Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 1
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 10362:2014
ISO 7866:2012
CHAI CHỨA KHÍ - CHAI CHỨA KHÍ BẰNG HỢP KIM NHÔM KHÔNG HÀN, NẠP LẠI ĐƯỢC - THIẾT KẾ, CẤU TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
Gas cylinders - Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders - Design, construction and testing
Lời nói đầu
TCVN 10362:2014 hoàn toàn tương đương với ISO 7866:2012.
TCVN 10362:2014 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 58 Chai chứa khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Lời giới thiệu
Mục đích của tiêu chuẩn này là cung cấp các điều kiện kỹ thuật cho thiết kế, chế tạo, kiểm tra và thử nghiệm chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn cho sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Mục tiêu của tiêu chuẩn là cân bằng giữa thiết kế và hiệu quả kinh tế dựa trên sự chấp nhận quốc tế và tính tiện ích chung.
Tiêu chuẩn này cố gắng loại trừ mối quan tâm, lo lắng về khí hậu, tăng gấp đôi các kiểm tra và hạn chế đang tồn tại hiện nay do thiếu các tiêu chuẩn xác định. Không nên coi tiêu chuẩn này là sự phản ánh tính thích hợp của thực tiễn trên bất cứ quốc gia hoặc vùng lãnh thổ nào.
CHAI CHỨA KHÍ - CHAI CHỨA KHÍ BẰNG HỢP KIM NHÔM KHÔNG HÀN, NẠP LẠI ĐƯỢC - THIẾT KẾ, CẤU TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
Gas cylinders - Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders - Design, construction and testing
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu tối thiểu về vật liệu, thiết kế, cấu tạo và chất lượng chế tạo, các quá trình chế tạo và thử nghiệm trong chế tạo các chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được có dung tích nước đến 150 L dùng để chứa khí nén, khí hóa lỏng và khí hòa tan được sử dụng rộng rãi (thường là đến +65 oC).
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).
TCVN 198 (ISO 7438), Vật liệu kim loại - Thử uốn.
TCVN 256-1 (ISO 6506-1), Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Brinell - Phần 1: Phương pháp thử.
TCVN 257-1 (ISO 6508-1), Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Rockwell - Phần 1: Phương pháp thử (các thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
TCVN 6872 (ISO 11117), Chai chứa khí - Mũ và nắp bảo vệ van - Thiết kế,kết cấu và thử nghiệm.
TCVN 7389 (ISO 13341), Chai chứa khí di động - Lắp van vào chai chứa khí.
TCVN 10367 (ISO 13769), Chai chứa khí - Ghi nhãn, (Gas cylinders - Stamp marking).
ISO 6892-1, Metallic materials - Tensile testing - Part 1: Method of test at room temperature, (Vật liệu kim loại - Thử kéo - Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng).
ISO 7539-6:2011, Corrosion of metals and alloys - Stress corrosion testing - Part 6: Preparation and use of precracked specimens for tests under constant load or constant displacement, (Ăn mòn của kim loại và hợp kim - Thử ăn mòn ứng suất - Phần 6: Chuẩn bị và sử dụng các mẫu thử có vết nứt trước cho các thử nghiệm trong điều kiện tải trọng không đổi hoặc chuyển vị không đổi).
ISO 10461, Gas cylinders - Seamless aluminium-alloy gas cylinders - Periodic inspection and testing, (Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn - Kiểm tra và thử định kỳ).
3. Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1. Hóa già nhân tạo (artificial ageing)
Quá trình xử lý nhiệt trong đó pha dung dịch được tiết ra để tạo ra giới hạn chảy và giới hạn bền kéo tăng.
3.2. Bar-lít (bar-litres)
Tích số của áp suất thử (tính bằng bar) và dung tích nước (tính bằng lít).
3.3. Lô (batch)
Số lượng các chai chứa khí, cộng với các chai chứa khí cho thử phá hủy, có cùng một đường kính danh nghĩa, chiều dày thành, chiều dài và thiết kế được chế tạo liên tục từ cùng một mẻ nấu hợp kim nhôm và được xử lý nhiệt như nhau trên cùng một thiết bị và trong cùng một khoảng thời gian.
CHÚ THÍCH: Xem các yêu cầu của cỡ lô tại Bảng G.1.
3.4. Hệ số ứng suất thiết kế (design stress factor (variable))
F
Tỷ số giữa ứng suất tương đương của thành ở áp suất thử, Ph, và giới hạn chảy nhỏ nhất được bảo hành, Reg.
3.5. IAA
Hồ sơ đăng ký các ký hiệu quốc tế của hợp kim và các giới hạn của thành phần hóa học, đối với nhôm và hợp kim nhôm gia công lực do Hiệp hội nhôm1) ấn hành.
CHÚ THÍCH: Các hợp kim nhôm này được ký hiệu bằng tiếp đầu ngữ “AA”.
3.6. Khối lượng một chai chứa khí (mass of a gas cylinder)
Khối lượng của chai chứa khí và tất cả các chi tiết được gắn cố định (ví dụ: vành chân, vành cổ) nhưng không bao gồm khối lượng của van.
CHÚ THÍCH: Khối lượng được biểu thị bằng kilogam.
3.7. Tôi (quenching)
Làm nguội nhanh có kiểm soát trong môi trường thích hợp để giữ lại pha hòa tan trong dung dịch rắn.
3.8. Nhiệt luyện hòa tan (solution heat treatment)
Xử lý nhiệt bao gồm nung nóng sản phẩm tới một nhiệt độ thích hợp, giữ ở nhiệt độ này trong thời gian đủ dài để cho phép các thành phần đi vào dung dịch rắn và làm nguội đủ nhanh để giữ các thành phần trong dung dịch.
3.9. Nhiệt luyện để ổn định tổ chức (stabilizing heat treatment)
Nhiệt luyện không qua hóa già áp dụng cho các hợp kim nhôm loạt 5000 để giảm tới mức tối thiểu các thay đổi về cơ tính và tổ chức trong các điều kiện sử dụng.
3.10. Giới hạn chảy (yield strength)
Giá trị tương ứng với giới hạn chảy quy ước 0,2% (độ giãn dài không tỷ lệ), Rp0,2, đối với các hợp kim nhôm.
4 Ký hiệu
|
a |
Chiều dày thành tính toán nhỏ nhất, tính bằng milimét (mm), của vỏ hình trụ (xem Hình 1). |
|
a’ |
Chiều dày thành nhỏ nhất được bảo hành, tính bằng milimét (mm), của vỏ hình trụ. |
|
A |
Độ giãn dài tính theo phần trăm sau đứt. |
|
b |
Chiều dày nhỏ nhất được bảo hành, tính bằng milimét , ở tâm của đáy lồi (xem Hình 1). |
|
d’ |
Độ lan rộng dương theo vòng tròn của vết nứt. |
|
d’’ |
Độ lan rộng âm theo vòng tròn của vết nứt. |
|
D |
Đường kính ngoài danh nghĩa, tính bằng milimét, của chai (xem Hình 1 và Hình 2). |
|
D1 |
Đường kính ngoài danh nghĩa, tính bằng milimét , của cổ chai (xem Hình 2). |
|
Df |
Đường kính, tính bằng milimét (mm), của trục uốn (xem Hình 5). |
|
E |
Môđun đàn hồi. |
|
F |
Hệ số ứng suất thiết kế (thay đổi) (xem 3.4). |
|
H |
Chiều cao bên ngoài, tính bằng milimét, của phần hình vòm (đầu lồi hoặc đáy) (xem Hình 1). |
|
L’ |
Chiều dài của nhánh ngắn của vết nứt, tính bằng milimét. |
|
L’’ |
Chiều dài của nhánh dài của vết nứt, tính bằng milimét. |
|
Lo |
Chiều dài đo ban đầu, tính bằng milimet, theo quy định trong ISO 6892-1 (xem Hình 4). |
|
n |
Tỷ số giữa đường kính của trục thử uốn và chiều dày thực của mẫu thử, t. |
|
pb |
Áp suất nổ thực, tính bằng bar, ở trên áp suất khí quyển. |
|
pf |
Áp suất phá hủy, tính bằng bar. |
|
ph |
Áp suất thử thủy lực, tính bằng bar, ở trên áp suất khí quyển. |
|
pu |
Áp suất giới hạn trên của chu trình, tính bằng bar. |
|
py |
Áp suất quan trắc được khi chai chứa khí bắt đầu chảy trong quá trình thử nổ thủy lực, tính bằng bar ở trên áp suất khí quyển. |
|
r |
Bán kính lượn chuyển tiếp bên trong, tính bằng milimét (xem Hình 1). |
|
rc |
Bán kính đỉnh, tính bằng milimét. |
|
ri |
Bán kính trong của vòm đáy, tính bằng milimét (Hình 1). |
|
R |
Giá trị ứng suất lớn nhất, tính bằng megapascal. |
|
Rea |
Giá trị thực của giới hạn chảy, tính bằng megapascal xác định bằng thử kéo được quy định trong 10.2 đối với chai chứa khí hoàn thiện. |
|
Reg |
Giá trị nhỏ nhất được bảo hành của giới hạn chảy (xem 3.10), tính bằng megapascal đối với chai chứa khí hoàn thiện. |
|
Rma |
Giá trị thực của giới hạn bền kéo, tính bằng megapascal xác định bằng thử kéo được quy định trong 10.2 đối với chai chứa khí hoàn thiện. |
|
Rmg |
Giá trị nhỏ nhất được bảo hành của giới hạn bền kéo, tính bằng megapascal đối với chai chứa khí hoàn thiện. |
|
Rp0,2 |
Giới hạn chảy quy ước 0,2 % (độ giãn dài không tỷ lệ 0,2 %) đối với hợp kim nhôm. |
|
So |
Diện tích mặt cắt ngang ban đầu, tính bằng milimét vuông, của mẫu thử kéo phù hợp với ISO 6892-1. |
|
t |
Chiều dày thực của thành, tính bằng milimét của mẫu thử. |
|
tm |
Chiều dày trung bình của thành chai, tính bằng milimet ở vị trí thử trong quá trình thử dập kẹp, (cán phẳng). |
|
T |
Chuẩn độ của hy đro peroxit tính bằng gam trên lít. |
|
u |
Tỷ số của khoảng cách giữa các mép dao tại đáy chai thử và chiều dày trung bình của thành chai. |
|
w |
Chiều rộng, tính bằng milimet, của đoạn có cạnh song song của một mẫu thử kéo (xem Hình 4). |
|
z |
Hệ số hiệu chuẩn (sửa chữa). |
5 Kiểm tra và thử nghiệm
CHÚ THÍCH: Đánh giá sự phù hợp có thể được thực hiện theo các quy định được thừa nhận bởi các quốc gia ở đó các chai chứa khí được dự định sử dụng.
6. Vật liệu
6.1. Yêu cầu chung
6.1.1. Các hợp kim nhôm và các giới hạn của thành phần hóa học của chúng phải theo quy định trong Bảng 1. Có thể sử dụng các hợp kim nhôm khác để chế tạo các chai chứa khí với điều kiện là chúng thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn này và được cơ quan có thẩm quyền có liên quan về sử dụng chai chấp thuận.
6.1.2. Nhà chế tạo chai chứa khí phải nhận biết các chai chứa khí thuộc các mẻ nấu hợp kim cụ thể cho chế tạo chai, phải có và cung cấp các chứng chỉ phân tích các mẻ nấu được sử dụng. Nếu có yêu cầu phân tích kiểm tra thì việc phân tích này phải được thực hiện trên các mẫu thử được lấy từ vật liệu do nhà chế tạo hợp kim nhôm cung cấp hoặc từ các chai chứa khí hoàn thiện.
6.1.3. Một số hợp kim nhôm không thích hợp với một số khí hoặc hỗn hợp khí, ví dụ, các khí ăn mòn [xem TCVN 6874-1 (ISO 11114-1)]. Nhà chế tạo phải sử dụng các vật liệu thích hợp với dịch vụ cung cấp khí theo dự định khi khách hàng chỉ định khí được sử dụng.
6.2. Xử lý nhiệt
6.2.1. Các hợp kim xử lý nhiệt được (xem Bảng 1, các nhóm 1, 3 và 4)
Nhà chế tạo phải quy định trong tài liệu phê duyệt kiểu của mình các nhiệt độ cho nhiệt luyện hòa tan và hóa già nhân tạo và các thời gian tối thiểu để giữ các chai chứa khí ở các nhiệt độ này. Phải xác định môi trường tôi sau nhiệt luyện hòa tan.
Bảng 1 - Thành phần hóa học của vật liệu
|
Nhóm |
Loại hợp kim (ký hiệu IAA được đăng ký AA) |
|
Thành phần hóa học (% khối lượng) |
Khác |
Al |
|||||||||||
|
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Ni |
Zn |
Ti |
Zr |
Pb |
Mỗi |
Tổng |
||||
|
1 |
6351 A |
min. |
0,7 |
- |
- |
0,40 |
0,40 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
max. |
1,3 |
0,50 |
0,10 |
0,8 |
0,8 |
- |
- |
0,20 |
0,20 |
- |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
6082A |
min. |
0,7 |
- |
- |
0,40 |
0,60 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
|
max. |
1,3 |
0,50 |
0,10 |
1,0 |
1,2 |
0,25 |
- |
0,20 |
0,10 |
- |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
6061A |
min. |
0,40 |
- |
0,15 |
- |
0,8 |
0,04 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
|
max. |
0,8 |
0,7 |
0,40 |
0,15 |
1,2 |
0,35 |
- |
0,25 |
0,15 |
- |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
2 |
5283A |
min. |
- |
- |
- |
0,50 |
4,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
max. |
0,30 |
0,30 |
0, 03 |
1,0 |
5,1 |
0,05 |
0,03 |
0,10 |
0,03 |
0,05 |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
3 |
7060 |
min |
- |
- |
1,8 |
- |
1,3 |
0,15 |
- |
6,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
max. |
0,15 |
0,20 |
2,6 |
0,20 |
2,1 |
0,25 |
- |
7,5 |
0,05 |
0,05 |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
7032 |
min. |
- |
- |
1,7 |
- |
1,5 |
0,15 |
- |
5,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
|
max. |
0,10 |
0,12 |
2,3 |
0,05 |
2,5 |
0,25 |
0,05 |
6,5 |
0,1 |
0,05 |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
4 |
2001 |
min. |
- |
- |
5,2 |
0,15 |
0,20 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Còn lại |
|
max. |
0,20 |
0,20 |
6,0 |
0,50 |
0,45 |
0,10 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,05 |
0,0030 |
0,05 |
0,15 |
|||
|
Hàm lượng bitmut không vượt quá 0,0030 % (theo khối lượng) CHÚ THÍCH: Các vật liệu trên được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới với các thành phần hợp kim ưu tiên được nêu trong ISO 209. Chúng được bao gồm trong tiêu chuẩn này với ký hiệu được đăng ký theo IAA, nhưng có tham khảo ISO 209 khi được xem là có thể áp dụng được. |
||||||||||||||||
6.2.2. Các hợp kim không xử lý nhiệt được (xem Bảng 1, nhóm 2)
Nhà chế tạo phải quy định trong tài liệu phê duyệt kiểu loại nguyên công tạo hình kim loại được thực hiện (ép đùn, kéo, dát, tạo hình đầu chai v.v…)
Trừ khi hợp kim phải chịu nhiệt độ vượt quá 400 oC trong quá trình tạo hình, phải thực hiện nhiệt luyện để ổn định tổ chức ở nhiệt độ trên 220 oC và nhà chế tạo phải xác định nhiệt độ và thời gian duy trì nhiệt độ này.
6.2.3. Kiểm soát xử lý nhiệt đã quy định
Trong quá trình xử lý nhiệt, nhà chế tạo phải tuân theo các dung sai sau:
a) Nhiệt độ
b) Thời gian thực mà các chai được giữ ở nhiệt độ này trong quá trình xử lý nhiệt
6.3. Yêu cầu về thử
Vật liệu các chai chứa khí hoàn thiện phải phù hợp với các Điều 9,10 và 11.
6.4. Không đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm
6.4.1. Trong trường hợp không đáp ứng các yêu cầu của thử nghiệm phải tiến hành thử lại hoặc xử lý nhiệt lại và thử lại như sau:
a) Nếu có dấu hiệu của lỗi sai sót trong thực nghiệm hoặc sai số của phép đo, phải tiến hành thử lần thứ hai trên cùng một chai nếu có thể thực hiện được. Nếu kết quả của thử nghiệm này đáp ứng yêu cầu thì thử nghiệm lần thứ nhất phải được loại bỏ.
b) Nếu thử nghiệm đã được thực hiện tốt và kết quả thử không đạt yêu cầu là do mẫu kiểu hoặc các chai chứa khí trong lô thì phải tuân theo quy trình được chi tiết hóa trong 6.4.2 hoặc 6.4.3.
c) Nếu thử nghiệm đã được thực hiện tốt và kết quả thử không đạt yêu cầu là do từng chai chứa khí thì chỉ những chai chứa khí có kết quả thử không đạt yêu cầu mới phải thử lại hoặc xử lý nhiệt lại và thử lại với điều kiện là nguyên nhân của kết quả thử không đạt yêu cầu được xác định rõ. Nếu kết quả thử không đạt yêu cầu là do xử lý nhiệt thì các chai chứa khí không đạt yêu cầu của thử nghiệm phải tuân theo quy trình trong 6.4.3. Nếu kết quả thử không đạt yêu cầu là do nguyên nhân khác với xử lý nhiệt thì tất cả các chai chứa khí có khuyết tật phải được loại bỏ.
6.4.2. Phải lựa chọn thêm hai chai chứa khí một cách ngẫu nhiên từ cùng một lô cho các thử nghiệm quy định trong 10.1.3 a) và 10.1.3 b). Nếu cả hai chai chứa khí đáp ứng các yêu cầu quy định thì lô phải được chấp nhận. Nếu một trong hai chai không đáp ứng các yêu cầu quy định thì lô chai:
a) Phải được loại bỏ, hoặc
b) Phải được xử lý lại phù hợp với 6.4.3.
6.4.3. Lô chai chứa khí phải được xử lý lại và phải thử nghiệm thêm hai chai chứa khí nữa phù hợp với 10.1.3 a) và 10.1.3 b). Nếu cả hai chai đáp ứng các yêu cầu quy định thì phải chấp nhận lô. Nếu một trong hai chai không đáp ứng yêu cầu quy định thì phải loại bỏ lô.
6.4.4. Đối với các hợp kim xử lý nhiệt được, khi có thể xác minh được rằng xử lý nhiệt là nguyên nhân của lỗi cho kết quả thử không đạt yêu cầu thì lô chai chứa khí có thể được nhiệt luyện hòa tan lại và/hoặc được hóa già bổ sung thêm (nhiều hơn một lần). Tuy nhiên, lô chỉ có thể được cơ quan kiểm tra thử nghiệm thêm một lần nữa sau lần đệ trình đầu tiên. Nếu lô được đệ trình cho cơ quan kiểm tra để thử nghiệm lần thứ hai hoặc các thử nghiệm không đạt yêu cầu trong một hoặc nhiều thử nghiệm thì lô chai phải được loại bỏ.
7. Thiết kế
7.1. Yêu cầu chung
7.1.1. Tính toán
Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn
Bài viết liên quan
Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 2
P b /P h ≥1,6 ...
Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 3
9.2.2. Kiểm tra Trong quá trình phê duyệt kiểu, cơ quan kiểm tra phải lựa chọn các chai chứa khi cần ...
Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 4
10.4.3.1. Việc giải thích thử nổ phải bao gồm a) Kiểm tra đường cong áp suất/ thời gian hoặc đường ...
Chai chứa khí - thuật ngữ - phần 4
7. Đặc tính, tính chất và áp suất Số thứ tự Thuật ngữ Tiếng Anh Minh họa 700 Bản chất của khí nature ...
Chai chứa khí - thuật ngữ - phần 3
6. Thử nghiệm và kiểm tra Số thứ tự Thuật ngữ Tiếng Anh Minh họa 600 Thử nghiệm testing ...
Chai chứa khí - thuật ngữ - phần 2
4. Vật liệu, độ bền và ứng suất Số thứ tự Thuật ngữ Tiếng Anh 400 Vật liệu Material 401 Thép Steel ...