[实用新型]一种复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器

说明书

本实用新型揭示了一种复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，包括钢质内衬及其表面通过纤维包络和热固性树脂固化成型、增加结构强度的复合层，该钢质内衬的筒身段壁厚均匀且自筒身两端边缘至瓶口渐变增厚，而复合层仅成型于钢质内衬的筒身段及瓶肩圆弧过渡段表面，该复合层由内及表依次设为聚酯表面毡、第一玻璃纤维层、环向缠绕夹杂纵向补强的增强纤维层和第二玻璃纤维层。该储氢容器优化了钢质内衬的壁厚规格及性能稳定性，并基于非整个气瓶表面的局部环缠，有利于改善纤维强度的发挥率，使之成倍提升，从而使成品容器的容积达500L以上、承压可达100MPa。

技术领域

本实用新型涉及大容量高压储气设备，尤其涉及一种500L以上、99MPa级加氢站用储氢容器的环向缠绕复合壳层结构。

背景技术

目前，全球双碳计划“碳中和”、“碳达标”实施，促进了新能源技术的发展；而发展氢能成为全球共识，特别是在氢能源的技术突破方向上，储氢容器向着大容积、高容压的方向发展。

高压储氢是加氢站的主要储氢方式，按照氢气的加注压力分为35MPa和70MPa两类，国内大部分在用和再建加氢站是35MPa，储氢容器一般设计压力为50MPa，其结构是单层旋压无缝钢管制造。

国内99MPa级站用储氢容器设计压力一般为87.5MPa、98MPa、103MPa，通常采用不锈钢多层包扎式容器，如钢带错绕式和层板包扎式，也有探索采用单层旋压无缝钢管制造和钢质内衬碳纤维全螺旋缠绕结构等。

其中目前的不锈钢多层包扎焊接成型制造方式存在机械自动化程度、产品质量一致性不高等问题，批量生产效率不高；而如果采用单层旋压无缝钢管旋压制造100MPa储氢容器，需要增加容器容积和容器的承载能力，设计容器的壁厚会很厚，带来了一系列的技术难题。首先遇到的技术瓶颈是大容积无缝钢管轧制过程的均质问题，热处理设备及工艺上无法完全保证钢瓶厚度方向上全部淬透，导致临氢环境下裂纹扩展太快，极易造成氢脆现象的产生；而旋压设备的热旋压工艺难度增大，因此这种结构对大型设备加工能力提出了更大的挑战。

若采用钢质内衬纤维螺旋全缠绕方式制造，虽解决了钢内衬材料和工艺方面的问题，但全缠绕大容积储氢容器所需设备要求高，且缠绕1只500L-1000L的容器时间超过6小时，效率非常低下。因缠绕时间过长导致所用树脂体系在缠绕过程中极易出现非正常固化，影响产品制造质量。

发明内容

鉴于上述现有技术的需求，本实用新型的目的旨在提出一种复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，以提高气瓶产品的容积、容重比和承压能力。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，一种复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，包括钢质内衬及其表面通过纤维包络和热固性树脂固化成型、增加结构强度的复合层，其特征在于：所述钢质内衬的筒身段壁厚均匀且自筒身两端边缘至瓶口渐变增厚，所述复合层仅成型于钢质内衬的筒身段及瓶肩圆弧过渡段表面，所述复合层由内及表依次设为聚酯表面毡、第一玻璃纤维层、环向缠绕夹杂纵向补强的增强纤维层和第二玻璃纤维层。

上述复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，进一步地，所述聚酯表面毡为螺旋环向缠绕且全覆盖于钢质内衬对应复合层成型位置，聚酯表面毡螺旋搭接的重叠宽度为10~20mm。

上述复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，进一步地，所述第一玻璃纤维层为由热固性树脂浸胶的玻璃纤维在钢质内衬两侧瓶肩之间往复环向缠绕所形成的隔离内层。

上述复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，进一步地，所述增强纤维层包括由纤维复材在小于第一玻璃纤维层覆盖范围内往复环向缠绕形成的环向纤维层和分层交叠于环向纤维层之中、以纤维复材单向布全包裹筒身段的纵向补强层，且增强纤维层的厚度占复合层总厚度的60%~90%。

上述复合成型的99MPa级加氢站用储氢容器，更进一步地，所述纤维复材为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的一种或组合复用。