TCVN 7388-1:2013 - phần 1

Tác giả Sudo Ecommerce 06/09/2024 29 phút đọc

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7388-1:2013

ISO 9809-1:2010

CHAI CHỨA KHÍ - CHAI CHỨA KHÍ BẰNG THÉP KHÔNG HÀN NẠP LẠI ĐƯỢC - THIẾT KẾ, KẾT CẤU VÀ THỬ NGHIỆM PHẦN 1: CHAI BẰNG THÉP TÔI VÀ RAM CÓ GIỚI HẠN BỀN KÉO NHỎ HƠN 1100 MPa

Gas cylinders - Refillable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1100 MPa

Lời nói đầu

TCVN 7388-1:2013 thay thế TCVN 7388-1:2004 (ISO 9809-1:1999).

TCVN 7388-1:2013 hoàn toàn tương đương ISO 9809-1:2010

TCVN 7388-1:2013 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.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 7388:2013 (ISO 9809:2010) Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng thép không hàn nạp lại được - Thiết kế, kết cấu và thử nghiệm bao gồm 3 phần:

- Phần 1: Chai bằng thép tôi và ram có giới hạn bền kéo nhỏ hơn 1100 MPa.

- Phần 2: Chai bằng thép tôi và ram có giới hạn bền kéo lớn hơn hoặc bằng 1100 MPa.

- Phần 3: Chai bằng thép thường hóa.

Gas cylinders - Refillable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1100 MPa

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu tối thiểu về vật liệu, thiết kế, cấu tạo cũng như trình độ chuyên môn, phương pháp chế tạo, kiểm tra và thử nghiệm trong chế tạo các chai chứa khí nạp lại được bằng thép không hàn, được tôi và ram, có dung tích nước từ 0,5 L đến 150 L, để chứa khí nén, khí hóa lỏng và khí hòa tan. Tiêu chuẩn này áp dụng cho chai làm từ thép có giới hạn bền kéo thực lớn nhất R_ma nhỏ hơn 1100 MPa.

CHÚ THÍCH 1: Các chai có dung tích nước nhỏ hơn 0,5 L và trên 150 L đến 500 L có thể được chế tạo bằng cấp giấy chứng nhận theo tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH 2: Đối với các chai được tôi và ram có giới hạn bền kéo lớn nhất lớn hơn hoặc bằng 1100 MPa, xem TCVN 7388-2 (ISO 9809-2). Đối với các chai bằng thép thường hóa, xem TCVN 7388-3 (ISO 9809-3).

2. Tài liệu viện dẫn

Các tiêu chuẩn viện dẫn dưới đây là rất cần thiết đối với việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với tài liệu ghi năm công bố, áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu không có năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất kể cả các sửa đổi, 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.

TCVN 312-1 (ISO 148-1), Vật liệu kim loại - Thử va đập kiểu con lắc Charpy - Phần 1: Phương pháp thử.

TCVN 5868 (ISO 9712), Thử không phá hủy - Trình độ chuyên môn và cấp chứng chỉ cá nhân.

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

TCVN 6892-1*, Metallic materials - Tensile testing - Part 1: Method of test at room temperature (Vật liệu kim loại - Thử kéo ở nhiệt độ phòng).

ISO 9329-1, Seamless steel tubes for pressure purposes - Technical delivery conditions - Part 1: Unalloyed steel with specified room temperature properties (Ống thép không hàn dùng cho mục đích chịu áp lực - Điều kiện kỹ thuật khi giao hàng - Thép không hợp kim với các tính chất quy định ở nhiệt độ phòng).

ISO 11114-4, Transportable gas cylinders - Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents - Part 4: Test methods for selecting metallic materials resistant to hydrogen embrittment (Chai chứa khí di động - Tính tương thích của vật liệu chai và làm van với khí chứa - Phần 4: Các phương pháp thử để chọn vật liệu bền chịu sự làm giòn bằng hydro).

ISO 13769, Gas cylinders - Stamp marking (Chai chứa khí - Ghi nhãn).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

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

3.1. Lô (batch)

Số lượng tới 200 chai cộng với các chai cho thử phá hủy có cùng một đường kính danh nghĩa, chiều dày, chiều dài và thiết kế được sản xuất liên tục trên cùng một thiết bị, từ cùng mẻ thép và được nhiệt luyện theo cùng một chế độ và trong cùng một khoảng thời gian.

3.2. Áp suất nổ (burst pressure)

p_b

Áp suất cao nhất đạt được trong chai trong quá trình thử nổ.

3.3. Hệ số ứng suất thiết kế (design stress factor)

Tỷ số giữa ứng suất tương đương trên thành (chai) ở áp suất thử (P_b) và giới hạn chảy nhỏ nhất (R_eg) có đảm bảo.

3.4. Tôi (quenching)

Sự nhiệt luyện để tăng độ cứng, trong đó chai chứa khí đã 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.

3.5. Ram (tempering)

Sự 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.

3.6. Áp suất thử (test pressure)

P_h

Áp suất cần áp dụng trong quá trình thử áp lực.

CHÚ THÍCH: Áp suất thử được dùng để tính toán chiều dày thành chai.

3.7. Áp suất làm việc (working pressure)

Áp suất ổn định của khí nén tại một nhiệt độ chuẩn đồng đều 15^oC trong chai chứa đầy khí.

3.8. Giới hạn chảy (yield strength)

Giá trị ứng suất tương ứng với giới hạn chảy trên (R_eH), hoặc là đối với thép không có sự biến dạng dẻo cố định, giới hạn chảy quy ước 0,2% (giãn dài không tỷ lệ) (R_p0,2).

Xem ISO 6892-1.

4. Ký hiệu

a Chiều dày tính toán nhỏ nhất, tính bằng milimét, của vỏ chai hình trụ tròn.

a' Chiều dày nhỏ nhất cho phép, tính bằng milimét, của vỏ chai hình trụ tròn.

a₁Chiều dày nhỏ nhất cho phép, tính bằng milimét, của đáy lõm tại khuỷu cong (xem Hình 2).

a₂Chiều dày nhỏ nhất cho phép, tính bằng milimét, tại tâm đáy lõm (xem Hình 2).

A Độ giãn dài theo phần trăm.

b Chiều dày nhỏ nhất cho phép, tính bằng milimét, tại tâm của đáy lồi (xem Hình 1).

c Sai lệch lớn nhất cho phép của prôfin (tiết diện) nổ, tính bằng milimét, (xem Hình 10 và 11).

D Đường kính ngoài danh nghĩa của chai, tính bằng milimét, (xem Hình 1).

D_fĐường kính của lõi uốn, tính bằng milimét, (xem Hình 6).

F Hệ số ứng suất thiết kế (thay đổi) (xem 3.3).

h Chiều sâu bên ngoài (của đáy lõm), tính bằng milimét, (xem Hình 2).

H Chiều cao bên ngoài của phần vòm (đỉnh lồi hoặc đáy lồi), tính bằng milimét, (xem Hình 1).

L_oChiều dài đo ban đầu của mẫu thử kéo, tính bằng milimét, như xác định trong ISO 6892-1 (xem Hình 5).

N Tỷ số giữa đường kính lõi uốn trên chiều dày thực của mẫu thử (t).

P_bÁp suất nổ đo được, tính bằng bar, cao hơn áp suất khí quyển.

P_hÁp suất thủy lực, tính bằng bar, cao hơn áp suất khí quyển.

P_yÁp suất quan sát được khi chai bắt đầu hư hỏng trong quá trình thử nổ thủy lực, tính bằng bar.

r Bán kính bên trong của khuỷu cong, tính bằng milimét, (xem Hình 1 và Hình 2).

R_egGiá trị nhỏ nhất cho phép của giới hạn chảy, tính bằng megapascan (xem 7.1.1), đối với chai thành phẩm.

R_eaGiá trị thực của giới hạn chảy, megapascan, được xác định bằng thử kéo (xem 10.2).

R_mgGiá trị nhỏ nhất có cho phép của giới hạn bền kéo, tính bằng megapascal, đối với chai thành phẩm.

R_maGiá trị thực của giới hạn bền kéo, tính bằng megapascal, được xác định bằng thử kéo (xem 10.2)

S_oDiện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử kéo, tính bằng milimét vuông, phù hợp với ISO 6892-1.

t Chiều dày thực của mẫu thử, tính bằng milimét.

t_m Chiều dày trung bình của thành chai ở vị trí thử trong thời gian thử nén bẹp, tính bằng milimét.

u Tỷ số giữa khoảng cách giữa các mép dao hoặc dụng cụ ép trong phép thử nén bẹp (dát phẳng) trên chiều dày thành chai trung bình tại vị trí thử.

V Dung tích nước của chai, tính bằng lít.

w Chiều rộng, tính bằng milimét, của mẫu thử kéo (xem Hình 5).

5. Kiểm tra và thử nghiệm

CHÚ THÍCH: Đánh giá sự phù hợp cần được thực hiện phù hợp với các quy định có liên quan của nhà nước.

Để đảm bảo các chai tuân theo tiêu chuẩn này thì chúng phải chịu sự kiểm tra và thử nghiệm phù hợp với các Điều 9, 10 và 11 bởi các cơ quan kiểm tra có thẩm quyền (sau đây gọi là "cơ quan kiểm tra") được nhà nước công nhận.

Trang thiết bị dùng để đo đạc, thử nghiệm và kiểm tra trong quá trình sản xuất phải được bảo dưỡng và hiệu chuẩn theo hệ thống quản lý chất lượng.

6. Vật liệu

6.1. Yêu cầu chung

6.1.1. Vật liệu để chế tạo các chai phải là một trong các loại sau:

a) Thép chế tạo chai được quốc tế công nhận;

b) Thép chế tạo chai được nhà nước công nhận;

c) Thép chế tạo chai mới, xuất phát từ tiến bộ kỹ thuật.

Tất cả các loại vật liệu phải đáp ứng các điều kiện liên quan tại 6.2 và 6.3.

6.1.2. Vật liệu sử dụng để chế tạo chai phải là thép khác với thép sôi, có đặc tính không lão hóa và phải được khử nhôm và/hoặc silic.

Trong trường hợp khách hàng yêu cầu kiểm tra đặc tính không lão hóa này thì các tiêu chuẩn cho kiểm tra phải được thỏa thuận với khách hàng và được đưa vào đơn hàng.

6.1.3. Nhà chế tạo chai phải xác lập các biện pháp để nhận diện chai với mẻ thép đúc để chế tạo chai.

6.1.4. Các loại thép dùng để chế tạo chai phải phù hợp với loại khí chứa trong chai như khí ăn mòn hoặc gây hóa giòn [xem TCVN 6874-1 (ISO 11114-1)].

6.1.5. Khi sử dụng thép phôi đúc liên tục, nhà chế tạo phải đảm bảo rằng thép sử dụng chế tạo chai không có khuyết tật có hại (sự rỗ khí) trong vật liệu để sử dụng ghi nhãn chai (Xem 9.2.3).

6.2. Kiểm tra thành phần hóa học

6.2.1. Thành phần hóa học của tất cả các mác thép ít nhất phải được xác định giá trị các thành phần:

- Hàm lượng cacbon, mangan và silic trong tất cả các trường hợp;

- Hàm lượng crom, niken, và molipđen và các nguyên tố hợp kim khác bổ sung thêm vào thép;

- Hàm lượng lớn nhất của lưu huỳnh và phốt pho trong tất cả các trường hợp.

Hàm lượng của cácbon, mangan và silic và nếu thích hợp, hàm lượng crom, niken và molipđen phải được quy định kèm theo dung sai sao cho hiệu số giữa các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của mẻ đúc không vượt quá các giá trị cho trong Bảng 1.

Tổng hàm lượng của các nguyên tố vanađi, niobi, titan, bo và ziriconi không được vượt quá 0,15 %.

Hàm lượng thực của một nguyên tố nào đó bổ sung vào một cách có tính toán phải được báo cáo và hàm lượng lớn nhất của nó phải đại diện cho công nghệ sản xuất thép tốt.

Bảng 1 - Dung sai thành phần hóa học

Nguyên tố

Hàm lượng lớn nhất

Phạm vi cho phép

Cácbon

Mangan

Silic

Crom

Niken

Molipđen

< 0,30

≥ 0,30

Tất cả các giá trị

< 1,50

≥ 1,50

Tất cả các giá trị

0,06

0,07

0,30

0,50

0,40

0,15

6.2.2. Lưu huỳnh và phốtpho trong phân tích đúc của vật liệu chế tạo chai không được vượt quá các giá trị cho trong Bảng 2.

Bảng 2 - Các giới hạn lớn nhất của lưu huỳnh và phốtpho theo % (khối lượng)

Lưu huỳnh	0,010
Phốtpho	0,020
Lưu huỳnh + phốtpho	0,025

6.2.3. Nhà chế tạo chai phải có và chuẩn bị sẵn các phiếu chứng nhận phân tích mẻ đúc của thép cung cấp cho chế tạo chai chứa khí.

Khi cần phân tích kiểm tra, chúng phải được tiến hành trên các mẫu lấy trong quá trình sản xuất từ vật liệu có hình dạng do nhà chế tạo thép cung cấp cho chế tạo chai hoặc từ chai đã chế tạo hoàn chỉnh. Trong bất kỳ sự phân tích kiểm tra nào, sai lệch lớn nhất cho phép so với các giới hạn quy định cho phân tích mẻ nấu phải phù hợp với các giá trị quy định trong ISO 9329-1.

6.3. Các thép điển hình

Hai loại thép điển hình được quốc tế công nhận có đặc tính an toàn qua nhiều năm là

a) Thép crom molypđen (tôi và ram);

b) Thép cácbon mangan (tôi và ram).

Thành phần hóa học của các thép này, được kiểm tra theo quy định trong 6.2.1, cho trong Bảng 3.

Bảng 3 - Thành phần của thép được quốc tế công nhận

Thành phần	Loại thép và trạng thái
	CrMo (tôi và ram) %	CMn (tôi và ram) %
Cácbon Silic Mangan Phốtpho Lưu huỳnh Crom Molypđen	0,25 đến 0,38 0,10 đến 0,4 0,40 đến 1,00 max 0,020 max 0,020 0,8 đến 1,20 0,15 đến 0,40	max 0,38 0,1 đến 0,35 1,35 đến 1,75 max 0,020 max 0,020
Phạm vi thực của các nguyên tố phải phù hợp với 6.2.1 và 6.2.2 và thực tiễn luyện thép tốt. Đặc biệt các giới hạn quy định trong Bảng 2 được lấy trên phạm vi nêu trong bảng này.

6.4. Nhiệt luyện

6.4.1. Nhà chế tạo chai phải cấp giấy chứng nhận quá trình nhiệt luyện sử dụng cho các chai đã hoàn thiện.

6.4.2. Được phép tôi trong môi trường khác với dầu khoáng với điều kiện là:

- Phương pháp tôi không tạo ra các vết nứt cho chai.

- Nhà chế tạo đảm bảo rằng tốc độ làm nguội không tạo ra bất kỳ vết nứt nào trong chai.

- Nếu tốc độ làm nguội trung bình trong môi trường tôi lớn hơn 80 % tốc độ làm nguội trong nước ở 20^oC không có chất bổ sung thêm thì mỗi chai sản xuất ra phải được kiểm tra theo phương pháp không phá hủy để chứng minh không có vết nứt.

- Trong quá trình sản xuất chai, nồng độ chất làm môi trường tôi được kiểm tra và ghi lại trong thời gian từng ca làm việc để đảm bảo luôn duy trì các giới hạn. Phải tiếp tục tiến hành kiểm tra có lưu hồ sơ để đảm bảo các tính chất hóa học của chất làm môi trường tôi không bị phân hủy.

6.4.3. Quá trình ram phải đạt được cơ tính quy định.

Nhiệt độ thực khi ram một loại thép để đạt được giới hạn bền kéo đã cho không được sai lệch nhiều hơn 30^oC so với nhiệt độ do nhà chế tạo chai quy định.

6.5. Sự không đáp ứng được yêu cầu về thử nghiệm

Trong trường hợp không đáp ứng được các yêu cầu thử nghiệm, cần tiến hành thử lại hoặc nhiệt luyện lại như sau:

a) Nếu có sai sót rõ ràng trong việc thực hiện phép thử hoặc có lỗi do đo kiểm, phải tiến hành thử nghiệm thêm. Nếu kết quả của phép thử này thỏa mãn yêu cầu đã quy định thì phải loại bỏ kết quả của phép thử đầu tiên.

b) Nếu phép thử đã được thực hiện đạt kết quả tốt thì phải xác định nguyên nhân của phép thử không đạt yêu cầu.

1) Nếu phép thử không đạt yêu cầu do quá trình nhiệt luyện đã áp dụng thì nhà chế tạo có thể đưa tất cả các chai đã qua thử nghiệm không đạt vào nhiệt luyện thêm một lần nữa, nghĩa là, nếu thử nghiệm không đạt thuộc về các chai đầu tiên hoặc các chai của lô. Trước khi thử nghiệm lại cần phải nhiệt luyện lại tất cả các chai mà đại diện của chúng không đạt yêu cầu khi thử nghiệm.

Nhiệt luyện lại này phải bao gồm ram lại hoặc là một quá trình nhiệt luyện toàn bộ.

Mỗi khi các chai được nhiệt luyện lại, phải duy trì chiều dày thành nhỏ nhất có cho phép.

Chỉ phải tiến hành lại các thử nghiệm mẫu đầu tiên hoặc mẫu đại diện của lô cần cho việc chấp nhận lô mới. Nếu một hoặc nhiều mẫu thử nghiệm không đáp ứng được toàn bộ hoặc chỉ một phần các yêu cầu quy định thì phải loại bỏ tất cả các chai trong lô.

2) Nếu phép thử không đạt yêu cầu là do nguyên nhân khác với quá trình nhiệt luyện đã sử dụng thì tất cả các chai có khuyết tật phải được loại bỏ hoặc sửa chữa tại sao cho các chai đã được sửa chữa phải qua thử nghiệm yêu cầu đối với sửa chữa. Sau đó phải đưa chúng trở lại như một phần của lô ban đầu.

7. Thiết kế

7.1. Yêu cầu chung

7.1.1. Tính toán chiều dày thành của các bộ phận chịu áp lực phải có quan hệ với giới hạn chảy nhỏ nhất cho phép R_eg của vật liệu trong chai đã hoàn thiện.

7.1.2. Có thể thiết kế chai với một hoặc hai cửa mở chỉ nằm dọc theo đường tâm của chai.

7.1.3. Khi dùng để tính toán giá trị R_eg không được vượt quá 0,90 R_mg.

7.1.4. Áp suất bên trong dùng để tính toán chiều dày thành phải là áp suất thử thủy lực p_h.

7.2. Giới hạn về giới hạn bền kéo

7.2.1. Khi không có mối nguy hiểm của sự hóa giòn hydro, giá trị lớn nhất của giới hạn bền kéo được giới hạn bởi khả năng của thép đạt được các yêu cầu của Điều 9 và Điều 10, nhưng trong mọi trường hợp giới hạn bền kéo thực lớn nhất R_ma không được vượt quá 1100 MPa đối với thép crom - molypđen hoặc 1030 MPa đối với théo cácbon - mangan.

7.2.2. Khi có mối nguy hiểm của sự hóa giòn hydro [xem TCVN 6874-1 (ISO 11114-1)] giá trị lớn nhất của giới hạn bền kéo được xác định trong 10.2 phải là 880 MPa hoặc nếu tỷ số R_ea / R_ma không lớn hơn 0,9, phải là 950 MPa. Giới hạn bền kéo lớn nhất, phải được thiết lập bằng việc sử dụng số liệu nhận được từ các phép thử được tiến hành theo ISO 11114-4.

* Hiện đã có TCVN 197:2002 (ISO 6892:1998)

Xem tiếp: TCVN 7388-1:2013 - phần 2

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