Facebook

Баллоны под давлением

Высокая прочность при минимальных весовых характеристиках

Индустрия

Для хранения и транспортировки сжатых газов воздуха, кислорода, азота, ацетилена и других газов используются баллоны под давлением 16-20 МПа. Как правило, их изготавливают из цельнотянутых бесшовных труб, обжимая в штампе днище и горловину.

Современные композитные баллоны высокого давления имеют внешнюю силовую оболочку из углеродного волокна, намотанного на поверхность оболочки (лайнера) и пропитанного связующим.

Безопасность при хранении и транспортировке
газов под давлением.

Преимущества применения углекомпозитов

Основным преимуществом применения углекомпозитов для усиления баллонов является их высокая конструктивная прочность, надёжность и минимальное значение весовых характеристик.

Углеродное волокно позволяет обеспечить длительный срок службы баллонов под давлением.

Преимущества композитных материалов на основе углеволокна для баллонов высокого давления:

  • Низкий вес
  • Высокая прочность
  • Высокая удельная жёсткость
  • Низкая способность к деформации

Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов

Тип волокна




Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости при растяжении, ГПа Удлинение при разрыве, % Плотность, г/см3
Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) высокопрочное со стандартным модулем 3500-5000 200-280 1,4-2,0 1,75-1,80
высокопрочное среднемодульное 4500-7000 280-325 1,7-2,1 1,73-1,81
высокомодульное 3500-5000 325-450 0,7-1,4 1,75-1,85
сверхвысокомодульное 2500-4000 450-600 0,7-1,0 1,85-1,95
Стеклянное E-стекло 2500-3800 70-75 4,5-4,7 2,5-2,7
S-стекло 4000-4500 80-90 5,0-5,3 2,5
Органическое Арамидное 3000-3600 60-180 2,4-3,6 1,45
Полиэтиленовое 200-3000 5-170 3-80 0,96
Стальное высокопрочное 1200-2800 200 3,5 7,8
нержавеющее 800-2000 190 3,0 7,8
Базальтовое 3000-4800 90-110 3,0 2,6-2,8
Борное 3500-4000 350-400 0,5-0,7 2,6

Применение


К баллонам, в которых хранится и транспортируется газ под давлением, предъявляются особые требования, подразумевающие высокие значения прочности при растяжении. Большое значение также имеет отношение массы конструкции к общему и максимальному давлению. Усиление металла углеволоконными композитами позволяет значительно снизить массу баллона, повысить его коррозионную стойкость, а также устойчивость к воздействию агрессивных сред.

Ещё одной важной характеристикой баллонов является безопасность. Именно поэтому так ценится углеродное волокно. Оно обеспечивает пожаро- и взрывобезопасность баллонов и гарантирует безосколочность при их разрушении.

Вывод


Углеродное волокно получило применение в баллонах под давлением, что позволило усовершенствовать конструкцию, сделать их более лёгкими и прочными и обеспечить безопасность во время хранения и перемещения сжатых газов.