[PDF] GB 24160-2009 - 中国标准 英文版
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| GB 24160-2009 | RFQ | 点击询价 | <=5 | 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | GB 24160-2009 (GB24160-2009) |
| 中文名称 | 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 |
| 英文名称 | [GB/T 24160-2009] Hoop-wrapped composite cylinders with steel liner for the on-board storage of compressed natural gas as a fuel for automotive vehicles |
| 行业 | 国家标准 |
| 中标分类 | J74 |
| 国际标准分类 | 23.020.30 |
| 字数估计 | 26,249 |
| 发布日期 | 2009-06-25 |
| 实施日期 | 2010-01-01 |
| 引用标准 | GB/T 222; GB/T 223; GB/T 224; GB/T 226; GB/T 228; GB/T 229; GB/T 232; GB/T 1458; GB/T 2578; GB/T 3362; GB/T 4336; GB/T 4612; GB/T 5777; GB/T 7690.1; GB/T 7690.3; GB 8335; GB/T 8336; GB/T 9251; GB/T 9252; GB/T 12137; GB/T 13005; GB/T 13298; GB 15385; GB 16918; GB 18047; GB/T 19466 |
| 采用标准 | ISO 11439-2000, MOD |
| 标准依据 | 国家标准批准发布公告2009年第8号(总第148号) |
| 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 |
| 范围 | 本标准规定了汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂效、包装、运输、储存等要求。 |
GB 24160-2009: 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶
GB 24160-2009 英文名称: [GB/T 24160-2009] Hoop-wrapped composite cylinders with steel liner for the on-board storage of compressed natural gas as a fuel for automotive vehicles
ICS ２３．０２０．３０
J７４
中华人民共和国国家标准
GB ２４１６０-２００９
车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶
１ 范围
本标准规定了汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶（以下简称：缠绕气瓶）的型式和参数、技术
要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输、储存等要求。
本标准适用于设计、制造公称工作压力为２０ＭＰａ或２５ＭＰａ，公称水容积为３０Ｌ～４５０Ｌ，工作温
度为-４０℃～６５℃，设计使用寿命为１５年的缠绕气瓶。
按本标准制造的缠绕气瓶仅用于充装符合GB １８０４７的车用压缩天然气，用作汽车的燃料，固定在
汽车上使用；使用条件中不包括因外力等引起的附加载荷。
５ 技术要求
５．１ 一般要求
５．１．１ 设计使用寿命
以本标准中规定的使用条件为基础的缠绕气瓶，其设计使用寿命为１５年。
５．１．２ 最大许用工作压力
５．１．３ 温度范围
５．１．３．１ 气体温度
设计缠绕气瓶时应考虑气体温度变化的影响：
ａ） 在静止条件下，缠绕气瓶内气体的温度变化应处于-４０℃～６５℃范围之内；
ｂ） 在充装和排放时，气体温度的变化可以超过-４０℃～６５℃的范围。
５．１．３．２ 缠绕气瓶温度
设计缠绕气瓶时应考虑瓶体材料温度变化的影响：
ａ） 缠绕气瓶材料的温度变化应处于-４０℃～８２℃范围之内；
ｂ） 当温度超过６５℃时，应仅限于瓶体局部，或在相当短的时间内。除了在５．１．３．１ｂ）条件下，缠
绕气瓶的温度不得超过６５℃。
５．１．４ 气体成分
应符合GB １８０４７的规定要求。
５．１．５ 外表面
设计缠绕气瓶时，应考虑其连续承受机械损伤或化学侵蚀的能力。缠绕气瓶外表面应能适应下列工作环境：
ａ） 间断地浸入水中，或者道路溅水；
ｂ） 车辆在海洋附近行驶，或者在用盐融化冰的路面上行驶；
ｃ） 阳光中的紫外线辐射；
ｄ） 砾石的冲击；
ｅ） 接触酸和碱溶液、肥料；
ｆ） 汽车用液体的侵蚀，包括汽油、液压油、电池酸、乙二醇和油；
ｇ） 接触排放的废气。
５．２ 材料
５．２．１ 内胆材料
５．２．１．１ 应是电炉或氧气转炉冶炼的无时效性镇静钢。
５．２．１．２ 应选用优质铬钼钢。
５．２．１．３ 应具有良好的低温冲击性能。
５．２．１．４ 应符合其相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。缠绕气瓶制造单位应按
炉罐号进行各项指标的验证分析。
５．２．１．５ 材料的化学成分限定如表２所示，其化学成分允许偏差应符合GB/T ２２２的规定。
５．２．１．６ 钢坯低倍组织不允许有白点、残余缩孔、分层、气泡、异物和夹杂；中心疏松不应大于２．０级，偏析不应大于２．５级。
５．２．１．７ 无缝钢管
５．２．１．７．１ 钢管的直线度应不大于１．５ｍｍ／ｍ，圆度应不大于外径允许偏差的８０％。
５．２．１．７．２ 钢管的内外表面不得有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤。若有缺陷必须完全清除，清除处应
光滑，清除后的实际壁厚不得小于壁厚允许的最小值。
５．２．１．７．３ 无缝钢管应由钢厂按GB/T ５７７７的规定逐根进行纵向和横向超声波探伤检验，应符合验收等级Ｃ５的规定。
５．２．２ 缠绕层材料
５．２．２．１ 树脂
５．２．２．１．１ 浸渍材料可以是热固性或热塑性树脂。适合的基体材料有：环氧、改性环氧、聚脂和乙烯类
热固性树脂和聚乙烯、聚酰胺热塑性树脂。
５．２．２．１．２ 浸渍材料的性能和技术指标应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。
５．２．２．２ 纤维
５．２．２．２．１ 结构增强性的纤维材料类型应是玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。
５．２．２．２．２ 纤维材料应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。
５．２．２．２．３ 如果采用碳纤维，设计上应采取防止缠绕气瓶金属部件产生电化学腐蚀的措施。
５．３ 设计
５．３．１ 一般规定
５．３．１．１ 本标准不提供设计公式，但要求设计时进行适当的计算、分析和论证，以使缠绕气瓶能顺利地
通过本标准所规定的材料、型式和批量等试验。
５．３．１．２ 设计应保证缠绕气瓶在正常使用期间，由于承压部件质量退化而引起的失效模式为“未爆先
漏”。如果金属内胆发生泄漏，只应是由于疲劳裂纹的扩展所致。
５．３．１．３ 应对内胆材料的实测抗拉强度进行控制，热处理后内胆材料的最大抗拉强度不得超过
８８０ＭＰａ。设计时，内胆材料屈服强度的保证值应不超过抗拉强度保证值的９０％。
５．３．１．６ 缠绕气瓶最小设计爆破压力不应小于表３中的给定值。为保证在承受持续载荷和循环载荷
条件下复合材料缠绕层的设计具有高度可靠性，纤维应力比应满足表３规定。
５．３．１．７ 应力分析
应采用能用于材料非线性分析的软件（专用计算机程序或有限元分析程序），建立计算复合材料力
学性能的适当模型，对缠绕气瓶进行自紧压力、自紧后零压力、工作压力和最小设计爆破压力下的应力
分析，确定缠绕层和内胆中的应力分布，纤维应力比应符合表３的规定。
５．３．２ 端部结构
端部结构可采用半球形、椭圆形、碟形等凸形结构，允许缠绕气瓶在端部开瓶口，瓶口的中心线必须与缠绕气瓶的中心线一致。
５．３．３ 瓶口螺纹应符合GB ８３３５的规定。瓶口的厚度，应能保证在承受紧阀的力偶矩和铆合颈圈的附加外力时不变形。
５．４ 制造
５．４．１ 内胆和缠绕气瓶制造应符合本标准规定，并应符合产品图样和有关技术文件的规定。
５．４．２ 内胆一般采用下列制造方法：
ａ） 以钢坯为原料，经冲拔拉伸、收口制成；
ｂ） 以无缝钢管为原料，经收底、收口制成。
５．４．３ 内胆制造前应以材料的炉罐号对化学成分进行验证，分析方法按GB/T ２２３或GB/T ４３３６执
行，结果应符合５．２．１要求。
５．４．４ 内胆不允许进行焊接处理。
５．４．５ 采用无缝钢管经收底制成的内胆应在收口前逐只进行底部密封性试验。
５．４．６ 对内胆和缠绕气瓶的表面缺陷允许采用专用工具进行修磨。
５．４．７ 制造应分批管理，内胆成品和缠绕气瓶成品均以不大于２００只加上破坏性试验用内胆或缠绕气瓶数量为一个批。
５．４．８ 热处理
５．４．８．１ 内胆应通过连续加热炉进行整体热处理，热处理应按经评定合格的热处理工艺进行。淬火工
艺可用油或水中加添加剂作为淬火介质。在水中加添加剂作为淬火介质时，内胆在介质中的冷却速度
不应大于在２０℃水中冷却速度的８０％。
５．４．８．２ 内胆热处理后应逐只进行无损检测。
５．４．９ 缠绕气瓶制造前应对缠绕层材料按批进行确认，应符合５．２．２的要求。树脂的环氧当量应按
GB/T ４６１２测定；纤维线密度（公制号数）应按GB/T ７６９０．１测定；纤维的断裂强力应按GB/T ７６９０．３或GB/T ３３６２测定。
５．４．１０ 缠绕和固化应按评定合格的工艺进行，并按GB/T １９４６６．２规定的方法对缠绕层复合材料进
行玻璃化转变温度的测定。
５．４．１１ 应在缠绕气瓶水压试验前进行自紧处理。自紧压力应大于水压试验压力，且不大于按５．３．１．７计算的自紧压力的上限。
５．４．１２ 缠绕气瓶在水压试验后，应进行内表面处理。
５．４．１３ 瓶口螺纹的牙型、尺寸和公差，应符合GB ８３３５或相关标准的规定。
５．５ 附件
５．５．１ 瓶阀
５．５．１．１ 瓶阀应有安全泄压装置，型式应为易熔合金塞和爆破片复合式结构。
５．５．１．２ 爆破片的公称爆破压力为水压试验压力，允许偏差为＋１０％- ０ ；易熔塞的动作温度为１１０℃±
５℃，其余要求应符合相关标准的规定。
５．５．１．３ 瓶阀上安全泄压装置的安全泄放量及泄放通径应按GB １６９１８进行设计计算，并应能保证缠
绕气瓶在６．２．１０所规定的火烧试验条件中安全泄压。
５．５．２ 颈圈
如需装配，颈圈与瓶体的装配禁止用焊接方式。
５．５．３ 瓶帽
如需装配，瓶帽宜采用可卸式结构。
５．５．４ 采用螺纹连接的附件，其螺纹牙型、尺寸和公差应符合GB ８３３５或相关标准的规定。
６ 试验方法
６．１ 内胆
６．１．１ 壁厚和制造公差
厚度应采用超声测厚仪测量，制造公差应采用标准的或专用的量具、样板进行检查。
６．１．２ 底部密封性试验
采用适当的试验装置对内胆底部内表面中心区加压，加压面积至少应为内胆底部面积的１／１６，且
加压区域直径至少为２０ｍｍ，试验介质可为洁净的空气或氮气。加压到密封性试验压力后，至少应保
压１ｍｉｎ，保压期间在内胆底部外表面中心区涂刷肥皂液，观察是否有泄漏发生。
６．１．３ 内、外观
目测检查，可借助于内窥灯或内窥镜检查内表面。
６．１．４ 瓶口内螺纹
目测和用符合GB/T ８３３６标准或相应标准的量规检查。
６．１．５ 内胆热处理后各项性能指标测定
６．１．５．１ 取样
ａ） 取样部位见图２所示；
ｂ） 试样应从筒体中部截取，采用实物扁试样；
ｃ） 取样数量：拉伸试样１件，横向冲击试样３件，冷弯试样４件。
６．１．５．２ 拉伸试验
ａ） 试验的测定项目包括：抗拉强度、屈服强度和断后伸长率；
ｂ） 拉伸试样采用实物扁试样，试样制备形状见图３；
ｃ） 拉伸试样尺寸偏差和拉伸试验方法按GB/T ２２８执行。
６．１．５．３ 冲击试验
ａ） 规定以（３～５）ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ、（５～７．５）ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ或（７．５～１０）ｍｍ×
１０ｍｍ×５５ｍｍ带有Ｖ型缺口的横向试样作为标准试样；
ｂ） 试样形状尺寸及偏差按GB/T ２２９执行；
ｃ） 试验方法按GB/T ２２９执行。
６．１．５．４ 冷弯试验
ａ） 圆环应从拉伸试验的内胆上用机械方法环向截取；
ｂ） 圆环的宽度应为内胆壁厚的４倍，且不应少于２５ｍｍ，将其等分成４条，任取１件试样进行冷
弯试验，试验前应对该试样侧面进行加工，其表面粗糙度不应低于１２．５μｍ，圆角半径应不大于２ｍｍ；
ｃ） 试样制备和试验方法按GB/T ２３２执行，试样按图４进行弯曲。
６．１．６ 金相检查
ａ） 试样可从拉伸试验的内胆上截取，试样的制备、尺寸和试验方法按GB/T １３２９８执行；
ｂ） 脱碳层深度按GB/T ２２４执行。
６．１．７ 底部解剖
ａ） 试样可从拉伸试验的内胆上截取，试样的剖面应在内胆的轴线上；
ｂ） 试样的高度尺寸应保证留有瓶体底部过度段以上的筒体部分；
ｃ） 试验方法按GB/T ２２６执行。
６．１．８ 无损检测
应采用自动超声检测，按附录Ａ执行。
６．１．９ 水压爆破试验
按GB １５３８５执行。
ａ） 管路中不应存有气体；
ｂ） 升压速度应不大于０．５ＭＰａ／ｓ；
ｃ） 测出从开始到内胆爆破瞬间水的总压入量；
ｄ） 自动绘制压力-时间和压力-进水量曲线。
６．２ 缠绕气瓶
６．２．１ 缠绕层力学性能
６．２．１．１ 层间剪切强度
应采用按GB/T ２５７８规定制作的具有代表性的缠绕层的试样，试验有效试样数应不少于３个。水煮沸２４ｈ后，按GB/T １４５８执行。
６．２．１．２ 抗拉强度
应采用按GB/T ２５７８规定制作的具有代表性的缠绕层的试样，试验有效试样数应不少于３个。按GB/T １４５８执行。
６．２．２ 缠绕层外观目测检查。
６．２．３ 水压试验
应采用外测法，试验方法按GB/T ９２５１执行。
６．２．４ 水压爆破试验按GB １５３８５执行。
ａ） 管路中不应存有气体；
ｂ） 在超过设计压力８０％后的升压速度应不大于１．４ＭＰａ／ｓ；如超过设计压力８０％后的升压速度
大于３．５ＭＰａ／ｓ，则应在设计的最小爆破压力下保压５ｓ；
ｃ） 测出从开始到缠绕气瓶爆破瞬间水的总压入量；
ｄ） 自动绘制压力-时间或压力-进水量曲线。
６．２．５ 气密性试验按GB/T １２１３７执行。
６．２．６ 常温压力循环试验
在常温条件下，按GB/T ９２５２进行压力循环试验。
ｂ） 压力循环速率不应超过每分钟１０次。
６．２．７ 极限温度压力循环试验
按如下步骤执行：
ａ） 将零压下的缠绕气瓶置于温度不低于６５℃、相对湿度不低于９５％的环境中４８ｈ。
ｂ） 然后使缠绕气瓶在温度不低于６５℃、相对湿度不低于９５％的环境中按GB/T ９２５２进行压力循环试验，其中：
---循环压力下限应不高于２ＭＰａ，循环压力上限应不低......