路径: 主页 > GB > 第83页 > GB 28053-2011 | 标准编号 | GB 28053-2011 (GB28053-2011) | | 中文名称 | 呼吸器用复合气瓶 | | 英文名称 | [GB/T 28053-2011] Composite cylinders for breathing apparatus | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | J74 | | 国际标准分类 | 23.020.30 | | 字数估计 | 21,251 | | 发布日期 | 2011-12-30 | | 实施日期 | 2012-12-01 | | 引用标准 | GB 191; GB/T 192; GB/T 196; GB/T 197; GB/T 228.1; GB/T 230.1; GB/T 231.1; GB/T 1458; GB/T 3191; GB/T 3246.1; GB/T 3246.2; GB/T 3362; GB/T 3380.1; GB/T 3380.2; GB/T 3380.3; GB/T 3934; GB/T 4437.1; GB/T 4612; GB/T 6519; GB/T 7690.3; GB/T 9251; GB/T 9252; GB/T 12137; GB/T 13005; GB | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第23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 | 本标准规定了呼吸器用铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法和合格标准、检验规则及标志、包装、运输和储存等要求。本标准适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa, 公称容积不大于12L, 使用环境温度-40℃～60℃, 可重复充装呼吸气体的气瓶。 | GB 28053-2011
Composite cylinders for breathing apparatus
ICS 23.020.30
J74
中华人民共和国国家标准
呼吸器用复合气瓶
2011-12-30发布
2012-12-01实施
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发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义、符号 2
4 型式和参数 3
5 技术要求 3
6 试验方法和合格标准 6
7 检验规则 9
8 标志、包装、运输和储存 11
9 产品合格证和批量检验质量证明书 12
附录 A(规范性附录) 气瓶阀装配扭矩 13
附录B(资料性附录) 螺纹剪切应力安全系数计算方法 14
附录C(资料性附录) 呼吸器用复合气瓶批量检验质量证明书 16
前言
本标准的全部技术内容为强制性。
本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准参照采用DOT-CFFC《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》。
本标准与DOT-CFFC相比,主要技术性差异如下:
---标准的适用范围:
a) 公称工作压力由DOT-CFFC规定的不大于34474KPa改为不大于30MPa;
b) 公称容积由DOT-CFFC规定的不大于90.7L改为不大于12L;
c) 增加了使用环境温度-40℃~60℃的要求。
---增加了瓶颈厚度应满足瓶阀装配所需扭矩的要求。
---针对玻璃纤维只用于外保护层的特点,其抗拉强度由气瓶制造单位确定。
---根据我国缠绕气瓶实际生产的质量控制要求,对内胆增加了硬度试验和金相试验要求,对缠绕
气瓶增加了气密性试验要求。
本标准由全国气瓶标准化技术委员会(SAC/TC31)提出并归口。
本标准起草单位:沈阳斯林达安科新技术有限公司、北京科泰克科技有限责任公司、北京天海工业
有限公司、上海康巴赛特科技发展有限公司、中材科技(苏州)有限公司。
本标准主要起草人:姜将、孙冬生、张增营、刘守正、吴庆锋、陆国安、姚瑜、邓红。
呼吸器用复合气瓶
1 范围
本标准规定了呼吸器用铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(以下简称气瓶)的型式和参数、技术要求、试
验方法和合格标准、检验规则及标志、包装、运输和储存等要求。
本标准适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa,公称容积不大于12L,使用环境温度
-40℃~60℃,可重复充装呼吸气体的气瓶。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 191 包装储运图示标志
GB/T 192 普通螺纹 基本牙型
GB/T 196 普通螺纹 基本尺寸
GB/T 197 普通螺纹 公差
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法
GB/T 3191 铝及铝合金挤压棒材
GB/T 3246.1 变形铝及铝合金制品显微组织检验方法
GB/T 3246.2 变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法
GB/T 3362 碳纤维复丝拉伸性能试验方法
GB/T 3880.1~3880.3 一般工业用铝及铝合金板、带材
GB/T 3934 普通螺纹量规 技术条件
GB/T 4437.1 铝及铝合金热挤压管 第1部分:无缝圆管
GB/T 4612 塑料 环氧化合物 环氧当量的测定
GB/T 6519 变形铝合金产品超声波检验方法
GB/T 7690.3 增强材料 纱线试验方法 第3部分:玻璃纤维断裂强力和断裂伸长的测定
GB/T 9251 气瓶水压试验方法
GB/T 9252 气瓶疲劳试验方法
GB/T 12137 气瓶气密性试验方法
GB/T 13005 气瓶术语
GB/T 15385 气瓶水压爆破试验方法
GB/T 20975(所有部分) 铝及铝合金化学分析方法
YS/T 67 变形铝及铝合金圆铸锭
TSGR7002 气瓶型式试验规则
3 术语和定义、符号
3.1 术语和定义
GB/T 13005确立的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
cylinders
以无缝铝合金容器为内胆,在其外表面全缠绕浸渍树脂基体的碳纤维增强层,经加温固化制成的
气瓶。
3.1.2
内胆 liner
能进行外表面纤维缠绕增强且能承受部分压力载荷的无缝密闭容器。
3.1.3
全缠绕 fulywrapped
用浸渍树脂基体的纤维连续在内胆上螺旋和环向缠绕,使其在气瓶的纵向和环向都得到增强的缠
绕方式。
3.1.4
批量(内胆) batch(liner)
按同一设计,同一炉罐号材料,同一制造工艺和按同一热处理规范连续生产的内胆所限定的数量。
3.1.5
批量(气瓶) batch(gascylinders)
按同一设计,用同一规格内胆、纤维和树脂材料,按同一制造工艺连续生产的气瓶所限定的数量。
3.1.6
自紧 auto-frettage
通过对气瓶施加内压力,使内胆产生塑性变形,使得气瓶在零压力下,内胆承受压应力,纤维承受拉
应力。
3.1.7
在每种规格型号气瓶设计定型阶段,由制造单位规定的气瓶弹性膨胀量的合格上限值,单位为毫
升。该数值不超过若干批相同规格型号气瓶在水压试验压力下弹性膨胀量平均值的1.1倍。
3.1.8
最小爆破压力 minimumburstpressure
气瓶设计时规定的水压爆破试验应满足的最低爆破压力值。
3.1.9
气瓶在经过疲劳、热循环、跌落等试验后所测得的实际爆破压力值。
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
Rm 实测抗拉强度,MPa;
RP0.2 规定非比例延伸强度,MPa;
A 断后伸长率,%。
4 型式和参数
4.1 型式
气瓶结构一般应符合图1所示的型式。
说明:
1---瓶口螺纹;
2---纤维缠绕层;
3---内胆。
沿气瓶轴线设计一个或两个瓶口。
图1 气瓶结构型式
4.2 型号标记
气瓶型号标记表示如下:
CRP
表示缠绕复合气瓶
表示全缠绕
- ×××
内胆公称外径,mm
- ××
气瓶公称容积,L
- ××
气瓶公称工作压力,MPa
- ×
气瓶型式 (T或S)
示例:内胆公称外径145mm,气瓶公称容积6.8L,气瓶公称工作压力30MPa,两头口,其型号标记为:
CRPⅢ-145-6.8-30-S
5 技术要求
5.1 内胆要求
5.1.1 内胆材料
5.1.1.1 应采用6061铝合金材料,材料的化学成分应符合表1的规定。
表1 铝合金化学成分
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Pb Bi
其他
单项 总体
Al
含量%
最小值 0.40 - 0.15 - 0.80 0.04 - - - - - -
最大值 0.80 0.70 0.40 0.15 1.20 0.35 0.25 0.15 0.003 0.003 0.05 0.15
余量
检验方法应符合GB/T 20975的规定。
5.1.1.2 内胆材料应满足相应标准的规定,铸锭按YS/T 67的规定,挤压棒材按GB/T 3191的规定,
板材按GB/T 3880.1~3880.3的规定,管材按GB/T 4437.1的规定。铸锭的晶粒度不应低于二级,晶
粒度的检验方法符合GB/T 3246.2的规定。
5.1.1.3 内胆材料应有材料制造单位的产品质量合格证明书,并经气瓶制造单位复验合格后方可
使用。
5.1.1.4 应按材料炉罐号进行化学成分复验。Pb、Bi含量可依据产品质量证明书的数据进行确认。
5.1.1.5 铸锭应进行超声波探伤,超声波检测按ϕ2mm当量平底孔进行,检验方法应符合GB/T 6519
的规定。
5.1.2 内胆设计
5.1.2.1 肩部和底部应采用凸形结构。
5.1.2.2 肩部和底部的厚度应满足气瓶水压爆破试验和疲劳试验的要求。
5.1.2.3 为获得合理的应力分布,肩部和底部应采用渐变厚度设计,筒体与肩部、筒体与底部均应圆滑
过渡。
5.1.2.4 应通过应力分析验证内胆设计壁厚。
5.1.2.5 瓶颈厚度应保证在承受装阀的附加外力时不产生变形,其装阀扭矩应符合附录A的规定。
5.1.2.6 瓶口螺纹应采用直螺纹并贯穿口部,螺纹长度不少于6个螺距,且在水压试验压力下的剪切
应力安全系数至少为10,螺纹剪切应力安全系数计算方法参见附录B。
5.1.3 内胆制造
5.1.3.1 应符合设计图样及相关技术文件的要求。
5.1.3.2 制造过程应分批管理,以不大于200只内胆为一个批量(不含破坏性试验用内胆)。
5.1.3.3 应采用挤压、冲压拉伸或旋压成形的制造方法,经收口制成。
5.1.3.4 颈部与肩部过渡部分表面应光滑,不应有突变或明显皱折。
5.1.3.5 不应进行焊接处理。
5.1.3.6 热处理
内胆应进行固溶时效热处理,并进行热处理工艺评定。热处理后的力学性能应满足表2的规定。
表2 内胆热处理后的力学性能
试验项目 试验结果
实测抗拉强度Rm/MPa ≥262
规定非比例延伸强度Rp0.2/MPa ≥242
断后伸长率A/% ≥10
5.1.3.7 瓶口螺纹应满足设计要求,螺纹牙型、尺寸及制造公差应符合 GB/T 192、GB/T 196和
GB/T 197等相关标准的规定。
5.2 气瓶要求
5.2.1 气瓶缠绕层材料
5.2.1.1 碳纤维
应采用聚丙烯腈(PAN)碳纤维,纤维材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,其力学性
能应满足气瓶制造单位性能要求的最小值,且材料的抗拉强度不大于5360MPa。气瓶制造单位应进
行纤维抗拉强度复验。
检验方法应符合GB/T 3362的规定。
5.2.1.2 玻璃纤维
应采用S型或E型玻璃纤维,纤维材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,材料的强度
应满足气瓶制造单位性能要求的最小值。
检验方法应符合GB/T 7690.3的规定。
5.2.1.3 树脂基体
应采用环氧树脂或改性环氧树脂,材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,材料应适宜
纤维缠绕工艺,并满足气瓶制造单位的性能要求。环氧当量的测定方法应符合GB/T 4612的规定。
5.2.2 气瓶设计
5.2.2.1 水压试验压力应为公称工作压力的5/3倍。
5.2.2.2 最小爆破压力应为公称工作压力的3.4倍。
5.2.2.3 气瓶的设计使用寿命为15年。
5.2.2.4 应力分析应采用有限元技术,并建立适当模型,计算自紧后在零压力、工作压力、试验压力及
最小爆破压力下,内胆和缠绕层中的最大应力及各点的应力分布,应考虑内胆的材料非线性、缠绕层材
料各向异性和结构的几何非线性特性。
5.2.2.5 应力分布要求
a) 零压力下内胆筒体部分的压应力应在内胆实测屈服强度的60%~95%之间;
b) 工作压力下内胆的最大拉应力应不超过内胆实测屈服强度的60%;
c) 在设计爆破压力下,玻璃纤维承担的载荷应不超过总压力载荷的15%;
d) 工作压力下碳纤维最大应力应不超过设计爆破压力下碳纤维应力的30%;
e) 最大应力应位于筒体部分。
5.2.3 气瓶制造
5.2.3.1 应符合设计图样及相关技术文件的要求。
5.2.3.2 制造过程应分批管理,以不大于200只气瓶为一个批量(不含破坏性试验用气瓶)。
5.2.3.3 为避免内胆与碳纤维复合层之间的电腐蚀,内胆外表面应有聚合物涂层或浸渍树脂基体的玻
璃纤维层。
5.2.3.4 缠绕时不可将不同种类的纤维混合在一起,每层应采用一种纤维,玻璃纤维只作为保护层。
5.2.3.5 缠绕和固化应进行工艺评定。
5.2.3.6 水压试验前应按规定的自紧压力进行自紧处理。
5.2.3.7 气瓶外表面打磨不可损伤到碳纤维。
5.3 附件
5.3.1 根据充装气体要求装配阀门,瓶阀装配扭矩应满足附录A的规定。
5.3.2 瓶阀上应有爆破片式安全泄放装置,爆破片的爆破压力应为水压试验压力的83%~100%。
6 试验方法和合格标准
6.1 内胆
6.1.1 壁厚和制造公差
壁厚应采用超声波测厚仪或专用测量工具进行检测,制造公差应采用标准或专用量具进行检测。
合格标准:
a) 壁厚应不小于设计壁厚;
b) 筒体平均外径应不超过公称外径的±1%;
c) 筒体圆度在同一截面上测量其最大与最小外径之差,应不超过该截面平均均径的2%;
d) 筒体直线度应不超过筒体长度的0.3%。
6.1.2 内、外表面
目测检查,内表面可采用内窥镜或内窥灯进行检查。
合格标准:
a) 内、外表面不应有肉眼可见的尖锐表面压痕、明显突起、重叠、裂纹和夹杂,颈部与肩部过渡部
分不应有突变或明显皱折,可采用机加工或修磨的方法去除表面缺陷,缺陷去除后其部位应圆
滑过渡,且壁厚不应小于设计壁厚。
b) 筒体与肩部、筒体与底部应圆滑过渡。
6.1.3 瓶口螺纹
应采用符合GB/T 3934规定的螺纹量规进行检测。
合格标准:
a) 瓶口螺纹应满足设计要求,螺纹牙型、尺寸及制造公差应符合 GB/T 192、GB/T 196和
GB/T 197等相关标准的规定。
b) 螺纹的螺距、牙型角、牙顶、牙底及表面粗糙度应符合标准的规定。
c) 螺纹的有效螺距数应符合标准的规定。
6.1.4 硬度试验
试验方法应符合GB/T 230.1或GB/T 231.1的规定。
合格标准:硬度值不应超出气瓶制造单位规定的范围。
6.1.5 拉伸试验
在内胆筒体部位沿轴向对称截取两个试样。试样标距长度不小于24倍内胆设计壁厚,试样宽度不
大于6倍内胆设计壁厚。若内胆的尺寸不够制作笔直试样,可将试样夹持端拉直或压直,不应加热或敲
击,也可用同样工艺制造的长试件做试样,且在试验报告中注明试样制备的方法,试验方法应符合
GB/T 228的规定。
合格标准:符合表2的规定。
6.1.6 金相试验
在内胆的肩部取样。试验方法应符合GB/T 3246.1的规定。
合格标准:无过烧组织。
6.2 气瓶
6.2.1 内、外表面
目测检查,内表面可用内窥镜或内窥灯进行检查。
合格标准:
a) 内表面、瓶口螺纹及密封面应清洁,不应有残留物;
b) 外表面应光滑、平整、不应有纤维裸露、纤维断裂、树脂积瘤及纤维分层等影响性能的缺陷。
6.2.2 层间剪切试验
试验方法应符合GB/T 1458的规定,制作具有代表性的缠绕层试样,有效试样数不应少于3个。
合格标准:在沸水中煮24h后,剪切强度≥34.5MPa。
6.2.3 水压试验
应采用外测法进行水压试验,试验前应实测气瓶水容积和重量,其数值应以三位有效数字表示,第
四位数值,对于容积一律舍去,对于瓶重一律进位。试验方法应符合GB/T 9251的规定。
合格标准:在水压试验压力下,保压1min,瓶体不应有泄漏或明显变形,且水压试验压力下弹性膨
胀量不应超过气瓶极限弹性膨胀量(REE)。
6.2.4 气密性试验
应在水压试验后进行气密性试验,试验压力为公称工作压力,试验方法应符合 GB/T 12137的
规定。
合格标准:在试验压力下,保压1min,不应有泄漏。
气密性试验仅限带瓶阀出厂的气瓶。
6.2.5 水压爆破试验
匀速加压至最小爆破压力,保压至少5s,然后加压直到爆破。加压速率每秒不超过1.37MPa,试
验方法应符合GB/T 15385的规定。
合格标准:实测爆破压力不低于最小爆破压力,爆破起始位置应在气瓶筒体部位。
6.2.6 疲劳试验
在常温条件下,按GB/T 9252进行疲劳试验,压力循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的
90%~100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶从小于10%公称工作压力到公称工作压力进行压力循环至少10000次;
b) 然后,从接近零压力到水压试验压力进行压力循环至少30次;
c) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在疲劳试验过程中,气瓶不应出现任何可见损伤、变形和泄漏。剩余爆破压力应不低于
最小爆破压力的90%。
6.2.7 高低温疲劳试验
疲劳试验方法应符合GB/T 9252的规定,压力循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的90%~
100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶在零压下,温度不低于60℃,相对湿度95%以上的环境中放置48h;
b) 在上述环境中从接近零压力到公称工作压力进行压力循环至少5000次;
c) 气瓶泄压至零压力在常温下稳定后,在温度不高于-51.6℃环境中,从接近零压力到公称工
作压力进行压力循环至少5000次;
d) 气瓶泄压至零压力在常温下稳定后,在常温下从接近零压力到水压试验压力进行压力循环至
少30次;
e) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在疲劳试验过程中气瓶不应出现任何可见损伤、变形和泄漏。剩余爆破压力应不低于最
小爆破压力的90%。
6.2.8 热循环试验
压力循环试验方法应符合GB/T 9252的规定,循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的90%~
100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶在常温下从接近零压力到公称工作压力进行压力循环10000次;
b) 将气瓶充压并保持在公称工作压力下,在93.3℃和-51.6℃温度下进行热循环试验至少
20次,在每个温度下至少保持10min;
c) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在压力循环的试验过程中气瓶不应出现任何可见损伤、变形和泄漏。剩余爆破压力应不
低于最小爆破压力的90%。
6.2.9 跌落试验
将未充气的装有阀门的气瓶按下列要求从3m高处自由坠落到混凝土地面上。
试验步骤如下:
a) 气瓶垂直坠落,瓶底着地;
b) 气瓶水平坠落,瓶体侧壁着地;
c) 气瓶水平坠落到38mm×4.8mm角钢的棱边上,角钢两侧边与地面成45°夹角放置,撞击点
在气瓶侧壁的中部附近;
d) 跌落试验后的气瓶,从小于10%公称工作压力到公称工作压力进行压力循环至少1000次,循
环频率不应超过10次每分钟,在最大循环压力的90%~100%期间保压不少于1.2s。压力循
环试验方法应符合GB/T 9252的规定;
e) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在压力循环试验过程中气瓶不应出现任何可见泄漏。剩余爆破压力应不低于最小爆破
压力的90%。
6.2.10 枪击试验
试验步骤如下:
a) 气瓶充空气或氮气至公称工作压力;
b) 气瓶直径ϕ120mm 以上用7.62mm 的穿甲弹(小于或等于ϕ120mm 可用5.6mm 或
7.62mm 普通弹),射击距离不大于45m;
c) 气瓶放置的位置应使弹头撞击点在筒体侧壁,入射方向与瓶体轴线成45°,并保证子弹击中并
穿透气瓶。
合格标准:试验后的气瓶不应爆破。
6.2.11 火烧试验
试验步骤如下......
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