[发明专利]一种超高压气瓶内胆及其制造方法

说明书

本发明提供一种超高压气瓶内胆及其制造方法，气瓶内胆为一端封底、另一端收口成型封头及瓶口的一体式无缝结构铝合金内胆，包括封底、直筒段、封头和瓶口，封底和封头分别位于直筒段的两端，瓶口位于封头上；铝合金内胆的长度小于5m，直筒段的公称外径为Ф406‑Ф850mm，超高压气瓶的额定压力为35‑70Mpa。本发明采用板坯作为原材料，采用旋压的加工方法，产品整体无焊缝，制备工艺简单，操作方便，能耗低，污染小，整个制作过程中原材料的损耗比较少。本发明的制造方法加工出来的气瓶内胆，具有可靠性高、壁薄、质量轻的特点；其内材料组织均匀致密，整体强度效果优异，具有耐高压特性，对超高压气瓶的制造具有重要的意义。

技术领域

本发明属于高压容器技术领域，具体涉及一种超高压气瓶内胆及其制造方法。

背景技术

随着氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化,氢源技术及氢能基础设施的研究和建设已引起发达国家的高度关注。安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键。使用压力达到35-70MPa超高压气瓶高压储氢是最常用和最直接的储氢方式。高压储氢可在常温下使用，通过阀门的调节就可以直接将氢气释放出来，具有储氢气瓶结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点，超高压气瓶高压储氢已成为现阶段氢能储运的主要方式。

目前，铝合金内胆碳纤维全缠绕超高压气瓶具有众多优点，采用铝合金内胆超高压复合氢气瓶具有以下优点；

(1)气瓶重量轻、刚性好、强度高，同等性能下材料厚度仅为钢瓶的50％-70％，且密度更低，因而其重量仅为传统钢瓶的35％-40％；

(2)金属材料的疲劳破坏通常是没有明显预兆的突发性破坏，而复合材料中的增强物与基体的结合既能有效地传递载荷,又能阻止裂纹的扩展，提高了气瓶的断裂韧性；

(3)复合材料中的大量增强纤维使得材料过载而少数纤维断裂时，载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上，使整个气瓶在短期内不至于失去承载能力；

(4)复合材料气瓶在受到撞击或高速冲击发生破坏时不会产生具有危险性的碎片，从而减少或避免了对人员的伤害；

(5)无需特殊处理就能满足耐腐蚀的要求；

(6)与无缝钢质气瓶需要的复杂工序相比，纤维缠绕工艺更加灵活，容易变换，工序更为简化，也容易实现自动化，且能耗远远低于钢质气瓶的生产过程；

(7)纤维缠绕为超高压提供了便捷、可靠的技术方案，是实现70MPa超高压储氢的最有效方案。

例如，外径Ф406-Ф850mm、长度不大于5m的铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶主要用作重型卡车、中型运输车、巴士、工程车等类型车辆的燃料气瓶，以及模块化氢燃料气瓶组储运气瓶等移动使用大容积超高压气瓶。

但是受材料生产以及技术能力的限制，我国目前还未能生产直径大于Φ406mm的铝合金内胆碳纤维全缠绕超高压气瓶，其核心问题就是铝合金内胆无法制造，主要依靠于进口。

在上述背景下，为了进一步掌握具有自主产权的大型氢气储运装置的关键技术及产品，迫切的需要开发具有直径大、长度长、质量轻、高可靠等特性的超高压气瓶内胆产品。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超高压气瓶内胆及其制造方法。以至少解决目前超高压气瓶容积小，质量过重，可靠性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高压气瓶内胆，超高压气瓶内胆为一端封底、另一端收口成型封头及瓶口的一体式无缝结构的铝合金内胆，包括封底、直筒段、封头和瓶口，所述封底和封头分别位于所述直筒段的两端，所述瓶口位于所述封头上；所述超高压气瓶内胆的长度小于5m，所述直筒段的公称外径为Ф406-Ф850mm，所述超高压气瓶的额定压力为35-70Mpa。