ISO 11114 Gasflaschen – Kompatibilität von Flaschen- und Ventilmaterialien mit dem Gasinhalt

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) herausgegebene Norm „ISO 11114 Gasflaschen – Kompatibilität von Flaschen- und Ventilwerkstoffen mit Gasinhalten“ besteht aus folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• Die Norm „ISO 11114-1 Teil 1: Metallische Werkstoffe“ beschreibt die Anforderungen an die Auswahl sicherer Kombinationen von Werkstoffen für metallische Gasflaschen und Ventile sowie deren Gasinhalt. Die angegebenen Konformitätsdaten beziehen sich auf einzelne Gase und Gasgemische. Berücksichtigt werden nahtlose, geschweißte und Verbundgasflaschen und -ventile zur Aufnahme von komprimierten, verflüssigten und gelösten Gasen. In dieser Norm bezeichnet der Begriff „Gasflasche“ tragbare Druckbehälter, einschließlich Schläuche und Druckfässer. Aspekte wie die Qualität des gelieferten Gasprodukts werden nicht berücksichtigt.

Industrie-, Medizin- und Spezialgase (z. B. hochreine Gase, Kalibriergase) können in Gasflaschen transportiert oder gelagert werden. Eine grundlegende Anforderung an die zur Herstellung solcher Gasflaschen und Ventile verwendeten Werkstoffe ist deren Kompatibilität mit dem jeweiligen Gasinhalt. Diese Kompatibilität wurde durch langjährige praktische Anwendung und Erfahrung nachgewiesen. Die aktuellen nationalen und internationalen Vorschriften und Normen decken diesen Aspekt nicht vollständig ab. Diese Norm basiert auf bestehender internationaler Erfahrung und Expertise.

Die Kompatibilität der meisten in der Herstellung von Gasflaschen und Ventilen verwendeten Werkstoffe ist in dieser Norm festgelegt. Andere Werkstoffe, deren Kompatibilität in dieser Norm nicht spezifiziert ist, dürfen verwendet werden, sofern alle Aspekte der Kompatibilität von einer autorisierten Person geprüft und bestätigt wurden.

Die am häufigsten verwendeten metallischen Werkstoffe für Zylinder (unter anderem) sind Kohlenstoff-Mangan-Stahl, Chrom-Molybdän-Stahl, Chrom-Molybdän-Nickel-Stahl, Edelstahl und Aluminiumlegierungen, wie in den folgenden Normen spezifiziert:

• Aluminium und Aluminiumlegierungen: Normen ISO 6361-2, ISO 7866 und ISO 11118.
• Stahl: Normen ISO 4706, ISO 9328-5, ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3, ISO 11118 und ISO 11120.
• Edelstahl: Normen ISO 9809-4 und ISO 15510.

Die am häufigsten verwendeten metallischen Werkstoffe für Ventilkörper und Teile, die mit dem internen Gas in Kontakt kommen, sind Messing und andere ähnliche Kupferlegierungen, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, raffiniertes Nickel und Nickellegierungen, Kupfer-Beryllium und Aluminiumlegierungen.

• Die Norm „ISO 11114-2 Nichtmetallische Werkstoffe“ bietet Leitlinien für die Auswahl und Bewertung der Kompatibilität zwischen nichtmetallischen Werkstoffen und Gasinhalten für Gasflaschen und Ventile. Diese Norm gilt auch für Flaschen, Druckbehälter und Flaschenbündel. Sie umfasst Verbund- und Laminatwerkstoffe, die für Gasflaschen verwendet werden. Keramik, Glas und Klebstoffe fallen nicht unter diese Norm.

Diese Norm behandelt den Einfluss von Gasen auf die Veränderung von Material- und mechanischen Eigenschaften (z. B. chemische Reaktionen oder Zustandsänderungen). Grundlegende Materialeigenschaften (die üblicherweise vom Materiallieferanten erhältlich sind), wie etwa für die Konstruktion notwendige mechanische Eigenschaften, werden nicht berücksichtigt. Auch andere Faktoren, wie die Qualität des zugeführten Gases, bleiben unberücksichtigt.

Die angegebenen Kompatibilitätsdaten beziehen sich auf einkomponentige Gase, können aber auch für Gasgemische gelten. Diese Norm gilt nicht für kryogene Flüssigkeiten (hierfür gilt die Norm ISO 21010).

Nichtmetallische Werkstoffe müssen für den vorgesehenen Einsatz geeignet sein. Für Zylinderlaufbuchsen sind sie geeignet, wenn ihre Kompatibilität in den Tabellen der Norm als akzeptabel angegeben ist oder wenn die erforderlichen Eigenschaften von einer sachkundigen Person durch Prüfungen oder langjährige und zuverlässige Erfahrung zufriedenstellend nachgewiesen wurden. Bei Verwendung von Kunststofflaufbuchsen müssen metallische Vorsprünge eingesetzt werden. Die Norm ISO 11114-1 regelt die Kompatibilität metallischer Vorsprünge.

Werden beschichtete Materialien verwendet, wird die Eignung der Kombination geprüft und freigegeben, nachdem alle technischen Aspekte von einer autorisierten Person bewertet und verifiziert wurden. Zu diesen technischen Aspekten gehören unter anderem die Kompatibilität des Beschichtungsmaterials mit dem vorgesehenen Gas, die Beständigkeit der Beschichtung während ihrer vorgesehenen Nutzungsdauer und ihre Gasdurchlässigkeit.

• Die Norm „ISO 11114-3 Teil 3: Selbstentzündungsprüfung nichtmetallischer Werkstoffe in Sauerstoffatmosphäre“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Selbstentzündungstemperatur nichtmetallischer Werkstoffe in gasförmigem Sauerstoff unter Druck. Die Selbstentzündungstemperatur ist ein Kriterium zur Klassifizierung von Werkstoffen und kann bei der Auswahl von Werkstoffen für den Einsatz in Gegenwart von gasförmigem Sauerstoff hilfreich sein. Diese Norm ist für die Auswahl nichtmetallischer Werkstoffe für Gasflaschen und Zubehör vorgesehen, beispielsweise für die Auswahl von Werkstoffen, die die Anforderungen der Typprüfung auf Sauerstoffverträglichkeit aller Flaschenventile für stark oxidierende Gase gemäß ISO 10297 erfüllen.

Prinzipiell wird eine kleine Menge Prüfmaterial in unter Druck stehendem Sauerstoff erhitzt. Zur Bestimmung des autogenen Zündpunkts werden Druck und Temperatur kontinuierlich aufgezeichnet. An diesem Punkt ist ein plötzlicher Anstieg von Temperatur und Druck zu beobachten (dieser Punkt wird als autogene Zündtemperatur bezeichnet).

Die Prüfproben müssen so vorbereitet werden, dass Verunreinigungen vermieden werden. Sie können flüssig oder fest sein. Feste Proben müssen fein zerkleinert werden. Für jeden Test wird eine Probenmasse zwischen 0,06 g und 0,5 g verwendet. Diese Masse ist an das Volumen der Prüfkammer anzupassen. Eine 0,5 g schwere Probe hat sich für Prüfkammern mit einem Volumen zwischen 30 cm³ und 250 cm³ als geeignet erwiesen.

• Die Norm „ISO 11114-4 Teil 4: Prüfverfahren zur Auswahl von Stählen mit Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung“ beschreibt Prüfverfahren und die Auswertung der Ergebnisse zur Charakterisierung von Stählen, die für die Herstellung von Gasflaschen (bis 3.000 l) für Wasserstoff und wasserstoffhaltige, versprödende Gase geeignet sind. Diese Norm gilt ausschließlich für nahtlose Stahlgasflaschen.

Die Anforderungen dieser Norm gelten nicht, wenn für die beabsichtigte Gasversorgung mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

• Wenn der Betriebsdruck des eingefüllten Versprödungsgases weniger als 20 Prozent des Prüfdrucks des Zylinders beträgt.
• Wenn der Partialdruck des geladenen versprödenden Gases eines Gasgemisches für Wasserstoff und andere versprödende Gase, ausgenommen Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan, weniger als 5 MPa (50 bar) beträgt.

In solchen Fällen sollte der Partialdruck 0,25 MPa (2,5 bar) nicht überschreiten. Unter diesen Umständen kann der Zylinder für normale (nicht-brausende) Gase ausgelegt werden.

Die in dieser Norm beschriebenen Prüfverfahren sind für alle vorgesehenen Betriebsdrücke anwendbar. Die Prüfung wird bei Raumtemperatur und nicht unterhalb des vorgesehenen Betriebsdrucks durchgeführt. Alle Prüfungen dienen der Beurteilung der Wasserstoffversprödung unter Berücksichtigung der Bedingungen der vorgesehenen Anwendung. Die Zusammensetzung des Prüfgases darf die maximale Konzentration des versprödenden Gases in der vorgesehenen Anwendung nicht unterschreiten. Die Prüfungen dienen der Auswahl von Stahl für Wasserstoff-/versprödende Gase und Mischzylinder.

Die beschriebenen Testmethoden sind:

• Scheibenprüfung (Methode A).
• Bruchmechanischer Test (Methode B).
• Prüfverfahren zur Bestimmung der Beständigkeit von Stahlzylindern gegen wasserstoffinduzierte Rissbildung (Verfahren C).
• Die Norm „ISO 11114-5 Teil 5: Prüfverfahren zur Bewertung von Kunststoffauskleidungen“ beschreibt einige Prüfverfahren zur Gasverträglichkeitsprüfung von Kunststoffen, die für die Herstellung von Verbundgasflaschenauskleidungen geeignet sind. Diese Norm ist auch für die Bewertung der Eignung von Kunststoffmatrixmaterialien für Typ-5-Flaschen anwendbar. Einige bei Flaschenprüfungen verwendete Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser, können bei Kontakt mit Kunststoffauskleidungen positiv oder negativ reagieren. Diese Verträglichkeitsproblematik wird in dieser Norm nicht behandelt.

Diese Norm dient der Feststellung der Konformität von Materialien mit den in der Norm ISO 11114-2 definierten Risiken und der Bewertung nicht gelisteter Materialien. Es können zwei Arten von Prüfungen durchgeführt werden:

• Tests an Datenträgern oder anderen Proben.
• Prüfungen an Zylindern.

Um die Eignung von Materialien für eine bestimmte Grundierung zu ermitteln, müssen Prüfungen an Zylindern gemäß dieser Norm durchgeführt werden. Prüfungen an Proben sollten ausschließlich zum Vergleich verschiedener Kunststoffmaterialien (z. B. zur Auswahl des am besten geeigneten Materials) oder zur Überprüfung der unterschiedlichen Eindringtiefe der Grundierung durchgeführt werden.

Die Prüfung von Zylindern des Typs 5 an Scheiben oder Proben ist schwierig. Daher wird die Prüfung an Zylindern empfohlen. Bestimmte Substanzen (z. B. Feuchtigkeit, Schwefelverbindungen) können die Materialeigenschaften positiv oder negativ beeinflussen. Dies sollte bei der Planung und Durchführung der Prüfungen berücksichtigt werden. Diese Substanzen können im Gas vorhanden sein, von den Kunststoffmaterialien freigesetzt werden oder beides. Die Analyse des Prüfgases sollte vor und nach der Prüfung dokumentiert werden, um mögliche Verunreinigungen (z. B. Feuchtigkeit, Schwefelverbindungen) festzustellen.

• Die Norm „ISO 11114-6 Teil 6: Sauerstoffdruckschwankungsprüfung“ beschreibt die Anforderungen an die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren für die kontinuierliche Anwendung von Sauerstoffdruckschwankungen auf Geräte, die auf ihre Beständigkeit gegen Entzündung durch adiabatische Kompression geprüft werden, und auf Werkstoffe, die auf Sauerstoffverträglichkeit geprüft werden.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Verbesserung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ISO 11114 Gasflaschen – Kompatibilität von Flaschen- und Ventilmaterialien mit dem Gasinhalt“ an.