气体被比作现代工业的血液,在机械、石油、化工、消防、医疗、能源、城建、食品、冶金、电子、汽车、居民生活等国民经济的各个领域,均得到广泛应用。可以说,有工业的地方就离不开气体。而要把气体输送到不同的使用地点,最常用的方法是采用气瓶进行运输和储存,即使在世界上最发达的欧美国家,也是同样采用瓶装气体的方式进行储运。由于瓶装气体具有高压、有毒、易燃、易爆、氧化、腐蚀等特性,在气瓶充装、储存、运输和使用过程中存在着诸多潜在的安全隐患。同时,由于气瓶在用数量大、流动性强、运输和装卸磕碰、使用场合多变,更增加了在使用过程中的危险性。由气瓶引起的事故时有发生,严重威胁人民生命财产安全。
自上世纪改革开放以来,我国工业进入快速发展期,对气瓶的性能、材料和压力参数的要求越来越高,使得气瓶的种类、设计和制造水平迅猛提高。在80年代以前,我国只有钢质无缝气瓶和钢质焊接气瓶两类产品,80年代初期,内装硅酸钙多孔填料的溶解乙炔气瓶开始推广应用,取代了爆炸事故频发、污染严重、能源浪费的移动式乙炔发生器;80年代中期,轻质高效的铝合金无缝气瓶得到了应用;进入90年代末,为适应CNG清洁能源汽车、便携式呼吸器救生装置的需要,我国开发了以纤维增强的复合材料缠绕气瓶,使得气瓶的重/容比由1.4kg/L左右降低到0.7~0.5kg/L,大幅减轻了气瓶重量;本世纪初,高真空低温绝热技术在气瓶上得到了应用,使得氧、氮、氩、LNG等传统上的永久气体,以液态形式进行储存和运输,极大提高了气体运输效率。我国气瓶行业的发展紧跟工业和科技发展的需要,及时开发适应市场需求的气瓶新品种、高参数等特殊需要的产品,为我国各行业的科技发展提供了有力支持,促进了国民经济的发展。
随着气瓶种类的不断增多,我国于1983年成立了全国气瓶标准化技术委员会,委员会编号为SAC/TC 31。经过近30年的气瓶标准化体系建设,我国已形成了包含基础标准、产品标准、气瓶附件标准、充装标准、检验标准、试验方法标准、使用标准和信息化标准等比较完善的气瓶标准化体系。目前,已发布气瓶标准70项,在研标准6项,共计76项。我国气瓶标准化体系框架见图1。
近30年来,气瓶标准化引领我国气瓶行业从弱小走向强大,使我国从上世纪70年代仅有钢质无缝气瓶和钢质焊接气瓶生产的国家,迅速发展为具有铝合金无缝气瓶、不锈钢气瓶、纤维缠绕气瓶、高真空低温绝热气瓶以及内装填料的溶解(吸附)气瓶等气瓶生产能力的大国。可以说,我国现有的气瓶结构及应用范围,已涵盖了当今世界所有的气瓶种类,与世界保持同步发展。目前,我国每年的气瓶生产总量和在用气瓶的社会保有量,均居世界前列,成为名副其实的气瓶制造和使用大国,同时也是出口大国。
国民经济的发展,需要各行业的协同努力,互相支持、互相依赖。以当今世界引领能源发展潮流的氢能和燃料电池汽车发展为例,就需要轻质、高压的气瓶作为氢燃料的储存容器。基于汽车的续驶里程需要,气瓶的工作压力高达70MPa,而储氢密度需达5%以上。为适应我国氢燃料电池汽车的发展,我国适时制定了GB/T 35544-2017《车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》,比ISO 19881-2018《气态氢——陆地车用燃料气瓶》提前一年发布。在国家标准委的大力支持下,于2021年完成了《车用压缩氢气塑料内胆内胆碳纤维全缠绕气瓶》(计划号20210875-T-469)立项工作,标志着我国在高压储氢气瓶制造技术上的有一次飞跃。