一、标准编制背景及任务来源
高压储氢具有设备结构简单、压缩氢气制备能耗少、充装速度快等优点，是主流的储氢方式。塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶（简称IV型瓶）具有高比强度、高比刚度及优秀的耐疲劳和耐腐蚀性能，相比铝内胆碳纤维全缠绕气瓶（简称Ⅲ型瓶）重量更轻，是高压氢气瓶的重要发展方向，在国际上已广泛应用。由于高压氢气瓶储氢压力高、氢气加注频繁，使得与高压氢气直接接触的塑料内胆产生物理性能、力学性能和渗透性能的变化，造成严重的安全隐患，内胆氢相容性直接影响IV瓶的使用安全。因此需要对高压气瓶塑料内胆的氢相容性进行评估，判断内胆材料和成型方法是否满足气瓶安全使用要求。
针对非金属材料与氢气的相容性问题，国际标准化组织2013年颁布ISO 11114-2:2013(E)提出了气瓶及阀门中的非金属与气体相容性评价判断指标，2022年颁布ISO 11114-5:2022(E)提出了气瓶内胆氢相容性试验方法和试验要求；加拿大标委会于2019年颁布CSA/ANSI CHMC 2:2019规定了聚合物材料氢相容性试验方法和评价指标。
我国于2020年9月发布的团体标准T/CATSI 02007-2020《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》附录A对气瓶塑料内胆与氢气相容性评定方法进行了规定，对应的国家标准“车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶”也于2021年立项并同步制定。为加快我国IV型瓶研制，亟待制定高压氢气瓶塑料内胆和氢气相容性试验的国家标准，进一步完善高压氢气瓶塑料内胆和氢气相容性试验方法，这对解决高压氢气瓶塑料内胆的安全隐患，推动国内高压氢气瓶的标准化和产业化具有重要意义。
本项目是根据国家标准委【2020】53号文《国家标准化管理委员会关于下达2020年第四批推荐性国家标准计划的通知》进行制定，计划编号是20204876-T-469，项目名称为“高压氢气瓶塑料内胆和氢气相容性试验方法”，任务下达日期为2020年12月28日，项目周期为24个月。由全国气瓶标准化技术委员会（以下简称瓶标委）（SAC/TC 31）提出并归口，由浙江大学牵头起草，属于首次制定的推荐性国家标准。
二、编制原则
充分借鉴国内外同类标准的制定原则和内容，进行引进、吸收和再创新，集成国家重点研发计划项目科研成果，结合试验数据，制定高压氢气瓶塑料内胆氢气相容性试验的试验条件和试验方法，为规范和指导高压氢气瓶塑料内胆的氢气相容性评估等提供技术支撑。
本标准的制定原则为：①吸纳成熟科技成果原则；②技术指标国际接轨原则；③各方（高等院校、科研院所、企业单位等）参与原则；④符合国情原则。
三、标准主要技术要求
1 范围
本文件规定了高压气瓶塑料内胆氢气相容性试验的术语和定义、通用要求、试验条件、试验方法和试验报告。
本文件适用于贮存介质为氢气、工作温度不低于-40 ℃且不高于85 ℃的高压氢气瓶用塑料内胆和氢气相容性的试验。
2 规范性引用文件
列出了本文件的规范性引用文件。
3 术语、定义和符号
收录了本文件中涉及的5条术语及定义（包括塑料内胆、无缝塑料内胆、焊接塑料内胆、鼓泡和公称工作压力）以及标准中涉及到的符号说明。
4 通用要求
提出了高压气瓶塑料内胆和氢气相容性试验的通用要求，对试验程序和试验设备做了相应的规定。
（1）试验程序
高压氢气瓶塑料内胆氢气相容性试验包括塑料内胆材料试验和气瓶内胆试验。塑料内胆材料试验包括氢渗透试验、物理性能试验、力学性能试验、氢循环试验和氢老化试验，其中氢渗透试验、物理性能试验和力学性能试验应在氢循环试验前后进行；气瓶内胆试验应用同一气瓶依次完成极限温度渗透试验、内胆屈曲和鼓泡试验。
GB/T 29729和GB/T 34542.1对氢系统安全做了详细规定，本标准中试验设备应满足其相关安全要求，为保证试验结果的有效性，试验系统中不应存在能与被测样品相互作用或会污染测试氢气环境的杂质成分。
（2）试验设备
GB/T 29729和GB/T 34542.1对氢系统安全做了详细规定，本标准中涉氢试验装置应满足其相关安全要求。为保证试验结果的有效性，涉氢试验装置中不应存在能与被测样品相互作用或会污染测试氢气环境的杂质成分。
5 试验条件
（1）气源
规定了试验用氢气、置换用氮气或惰性气体的纯度。为保证试验结果的有效性，试验用氢气成分应与高压气瓶服役时储存的氢气成分一致，故其应满足燃料电池汽车用氢气品质要求。
（2）置换
根据ANSI/CSA CHMC 1、ANSI/CSA CHMC 2和GB/T 34542.2等标准对高压氢系统置换的规定，从严提出对试验系统及其供氢管路系统置换的要求。
4 试验方法
4.1 塑料内胆材料试验
（1）一般要求
提出了塑料内胆试验的一般要求，主要包括塑料内胆材料试验的取样方法、试样表面要求及试样保存方法。
（2）氢渗透试验
规定了氢渗透试验的试样、试验装置、试验方法和合格指标。氢渗透试验对试样在氢循环试验前后的氢渗透系数分别进行检测。
（3）物理性能试验
规定了物理性能试验的试样、试验装置、试验方法和合格指标。物理性能试验主要对氢循环试验前后的材料密度、质量、体积的变化进行测量，主要参考GB/T 1033.1的A法进行测定。
（4）力学性能试验
规定了力学性能试验的试样、试验装置、试验方法和合格指标。力学性能试验主要对氢循环试验前后材料在常温、-50℃和90℃环境下的拉伸强度及拉伸断裂标称应变变化进行评估。力学性能试验应符合GB/T 1040.1、GB/T 1040.2以及相关国家标准的规定。
（5）氢循环试验
规定了氢循环试验的试样、试验装置、试验方法和合格指标。氢循环试验主要目的是对氢渗透试样、力学性能试样和物理性能试样进行氢循环处理。考虑到气瓶服役状态和中国平均气温分布，氢循环试验分别在-40℃/0.8P、15℃/P、55℃/1.15P条件下进行50次、400次和50次循环，每种温度压力条件下又分别进行1/10次数的快循环和9/10次数的慢循环。
氢循环试验不设置单独的合格指标，试验结果应满足氢渗透试验、物理性能试验和力学性能试验要求。
（6）氢老化试验
规定了氢老化试验的试样、试验装置、试验方法和合格指标。氢老化试验将试样放置于1.25倍公称工作压力/85℃的氢气环境中，对比经氢老化处理前后材料的拉伸性能变化，以评估高温氢环境对材料的老化作用。
4.2 气瓶内胆试验
（1）极限温度渗透试验
规定了极限温度渗透试验的试验装置、试验方法和合格指标。气瓶的极限温度渗透试验用于获取气瓶在极限温度条件下的整体渗透率。
参考IV型氢气瓶国标条款6.2.18.3确定试验方法。
（2）内胆屈曲和鼓泡试验
气瓶内胆在快速降压时可能会发生内胆屈曲或材料产生鼓泡、大气穴等缺陷，故将经极限温度渗透试验的气瓶，以最快的放气速率完成9个氢气循环。同时，为了使得氢气在气瓶内胆材料中充分渗透，每个循环在公称工作压力下的保压时间应大于或者等于极限温度渗透试验中渗透达到稳定状态的时间。
试验完成后采用目视检查和切割检查相结合的方式，判断内胆是否产生屈曲、内胆材料表面及内胆切面是否有鼓泡、气穴等缺陷。
5 试验报告
规定了试验报告应包含的内容。
6 附录A 氢渗透试验装置主体基本结构
提出了氢渗透试验装置主体的基本结构，主要包括高压侧腔体、低压侧腔体、密封圈、金属丝筛网、烧结金属支撑件等。被测试样安装于高、低压侧腔体之间，试样两侧安装有用于密封的O形圈，在试样的低压侧安装烧结金属支撑件避免试样变形，试样与烧结金属支撑件之间放置金属丝筛网以防止圆片试样向烧结金属支撑件挤压时破坏试样表面。试验时，氢气由高压侧腔体通入经由试样流向低压侧，通过与低压侧连接的检测装置监测低压侧氢气传输速率。