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| 标准编号 | GB/T 34544-2017 (GB/T34544-2017) | | 中文名称 | 小型燃料电池车用低压储氢装置安全试验方法 | | 英文名称 | Safety test methods for onboard low pressure hydrogen storage devices for small fuel cell vehicles | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G86 | | 国际标准分类 | 71.100.20 | | 字数估计 | 18,124 | | 发布日期 | 2017-10-14 | | 实施日期 | 2018-05-01 | | 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 | GB/T 34544-2017
小型燃料电池车用低压储氢装置安全试验方法
Safety test methods for onboard low pressure hydrogen storage devices for small fuel cell vehicles
1 范围
本标准规定了小型燃料电池车用低压储氢装置(以下简称:低压储氢装置)安全的试验条件和试验
方法。
本标准适用于内容积不大于3L、最高温升压力不大于25MPa、工作温度不低于-40℃且不高于
65℃的小型燃料电池车用低压储氢装置。
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/T 3634.1 氢气 第1部分:工业氢
GB/T 13310 电动振动台
GB/T 24499 氢气、氢能与氢能系统术语
3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义
GB/T 24499界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
低压储氢装置
外壳材料为不锈钢、铝合金或者其他合金(或金属)材料,内置储氢合金作为储氢介质,内容积不大
于3L、最高温升压力不大于25MPa、工作温度不低于-40℃且不高于65℃的储氢装置。
3.1.2
最高温升压力
低压储氢装置内的储氢合金吸氢饱和后,在最高使用温度下达到平衡时的最高气体压力(表压)。
3.1.3
许用应力
低压储氢装置器壁允许承受的最大主应力。
注:许用应力为低压储氢装置材料的室温屈服强度(或0.2%非比例延伸强度)除以1.95。
3.1.4
设计压力
设定的低压储氢装置所允许承受的最高压力(表压)。
3.1.5
额定容量
在规定的条件下,低压储氢装置所能提供的最大氢气量。
4 试验条件
4.1 一般要求
4.1.1 安全试验应使用活化后的低压储氢装置。
4.1.2 除非另有规定,低压储氢装置安全试验的环境条件为:室温与试验介质温度为20℃±5℃、试验
介质为氢气或氦气。
4.1.3 低压储氢装置进行安全试验需要充氢时,氢气最低纯度应达到GB/T 3634.1规定的工业氢优等
品要求。
4.2 试验仪器设备
试验仪器设备应按规定检验合格。需进行法定检验的,应当经法定检验合格,并且在检验有效
期内。
4.3 防护措施
试验机构应按国家相关标准及规范的规定,制定安全防护措施,并满足以下基本要求:
a) 试验场所的照明、供水、供电、供气系统等满足试验要求;
b) 试验现场整洁、安全,有必要的安全警示标志,试验区域应进行有效隔离;
c) 试验现场的温度、湿度、振动等环境条件能确保试验正常进行;
d) 试验人员应配备和穿戴试验作业必需的防护用品,并遵守安全作业规程。
5 试验方法
5.1 气密性试验
5.1.1 试验要求
5.1.1.1 型式试验时,应采用氦气质谱仪检漏法,采用3个未充氢的低压储氢装置进行气密性试验。
5.1.1.2 出厂检验时,应采用专用检漏液检漏法或氢气传感器检漏仪检漏法进行气密性试验。
5.1.2 试验程序
5.1.2.1 采用氦气质谱仪检漏法进行气密性试验时,应按以下试验程序进行:
a) 室温下将低压储氢装置充装氦气至最高温升压力,并将其放置于真空箱;
b) 将氦气质谱仪与真空箱相连后,再对真空箱抽真空,使其真空度低于2Pa;
c) 在室温下静置30min以上,读取氦气质谱仪的真空度及泄漏率数据。
5.1.2.2 采用专用检漏液检漏法或氢气传感器检漏仪检漏法进行气密性试验时,应按以下试验程序
进行:
a) 室温下将低压储氢装置充装氢气至最高温升压力;
b) 室温下每隔15min用专用检漏液或氢气传感器检漏仪对低压储氢装置进行检漏,检漏次数不
少于两次;
c) 观察并记录有无气泡产生,气泡产生位置或氢气传感器检漏仪示数。
5.1.3 合格指标
5.1.3.1 采用氦气质谱仪检漏法检漏时,泄漏率应不大于7.6×10-5Pa·m3/s(温度为20℃)。
5.1.3.2 采用氢气传感器检漏仪检漏法检漏时,检漏仪无示数。
5.1.3.3 采用专用检漏液检漏法检漏时,无气泡产生。
5.2 跌落试验
5.2.1 试验要求
5.2.1.1 对3个按照制造单位规定的方式充氢至额定充氢压力的低压储氢装置进行跌落试验。
5.2.1.2 低压储氢装置应装配有截止阀、超压泄放装置等部件,但不应有任何其他保护装置。
5.2.1.3 跌落试验在室温下进行,冲击台面应为混凝土或钢质水平面,试验时不移动,且应有足够大的
面积,以确保低压储氢装置完全落在冲击台面。
5.2.1.4 升降装置在提升或下降过程中,不得损坏低压储氢装置;释放装置在释放低压储氢装置时,应
确保低压储氢装置为自由跌落。
5.2.1.5 低压储氢装置的提起高度与预定高度之差应不超过预定高度的±2%。
5.2.2 试验程序
5.2.2.1 低压储氢装置提至预定高度后,应按预定状态用释放装置将其固定。
5.2.2.2 按下列预定状态,释放低压储氢装置:
a) 低压储氢装置带有截止阀和超压泄放装置的端部向下垂直跌落时,其初始位置的最低点高度
不小于1.8m。
b) 低压储氢装置以其轴向与水平面之间的夹角为45°角跌落时,其重心高度不小于1.8m,并使
带有截止阀和超压泄放装置的端部先跌落;若装置初始位置的最低点高度小于0.6m,则调整
跌落角度以确保装置初始位置的最低点和装置重心的高度分别不小于0.6m和1.8m;若装置
两端均装配有截止阀、超压泄放装置等附件,则装置仍以45°角跌落并使其抗撞击能力较弱的
端部先跌落。
c) 低压储氢装置以1.8m的高度,水平跌落于钢锥上时,应使其重心与钢锥顶点的连线与冲击台
面垂直(见图1)。钢锥固定于冲击台面上,其尺寸应符合图1的规定。装置在撞击冲击台面
前应先撞击钢锥。
5.3.2 试验程序
5.3.2.1 将硬质钢球和低压储氢装置在温度为-40℃±2℃的低温环境中保存4h以上。
5.3.2.2 在低压储氢装置从低温环境中取出后的5min内,将其充分固定,并立即对其截止阀按以下要
求进行冲击试验:
a) 硬质钢球以与阀体纵轴成90°角,且与纵轴共平面的方向冲击截止阀的侧面;
b) 将低压储氢装置旋转180°,按5.3.2.2a)的要求对截止阀的另一侧面进行第2次冲击。
5.3.2.3 对冲击试验后的低压储氢装置进行外观检查,并记录其截止阀的损坏情况。
5.3.2.4 按5.1.2.1的规定进行气密性试验。
5.3.3 合格指标
5.3.3.1 低压储氢装置无明显变形。
5.3.3.2 低压储氢装置的截止阀在冲击试验后与低压储氢装置连接良好,无裂纹,且能正常动作。
5.3.3.3 气密性试验结果满足5.1.3.1的要求。
5.4 高温试验
5.4.1 试验要求
5.4.1.1 对3个按制造单位规定方式充装氢气至额定充氢压力的低压储氢装置进行高温试验。
5.4.1.2 高温试验温度为80℃±2℃。
5.4.1.3 试验箱内应设有传感器,可以测控试验温度,并应确保试验箱内温度的均匀性。试验箱内壁的
温度与规定试验温度之差不超过规定试验温度的±3%。
5.4.2 试验程序
5.4.2.1 将低压储氢装置静置于试验箱内升温至规定试验温度,当低压储氢装置的温度达到规定试验
温度时开始计时,保温4h后取出并恢复至常温。
5.4.2.2 按5.1.2.1的规定进行气密性试验。
5.4.3 合格指标
5.4.3.1 高温静置试验后,低压储氢装置的外壳不发生变形。
5.4.3.2 气密性试验结果满足5.1.3.1的要求。
5.5 热循环试验
5.5.1 试验要求
5.5.1.1 对于已规定运输与使用朝向的低压储氢装置,至少需要5个低压储氢装置在此朝向上进行热
循环试验。对于未规定运输与使用朝向的低压储氢装置,至少在水平和垂直方向上各用3个低压储氢
装置进行试验。
5.5.1.2 将低压储氢装置按制造单位规定方式充装氢气至额定充氢压力后,放入试验箱内。
5.5.1.3 试验箱内应设有传感器,试验温度可以测控,并应确保试验箱内温度的均匀性。试验箱内壁的
温度与规定试验温度之差不应超过规定试验温度的±3%。试验箱可在120min内由低压储氢装置的
最低使用温度升高至其最高使用温度,反之亦然。
注:以最高使用温度为65℃,最低使用温度为-40℃为例。
图2 热循环试验的温度变化情况
5.5.2 试验程序
应对低压储氢装置按以下试验步骤进行热循环试验(见图2):
a) 将充氢后的低压储氢装置放入试验箱内后,使箱内温度在60min±5min内由20℃升至低压
储氢装置的最高使用温度;
b) 将低压储氢装置的温度维持在其最高使用温度至少60min,最高温度偏差应在±2℃内;
c) 将箱内温度在120min±5min内由低压储氢装置的最高使用温度降至其最低使用温度;
d) 将低压储氢装置的温度维持在其最低使用温度至少60min,最低温度偏差应在±2℃内;
e) 在60min±5min内将箱内温度升至20℃;
f) 重复进行步骤a)~e)共50次;
g) 按5.1.2.1的规定进行气密性试验;
h) 任取一个低压储氢装置按5.7的规定进行爆破试验。
5.5.3 合格指标
5.5.3.1 气密性试验结果满足5.1.3.1的要求。
5.5.3.2 爆破试验结果满足5.7.3的要求。
5.6 耐火试验
5.6.1 试验要求
5.6.1.1 对于已规定运输与使用朝向的低压储氢装置,至少需要3个低压储氢装置按规定的不同朝向
进行耐火试验。对于未规定运输与使用朝向的低压储氢装置,至少需要3个低压储氢装置分别按水平、
竖直和倒立方向进行耐火试验,且应包括一次超压泄放装置正对火源和一次超压泄放装置与火源成
180°角的试验。
5.6.1.2 耐火试验应在通风良好的室内或在宽敞户外进行,并进行必要防护,以确保试验人员的安全。
5.6.1.3 火源采用能提供均匀热量且在规定的试验条件下可维持燃烧至少20min的燃料,并应符合环
保要求。
5.6.1.4 低压储氢装置应另安装远程泄压装置,以确保当低压储氢装置的超压泄放装置出现故障时仍
可及时泄压。
5.6.2 试验程序
5.6.2.1 试验前,将低压储氢装置按制造单位规定方式充装氢气至额定充氢压力。
5.6.2.2 将热电偶布置在距离低压储氢装置表面0.05m以内但不与装置表面直接接触的位置。
5.6.2.3 在测试方向上,将低压储氢装置置于距离燃料至少0.1m或更高的位置,以确保装置能被火焰
完全包裹;并对其截止阀、超压泄放装置等附件进行保护,以免其直接受火焰的冲击。
5.6.2.4 应在详细记录火源、低压储氢装置及测量仪器布置情况后,开始进行耐火试验。
5.6.2.5 试验过程中,热电偶温度应维持在500℃~550℃。
5.6.2.6 远程监测和记录低压储氢装置的温度和压力,数据记录时间间隔不大于15s。除温度与压力
外,每次试验时还应记录下列信息:
---低压储氢装置的制造单位和型号;
---超压泄放装置的类型与动作压力(或温度);
---低压储氢装置的放置方向;
---超压泄放装置的位置与方向;
---低压储氢装置的额定充氢压力和已经历的充放氢循环次数;
---超压泄放装置的动作时间和试验总耗时;
---环境温度;
---风力与风向;
---试验人员;
---试验日期。
5.6.3 合格指标
低压储氢装置进行耐火试验时,超压泄放装置能正常动作,装置无破裂现象,且无弹射物出现。
5.7 爆破试验
5.7.1 试验要求
5.7.1.1 对3个低压储氢装置进行爆破试验。试验前清空低压储氢装置内......
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