A-5,其中A-3缺陷如圖4所示,各缺陷尺寸見表2,其中A-4缺陷沿氣瓶周向分布,其余缺陷均沿氣瓶軸向分布。表2中各缺陷深度為3～6 mm,已對纖維層造成損傷。

圖3 劃傷缺陷(a-1)Fig.3 Cut defect (a-1)

圖4 人工劃傷缺陷(A-3)Fig.4 Artificial cut defect (A-3)

表2 帶劃傷缺陷疲勞試驗用大容積纏繞氣瓶及缺陷尺寸Tab.2 Large volume wound cylinder with cut for fatigue test and size of cut

Ⅲ#和Ⅳ#大容積纏繞氣瓶編號分別為CP5201002119,CP5201002004,并帶有使用中形成的磨損缺陷,分別為b-1和b-2缺陷,其中Ⅳ#氣瓶b-2缺陷如圖5所示。此外,兩只大容積纏繞氣瓶纏繞層上還加工不同面積、深度的人工磨損缺陷,分別為B-1～B-3,其中B-2缺陷如圖6所示,各缺陷尺寸見表3。各缺陷深度,已對纏繞層造成損傷。

圖5 磨損缺陷 (b-2)Fig.5 Abrasion defect (b-2)

圖6 人工磨損缺陷(B-2)Fig.6 Artificial abrasion defect (B-2)

表3 帶磨損缺陷疲勞試驗用大容積纏繞氣瓶及磨損缺陷尺寸Tab.3 Large volume wound cylinder with abrasion defect for fatigue test and size of abrasion defect

2.2.2 爆破試驗用帶纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶

Ⅴ#～Ⅶ#大容積纏繞氣瓶用于爆破試驗,均無使用中形成的缺陷。Ⅴ#氣瓶上加工線性缺陷,Ⅵ#及Ⅶ#氣瓶上加工不同深度體積性缺陷,尺寸情況如表4所示,加工的缺陷處于大容積纏繞氣瓶中間。

表4 帶缺陷爆破試驗用大容積纏繞氣瓶及缺陷尺寸Tab.4 Large volume wound cylinder with defect for burst test and size of defect

2.3 試驗結(jié)果

2.3.1 帶纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶疲勞試驗結(jié)果

對于Ⅰ#和Ⅱ#帶有劃傷缺陷的大容積纏繞氣瓶,分別經(jīng)歷11 039和11 067次疲勞試驗后,氣瓶瓶體完好,未發(fā)生纖維斷裂、泄漏、變形以及破裂等。

線性缺陷A-3和A-2,隨著疲勞試驗,在缺陷兩側(cè)形成分層區(qū)域,纏繞層分裂成兩層,并在缺陷兩端形成周向裂痕顯示,周向裂痕隨著疲勞次數(shù)增加沿著周向延長,分層區(qū)域擴(kuò)大,疲勞次數(shù)為5 600次時,缺陷A-3兩側(cè)裂痕長度約450 mm,達(dá)到最大值,如圖7所示,缺陷兩側(cè)形成大面積分層區(qū)域,如圖8所示。缺陷A-2兩側(cè)分層區(qū)域較小,裂痕擴(kuò)展長度約320 mm。缺陷及附近區(qū)域,無纖維斷裂發(fā)生。

圖7 A-3缺陷變化Fig.7 Difference of A-3 defect

圖8 劃傷兩側(cè)分層區(qū)域Fig.8 Lamination zones at both sides of cut

線性缺陷A-1和A-5在疲勞試驗中變化和A-2和A-3相似,但在缺陷兩側(cè)形成的分層面積較小。缺陷附近區(qū)域,無纖維斷裂。疲勞試驗中,缺陷a-1,a-2,以及缺陷A-4,試驗前后未發(fā)生任何變化。

對于Ⅲ#大容積纏繞氣瓶經(jīng)歷11 033次疲勞試驗后,瓶體完好,未發(fā)生泄漏、變形、纖維斷裂以及破裂等。 Ⅲ#大容積纏繞氣瓶,磨損缺陷B-2在疲勞試驗中,隨著疲勞試驗,缺陷4個角位置出現(xiàn)周向裂痕,裂痕長度隨著疲勞試驗略微增加,當(dāng)疲勞次數(shù)達(dá)到3 000次時,裂痕長度在300～500 mm,如圖9所示,隨著疲勞試驗繼續(xù)進(jìn)行,長度不再變化。磨損缺陷兩側(cè)形成分層區(qū)域,纏繞層分裂成兩層,如圖10所示。

圖9 A-2缺陷變化(疲勞次數(shù)3 000次)Fig.9 Variation of A-2 defect (3 000 cycles)

Ⅳ#大容積纏繞氣瓶經(jīng)歷4 550次疲勞試驗后,在B-2處發(fā)生泄漏。對該氣瓶進(jìn)行解剖,纏繞層缺陷B-2對應(yīng)區(qū)域,內(nèi)膽內(nèi)表面存在大量微裂紋,在試驗中發(fā)生疲勞失效,如圖11所示,裂紋擴(kuò)展至內(nèi)膽外表面,引起內(nèi)膽泄漏。裂紋源位于內(nèi)膽的內(nèi)表面,為內(nèi)膽原材料缺陷。

圖11 Ⅳ#大容積纏繞氣瓶缺陷B-2處內(nèi)膽內(nèi)表面裂紋Fig.11 Crack on liner internal surface of B-2 defect on Ⅳ# large volume wound cylinder

Ⅲ#,Ⅳ#大容積纏繞氣瓶磨損缺陷B-1,B-3在試驗中變化和B-2類似,周向裂痕擴(kuò)展長度較短,分層區(qū)域較小,缺陷附近未出現(xiàn)分層區(qū)域,纖維無斷裂等。缺陷b-1和b-2為使用中形成的缺陷,在疲勞試驗中未發(fā)生任何變化。

通過對Ⅰ#,Ⅱ#,以及Ⅲ#,Ⅳ#等大容積纏繞氣瓶疲勞試驗,在線性缺陷兩端,以及體積性缺陷4個角位置,形成周向裂痕,并延周向擴(kuò)展,缺陷附近形成分層區(qū)域。這與大容積纏繞氣瓶纏繞層纏繞方式有關(guān),為環(huán)向纏繞和螺旋相結(jié)合,軸向承載以及層間結(jié)合力較弱,導(dǎo)致纏繞層容易形成周向裂痕并形成分層。由此可見,不論是線性缺陷還是體積性缺陷,都會使纏繞層缺陷延周向擴(kuò)展,并未引起纖維斷裂,纏繞層磨損缺陷以及劃傷缺陷的深度、軸向長度未發(fā)生變化。

2.3.2 帶表面缺陷大容積纏繞氣瓶爆破試驗結(jié)果

在爆破試驗過程中,隨著壓力增加,缺陷兩側(cè)纏繞層率先延周向擴(kuò)展,纏繞層發(fā)生剝離,形成分層空洞區(qū)域,如圖12所示,壓力逐步增加,剝離區(qū)域也在增大。當(dāng)壓力進(jìn)一步增加,缺陷部位纏繞層中部分纖維束發(fā)生斷裂,直至大容積纏繞氣瓶發(fā)生爆破。Ⅴ#～Ⅶ#大容積纏繞氣瓶爆破后,爆破壓力如表5所示。

圖12 爆破試驗中纏繞層缺陷延周向擴(kuò)展形成分層區(qū)域Fig.12 Lamination zones of wound layer defect developed along circumferential direction during burst test

表5 帶缺陷大容積纏繞氣瓶爆破壓力及爆破后氣瓶Tab.5 Burst pressure of large volume wound cylinder with defect and the cylinder after bursting

通過爆破試驗,纏繞層缺陷對大容積纏繞氣瓶爆破壓力生產(chǎn)重要影響。根據(jù)相同型號大容積纏繞氣瓶型式試驗中爆破試驗數(shù)據(jù),試驗所用大容積纏繞氣瓶平均爆破壓力為55.4 MPa,纏繞層深度為3 mm和6 mm的體積性缺陷,爆破壓力分別下降了9.9%和20.9%。此外,相同深度、軸向長度的纏繞層線性缺陷和體積性缺陷對爆破壓力影響基本一樣。

3 含纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶應(yīng)力分析

3.1 大容積纏繞氣瓶數(shù)值模擬

根據(jù)大容積纏繞氣瓶內(nèi)膽結(jié)構(gòu)、纏繞層厚度以及纏繞方向等建立幾何模型,內(nèi)膽、纏繞層厚度以大容積纏繞氣瓶實際尺寸為準(zhǔn),并設(shè)置材料屬性。內(nèi)膽材料為4130X,彈性模量E=206 GPa,泊松比μ=0.3,屈服強(qiáng)度656 MPa,抗拉強(qiáng)度820 MPa。纏繞層為玻璃纖維+環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,為各向異性材料,纏繞層纖維向拉伸強(qiáng)度1 200 MPa,橫向拉伸強(qiáng)度35 MPa。

對大容積纏繞氣瓶內(nèi)膽和纏繞層均采用8節(jié)點的Solid 185進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為重點研究纏繞層表面缺陷,所以在劃分網(wǎng)格時,既要保證網(wǎng)格數(shù)量以此來實現(xiàn)缺陷尺寸的精準(zhǔn)性,又要盡可能地縮短計算時間,因此在構(gòu)建含纏繞層表面缺陷氣瓶時,采用網(wǎng)格局部加密的方法實現(xiàn)上述目的。

在制造中,首先進(jìn)行自緊,自緊壓力下內(nèi)膽最大應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度,內(nèi)膽處于塑性階段。自緊壓力卸載后,內(nèi)膽產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,隨后進(jìn)行水壓試驗,最后進(jìn)入使用環(huán)節(jié),壓力變化過程見表6。在工作壓力下,內(nèi)膽又產(chǎn)生拉應(yīng)力,該拉應(yīng)力與之前的壓應(yīng)力相疊加,在降低內(nèi)膽應(yīng)力值的同時,又提高了纏繞層應(yīng)力,從而使氣瓶沿壁厚方向的應(yīng)力分布趨于均勻化。

表6 大容積纏繞氣瓶載荷設(shè)置Tab.6 Load setting on large volume wound cylinder

根據(jù)定期檢驗中缺陷尺寸,在纏繞層上設(shè)置250 mm×250 mm×3 mm等不同尺寸缺陷,大容積纏繞氣瓶有限元模型如圖13所示。

圖13 磨損缺陷有限元模型Fig.13 Finite element model of abrasion defect

建模完成后,采用最大應(yīng)力破壞準(zhǔn)則模擬計算大容積纏繞氣瓶爆破壓力,并根據(jù)試驗結(jié)果對模型進(jìn)行驗證。根據(jù)對相同型號、結(jié)構(gòu)大容積纏繞氣瓶型式試驗中爆破試驗結(jié)果,完好大容積纏繞氣瓶平均爆破壓力為55.4 MPa,模擬計算結(jié)果為56.7 MPa,相差2.3%,表明數(shù)值模型計算結(jié)果準(zhǔn)確。

3.2 大容積纏繞氣瓶應(yīng)力分析結(jié)果

以無缺陷大容積纏繞氣瓶為參照對象,對在50.0 MPa的設(shè)計爆破壓力下,含不同尺寸纏繞層缺陷氣瓶內(nèi)膽、纏繞層應(yīng)力進(jìn)行分析和對比。

模擬計算結(jié)果表明,無缺陷大容積纏繞氣瓶內(nèi)膽最大應(yīng)力在筒體靠近封頭處,最大應(yīng)力為744.0 MPa,如圖14所示。纏繞層含250 mm×250 mm×6.0 mm缺陷的大容積纏繞氣瓶,內(nèi)膽的最大應(yīng)力點在缺陷位置,且該區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,最大應(yīng)力為799.3 MPa,內(nèi)膽最大應(yīng)力增加了7.4%,如圖15所示。應(yīng)力集中區(qū)域與纏繞層缺陷區(qū)域基本重合,在周向上有所擴(kuò)展,與試驗中纏繞層周向擴(kuò)展分層現(xiàn)象相對應(yīng),缺陷邊界處應(yīng)力明顯減小,并且筒體上無缺陷區(qū)域應(yīng)力大小基本一致。含250 mm×250 mm×3 mm纏繞層缺陷的大容積纏繞氣瓶內(nèi)膽應(yīng)力幾乎未變。

圖14 無缺陷氣瓶內(nèi)膽應(yīng)力Fig.14 Liner stress of cylinder without defect

圖15 帶缺陷氣瓶內(nèi)膽應(yīng)力Fig.15 Liner stress of cylinder with defect

對于無缺陷大容積纏繞氣瓶,纏繞層由內(nèi)到外應(yīng)力呈下降趨勢,最大應(yīng)力出現(xiàn)在第一層纏繞層上,該層為環(huán)向纏繞層,如圖16所示,最大應(yīng)力為900.3 MPa。對比各層應(yīng)力,環(huán)向纏繞層應(yīng)力大于螺旋纏繞層,說明環(huán)向纏繞層是主要承載層。含纏繞層表面缺陷的大容積纏繞氣瓶,纏繞層最大應(yīng)力點位于離缺陷底部最近的環(huán)向纏繞層,最大應(yīng)力顯著增加,如圖17所示。含250 mm×250 mm×3 mm纏繞層缺陷,纏繞層應(yīng)力增加38.9%,含250 mm×250 mm×6 mm纏繞層缺陷,應(yīng)力達(dá)到1 528.6 MPa,增加了69.8%,已超過爆破壓力,如缺陷深度達(dá)到8 mm,纏繞層應(yīng)力幾乎增加一倍。

圖16 無缺陷氣瓶纏繞層應(yīng)力(第1層)Fig.16 Wound layer stress of the cylinder without defect (first layer)

圖17 帶缺陷氣瓶纏繞層應(yīng)力分布Fig.17 Wound layer stress distribution of the cylinder with defect

從圖17中可以看出,纏繞層上出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,距離缺陷越遠(yuǎn)的位置應(yīng)力越小并且分布趨于平穩(wěn)。在環(huán)向上接近缺陷邊緣處應(yīng)力最大,而在軸向上由缺陷中心向外應(yīng)力逐漸減小。

根據(jù)建立的模型,在纏繞層表面構(gòu)建面積為250 mm×250 mm,深度為1～6 mm的纏繞層缺陷,大容積纏繞氣瓶爆破壓力見表7。

表7 不同深度纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶爆破壓力Tab.7 Burst pressure of large volume wound cylinder with wound layer defect of different depths

由表7可以看出,當(dāng)纏繞層表面缺陷面積為250 mm×250 mm,缺陷深度為2 mm時,對爆破壓力影響較小,大容積纏繞氣瓶爆破壓力下降幅度小于10%;當(dāng)缺陷深度達(dá)到4 mm時,爆破壓力下降幅度小于15%,爆破壓力略低于設(shè)計值;當(dāng)缺陷深度達(dá)到6 mm時,爆破壓力產(chǎn)生顯著下降,下降幅接近25%,不滿足安全使用要求。

4 結(jié)論

(1)大容積纏繞氣瓶纏繞層缺陷對內(nèi)膽應(yīng)力狀況影響較小,而對纏繞層應(yīng)力分布產(chǎn)生顯著影響。對于含250 mm×250 mm×3 mm纏繞層缺陷,內(nèi)膽應(yīng)力幾乎未變,纏繞層應(yīng)力增加約38.9%。通過對不同尺寸纏繞層缺陷疲勞試驗,纏繞層缺陷對大容積纏繞氣瓶疲勞性能影響較低,經(jīng)歷11 000 次以上疲勞試驗后,含250 mm×250 mm×3 mm纏繞層缺陷大容積纏繞氣瓶保持完好。

(2)大容積纏繞氣瓶纏繞層缺陷對爆破壓力產(chǎn)生顯著影響,面積為250 mm×250 mm、深度分別為3 mm和6 mm的體積性缺陷,爆破壓力分別下降了9.9%和20.9%,相同軸向長度、深度纏繞層線性缺陷和體積性缺陷對爆破壓力影響基本相同,不同深度纏繞層缺陷對爆破壓力影響近似成線性關(guān)系。

(3)在大容積纏繞氣瓶定期檢驗中,當(dāng)纏繞層缺陷軸向長度不超過250 mm,深度不超過3 mm時,大容積纏繞氣瓶仍能滿足安全使用要求,超過該尺寸的缺陷,可評定為三級。