Chai chứa khí - chai bằng thép không gỉ, hàn, nạp lại được - phần 2: áp suất thử lớn hơn 6 mpa - phần 2

Hình 2 - Các giá trị của hệ số hình dạng C đối với H/D từ 0,2 đến 0,25

Hình 3 - Các giá trị của hệ số hình dạng C đối với H/D từ 0,25 đến 0,5

5.4. Chiều dày thành nhỏ nhất

5.4.1. Chiều dày nhỏ nhất của thành chai a và của đáy b không được nhỏ hơn so với trị số tính được từ các công thức sau:

Đối với D ≤ 100 mm: a = b = 1,1 mm                                                      (5)

Đối với 100 < D ≤ 150 mm: a = b = 1,1 + 0,008 (D -100) mm                    (6)

Đối với D > 150 mm: a = b =  + 0,7mm có giá trị nhỏ nhất 1,5 mm   (7)

Các công thức này áp dụng cho các thành chai và các đáy bất kỳ được thiết kế theo tính toán trong 5.2 và 5.3 hoặc theo thử nghiệm chu trình áp suất được mô tả trong 7.3.2.

5.4.2. Trừ các yêu cầu của 5.3, 5.4 và 5.5, bất cứ phần hình trụ nào kết hợp với một đáy, trừ các hạn chế trong 5.4.3, cũng phải đáp ứng các yêu cầu được cho trong 5.2 đối với các thành chai.

5.4.3. Khi chiều dài của phần hình trụ của chai chứa khí được đo giữa các chi tiết dạng vòm của hai đầu không lớn hơn , chiều dày thành không được nhỏ hơn chiều dày của chi tiết dạng vòm (xem 5.3.2).

5.5. Các đáy hình dạng khác

Có thể sử dụng các đáy có dạng khác với các hình dạng được nêu trong 5.3 với điều kiện là chúng có kết cấu thích hợp được chứng minh bằng thử nghiệm chu trình áp suất phù hợp với 7.3.2 hoặc bằng phân tích ứng suất.

5.6. Thiết kế các lỗ

5.6.1. Vị trí của tất cả các lỗ phải được hạn chế đối với các đáy của chai.

5.6.2. Mỗi lỗ trên chai chứa phải được gia cường bằng gờ lồi hoặc đệm của van bằng thép thích hợp và dễ hàn, được gắn chặt vào lỗ bằng hàn và được thiết kế sao cho có đủ độ bền và không gây ra sự tập trung ứng suất có hại. Yêu cầu này phải được khẳng định bằng các tính toán thiết kế hoặc thử nghiệm chu trình áp suất phù hợp với 7.3.2.

5.6.3. Các mối hàn của các lỗ phải cách các mối hàn dọc và theo chu vi một khoảng không nhỏ hơn 3a.

5.7. Nút

Các nút phải được thiết kế sao cho chúng được hàn vào vị trí với van của nút trên mặt trong của đáy dạng vòm.

6. Kết cấu và yêu cầu chế tạo

6.1. Quy định chung

Chai chứa hoặc phôi được tạo hình trước của chai phải được chế tạo theo một trong các công nghệ sau:

- Ống không hàn hoặc được hàn theo chiều dọc có các đáy được rèn hoặc vuốt sâu và được hàn vào ống theo chu vi;

- Ống được hàn theo chiều dọc có các đáy được vê tròn;

- Ống không hàn, sau đó được tạo hình với đáy được bít kín bằng kim loại hàn bổ sung;

- Ống hoặc tấm được gia công nguội;

- Các chi tiết được vuốt sâu và hàn;

- Tạo hình nguội hoặc tạo hình ở nhiệt độ thấp các phôi chai đã tạo hình trước và hàn; hoặc

- Vật liệu tấm được cán và tạo hình có mối hàn dọc, các đáy được rèn hoặc vuốt sâu và được hàn vào thân chai theo chu vi.

6.2. Hàn

6.2.1. Quy định chung

Xét về mặt cần có các thành chai dày hơn để đáp ứng cho các yêu cầu kỹ thuật của chai chứa khí, cần phải quan tâm đến các quá trình hàn (xem 6.4 và 6.8.2).

6.2.2. Các quy trình hàn

Trước khi bắt đầu sản xuất chai chứa khí theo thiết kế đã cho, mỗi nhà sản xuất phải ban hành tất cả các quy trình hàn theo TCVN 6834-1 (ISO 9956-1) và TCVN 6834-3 (ISO 9956-3) và cấp chứng chỉ cho các thợ hàn theo ISO 14732 và TCVN 6700-1 (ISO 9606-1). Hồ sơ của việc ban hành và cấp chứng chỉ này phải được nhà sản xuất lưu giữ trên tệp tin (file).

6.2.3. Chất lượng

Đối với các khí gây giòn, ví dụ hydro, phải có sự chú ý đặc biệt trong quá trình hàn để bảo đảm rằng tất cả các khuyết tật phù hợp với TCVN 7472 (ISO 5817) mức B. Không nên đánh giá thấp ảnh hưởng của các khuyết tật hàn điển hình, ví dụ như độ xốp, sự cắt chân mối hàn khi tiếp xúc với các khí này.

6.3. Quy trình tạo hình ở nhiệt độ thấp

6.3.1. Tạo hình ở nhiệt độ thấp như đã định nghĩa trong 3.1.3 là một phương pháp làm tăng cơ tính của các thép austenit rất không ổn định bằng cách cho tác dụng một áp suất cao bên trong phôi chai được tạo hình trước ở các nhiệt độ thấp.

Các thông số của quá trình có liên quan là áp suất tạo hình ở nhiệt độ thấp p_c và nhiệt độ tạo hình ở nhiệt độ thấp.

Thiết kế của chai chứa đã được gia công hoàn thiện phải phù hợp với Điều 5.

6.3.2. Phải thực hiện nguyên công tạo hình ở nhiệt độ thấp ở áp suất tạo hình ở nhiệt độ thấp p_c, áp suất này phải được tính toán theo

f_c phụ thuộc vào nhiệt độ tạo hình ở nhiệt độ thấp, việc phân tích vật đúc cho mỗi lô chai và giới hạn chảy đạt được, và phải do nhà sản xuất xác lập sao cho các chai đã được gia công hoàn thiện thỏa mãn các yêu cầu quy định trong các Điều 5 và 8. Giữa các lô của một thiết kế chai (như đã quy định trong 3.1.6), f_c không được thay đổi vượt quá ± 10 %.

6.3.3. Đối với mỗi chai được tạo hình ở nhiệt độ thấp, nhà sản xuất phải ghi lại biểu đồ áp suất - thời gian của quá trình tạo hình ở nhiệt độ thấp trên đó chỉ ra tốc độ tăng áp suất, áp suất tạo hình ở nhiệt độ thấp đạt được và thời gian duy trì áp suất. Tốc độ tăng áp suất không được lớn hơn và thời gian duy trì áp suất không được nhỏ hơn các giá trị được xác lập trong quá trình thử thiết kế đối với chai chứa khí.

6.3.4. Biến dạng dư lớn nhất của chu vi phôi chai do tạo hình ở nhiệt độ thấp không được lớn hơn 15 %. Có thể thực hiện phép đo bằng thước dây.

6.3.5. Nhiệt độ tạo hình ở nhiệt độ thấp phải được giữ không đổi trong quá trình (ví dụ bằng cách nhúng chìm phôi chai được tạo hình trước trong một chất lỏng thích hợp ở nhiệt độ thấp) và phải được xác lập trong quá trình thử nghiệm thiết kế.

6.4. Mối nối hàn của các chi tiết chịu áp lực

6.4.1. Không được phép có nhiều hơn một mối hàn dọc và mối hàn này phải được hàn giáp mép.

6.4.2. Không được phép có nhiều hơn hai mối hàn theo chu vi trên chi tiết hình trụ và trong mọi trường hợp các mối hàn này phải được hàn giáp mép đối với các chai được tạo hình ở nhiệt độ thấp và đối với tất cả các chai được sử dụng trong các ứng dụng với khí ăn mòn.

6.5. Các bộ phận phụ không chịu áp lực

6.5.1. Các chi tiết không chịu áp lực như các vành ở chân chai, tay cầm và các vành cổ chai phải được chế tạo bằng thép thích hợp với thép của chai, ví dụ, được lựa chọn để tránh các cặp ăn mòn.

6.5.2. Mỗi bộ phận phụ phải cách xa các mối hàn dọc và theo chu vi và phải được thiết kế sao cho có thể kiểm tra được các mối hàn của các bộ phận phụ và tránh sự đọng nước.

6.5.3. Vành ở chân chai hoặc giá đỡ khác phải được lắp vào chai khi cần phải có tính ổn định và được kẹp chặt sao cho có thể kiểm tra được mối hàn theo chu vi của đáy chai. Các vành ở chân chai được kẹp chặt cố định vào chai phải được thải nước và không gian bị che kín bởi vành ở chân chai phải được thông hơi.

6.5.4. Trong trường hợp các chai được tạo hình ở nhiệt độ thấp, các bộ phận phụ không chịu áp lực phải được hàn vào phôi đã tạo hình trước của chai trước khi tạo hình ở nhiệt độ thấp.

6.6. Bảo vệ van

6.6.1. Van của các chai có dung tích nước lớn hơn 5 L phải được bảo vệ tránh hư hỏng có thể gây ra sự rò rỉ khí (gas) bằng thiết kế chai (ví dụ, đai bảo vệ) hoặc bằng bộ phận bảo vệ van [phù hợp với TCVN 6872 (ISO 11117)].

6.6.2. Khi sử dụng vành bảo vệ, vành phải đáp ứng các yêu cầu của thử nghiệm rơi như đã mô tả trong TCVN 6872 (ISO 11117)].

6.6.3. Có thể loại bỏ các yêu cầu của 6.6.1 và 6.6.2 khi các chai được dự định vận chuyển ở dạng được bó thành chùm hoặc được đặt trong các giá đỡ hoặc khi được vận chuyển như các chai tách biệt có sự bảo vệ van có hiệu quả khác và có thể chứng minh được rằng van chịu được hư hỏng mà không dẫn đến rò rỉ sản phẩm chứa trong chai [xem TCVN 7163 (ISO 10297)].

6.7. Ren cổ chai

Ren trong của cổ chai phải tuân theo tiêu chuẩn đã được công nhận để cho phép sử dụng van tương ứng, như vậy giảm tới mức tối thiểu các ứng suất ở cổ chai sau thao tác vặn chặt van. Ren trong của cổ chai phải được kiểm tra bằng calip ren tương đương với ren cổ chai hoặc bằng một phương pháp được lựa chọn khác. Phải đặc biệt chú ý để bảo đảm cho ren cổ chai được cắt ren một cách chính xác, có dạng ren đầy đủ và không có bất cứ prôphin sắc nhọn nào, ví dụ, bavia.

CHÚ THÍCH: Ví dụ, khi ren cổ chai được quy định phù hợp với ISO 10920, các calip tương ứng được quy định trong ISO 11191.

6.8. Kiểm tra bằng mắt

6.8.1. Khuyết tật không chấp nhận được

Trước khi lắp ráp, các chi tiết chịu áp lực của chai phải được kiểm tra về tính đồng đều của chất lượng và không có các khuyết tật không chấp nhận được, các ví dụ về các khuyết tật này được cho trong Phụ lục B.

6.8.2. Mối hàn

6.8.2.1. Trước khi chai được đóng kín, phải kiểm tra mối hàn dọc bằng mắt từ cả hai phía. Không được sử dụng các đệm lót cố định thường xuyên cho các mối hàn dọc.

6.8.2.2. Tất cả các mối hàn phải được gia công làm nhẵn hoàn thiện không có độ lõm và phải hòa hợp vào vật liệu cơ bản, không tạo thành rãnh dưới chân mối hàn hoặc có độ không đều đột ngột.

6.8.2.3. Tất cả các mối hàn giáp mép phải có độ ngấu và độ thấu hoàn toàn (xem các Hình 8 và 9). Chiều dày dư thừa phải bảo đảm sao cho không ảnh hưởng xấu đến tính toàn vẹn của mối hàn. Các mối hàn giáp mép được nối bằng vấu (mộng) phải có độ thấu được kiểm tra bằng ăn mòn thô đại (có thể nhìn thấy bằng mắt thường), thử uốn hoặc thử kéo. Các mối hàn phủ phải có độ thấu được kiểm tra bằng ăn mòn thô đại và thử uốn. Các thử nghiệm phải được thực hiện như đã quy định trong Điều 8.

6.8.2.4. Kiểm tra bằng chụp ảnh tia bức xạ, kiểm tra bằng chiếu tia bức xạ hoặc kiểm tra không phá hủy (NDE) được thực hiện bằng phương pháp thích hợp khác phải theo quy định như trong Phụ lục A.

6.8.3. Độ không tròn

Độ không tròn của vỏ chai hình trụ phải được giới hạn sao cho hiệu số giữa đường kính ngoài lớn nhất và nhỏ nhất trong cùng một mặt cắt ngang không lớn hơn 1 % giá trị trung bình của các đường kính này đối với các chai hai mảnh và không lớn hơn 1,5 % giá trị trung bình của các đường kính này đối với các chai ba mảnh.

6.8.4. Độ thẳng

Trừ khi có quy định khác trên bản vẽ chế tạo, sai lệch lớn nhất của phần hình trụ của vỏ chai so với đường thẳng không được vượt quá 0,3 % chiều dài của phần hình trụ.

6.8.5. Độ thẳng đứng

Khi chai được đặt đứng trên đế chai, thành chai và lỗ đồng tâm phải ở vị trí thẳng đứng với sai lệch trong khoảng 1 % chiều dài phần hình trụ.

7. Thử thiết kế mới

7.1. Quy định chung

7.1.1. Phải thực hiện thử nghiệm cho mỗi thiết kế mới của chai chứa khí. Chai được xem là một thiết kế mới so với thiết kế hiện có khi thuộc vào một trong các trường hợp sau:

- Chai được chế tạo trong một nhà máy khác;

- Chai được chế tạo với quá trình hàn hoặc quá trình chế tạo khác hoặc có sự thay đổi về cơ bản trong quá trình hiện có, ví dụ, thay đổi trong xử lý nhiệt, thay đổi trong gia công nguội hoặc nguyên công tạo hình ở nhiệt độ thấp.

- Chai được chế tạo bằng thép có phạm vi thành phần hóa học khác với quy định;

- Chai được xử lý nhiệt khác với quy định trong 4.3;

- Có sự thay đổi của profin đáy chai, ví dụ lõm, lồi, bán cầu hoặc có sự thay đổi của tỷ số chiều dày đáy/đường kính chai;

- Giới hạn chảy nhỏ nhất được bảo đảm (R_e) và/hoặc giới hạn bền kéo nhỏ nhất được bảo đảm (R_g) đã thay đổi;

- Chiều dài toàn bộ của chai đã tăng lên vượt quá 50 % (không được sử dụng các chai có tỷ số chiều dài/đường kính nhỏ hơn 3 làm chai chuẩn cho bất cứ thiết kế nào có tỷ số này lớn hơn 3);

- Đường kính ngoài đã thay đổi vượt quá ± 2 %;

- Chiều dày thành nhỏ nhất được bảo đảm (a’) hoặc chiều dày nhỏ nhất được bảo đảm của đáy(b’) đã giảm đi;

- Áp suất thử thủy lực đã thay đổi (khi chai được sử dụng cho chế độ áp suất thấp hơn áp suất dùng cho phê duyệt chai thì thiết kế chai phải được xem là một thiết kế mới);

- Hệ số tạo hình ở nhiệt độ thấp (f_c) thay đổi lớn hơn ± 10 % đối với các chai được tạo hình ở nhiệt độ thấp; hoặc

- Sử dụng nhiệt độ tạo hình ở nhiệt độ thấp khác.

7.1.2. Điều kiện kỹ thuật của chai, bao gồm cả bản vẽ thiết kế, các tính toán thiết kế, các chi tiết về vật liệu, các quá trình hàn và chế tạo xử lý nhiệt phải do nhà sản xuất chuẩn bị và kèm theo chứng chỉ thử thiết kế (xem Phụ lục C).

7.1.3. Phải có sẵn ít nhất là 25 chai đã được nhà sản xuất bảo đảm, đại diện cho một thiết kế mới để thử thiết kế. Tuy nhiên, nếu tổng sản lượng nhỏ hơn 25 chai, phải có đủ số chai được chế tạo để hoàn thành các thử nghiệm theo yêu cầu ngoài số lượng chai theo sản lượng. Trong trường hợp này, chứng chỉ thử nghiệm thiết kế được giới hạn cho lô sản phẩm cụ thể.

7.1.4. Quá trình thử nghiệm phải bao gồm các kiểm tra và thử nghiệm được liệt kê trong 7.2.1 và 7.2.2.

7.2. Kiểm tra và thử nghiệm

7.2.1. Kiểm tra

Phải kiểm tra để bảo đảm:

- Các yêu cầu của Điều 4 (vật liệu) được đáp ứng;

- Thiết kế phù hợp với các yêu cầu của Điều 5;

- Chiều dày của các thành và của các đáy dạng vòm của hai chai đáp ứng các yêu cầu 5.2 đến 5.5, các số đo được lấy ở ít nhất là ba mặt cắt ngang của phần hình trụ và trên mặt cắt dọc của đáy và đầu chai;

- Các yêu cầu của Điều 6 và Phụ lục A được đáp ứng đối với tất cả các chai được lựa chọn.

7.2.2. Danh mục các thử nghiệm

Phải thực hiện các thử nghiệm sau trên các chai được lựa chọn sau khi các mối hàn của chai đã được kiểm tra bằng mắt:

- Các thử nghiệm được quy định trong 8.3 (thử kéo), 8.4 (thử uốn) và 8.5 (thử va đập) khi thích hợp và 8.6 (kiểm tra thô đại các mặt cắt ngang của mối hàn) trên hai chai, các mẫu thử được lấy trong lô;

- Thử nghiệm quy định trong 7.3.1 (thử nổ bằng thủy lực) trên hai chai, các chai phải được ghi nhãn đại diện;

- Kiểm tra bằng chụp ảnh tia bức xạ, kiểm tra bằng chiếu tia bức xạ hoặc kiểm tra không phá hủy được thực hiện khi sử dụng phương pháp thích hợp khác phù hợp với Phụ lục A;

- Thử nghiệm được quy định trong 7.3.2 (chu trình áp suất) trên một chai, chai được ghi nhãn đại diện;

- Thử nghiệm được quy định trong 7.3.3 (thử ăn mòn) trên một chai khi các chai được dự định sử dụng cho dịch vụ cung cấp khí ăn mòn [xem TCVN 6874-1 (ISO 11114-1)] và được chế tạo bằng thép không gỉ austenit hoặc thép không gỉ hai pha.

Các thử nghiệm này phải được thực hiện cho các chai đã qua gia công hoàn thiện sau khi đã hoàn tất tất cả các quá trình chế tạo, bao gồm cả tạo hình nguội hoặc hình ở nhiệt độ thấp.

7.3. Mô tả các thử nghiệm

7.3.1. Thử nổ bằng thủy lực

7.3.1.1. Các chai chứa khí được thử nổ bằng thủy lực phải có nhãn phù hợp với các nhãn mác đầy đủ được yêu cầu đối với chai đã qua gia công hoàn thiện. Thử nổ bằng thủy lực phải được thực hiện với thiết bị có khả năng làm cho áp suất tăng lên ở tốc độ có kiểm soát không được lớn hơn 0,1 MPa/s (1 bar/s) tới khi chai bị nổ và ghi được sự thay đổi của áp suất theo thời gian.

7.3.1.2. Áp suất nổ (p_b) ít nhất phải bằng 1,6 lần áp suất thử. Áp suất chảy quan trắc được (p_y) phải bằng hoặc lớn hơn giá trị được tính toán theo công thức sau:

p_y ³ p_h/F                       (9)

Thử nổ không được gây ra bất cứ mảnh vỡ nào của chai.

Vết rách chính không được biểu lộ rách do giòn, nghĩa là các mép của vết rách không được hướng xuyên tâm mà phải hướng nghiêng so với mặt phẳng chứa đường kính một góc và phải có vùng mỏng đi trên suốt chiều dài của chúng.

7.3.2. Thử chu trình áp suất

7.3.2.1. Thử chu trình áp suất phải được thực hiện trên ba chai có nhãn mác theo yêu cầu. Xem Điều 11 đối với các yêu cầu riêng về nhãn mác trên các đáy dạng vòm.

Xem lại: Chai chứa khí - chai bằng thép không gỉ, hàn, nạp lại được - phần 2: áp suất thử lớn hơn 6 mpa - phần 1

Xem tiếp: Chai chứa khí - chai bằng thép không gỉ, hàn, nạp lại được - phần 2: áp suất thử lớn hơn 6 mpa - phần 3

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn