美国移动式压力容器维修法规及标准简介

重点介绍了美国联邦法规CFR法规、美国铁路协会AAR标准、美国压缩气体协会CGA技术公报和美国锅炉压力容器检验师委员会检验规范NBIC NB-23中关于移动式压力容器维修方面的相关内容,以期为规范我国的移动式压力容器维修行为、提高移动式压力容器的安全水平提供借鉴。     

储气井设计问题的探讨

对目前储气井设计方面存在的一些有争议的问题进行了分析讨论,得出了一些有价值的结论,可以为储气井相关法规标准的制定及设计实践提供参考。     

储气井损伤模式

在承压设备损伤模式相关的国内外技术标准的指导下,根据储气井的材料、栽荷、介质及使用环境等具体特性,结合对储气井部分失效案例以及对其使用中存在问题的调查统计,并借鉴承压设备及油气井相关的研究成果,对储气井的损伤模式作了初步归纳,共归纳出了10种损伤模式,分别是土壤腐蚀、地层流体腐蚀、电化学腐蚀、水泥层下腐蚀、大气腐蚀、湿硫化氢腐蚀、脆性断裂、疲劳、螺纹连接接头泄漏、腐蚀疲劳,对每种损伤模式的现象、形态、影响因素、预防措施、检测方法等也作了分析。     

储气井在极限内压条件下破坏形式的实验研究

参照压力容器爆破试验方法,对储气井进行了模拟构件的极限内压实验研究,得出了储气井在极限内压条件下的破坏形式是漏而不破,泄漏原因是由于螺纹连接部位发生了塑性变形;泄漏时,储气井除螺纹连接头外的部位强度尚有一定的余量,表明螺纹连接头是储气井强度的薄弱环节。     

充装量及筒体长度对车载LNG气瓶共振频率影响的数值模拟分析

以大容积车载液化天然气(LNG)气瓶为研究对象,分析不同充装量和不同筒体长度下的各阶共振频率随这两个参数变化的规律。当筒体长度不变时,随着充装量的增加,气瓶共振频率逐渐减小,按照标准最大允许充装率90%时,气瓶一阶共振频率已减小到国标允许的40 Hz以下,使用时容易引起气瓶内胆轴向窜动引发失效。当充装率90%保持不变时,随着筒体长度的增加,气瓶共振频率也呈现减小的趋势,当筒体长度为原长的0.8倍时,气瓶共振频率便低于40 Hz,而且随着长度增加将进一步降低,产生共振可能性加大,不满足国家对车载气瓶共振频率的要求。上述研究说明,评价气瓶抗振性能时应考虑内部介质充装率的影响,建议采用最大充装率为90%的气瓶作为判定该类型气瓶共振频率是否达标的条件。另一方面,当采用增加筒体长度扩大盛液容积时要注意共振频率随筒体长度降低的问题,避免结构振动破坏。     

CNG气瓶损伤在线监测平台监测参数及位置研究

针对长管拖车气瓶损伤检验问题,提出气瓶损伤在线监测平台,并对气瓶在线监测参数以及位置进行研究。通过有限元数值仿真(包括结构分析与随机振动仿真实验)方法,以随机振动实验模拟气瓶运输过程中的状况,并定量制造气瓶损伤,监测气瓶运输中由于损伤导致的各参数变化,由结果得损伤位置的等效应力以及垂直加速度和损伤等级成正比,因此将其作为监测参数。监测位置的选择主要结合随机振动仿真、损伤案例统计以及气瓶水压实验爆破位置三方面考虑,各结果表明气瓶瓶肩位置为易损伤位置,因此将其作为主要的监测位置。     

高压气地下储气井固井质量不合格原因分析

高压气地下储气井(CNG技术)是广泛应用于汽车加气、天然气调峰和工业储气的一种新型特种设备,由于其占地面积小、运行费用低、安全性能高、操作维护简便等诸多独特的优点,在全国各地大范围使用,体现出了良好的经济效益和社会效益。固井是高压气地下储气井制造过程中最重要的一个环节,是一次性工程。基于现场实践,对储气井在建造时固井质量不合格的原因进行了细致的分析,并提出了建议和预防措施,以取得更好的固井效果。     

储气井制造问题的探讨

按照我国压力容器有关安全技术规范的要求,并结合储气井的特点,对目前储气井制造过程中钻井、组装、固井等环节以及储气井现有相关标准存在的一些问题进行了分析讨论,并提出了解决问题的建议,为储气井相关法规标准的制定及制造实践提供参考。     

CNG-2型气瓶的数值模拟方法对比

针对数值模拟时CNG-2型气瓶常用的两种模型——轴对称模型和三维壳单元模型存在的争议,对两种模型进行了详细的对比,并讨论了纤维缠绕角度对其结构的影响,得到以下结论:由于CNG-2型气瓶纤维缠绕角接近90°,轴对称模型和三维壳单元模型的应力分布基本相同;壳单元理论上的缺陷导致三维壳单元模型纤维层的径向应力为0,是两种模型结果存在差别的主要原因;对纤维缠绕角接近90°的CNG-2型气瓶进行应力分析时,轴对称模型可以代替三维壳单元模型,且计算工作量较小;当纤维缠绕角不为90°时,两种模型间的误差随缠绕角变化,且当缠绕角在90°~70°之间时,误差在5%以内,在工程允许范围内仍可使用轴对称模型进行应力分析。相关结论可为CNG-2型气瓶数值分析工作提供有益的指导。     

钢制内胆环缠绕气瓶壁厚设计方法对比分析

由于相关钢制内胆环缠绕气瓶设计制造标准中未明确指定内胆壁厚的设计公式,使得市面上同样规格的环缠绕气瓶内胆壁厚和自紧压力等参数存在一定差异,给监管工作带来不便。首先全面总结了环缠绕气瓶钢制内胆的设计方法,然后根据设计结果建立有限元分析模型,对比分析了不同标准体系设计的气瓶内胆壁厚的差异,以及由于壁厚差异而引起的纤维应力比和自紧压力的变化。结果表明,GB 5099相比于其他两种标准体系内胆设计壁厚偏大,相差约4.35%~6.0%;导致相应的环缠绕气瓶纤维应力比相差3.5%~30.8%,自紧压力的合理范围也存在差异。