TCVN 7388-2:2013 - phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7388-2:2013

ISO 9809-2:2010

CHAI CHỨA KHÍ – CHAI CHỨA KHÍ BẰNG THÉP KHÔNG HÀN NẠP LẠI ĐƯỢC – THIẾT KẾ, KẾT CẤU VÀ THỬ NGHIỆM – PHẦN 2: CHAI BẰNG THÉP TÔI VÀ RAM CÓ GIỚI HẠN BỀN KÉO LỚN HƠN HOẶC BẰNG 1100 MPa

Gas cylinders – Refillable seamless steel gas cylinders – Design, construction and testing – Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1100 MPa

Lời nói đầu

TCVN 7388-2:2013 thay thế TCVN 7388-2:2004 (ISO 9809-2:1999).

TCVN 7388-2:2013 hoàn toàn tương đương ISO 9809-2:2010.

TCVN 7388-2:2013 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

CHAI CHỨA KHÍ – CHAI CHỨA KHÍ BẰNG THÉP KHÔNG HÀN NẠP LẠI ĐƯỢC – THIẾT KẾ, KẾT CẤU VÀ THỬ NGHIỆM – PHẦN 2: CHAI BẰNG THÉP TÔI VÀ RAM CÓ GIỚI HẠN BỀN KÉO LỚN HƠN HOẶC BẰNG 1100 MPa

Gas cylinders – Refillable seamless steel gas cylinders – Design, construction and testing – Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1100 MPa

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu tối thiểu về vật liệu, thiết kế, kết cấu, cũng như yêu cầu chế tạo, phương pháp chế tạo, kiểm tra và thử nghiệm khi 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 các chai có giới hạn bền kéo lớn nhất R_ma ≥ 1100 MPa. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các chai có R_ma,max > 1300 MPa, đường kính > 140 mm và chiều dày thành bảo đảm a’ ≥ 12mm, và R_ma,max > 1400 MPa, đường kính ≤ 140 mm và chiều dày thành bảo đảm a’ ≥ 6 mm, bởi vì đối với các giới hạn vượt quá này có thể phải áp dụng các yêu cầu bổ sung thêm.

CHÚ THÍCH 1: Các chai có dung tích nhỏ hơn 0,5L và trên 150 L đến 500 L có thể được chế tạo và 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 nhỏ hơn 1100 MPa theo TCVN 7388-1 (ISO 9809-1). Đối với các chai bằng thép thường hóa theo TCVN 7388-3 (ISO 9809-3).

CHÚ THÍCH 3: Cấp và phạm vi độ bền của thép dùng cho các kiểu chai này có thể không thích hợp với một số khí chứa (xem 6.1.4) và điều kiện sử dụng.

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, 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.

ISO 6892-1*, Melallic 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 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)

F

Tỷ số giữa ứng suất tương đương trên thành (chai) ở áp suất thử (p_h) 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

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 xem xét trong quá trình sản xuất phải được bảo dưỡng và hiệu chuẩn trong một hệ thống quản lý chất lượng đầy đủ tài liệu.

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 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 sản xuất chai phải xác lập các biện pháp để nhận biết chai với mẻ thép đúc để chế tạo chai.

6.1.4. Thép có độ bền cao dùng để chế tạo các chai có độ bền cao thường không thích hợp với các khí ăn mòn hoặc gây giòn [xem TCVN 6874-1 (ISO 11114-1)]. Tuy nhiên thép có độ bền cao có thể được sử dụng với các khí này với điều kiện là sự thích hợp của chúng được kiểm chứng bằng phương pháp thử được công nhận, ví dụ TCVN 6874-1 (ISO 11114-1).

6.1.5. Khi sử dụng thép phôi đúc liên tục, nhà sản xuất 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 cácbon, mangan và silic trong tất cả các trường hợp;

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

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

Hàm lượng của cacbon, mangan và silic, và nếu thích hợp, hàm lượng crôm, 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.

Hàm lượng tổng 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

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 – Giới hạn lớn nhất của lưu huỳnh và phốtpho % (theo khối lượng)

6.2.3. Nhà chế tạo chai phải có giấy chứng nhận phân tích mẻ nấu thép và cung cấp giấy chứng nhận này cho thiết kế chai chứa khí.

Khi cần kiểm tra sự phân tích mẻ nấu thép để chế tạo chai thì phải thực hiện 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 bảo đảm so với các giới hạn quy định cho phân tích mẻ nấu phải phù hợp với các giá trị cho trong ISO 9329-1.

6.3. Nhiệt luyện

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

6.3.2. 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 sản xuất bảo đảm 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 của chất tạo 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 sổ sách để đảm bảo tính chất hóa học của chất làm môi trường tôi không bị phân hủy.

6.3.3. 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 lớn hơn 30^oC so với nhiệt độ do nhà chế tạo chai quy định.

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

Trong trường hợp không đáp ứng được các yêu cầu thử nghiệm phải tiến hành thử lại hoặc nhiệt luyện lại như sau để thỏa mãn yêu cầu của người kiểm tra:

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 quy định thì phải loại bỏ kết quả của phép thử đầu tiên.

b) Nếu phép thử được thực hiện đạt kết quả tốt thì phải xác định nguyên nhân làm cho 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 thử mẫu đầu tiên hoặc thử đại diện của lô thì cần phải nhiệt luyện lại tất cả các chai đại diện cho mẫu đầu tiên hoặc lô chai trước khi thử nghiệm lại; tuy nhiên nếu thử nghiệm không đạt xảy ra lẻ tẻ đối với các thử nghiệm cho mỗi chai thì chỉ những chai mà thử nghiệm không đạt mới cần phải nhiệt luyện lại và thử lại.

Nhiệt luyện lại này phải bao gồm ram lại hoặc tôi lại và ram lại.

Mỗi khi các chai được nhiệt luyện lại, chiều dày thành nhỏ nhất bảo đảm phải được duy trì.

Chỉ có các thử nghiệm đầu tiên hoặc mẫu đại diện của lô cần cho việc chấp nhận lô mới phải tiến hành lại. 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 lại bằng phương pháp đã được phê chuẩn, với điều kiện là các chai đã được sửa chữa phải qua thử nghiệm yêu cầu đối với sửa chữa và chúng được đưa trở lại 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 R_eg của vật liệu ở chai đã hoàn thiện.

7.1.2. Có thể thiết kế chai với một hoặc hai cửa mở chỉ nằm dọc theo trục trung 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 bền kéo

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. Phạm vi lớn nhất của giới hạn bền kéo phải là 120 MPa (nghĩa là R_{ma, max} – R_ma,_min ≤ 120 MPa).

Tuy nhiên giá trị thực của giới hạn bền kéo được xác định trong 10.2 không được vượt quá 1300 MPa đối với các chai có đường kính ngoài lớn hơn 140 mm, và 1400 MPa đối với các chai có đường kính ngoài nhỏ hơn hoặc bằng 140 mm.

7.3. Tính chiều dày thành của phần hình trụ tròn

Chiều dày nhỏ nhất bảo đảm của thành phần hình trụ tròn (a’) không được nhỏ hơn chiều dày được tính toán theo công thức (1) và (2) và phải thỏa mãn điều kiện bổ sung (3):

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

Xem tiếp: TCVN 7388-2:2013 - phần 2

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