碳纤维压力容器的性能特点有哪些?

  压力容器是指盛装气体或者液体且承载一定压力的密闭设备,广泛应用于化工、石油、电力、机械、医疗、冶金、航空航天等领域,在国民经济中发挥着重要作用。压力容器分为贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器等种类。

  现代工业的发展对压力容器提出了更高的要求,压力容器的危害程度主要与盛装介质、材料性能、工作压力、工作温度等有关。材料选取是压力容器设计制造过程中的关键点,材料的机械强度和耐腐蚀性等都会影响压力容器的使用。碳纤维复合材料已广泛应用在压力容器中,在许多方面表现出了优异的性能。

  增强材料主要有玻璃纤维及其制品、芳纶纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等。复合材料压力容器的生产经常采用玻璃纤维、碳纤维或者芳纶纤维缠绕成型。坡璃纤维是缠绕成型复合材料压力容器最常选用的增强材料,它具有优异的拉伸性能和低廉的价格;碳纤维通常是在刚度和重量指标要求高的情况下选用的,当内衬选用金属材料时,金属的断裂伸长率和碳复合材料的断裂伸长率必须匹配。

  碳纤维复合材料具有可设计性、材料与结构的同一性、复合效应的优越性、材料对复合工艺的依赖性等特点,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳和电绝缘等性能,使得复合材料压力容器具有独特的特点:

  (1)制成的容器重量轻.刚性好、强度高。

  (2)碳纤维复合材料中的大量碳纤维,使得碳纤维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,使整个构件在短期内不至于失去承载能力。

  (3)金属材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏。而复合材料中增强物与基体的结合面,既能有效地传递载荷,又能阻止裂纹的扩展,提高材料的断裂韧性。

  (4)不需要做特殊处理即能满足耐腐蚀要求。