車載LNGシリンダーのアルミニウム合金

天然ガスは現在、世界の総エネルギー生産の3分の1を占めており、近い将来、人気のある石油と石炭を徐々に二次的な地位に押し上げることが可能です。市場セグメント製品として、液化天然ガスの消費量は年間10%の割合で増加しています。液化天然ガスの世界需要は、2010年の2億1,800万トンから2015年には3億1,000万トン、2020年には4億1,000万トンに増加する見込みです。持続可能な開発のためのクリーンエネルギーとして、LNGは明らかな環境的および社会的利益を有する。燃料油をLNGに置き換えた後、二酸化硫黄排出量を90%、窒素酸化物排出量を80%削減できます。環境上の利点は非常に明白です。これは、車両用の高品質の代替燃料です。今日のますます緊張する世界のエネルギーと非常に深刻な大気汚染において、輸送分野、特に大型トラックにおけるクリーンエネルギーを精力的に推進し、石油消費と排出汚染を削減することは、将来の発展の傾向です。省エネルギーと排出ガス削減の地球環境において、軽量化は自動車の支配的な開発方向となっています。LNGシリンダの搭載には限界があるため、LNG船は自重が大きく、軽量化を追求する車両の開発方向に一定の制約があります。

車載LNGシリンダーのアルミニウム合金

近年、中国の非鉄金属圧力容器の設計と製造レベルは継続的に改善されていますが、国内の圧力容器の主な材料は依然として伝統的な鋼材料であり、大きなエネルギー消費と重量をもたらし、より多くの資源を消費するだけでなく、船舶の経済性と競争力も低下させます。アルミニウム合金は、そのユニークな物理的特性、低密度(鉄の約1/3)および良好な低温機械的特性のために圧力容器に広く使用されており、オンボードLNGシリンダの一定の基盤と軽量シリンダの新しい方向を提供します

1 アルミニウム合金材料の特徴

圧力容器に一般的に使用される鋼と比較して、アルミニウム合金は、主に以下の特性を有する圧力容器に使用することができる:

• (1)耐食性。耐食性は、非鉄金属圧力容器の最も重要な用途の1つです。アルミニウム合金の化学的性質が異なるため、耐食性媒体の範囲および程度も異なる。
• (2)熱伝達。アルミニウム合金の熱伝導率は鋼鉄の数倍です。熱伝導率の面では、アルミニウム合金は銅に次ぐ優れた熱伝導性材料です。
• (3)比強度が高い。一般的に使用される構造材料のうち、アルミニウムの密度は小さく、その比強度(密度に対する引張強度の比)は鋼のそれよりも高い。移動式圧力容器の場合、材料の比強度が高いほど機器の重量が軽くなり、輸送中のエネルギー消費とコストを削減できます。
• (4)低温抵抗。アルミニウム合金の結晶構造は面心立方晶構造である。面心立方晶構造のあらゆる側面の配位能が特に良好であるため、アルミニウム合金耐圧容器を低温の条件下で使用しても脆性破壊は生じない。それだけでなく、アルミニウム合金の光と人間性は低下しませんが、それは良好な機械的特性を有するでしょう。アルミニウム合金の低温耐性は、追加の要件なしで、最大269°Cまで可能です。

合金:5083 5086 5754 5454

気性:O、H32、H22、

厚さ:5〜8ミリメートル

幅:2000ミリメートル

長さ:6000ミリメートル

ガスボンベ用途におけるアルミニウム合金の利点

• (1)低温耐性。オンボードLNGシリンダーは低温コンテナであり、その設計温度は一般的に - 196°Cです。この温度の下では、通常の材料は低温の脆性を生成します。アルミニウム合金は非常に低温の条件下で使用することができ、その低温耐性は最大269°Cであり得る。低温の条件下でも、アルミニウム合金の引張強度および降伏強度が向上し、破壊靭性はオンボードLNGシリンダーの温度の設計要件を満たすように改善される。
• (2)比強度が高い。比強度は、材料の強度(切断したときの単位面積当たりの力)を密度で割ったものです。強度重量比とも呼ばれ、比強度が高いほど、対応する強度を達成するために使用される材料は軽くなります。既存のオンボードLNGシリンダーのほとんどは、高密度のステンレス鋼で作られています。材料の制限により、シリンダーの自重は重いです。アルミニウム合金の比強度は高い。オンボードLNGシリンダーは移動式圧力容器です。より高い比強度は低い自重をもたらすので、オンボードLNGシリンダーは使用の過程でエネルギー消費とコストを削減することができます。
• (3)良好な耐食性。オンボードLNGシリンダの運転環境は、主に屋外環境であり、大気環境に対する良好な耐食性を有する必要がある。アルミニウム合金の使用中、アルミニウム合金と空気中の酸素との酸化反応により、その外表面に緻密な酸化皮膜が形成され、その吸着能力はアルミニウム合金が強い大気耐食性を有するのに十分強い。

LNG車燃料システムの基幹設備として、車載LNGボンベは省エネ・排出削減の環境下での主たる開発の方向性となっています。車載LNGシリンダへのアルミニウム合金の適用には多くの問題があるが、それはいくつかの側面、特に軽量の点でユニークな利点を有し、大きな可能性を秘めている。オンボードLNGシリンダー用のアルミニウム合金の開発と応用を強化することは、LNGシリンダーおよび車両の軽量化にとって非常に重要です。