一、标准编制任务来源
(1)目的意义
铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶具有重量轻、耐腐蚀性好、安全性高等特点,主要用来盛装压缩气体或液化气体,应用广泛。
GB/T 28053-2011《呼吸器用复合气瓶》标准已应用10 年,随着工业技术的发展,气瓶轻量化的需求越来越高,原标准的充装介质和容积范围已不能满足市场要求。针对上述情况,为适应铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶的发展,提出了该标准的修订计划。
(2)项目来源
本标准是2020年度国家标准化管理委员批准立项修订的推荐性国家标准之一,项目计划编号为“20203719-T-469”。
二、编制原则
沿用原标准的编写结构,结合我国铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶的发展现状、实际使用的需求对原标准进行修改。本标准参照ISO 11119-2:2020《气瓶—可重复充装、复合气瓶和复合管式气瓶的设计、制造和试验—第2部分:不超过450 L的承载金属内胆纤维增强全缠绕复合气瓶和复合管式气瓶》标准及GB/T 28053-2011版实际应用中的使用情况进行修订,在条文编排和编写细则上按 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准的结构和编写》和 GB/T 20001《标准编写规则》的规定执行。
三、标准主要技术变化
(1)范围
随着市场需求及参考ISO 11119-2的容积范围、充装介质,在本标准的范围规定中,提高了使用环境温度要求,温度提高至65 ℃;修改了公称容积的范围,容积上限增大至450 L;增加了充装介质的种类,充装介质为与内胆材料具有相容性的天然气、氧气、空气、氮气、氩气、氦气、氖气、氪气等压缩气体和二氧化碳液化气体。
(2)规范性引用文件
根据标准修订的新内容,增加了相关引用文件。
(3)术语和定义
参考ISO 11119-2及相关标准,增加了“屈服强度”、“等效纤维”、 “外保护套”术语与定义。
(4)型式、参数、分类和型号
根据气瓶实际结构,完善了组成部分的说明。
综合同类型气瓶容积偏差要求,限定了本标准的容积允许偏差。
根据气瓶用途,对气瓶按容积进行分类。限定不大于12升的气瓶只允许用于呼吸器,大于12升的气瓶只允许用于工业气体充装。
本标准中的气瓶型号命名方式与GB/T 15384的规定一致。由于GB/T 15384描述不够清晰,在本标准中明确。
(5)技术要求
1)内胆材料
为了严格控制铝材质量,提高内胆的安全性能,增加了挤压棒材、管材和板材超声波探伤的要求;满足铝材化学成分、性能等相关要求的前提下,增加铝材的执行标准。
2)瓶口螺纹切应力安全系数
瓶口螺纹切应力安全系数为10,对于大直径螺纹很难满足。结合实际应用和阀门螺纹情况,呼吸器用气瓶瓶口螺纹切应力安全系数要求至少为10,大容积气瓶降低瓶口螺纹切应力安全系数,参考GB/T 35544要求至少为4。同时,要求气瓶螺纹长度应大于瓶阀螺纹的有效长度,可以保证螺纹的可靠性。
3)气瓶设计
为保证呼吸器用气瓶使用的安全性,最小爆破压力仍为公称工作压力的3.4 倍。
根据呼吸器用气瓶多年安全使用情况,呼吸器用气瓶的技术要求仍延续GB/T 28053-2011的内容,并以附录C形式编写在标准中。制造厂在制造呼吸器用气瓶时,可选择按标准正文或附录C制造。按附录C制造时,应在气瓶标志和产品合格证中注明“附录C”。
为了保证气瓶使用过程中的安全性及携带方便,增加了公称容积大于12 L且不大于50 L气瓶设计成带有外保护套结构的要求。同时为了保证气瓶使用过程中的安全性,增加了容积大于50 L的气瓶,应采用集束装置,且集束装置气瓶的总容积不大于3000L的要求。
4)试验压力
按照ISO 11119-2标准,更改了水压试验压力和最小爆破压力的有关规定。
5)热处理
按照ISO 11119-2和ISO 7866标准,增加了热处理温度和时间的控制要求,有利于控制气瓶性能的稳定性。
6)附件
综合大容积气瓶及火烧试验要求,对附件进行了全方面的要求。
(6)试验方法和合格指标
1)内胆力学性能试验
按照ISO 11119-2和ISO 7866标准,更改了实测抗拉强度和实测屈服强度的要求,增加了弯曲试验和压扁试验的有关规定。
2)气瓶外表面检查
内胆检验过程中包括内胆内表面检查,为避免重复性工作,仅对气瓶外表面进行检查。
3)层间剪切试验
本标准规定,层间剪切试样在沸水中煮24 h后,缠绕层层间剪切强度应不小于34.5 MPa,高于ISO 11119-2中剪切强度不小于13.8MPa的要求。
因本标准已明确采用环氧树脂或改性环氧树脂基体,其试样在沸水后的剪切强度可达到34.5MPa以上,本标准增加了“附录E(规范性)层间剪切试验方法”,试验验证见“四 主要试验验证情况”。
4)水压试验
按照ISO 11119-2,正文中水压试验合格指标规定为容积残余变形率不大于5 %。
5)气密性试验
考虑气瓶出厂情况,规定带瓶阀出厂的气瓶以及充装可燃或有毒介质的气瓶应进行气密性试验。
6)常温压力循环试验
按照ISO 11119-2更改了常温压力循环试验中试验压力和循环次数的有关规定。
原标准常温压力循环试验“气瓶从小于10%公称工作压力到公称工作压力进行压力循环至少10 000 次。然后,从接近零压力到水压试验压力进行压力循环不少于30 次。”
本标准常温压力循环试验“第一阶段:气瓶从不大于水压试验压力的10%和3 MPa中的较小值到水压试验压力下进行3 750 次压力循环,或气瓶从不大于最高温升压力(见附录F)的10%和3 MPa中的较小值到最高温升压力下进行7 500 次压力循环。第二阶段:气瓶从不大于水压试验压力的10%和3 MPa中的较小值到水压试验压力下再进行3 750 次压力循环,或气瓶从不大于最高温升压力的10%和3 MPa中的较小值到最高温升压力下再进行7 500 次压力循环。”
试验验证见“四 主要试验验证情况”。
7)高低温压力循环试验
按照ISO 11119-2更改了高低温压力循环试验的有关规定。
8)裂纹容限试验
按照ISO 11119-2增加了裂纹容限试验的有关规定。
9)热循环试验
本次修订采标为ISO 11119-2,ISO 11119-2中未规定热循环试验,故本标准取消热循环试验的规定。
10)跌落试验
按照ISO 11119-2更改了跌落试验的有关规定。
11)火烧试验
按照ISO 11119-2更改了火烧试验的有关规定。
12)枪击试验
按照ISO 11119-2更改了枪击试验的有关规定。
13)盐水浸渍试验
按照ISO 11119-2增加了盐水浸渍试验的有关规定。
(7)检验规则
按照ISO 11119-2更改了设计变更的有关规定。
(8)标志、包装、运输和储存
对带外保护套的气瓶,增加了应能透过镂空使标记清晰可见的要求。
按本文件附录C制造的呼吸器用气瓶,增加了气瓶标签上应注明“附录C”的要求。
按照TSG 23的要求增加了电子标签的要求。
(9)产品合格证
按本文件附录C制造的呼吸器用气瓶,增加了气瓶合格证上应注明“附录C”的要求。
(10)附录
根据呼吸器用气瓶10年的使用情况,气瓶安全性比较稳定,本标准按原标准GB/T 28053-2011《呼吸器用复合气瓶》的相关规定增加了附录C《呼吸器用气瓶专项技术要求》,并规范性引用。
为进一步保证产品安全,经过专家反复论证,要求大于12 L且不大于50 L气瓶增加外保护套,因此本标准增加了附录D《外保护套》,附录中的相关要求参照T/CATSI 02005中的有关规定,并规范性引用。
为了保证产品安全,经过专家反复论证,参照ASTM 2344标准,在附录E给出了试验方法、试样尺寸及试验工装等信息。
常温压力循环试验上限压力可以选用最高温升压力,为提高标准的指导性和执行的一致性,附录F给出了标准中允许盛装气体对应的“常见压缩气体的温升压力”数据。数据由中材科技(成都)有限公司杨明高副总提供。