Chai chứa khí – chai chứa khí bằng thép không hàn lại được – thiết kế, kết cấu và thử nghiệm – phần 3: chai bằng thép thường hóa - phần 2

B ≥ a đối với H/D ≥ 0,40

Để đạt được sự phân bố ứng suất đáp ứng yêu cầu trong vùng nối tiếp chuyển giữa đỉnh, đáy lồi và thành chai, chiều dày của phần đỉnh và đáy lồi phải tăng lên dần dần bắt đầu từ điểm nối chuyển tiếp, đặc biệt là đối với đáy chai. Để áp dụng qui tắc này, điểm nối chuyển tiếp giữa thành chai, đỉnh và đáy lồi của chai được xác định bởi đường nằm ngang chỉ ra kích thước H trên Hình 1.

Yêu cầu này không áp dụng cho hình dạng B.

7.3.2. Nhà sản xuất chai phải chứng minh rằng thiết kế chai đáp ứng được yêu cầu quy định bằng thử nghiệm áp lực theo chu kỳ được giới thiệu chi tiết trong 9.2.3

Các hình dạng chỉ ra trên Hình 1 là điển hình đối với các đỉnh lồi và đáy lồi của chai. Các hình dạng a), b), d) và e) là các đáy chai và hình dạng c) và f) là đỉnh của chai.

7.4. Tính đáy lõm của chai

Khi sử dụng các chai đáy lõm (xem Hình 2), các giá trị thiết kế được kiến nghị như sau:

a₁ ≥ 2 a

a₂ ≥ 2 a

h ≥ 0,12 D

r ≥ 0,075 D

Bản vẽ thiết kế tối thiểu phải đưa ra các giá trị a₁, a₂, h và r.

Để đạt được sự phân bổ ứng suất đáp ứng yêu cầu quy định, chiều dày của chai phải tăng lên dần trong vùng chuyển tiếp giữa phần hình trụ tròn và đáy chai.

Trong bất kỳ trường hợp nào, nhà chế tạo chai phải chứng minh rằng thiết kế (kết cấu) chai đáp ứng yêu cầu quy định bằng thử áp lực theo chu kỳ được giới thiệu chi tiết trong 9.2.2.

7.5. Thiết kế cổ chai

7.5.1. Đường kính ngoài và chiều dày của cổ chai phải đủ mức để chịu được momen xoắn khi lắp van vào chai. Momen xoắn có thể thay đổi theo đường kính ren, dạng ren và vật liệu làm kín sử dụng trong lắp ghép van.

CHÚ THÍCH: Thông tin về momen xoắn xem TCVN 7389 (ISO 13341).

7.5.2. Khi xác định chiều dày nhỏ nhất phải cho phép sao cho chiều dày thành cổ chai sẽ tránh được sự giãn nở dư của cổ chai trong quá trình lắp van và sau khi lắp van vào chai mà không phải dùng đến chi tiết phụ như vòng cổ. Khi sử dụng momen xoắn lớn nhất cần để lắp van vào chai [xem TCVN 7389 (ISO 13341)] và các ứng suất tạo ra khi chai chịu áp suất thử sẽ không làm hư hại đường kính ngoài và chiều dày cổ chai được định hình. Trong trường hợp đặc biệt (thí dụ chai có thành rất mỏng), khi mà bản thân cổ chai không chịu nổi ứng suất, có thể thiết kế cổ chai cần sự gia cố, như là một vòng cổ, hoặc ép nóng trên vành đai với điều kiện và vật liệu gia cố và kích thước được nhà sản xuất quy định rõ ràng và cấu hình này là một bộ phận của quá trình phê duyệt kiểu.

Chú dẫn:

1 Phần hình trụ tròn

Hình 1 – Các đỉnh và đáy lồi điển hình của chai

Hình 2 – Đáy lõm chai

7.6. Vòng chân chai

Vòng chân chai được sử dụng phải đủ cứng vững và được chế tạo từ vật liệu thích hợp với vật liệu của chai. Hình dạng của vòng chân nên là hình trụ tròn và phải tạo ra được độ ổn định của chai. Vòng chân phải được kẹp chặt vào chai bằng phương pháp khác với hàn điện, hàn đồng hoặc hàn vảy. Bất cứ khe hở nào có thể tạo ra chỗ đọng nước cũng phải được bịt kín bằng phương pháp khác với hàn điện, hàn đồng hoặc hàn vảy.

7.7. Vòng cổ chai

Vòng cổ chai được sử dụng để cứng vững và được chế tạo từ vật liệu thích hợp với vật liệu của chai và phải được kẹt chặt vào chai bằng phương pháp khác với hàn điện, hàn đồng hoặc hàn vảy.

Nhà sản xuất cho phép rằng tải trọng dọc trục để tháo vòng cổ phải lớn hơn 10 lần khối lượng của chai rỗng nhưng không nhỏ hơn 1000 N và momen xoắn để quay vòng cổ phải lớn hơn 100 Nm.

7.8. Bản vẽ thiết kế

Bản vẽ thiết kế phải có đầy đủ kích thước, trong đó bao gồm các đặc tính kỹ thuật của vật liệu và các chi tiết liên quan đến thiết kế của các khớp nối cố định. Các kích thước phụ tùng không cần độ an toàn có thể do khách hàng và nhà chế tạo thỏa thuận và không cần thiết nêu trong bản vẽ thiết kế.

Phải xem xét giá trị độ dai va đập nhỏ nhất ở nhiệt độ sử dụng thấp nhất, có thể là – 20 ^oC hoặc – 50 ^oC (xem 10.4, Bảng 3). Nhiệt độ sử dụng thấp nhất cho phép được quy định trên bản vẽ thiết kế.

8. Kết cấu và yêu cầu chế tạo

8.1. Quy định chung

Chai phải được chế tạo bằng

a) Rèn hoặc rèn bằng khuôn từ một phôi thép đúc đặc hoặc

b) Chế tạo từ ống thép không hàn hoặc

c) Dập từ tấm thép phẳng.

Chai có thể được thiết kế có một hoặc hai cửa dọc theo đường tâm chai. Không được bổ sung thêm kim loại trong quá trình làm kín đỉnh và đáy chai. Không cho phép bít kín bằng nút để sửa các khuyết tật ở đáy chai.

8.2. Chiều dày thành chai

Phải kiểm tra chiều dày thành chai trong quá trình chế tạo mỗi chai hoặc vỏ chai bán thành phẩm. Chiều dày thành chai tại bất kỳ điểm nào cũng không được nhỏ hơn chiều dày nhỏ nhất đã quy định.

8.3. Khuyết tật bề mặt

Bề mặt bên trong và bên ngoài của chai đã chế tạo hoàn chỉnh không được có khuyết tật ảnh hưởng xấu đến việc an toàn của chai.

CHÚ THÍCH: Xem các ví dụ trong Phụ lục A về các khuyết tật và hướng dẫn đánh giá các khuyết tật.

8.4. Kiểm tra siêu âm

8.4.1. Sau khi hoàn thành nhiệt luyện cuối cùng và sau khi đã đạt được chiều dầy cuối cùng thành chai, phải kiểm tra siêu âm từng chai được sử dụng với hydro, các khí gây giòn, độc hoặc ăn mòn khác với áp suất thử lớn hơn 6 MPa để phát hiện khuyết tật bên trong, bên ngoài và dưới bề mặt theo quy định của Phụ lục B.

Đối với chai hoàn chỉnh nhỏ có chiều dài hình trụ nhỏ hơn 200 mm hoặc khi có tích số p_h x V < 600 không cần kiểm tra siêu âm.

8.4.2. Bất kể chai có kích cỡ nào, phải kiểm tra siêu âm bằng một quá trình kiểm tra siêu âm bổ sung theo quy định trong 8.4.1 phần diện tích hình trụ được làm kín (tạo ra vai chai và trong trường hợp chai được chế tạo từ ống kể cả đáy chai) trước khi tạo hình để phát hiện khuyết tật có thể định vị tại đỉnh chai sau khi làm kín.

CHÚ THÍCH: Việc kiểm tra không cần nêu các thử nghiệm yêu cầu trong 6.4.

8.5. Độ không tròn

Độ không tròn của thành hình trụ tròn của chai, nghĩa là hiệu số giữa đường kính ngoài lớn nhất và nhỏ nhất tại cùng một mặt cắt ngang của chai không được vượt quá 2% giá trị trung bình của các đường kính này.

8.6. Đường kính trung bình

Đường kính ngoài trung bình của phần hình trụ tròn bên ngoài các vùng chuyển tiếp trên một mặt cắt ngang không được sai lệch lớn hơn ± 1% so với đường kính thiết kế danh nghĩa.

8.7. Độ thẳng

Sai lệch lớn nhất của phần hình trụ tròn của thành chai so với đường thẳng không được vượt quá 3 mm trên một mét chiều dài (xem Hình 3).

Chú dẫn:

a Lớn nhất 0,01 x l (xem 8.8)

b Lớn nhất 0,003 x l (xem 8.7).

Hình 3 – Minh họa sai lệch của phần hình trụ tròn của thành chai so với đường thẳng và so với đường thẳng đứng

8.8. Độ thẳng đứng và tính bền vững

Đối với chai được thiết kế thẳng đứng trên đáy của nó, độ sai lệch so với phương thẳng đứng không được vượt quá 10 mm trên một mét chiều dài (xem Hình 3) và đường kính ngoài của bề mặt tiếp xúc với mặt đất được kiến nghị lớn hơn 75% đường kính ngoài danh nghĩa.

8.9. Ren cổ chai

Ren trong cổ chai phải phù hợp với tiêu chuẩn được công nhận mà các bên nhất trí cho phép sử dụng với một van thích hợp sao cho có tác dụng làm giảm tối thiểu ứng suất cổ chai ngay sau khi có thao tác vặn van. Phải kiểm tra ren trong cổ chai bằng cách sử dụng calip phù hợp với ren cổ chai đã thỏa thuận hoặc bằng phương pháp khác có sự nhất trí giữa các bên.

CHÚ THÍCH: Ví dụ, khi ren cổ chai được quy định theo TCVN 9316-1 (ISO 11363-1), calip tương ứng được quy định trong TCVN 9316-2 (ISO 11363-2).

Phải đặc biệt lưu ý đến việc đảm bảo tiện chính xác ren cổ chai, ren phải có hình dạng đầy đủ và không có bất kỳ prôfin nhọn nào, chẳng hạn gờ sắc.

9. Qui trình phê duyệt kiểu

9.1. Yêu cầu chung

Bản đặc tính kỹ thuật của mỗi thiết kế mới của chai hoặc họ chai như được xác định trong mục f) bao gồm bản vẽ thiết kế, tính toán thiết kế, các chi tiết về thép, công nghệ chế tạo và chi tiết nhiệt luyện phải được nhà sản xuất đệ trình cho cơ quan kiểm tra. Phải thực hiện các thử nghiệm phê duyệt kiểu được chi tiết hóa trong 9.2 đối với mỗi thiết kế mới dưới sự giám sát của cơ quan kiểm tra.

Mỗi chai được xem là một thiết kế mới khi so sánh với một thiết kế hiện có đã được phê duyệt, khi áp dụng tối thiểu một trong các mục sau:

a) Chai được chế tạo trong một công ty khác;

b) Chai được chế tạo bởi một quá trình công nghệ khác (xem 8.1), việc này bao gồm trường hợp khi có sự thay đổi quá trình công nghệ được thực hiện trong chu kỳ sản xuất, chẳng hạn kết thúc rèn đến giai đoạn lốc tròn và thay đổi quá trình nhiệt luyện;

c) Chai được chế tạo từ thép có phạm vi thành phần hóa học quy định khác như đã xác định trong 6.2.1;

d) Chai được nhiệt luyện theo qui trình khác vượt quá các giới hạn quy định trong 6.3;

e) Đáy chai hoặc prôfin đáy chai đã thay đổi, ví dụ lõm, lồi, bán cầu, hoặc có sự thay đổi chiều dày đáy / tỷ số đường kính chai;

f) Chiều dài toàn bộ của chai đã tăng lên quá 50% (các chai có tỷ số chiều dài/đường kính nhỏ hơn 3 không được dùng làm chai chuẩn cho bất kỳ thiết kế mới nào có tỷ số trên lớn hơn 3);

g) Đường kính ngoài danh nghĩa đã thay đổi;

h) Chiều dày nhỏ nhất có cho phép đã thay đổi;

i) Áp suất thử thủy lực, p_h, đã tăng lên (khi một chai được sử dụng cho chế độ áp suất thấp hơn áp suất dùng để thiết kế chai xin phê duyệt kiểu thì chai này không được xem là thiết kế mới);

j) Giới hạn chảy nhỏ nhất cho phép (R_eg) và/hoặc độ bền kéo nhỏ nhất cho phép (R_mg) đối với chai hoàn thiện đã thay đổi.

9.2. Thử mẫu đầu tiên

9.2.1. Yêu cầu chung

Phải có ít nhất là 50 chai được nhà chế tạo bảo đảm là đại diện cho thiết kế mới được đưa vào thử mẫu đầu tiên. Tuy nhiên đối với các ứng dụng đặc biệt, tổng số chai yêu cầu có thể nhỏ hơn 50 cũng đủ để hoàn thành các thử nghiệm mẫu đầu tiên yêu cầu, ngoài số lượng sản xuất, nhưng trong trường hợp này lô sản xuất cá biệt đó có giá trị pháp lý phê chuẩn hạn chế.

Trong quá trình phê duyệt kiểu, cơ quan kiểm tra phải lựa chọn các chai cần thiết cho thử nghiệm và

a) Kiểm tra xác nhận:

- Sự phù hợp của thiết kế với các yêu cầu của Điều 7;

- Chiều dày của các thành và các đỉnh và đáy chai trên hai chai (các chai này được dùng cho thử cơ tính) đáp ứng các yêu cầu 7.2 đến 7.5, các kích thước đo được tại ít nhất là ba mặt cắt ngang của phần hình trụ tròn của chai và trên một mặt cắt dọc của đáy và đỉnh chai;

- Sự tuân thủ các yêu cầu của Điều 6.

- Sự tuân thủ các yêu cầu của 7.6, 7.7, 7.8 và 8.5 đến 8.9 đối với tất cả các chai do cơ quan kiểm tra chọn;

- Các bề mặt trong và ngoài của các chai không có khuyết tật có thể gây mất an toàn cho sử dụng chai (xem các ví dụ của Phụ lục A).

- Sự tuân thủ các yêu cầu về hình học đối với ren cổ chai đối với tất cả các chai do cơ quan kiểm tra lựa chọn;

b) Giám sát các phép thử sau trên các chai được chọn:

- Các chai thử quy định trong 9.2.2 (thử nổ thủy lực) trên hai chai, đã được đóng nhãn;

- Các phép thử quy định trong 10.1.3 (thử cơ tính) trên hai chai, các mẫu thử phải đồng nhất hóa với lô chai;

- Các phép thử quy định trong 9.2.3 (thử áp suất theo chu kỳ) trên hai chai đã được đóng nhãn;

- Phải thực hiện phép thử quy định trong 9.2.4 (kiểm tra đáy) trên hai chai được chọn cho thử cơ tính.

9.2.2. Thử nổ thủy lực

9.2.2.1. Thiết bị thử

Thiết bị thử phải có khả năng vận hành phù hợp với các điều kiện quy định trong 9.2.2.2 và cung cấp được các thông tin yêu cầu trong 9.2.2.3.

Thiết bị nổ thủy lực điển hình được minh họa trên Hình 4.

9.2.2.2. Điều kiện thử

Vì chai và thiết bị thử được đổ đầy nước nên phải chú ý để đảm bảo cho không khí không tích tụ lại trong hệ thống bằng cách vận hành bơm tới khi nước được thải ra từ lỗ thoát nước hoặc van xả không khí.

Trong quá trình thử phải thực hiện nén tăng áp trong hai giai đoạn liên tiếp.

a) Trong giai đoạn thứ nhất, áp suất phải được tăng lên ở mức không lớn hơn 5 bar/s tới giá trị áp suất tương ứng với sự bắt đầu của biến dạng dẻo;

b) Trong giai đoạn thứ hai, tốc độ tăng áp của bơm phải được duy trì không đổi khi chai bị phá hủy

Xem lại: Chai chứa khí – chai chứa khí bằng thép không hàn lại được – thiết kế, kết cấu và thử nghiệm – phần 3: chai bằng thép thường hóa - phần 1

Xem tiếp: Chai chứa khí – chai chứa khí bằng thép không hàn lại được – thiết kế, kết cấu và thử nghiệm – phần 3: chai bằng thép thường hóa - phần 3

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