Chai chứa khí – ống thép chứa khí không hàn, nạp lại được có dung tích nước từ 150 l đến 3000 l – thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10365:2014

ISO 11120:1999

CHAI CHỨA KHÍ – ỐNG THÉP CHỨA KHÍ KHÔNG HÀN, NẠP LẠI ĐƯỢC CÓ DUNG TÍCH NƯỚC TỪ 150 L ĐẾN 3000 L – THIẾT KẾ, CẤU TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

Gas cylinders − Refillable seamless steel tubes of water capacity between 150 l and 3000 l − Design, construction and testing

Lời nói đầu

TCVN 10365:2014 hoàn toàn tương đương với ISO 11120:1999.

TCVN 10365:2014 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.

CHAI CHỨA KHÍ – ỐNG THÉP CHỨA KHÍ KHÔNG HÀN, NẠP LẠI ĐƯỢC CÓ DUNG TÍCH NƯỚC TỪ 150 L ĐẾN 3000 L – THIẾT KẾ, CẤU TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

Gas cylinders − Refillable seamless steel tubes of water capacity between 150 l and 3000 l − Design, construction and testing

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu tối thiểu liên quan đến vật liệu, thiết kế, chế tạo và trình độ công nhân, quy trình sản xuất và kiểm tra trong quá trình sản xuất của các ống bằng thép không hàn được tôi và ram, có dung tích nước từ 150 L đến và bao gồm 3 000 L dùng cho khí nén và khí hóa lỏng được làm việc trong điều kiện nhiệt độ môi trường (bình thường giữa - 50 ⁰C và + 65 ⁰C). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các ống có độ bền kéo lớn nhất Rm < 1100 MPa.

Các ống này có thể sử dụng riêng rẽ hoặc thành cụm trang bị đến xe moóc hoặc giá trượt (mođun ISO) để vận chuyển và phân phối khí nén. Tiêu chuẩn này không xem xét đến bất cứ ứng suất phụ thêm nào có thể xẩy ra trong sử dụng hoặc vận chuyển, ví dụ: các ứng suất uốn v.v…

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 đã 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 197 (ISO 6892), Vật liệu kim loại – Thử kéo ở nhiệt độ thường.

TCVN 256 (ISO 6506), Vật liệu kim loại – Thử độ cứng Brinell.

TCVN 312 (ISO 148), Vật liệu kim loại - Thử va đập kiểu con lắc Charpy.

TCVN 6112 (ISO 11484), Sản phẩm thép – Hệ thống đánh giá trình độ chuyên môn cá nhân thử không phá hủy (NDT) của cơ sở sử dụng lao động.

TCVN 6874-1 (ISO 11114-1), Chai chứa khí di động – Tính tương thích của vật liệu làm chai và làm van với khí chứa – Phần 1: Vật liệu kim loại.

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1. Giới hạn chảy (yield stress)

Trị số tương ứng với giới hạn chảy quy ước 0,2% , R_p0,2.

3.2. Tôi (quenching)

Nhiệt luyện để tăng độ cứng, trong đó ống được nung nóng tới nhiệt độ đồng đều trên điểm tới hạn trên Ac3 của thép sẽ được làm nguội nhanh trong môi trường thích hợp.

3.3. Ram (tempering)

Nhiệt luyện để làm mềm sau quá trình tôi, trong đó chai được nung nóng tới nhiệt độ đồng đều dưới điểm tới hạn dưới Ac1 của thép.

3.4. Ống (tube)

Chai chứa khí chịu áp lực có hai đầu được chế tạo từ ống thép không hàn.

3.5. Lô (batch)

Số lượng tới 200 ống có cùng một đường kính danh nghĩa, cùng một chiều dày và thiết kế được chế tạo từ cùng một mẻ nấu và được nhiệt luyện như nhau trong cùng một khoảng thời gian.

3.6. Áp suất thử (test pressure)

Áp suất yêu cầu (p_h) được tác dụng trong quá trình thử áp suất.

3.7. Hệ số ứng suất thiết kế (design stress factor), F

Tỷ số giữa ứng suất tương đương của thành ở áp suất thử (p_h) và giới hạn chảy nhỏ nhất được bảo đảm (R_e).

4. Ký hiệu

5. Kiểm tra và thử nghiệm

Việc đánh giá sự phù hợp được thực hiện tuân theo các quy định hiện hành có liên quan.

Để bảo đảm cho ống phù hợp với tiêu chuẩn này, cơ quan kiểm tra có thẩm quyền (ở đây được gọi là “kiểm tra viên”) phải kiểm tra ống phù hợp với các Điều 9 và Điều 10. Kiểm tra viên phải có đủ năng lực kiểm tra ống.

6. Vật liệu

6.1. Yêu cầu chung

6.1.1. Các vật liệu dùng cho chế tạo ống phải đáp ứng các yêu cầu của 6.2; 6.3 và 6.4.

Các loại thép dùng để chế tạo ống phải có các thành phần đã được thừa nhận trong phạm vi quốc gia hoặc quốc tế và phải có độ tin cậy đã được chứng minh. Các loại thép này phải thuộc một trong các nhóm hóa học như đã chỉ dẫn trong Phụ lục A.

Các thành phần hóa học mới của thép và các loại thép với kinh nghiệm sử dụng còn hạn chế cho ống/chai phải được thử nghiệm đầy đủ và chấp thuận bởi cơ quan có thẩm quyền của quốc gia và đã được chế tạo từ ít nhất là năm mẻ nấu thép.

Nhà sản xuất ống thép đã hoàn thiện phải cung cấp đặc tính kỹ thuật chi tiết có các dung sai cho ống thép được cung cấp bao gồm:

– Thành phần hóa học;

– Các kích thước;

– Chất lượng bề mặt.

6.1.2. Thép dùng cho chế tạo ống phải được khử oxy hoàn toàn.

6.1.3. Nhà sản xuất ống phải cung cấp các chứng chỉ về nhiệt luyện chuẩn đại diện cho nhiệt luyện lần cuối.

CHÚ THÍCH: Các yêu cầu bổ sung cho ống được sử dụng với các khí gây giòn được cho trong Điều 11.

6.2. Kiểm tra thành phần hóa học

6.2.1. Một loại thép được xác định bởi quá trình luyện thép và thành phần hóa học của thép.

Sự nấu luyện thép phải được xác định bởi quá trình công nghệ đã cho (lò thổi oxy, lò điện hồ quang hoặc tương đương) và phương pháp khử oxy. Thành phần hóa học của thép phải được xác định tối thiểu bởi:

– Hàm lượng của cácbon, mangan và silic trong mọi trường hợp;

– Hàm lượng của crom, niken, molipđen, vanađi hoặc niobi khi các nguyên tố này là các nguyên tố hợp kim được dự định thêm vào thép;

– Hàm lượng lớn nhất của lưu huỳnh và phot pho trong mọi trường hợp.

Phải đưa ra các hàm lượng của cácbon, mangan và silic và khi thích hợp, phải đưa ra các hàm lượng của crom, niken, molipđen, vanađi hoặc niobi với các dung sai sao cho độ chênh lệch giữa các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của một mẻ nấu không vượt quá các phạm vi được chỉ dẫn trong Bảng 1.

Các nguyên tố không bao gồm trong thành phần hóa học đã công bố không được cố ý thêm vào thép. Hàm lượng của các nguyên tố này phải được hạn chế để bảo đảm cho chúng không có tác động có hại đến các tính chất của sản phẩm hoàn thiện

6.2.2. Hàm lượng lớn nhất của lưu huỳnh và photpho trong phân tích mẻ nấu không được vượt quá 0,020 % cho mỗi nguyên tố và tổng hàm lượng của chúng không được vượt quá 0,030 %. Hàm lượng của lưu huỳnh và photpho trong phân tích kiểm tra đối với ống được cung cấp không được vượt quá 0,025 % và 0,035 %.

6.2.3. Nhà sản xuất ống hoàn thiện phải có các chứng chỉ quy trình phân tích mẻ nấu thép phục vụ cho quá trình chế tạo ống

Bảng 1 – Dung sai của thành phần hóa học

6.3. Nhiệt luyện

6.3.1. Mỗi ống phải được nhiệt luyện và đối với mỗi giai đoạn nhiệt luyện, nghĩa là tôi và ram, quy trình nhiệt luyện phải bao gồm biên bản ghi:

– Nhiệt độ;

– Thời gian giữ nhiệt độ;

– Môi trường làm nguội.

6.3.2. Việc nhiệt luyện phải thực hiện sao cho không tạo ra các ứng suất dư có thể gây ra các hư hỏng không tránh được trong ống.

6.3.3. Nhiệt độ austenit hóa trước khi tôi phải được quy định trong phạm vi ± 30 ⁰C của nhiệt độ được giữ lại đối với loại thép được xem xét, nhưng nhiệt độ này không bao giờ được nhỏ hơn điểm tới hạn trên (AC₃) của thép có liên quan.

6.3.4. Được phép tôi trong môi trường khác với dầu hoặc không khí với điều kiện là phương pháp tôi không làm cho ống bị nứt khi được kiểm tra bằng thử không phá hủy.

6.3.5. Nhiệt độ ram phải được quy định trong phạm vi ± 30 ⁰C của nhiệt độ để bảo đảm cơ tính quy định nhưng không được nhỏ hơn 540 ⁰C.

6.4. Tính chất cơ học

Vật liệu của ống hoàn thiện phải đáp ứng các yêu cầu của 9.2 và 10.4.

6.5. Không đáp ứng được các yêu cầu của thử nghiệm

6.5.1. Trong trường hợp không đáp ứng được các yêu cầu của thử nghiệm phải tiến hành thử lại hoặc nhiệt luyện lại và thử lại như sau:

a) Nếu có dấu hiệu lỗi sai sót trong thực hiện thử nghiệm hoặc sai số đo thì phải thử thêm một lần. Nếu kết quả của thử nghiệm này đáp ứng yêu cầu, thử nghiệm đầu tiên phải được loại bỏ;

b) Nếu thử nghiệm được tiến hành ở mức độ thỏa mãn, nguyên nhân gây hư hỏng phải được nhận biết:

1) Nếu hư hỏng do nhiệt luyện, nhà sản xuất phải nhiệt luyện thêm tất cả các ống trong lô.

2) Nếu hư hỏng không do nhiệt luyện, tất cả các ống được nhận dạng có khuyết tật phải được loại bỏ hoặc sửa chữa bằng phương pháp thích hợp. Các ống không bị loại bỏ và được sửa chữa sau đó được xem như thuộc một lô mới.

Trong cả hai trường hợp kiểm tra viên phải kiểm tra lô mới. Tất cả các thử nghiệm của lô có liên quan để chứng minh khả năng chấp nhận lô mới phải được thực hiện lại. Nếu một hoặc nhiều thử nghiệm vẫn không đáp ứng yêu cầu dù chỉ là một phần thì toàn bộ ống của lô phải được loại bỏ.

6.5.2. Khi có yêu cầu nhiệt luyện lại, các ống phải được ram lại hoặc được tôi lại và ram lại.

Cho phép có tối đa là hai lần xử lý austenit hóa lại.

Mỗi khi các ống được nhiệt luyện lại, chiều dày thành có thể bị ảnh hưởng bởi sự tạo thành vẩy, vì vậy phải kiểm tra chiều dày thành nhỏ nhất theo thiết kế trên ống hoàn thiện.

7 .Thiết kế

7.1. Tính toán chiều dày vỏ hình trụ

Chiều dày nhỏ nhất được bảo đảm của vỏ hình trụ (a’) không được nhỏ hơn chiều dày được tính toán khi sử dụng công thức Lame’-von Mises như sau:

Trong đó: giá trị của F là giá trị nhỏ hơn của hoặc 0,85.

R_e/R_g không được vượt quá 0,90.

Các yêu cầu bổ sung cho ống được sử dụng với các khí gây giòn được cho trong Điều 11.

CHÚ THÍCH: Các thỏa thuận quốc tế cho các vùng lãnh thổ có thể giới hạn độ lớn của hệ số F dùng cho thiết kế.

7.2. Thiết kế các đầu ống

Các đầu ống phải có hình xấp xỉ bán cầu với chiều dày không nhỏ hơn chiều dày thành tính toán nhỏ nhất, a. Các kích thước của prôfin đầu ống phải được quy định cho mỗi thiết kế có tính đến sự phân bố ứng suất và quá trình chế tạo.

Để cho phép kiểm tra bằng mắt bên trong ống, phải có một lỗ đủ lớn tại các đầu ống. Đường kính danh nghĩa của lỗ phải lớn hơn D/12.

CHÚ THÍCH: Nên thực hiện phân tích ứng suất để bảo đảm cho không vượt quá các giới hạn của thiết kế, đặc biệt là khi lỗ này khá lớn.

Khi các đầu ống có ren, chiều dày tại chân ren phải đủ để tính đến sự phát triển của ứng suất trong phần này.

8. Kết cấu và chất lượng chế tạo

8.1. Yêu cầu chung

Ống phải được chế tạo từ ống thép không hàn, thường là cán nóng, được vuốt hoặc được rèn. Các đầu phải được tạo hình nóng bằng các phương pháp rèn hoặc vê tròn.

Không được bổ sung kim loại trong quá trình làm kín các đầu. Không được sửa chữa các khuyết tật bằng hàn.

8.2. Chiều dày thành

Phải kiểm tra mỗi đoạn ống được cung cấp để xác định chiều dày.

Chiều dày thành tại bất cứ điểm nào cũng không được nhỏ hơn chiều dày nhỏ nhất được quy định.

Phải kiểm tra chiều dày thành bằng phương pháp kiểm tra siêu âm phù hợp với Phụ lục B.

8.3. Khuyết tật bề mặt

Các bề mặt bên trong và bên ngoài của ống hoàn thiện không được có các khuyết tật có thể ảnh hưởng bất lợi đến sự làm việc an toàn của ống. Các ví dụ về khuyết tật và hướng dẫn đánh giá các khuyết tật, xem Phụ lục C.

8.4. Kiểm tra bằng siêu âm

Mỗi ống phải được kiểm tra các khuyết tật bằng siêu âm phù hợp với Phụ lục B. Phải kiểm tra các ống được sử dụng cho các khí gây giòn (ví dụ : hyđrô) cả trên ống được cung cấp và tại lúc hoàn thành chế tạo ống. Đối với các ống có chứa các khí khác, có thể thực hiện việc kiểm tra trong quá trình hoặc tại lúc hoàn thành chế tạo.

8.5. Làm kín đầu ống (lắp ghép)

Phải thực hiện việc làm kín ống hoàn thiện bằng phương pháp khác với hàn, hàn vẩy cứng hoặc hàn đồng và việc làm kín phải có khả năng ngăn ngừa được rò rỉ.

8.6. Dung sai kích thước

8.6.1. Độ tròn

Dung sai độ tròn của vỏ hình trụ, nghĩa là hiệu số giữa các đường kính ngoài lớn nhất và nhỏ nhất tại cùng một mặt cắt ngang không được vượt quá 2 % giá trị trung bình của các đường kính này được đo ít nhất là tại các vị trí một phần tư và một nửa chiều dài trên ống.

8.6.2. Đường kính ngoài

Đường kính ngoài trung bình không được sai lệch lớn hơn ± 1 % so với đường kính danh nghĩa theo thiết kế; sai lệch này phải được kiểm tra ở các vị trí một phần tư và một nửa chiều dài trên ống.

8.6.3. Độ thẳng

Sai lệch lớn nhất của phần hình trụ của vỏ chai so với một đường thẳng không được vượt quá 3 mm trên chiều dài một mét.

8.6.4. Độ lệch tâm

Các giá trị của các chiều dày lớn nhất và nhỏ nhất không được sai lệch nhau lớn hơn 12,5 % so với giá trị trung bình của hai chiều dày này, sai lệch này được kiểm tra ở các vị trí một phần tư và một nửa chiều dài trên các ống.

8.6.5. Chiều dài

Dung sai trên chiều dài toàn bộ theo thiết kế của ống, trừ các phụ tùng, không được vượt quá giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị ± 1,5 % hoặc ± 50 mm.

8.6.6. Dung tích chứa nước

Dung sai của dung tích chứa nước theo thiết kế phải ở trong phạm vi .

8.6.7. Khối lượng

Dung sai của khối lượng theo thiết kế của bất cứ ống riêng biệt nào cũng không được vượt quá ± 10 %.

Nếu các ống được sử dụng như một thành phần của một bộ trang bị, dung sai của khối lượng trung

9. Thử lô bình của ống như khi chuyên chở phải ở trong phạm vi +5 % khối lượng thiết kế của bộ trang bị.

9.1. Yêu cầu chung

Kiểm tra viên phải chịu trách nhiệm thực hiện các thử nghiệm và kiểm tra sau (xem Điều 5).

CHÚ THÍCH: Các thủ tục phê duyệt kiểu thường được sử dụng cho các chai có dung tích chứa nước nhỏ hơn 150 L sẽ không áp dụng cho các ống trong dây chuyền sản xuất.

9.2 .Thử cơ tính

9.2.1. Quy định chung

Từ mỗi lô sản phẩm. phải lựa chọn các mẫu thử để thử cơ tính từ một vòng vật liệu có chiều rộng tối thiểu là 200 mm được cắt ra từ ống được cung cấp đại diện cho ống hoàn thiện, bao gồm cả các quá trình nhiệt luyện.

Vòng mẫu như đã quy định ở trên phải được đưa vào nhiệt luyện trong cùng một thời gian như đối với ống với cùng một điều kiện nhiệt luyện, bao gồm cả tôi một hoặc hai mặt bên.

9.2.2. Thử kéo

Xem tiếp: Chai chứa khí – ống thép chứa khí không hàn, nạp lại được có dung tích nước từ 150 l đến 3000 l – thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 2

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