ISO11120-150～3000L无缝钢质气瓶设计、制造和试验标准[中文版]

ISO11120气瓶——水容积150L~3000L的可重复使用的无缝钢制气瓶的设计、结构和试验目录1、范围2、参考标准3、定义4、符号5、检验与试验6、材料7、设计8、结构与工艺9、批量试验10、每支钢瓶的试验11、脆性气瓶的特殊要求12、标记附录A（标准附录）ISO高压气瓶化学组分附录B（标准附录）超声波检测附录C（推荐性附录）目测检验时无缝钢瓶的制造缺陷和报废条件的描述与评定附录D（推荐性附录）质量证明书附录E（推荐性附录）产品试验的检查单参考书绪论本标准的目的在于提供一个在全球使用的气瓶设计、制造、检验、试验方面的规定。其目的在于平衡设计与经济效率的抵触，国际一般性效应。本国际标准目的在于消除因为缺乏国际性现行的一般限制而造成区域性，加倍检验和限制使用的顾虑。本标准将不反映任何国家或地区的实际要求。前言ISO（国际标准化组织）是国家标准化组织（ISO成员组织）的世界联盟。国际标准的编制工作通常是由ISO技术委员会来完成。研究某一项课题的每一个成员组织都有权利作为该课题的技术委员会的代表。与ISO有密切联系的政府的和非政府的国际组织也参与了国际标准的编制工作。ISO与国际电工委员会密切合作来编制各种电工学标准。应按照ISO/IEC指令第3部分的要求起草国际标准。技术委员会编写的国际标准草案由各成员组织投票确认。得到75%以上的成员组织的投票确认后，国际标准才能出版。ISO11120是由ISO/TC58技术委员会（SC3气瓶设计分委员会）编制的。附录A和B与此国际标准是一个整体。附录C、D和E仅是推荐性的。1.范围本国际标准规定了暴露在全球范围内大气温度（-50℃～+65℃）下，水容积为150L～3000L，充装压缩气体或液化气体的可重复使用的淬火+回火无缝钢瓶的材料、设计、结构、工艺、制造过程和试验的最低要求。本国际标准适用于最大拉伸应力Rm小于1100MPa的气瓶。本气瓶可单独使用或组成瓶组装配到拖车或集装箱内以运输和分配压缩气体。本标准未考虑在使用过程中可能发生的附加应力或在运输过程中的弯曲应力。2.参考标准以下标准的内容通过在本标准中的引用成为本国际标准的组成部分。注明日期的标准、随后的修正或修订都不适用。使用者应考虑在本国际标准中使用以下这些标准的最近版本。未注明日期的标准以及引用标准的最新版本都适用。ISO和IEC的成员保存现行版的国际标准记录。ISO1481)钢的夏比V型缺口冲击试验ISO65062)金属材料布氏硬度试验ISO6892金属材料在常温下的拉伸试验ISO11114-1运输气瓶—气瓶与阀门的材料与充装气体的相容性—第1部分金属材料ISO11484压力钢瓶—无损检测（NDT）人员的资格评定。1)被ISO148-1，ISO148-2和ISO148-3取代。2)被ISO6506-1，ISO6506-2和ISO6506-3取代。3.定义本国际标准对以下定义3.1屈服应力相当于0.2%的试验应力值Rp0.23.2淬火钢管的淬火热处理，将钢瓶加热到钢的上临界温度AC3以上保温一定时间，然后迅速到淬火液中冷却。3.3回火淬火后的软化热处理，将钢瓶加热到钢的下临界温度AC1以下保温。3.4钢瓶由无缝钢管制成的两个端头的压力气瓶。3.5批量具有相同的公称直径、厚度、同一炉批号和同一热处理工艺的200支钢瓶为一批。3.6试验压力在压力试验时要求的压力Ph。3.7设计应力系数F试验压力Ph下的瓶壁应力与最小屈服应力Re的比值。4.符号符号定义a瓶体的最小计算壁厚，mma′瓶体的最小保证壁厚，mmA延伸率，%D钢瓶的公称外径，mmf设计应力系数常数（见11.3）F设计应力系数（见3.7）L0符合ISO6892的原始标距，mmPh液压试验压力（高于大气压力），baraRe选用的最小屈服应力，MPaaRea由拉伸试验确定的实际屈服应力值，MPaRg选用的最小拉伸应力值，MPaRm由拉伸试验确定的实际拉伸应力值，MPaS0符合ISO6892拉伸试样的原始横截面积，mm2a1bar=100Kpa;1Mpa=10bar5.检验与试验一致性评价要求按钢瓶使用国的相关要求进行。为了确保钢瓶能符合本国际标准的要求，应按条款9和10的规定由钢瓶使用国认可的一个授权检验机构（以下称“检验师）进行检查。该检验师应能胜任钢瓶的检验工作。6.材料6.1一般要求6.1.1制造钢瓶的材料应满足6.2、6.3和6.4的要求。制造钢瓶用钢应是国家或国际上公认可靠的钢种，这些钢的化学成分应符合附录A的规定。新钢种和限制使用的钢种应进行完整的试验并经官方的批准，并且应不少于5个炉批。完工钢瓶的制造商应提供一份详细的钢瓶规格说明（带有公差要求），其中包括：化学成分；尺寸；表面质量。6.1.2制造钢瓶用钢应是镇静钢。6.1.3钢管制造厂应提供经最终热处理的热处理标样。注：有关易燃气体钢瓶的相关附加要求见第11条。6.2化学成分的控制6.2.1根据炼钢方法和钢的化学成分来确定钢种。炼钢方法可以根据氧气转炉、电弧炉或其它等效方法来定义，也可以根据镇静的方法来定义。钢的化学成分至少应根据以下要求来定义：—碳、锰和硅的含量；—铬、镍、钼、钒或铌（钢中的成合金元素）的含量；—硫、磷含量的最大值。C、Mn、Si成分和Cr、Ni、Mo、V和Nb的成分给定应有公差，熔炼成分的最大、最小值不应超出表1的规定。表1化学成分公差元素成分公差C＜0.30%0.06%≥0.30%0.07%Mn全部0.30%Si全部0.30%Cr＜1.50%0.30%≥1.50%0.50%Ni全部0.40%Mo全部0.15%V全部0.10%Nb全部0.10%不得有意地填加未公布的化学元素，应限制这些元素的含量以保证不影响最终产品的性能。6.2.2熔炼分析中P、S含量的最大值均不得超过0.020%，它们的总和不得超过0.030%。成品分析S不得超过0.025%，P不得超过0.035%。6.2.3钢瓶的最终制造者应得到并提供钢管供应厂的熔炼分析报告的确认件。6.3热处理6.3.1每只钢瓶均应进行热处理。对于每一步骤（即淬火和回火），热处理工艺均应记录以下内容：温度；保温时间；冷却介质。6.3.2热处理过程中不能产生额外的应力导致钢瓶损坏。6.3.3钢种淬火前的奥氏体化温度差应在±30℃以内，但不得低于钢的相变温度上限（AC3）的值。6.3.4如果淬火后的钢瓶经无损检测未出现裂纹，那么允许在该介质（油和空气除外）中进行淬火。6.3.5保证机械性能的回火温度差应在±30℃以内，但不得低于540℃.6.4机械性能完工钢瓶材料的要求见9.2和10.4。6.5未满足试验要求6.5.1如果未能满足试验要求，应重新试验或重新热处理，重新试验应执行以下程序：a)如果是在进行试验时产生的过失或测量的错误，可以再次试验。如果试验结果是令人满意的，则第一次试验即被否定。b)如果试验过程正确，应对试验失败的原因加以分析：1）如果是热处理的原因，制造厂应将这批钢瓶再次进行热处理。2）如果不是热处理的原因，所有有缺陷的钢瓶都应报废或用适当的方法返修。未报废和返修的钢瓶应考虑组成新的批号。在这两种情况下，新一批的钢瓶应由检验师予以检验。所有相关批量试验（证明新一批钢瓶是合格的）应重做。如果一个或多个试验项目仍不合格，这批钢瓶应予以报废。6.5.2要求重新热处理时，钢瓶应重新回火或重新淬火+回火。重新奥氏体化最多允许两次。钢瓶在重新热处理时，由于氧化皮的形成可能影响到壁厚，所以必须检查完工的钢瓶，以保证最小设计壁厚。7.设计7.1瓶体壁厚计算瓶体的最小保证壁厚（a‘）不得小于利用Lame-vonMises公式计算的壁厚：a=其中，F为和0.85中的较小值Re/Rg≤0.90有关易燃气体钢瓶的相关附加要求见第11条。注：区域性的国际协议可以限制系数F。7.2瓶端设计瓶端近似于半球型，其厚度不应小于最小计算壁厚a。在设计时，应考虑到应力分布和制造过程对瓶端外形尺寸的影响。在钢瓶颈端设有适当的开孔以对钢瓶内部进行目视检查，开孔的公称直径应大于D/12。注：进行应力分析以保证未超出设计极限，尤其是在开口较大的位置。当钢瓶端部切削螺纹时，切削螺纹根部的壁厚应能充分承受此处形成的应力。8.结构和制造工艺8.1概述钢瓶应由无缝钢管、热轧管、热扩管或锻件制造。钢瓶端部应采用锻造或旋压方法热成型。在端部成型过程中不能填加金属。不允许用焊接的方法对缺陷进行修复。8.2壁厚检查钢管的每一段长度以确定壁厚。钢瓶任意一点的壁厚均不得小于规定的最小壁厚。钢瓶壁厚的检测应使用符合附录B的超声波检测方法。8.3表面缺陷完工钢瓶的内外表面均不应带有影响钢瓶安全工作的缺陷，缺陷实例及其评定标准见附录C。8.4超声波检测每支钢瓶均应按附录B的要求进行超声波检测。用于充装易燃气体（例如氢气）的钢瓶，在钢管入厂和完工后，均应进行超声波检测。对于充装其它气体的钢瓶，超声波检测可在制造中或完工后进行。8.5端部封口（组装）钢瓶完工后的封口可用除焊接、钎焊以外的方法进行，以防止泄漏。8.6尺寸公差8.6.1不圆度瓶体的不圆度，即在同一横截面上最大外径与最小外径之差，不应超过测得直径（至少应在瓶体的四分之一处和中间位置测量）的平均值的2%。8.6.2外径平均外径不得超过设计公称直径的±1%，可在钢瓶中部和1/4处进行验证。8.6.3直线度钢瓶外表面直线度的最大偏差不得大于3mm/m。8.6.4偏心率钢瓶最大厚度与最小厚度的差不得大于它们平均值的12.5%;可在钢瓶中部和1/4处进行验证。8.6.5长度钢瓶去除附件后的总长偏差不得超过±1.5%与50mm的较小值。8.6.6水容积设计水容积的偏差应在%之内。8.6.7质量任一钢瓶设计质量的偏差不应超过±10%。如果钢瓶组成瓶组，船载钢瓶的质量偏差应在单个设计质量的%之内。9.批量试验9.1一般要求以下的试验和检验应由检验师来完成（见第5条）。注：对于公称水容积小于150L的钢瓶，其采用的典型批准程序不适用于此生产过程。9.2机械性能试验9.2.1总则对于每一生产批次，从钢管上截取一个不小于200mm长的圆环，此钢管可以代表钢瓶的最终状态（包括热处理），然后从该圆环上选取试样进行机械性能试验。上面提到的试样与其代表的钢瓶应具有相同的热处理状态，包括端部淬火或整体淬火。9.2.2拉伸试验按照ISO6892，用机械方法从环壁上纵向截取试样进行拉伸试验。试件的标距长度L0应等于5.65。拉伸试验结果至少应等于最低性能保证值，在任何情况下，均应符合以下要求：Rm不应超过1100MPa；断裂后的延伸率不得小于14%；Rea/Rm不得大于0.95。注：对于易燃气体钢瓶的附加技术要求见第11节。9.2.3冲击试验9.2.3.1除了以下列出的要求外，试验应按ISO148执行。应在三个试样上做冲击试验，试样应从试验环壁上纵向截取，缺口应垂直于试验环壁。试件的六个面都应被加工。如果其壁厚不能保证试样的宽度为10mm时，那么试样的宽度应尽可能接近瓶壁的公称厚度；如果壁厚大于10mm，则应尽可能从试验环的内表面截取试样，且试样厚度限制在10mm。9.2.3.2应在-20℃下进行冲击试验，冲击试验值应满足以下要求：单个冲击值≥40J/cm2；平均值≥50J/cm2。如果制造方与买方意见一致，并且满足上述试验要求，可以根据操作条件在低温下进行冲击试验。9.3结果说明除了6.5节提到的以外，完工钢瓶还应符合第6、9.2和10.4节的要求。10.每支钢瓶的试验10.1总则热处理后，所有的钢瓶都应由检验师进行以下的试验和检验。—或者根据10.2.1进行水压试验，或者根据10.2.2进行体积膨胀试验；—根据10.3进行硬度试验；—根据10.4进行外观检查；—根据10.5进行尺寸检查；—根据10.6进行超声波无损检测。10.2液压试验10.2.1耐压试验钢瓶的液压应以一定的速度增加，直到达到试验压力Ph，其误差在%之内。通常情况下，试验是在水中完成的。应采取必要的措施以保证人身和财产的安全。钢瓶的试验压力保持足够的时间（至少2分钟）以确定没有产生压力下降或永久可视变形