ISO 11114 Butle gazowe – Zgodność materiałów butli i zaworów z zawartością gazu

Norma ISO 11114 „Butle gazowe – Zgodność materiałów butli i zaworów z zawartością gazu”, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), składa się z następujących podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem:

Norma „ISO 11114-1 Część 1: Materiały metalowe” opisuje wymagania dotyczące doboru bezpiecznych kombinacji materiałów butli metalowych i zaworów oraz zawartości gazu w butlach. Podane dane dotyczące zgodności odnoszą się do poszczególnych gazów i mieszanin gazowych. Uwzględniono bezszwowe butle metalowe, spawane butle metalowe i kompozytowe oraz zawory do gazów sprężonych, skroplonych i rozpuszczonych. W niniejszej normie termin „butla” odnosi się do przenośnych zbiorników ciśnieniowych, w tym rur i beczek ciśnieniowych. Nie uwzględniono takich czynników, jak jakość dostarczanego produktu gazowego.

Gazy przemysłowe, medyczne i specjalne (np. gazy o wysokiej czystości, gazy kalibracyjne) mogą być transportowane lub magazynowane w butlach gazowych. Podstawowym wymogiem dla materiałów używanych do produkcji takich butli i zaworów jest kompatybilność z zawartością gazu. Zgodność materiałów butli z zawartością gazu została potwierdzona wieloletnim doświadczeniem i praktyką. Aktualne przepisy i normy krajowe i międzynarodowe nie obejmują w pełni tego zagadnienia. Niniejsza norma opiera się na istniejącym doświadczeniu i wiedzy międzynarodowej.

Niniejsza norma określa zgodność większości materiałów używanych do produkcji butli gazowych i zaworów. Inne materiały, których zgodność nie jest określona w niniejszej normie, mogą być stosowane pod warunkiem, że wszystkie aspekty zgodności zostały ocenione i zweryfikowane przez osobę upoważnioną.

Najczęściej stosowanymi materiałami metalowymi do produkcji cylindrów (między innymi) są stal węglowo-manganowa, stal chromowo-molibdenowa, stal chromowo-molibdenowo-niklowa, stal nierdzewna i stopy aluminium, zgodnie z poniższymi normami:

Aluminium i stopy aluminium: normy ISO 6361-2, ISO 7866 i ISO 11118.
Stal: normy ISO 4706, ISO 9328-5, ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3, ISO 11118 i ISO 11120.
Stal nierdzewna: normy ISO 9809-4 i ISO 15510.

Najczęściej stosowanymi materiałami metalowymi do korpusów zaworów i części mających styczność z gazem wewnętrznym są mosiądz i inne podobne stopy na bazie miedzi, stal węglowa, stal nierdzewna, rafinowany nikiel i stopy niklu, miedź-beryl oraz stopy aluminium.

Norma „ISO 11114-2 Materiały niemetalowe” zawiera wytyczne dotyczące doboru i oceny kompatybilności materiałów niemetalowych z zawartością gazu w butlach gazowych i zaworach. Norma ta ma również zastosowanie do butli, beczek ciśnieniowych i wiązek butli. Obejmuje ona materiały kompozytowe i laminowane stosowane w butlach gazowych. Nie obejmuje ceramiki, szkła ani klejów.

Niniejsza norma dotyczy wpływu gazu na zmianę właściwości materiałowych i mechanicznych (np. reakcji chemicznej lub zmiany stanu skupienia). Podstawowe właściwości materiałowe (zazwyczaj dostępne u dostawcy materiału), takie jak właściwości mechaniczne niezbędne do celów projektowych, nie są brane pod uwagę. Inne czynniki, takie jak jakość dostarczanego gazu, również nie są brane pod uwagę.

Podane dane dotyczące zgodności dotyczą gazów jednoskładnikowych, ale mogą również dotyczyć mieszanin gazowych. Niniejsza norma nie ma zastosowania do cieczy kriogenicznych (w tym zakresie obowiązuje norma ISO 21010).

Materiały niemetalowe muszą być odpowiednie do zamierzonego zastosowania. W przypadku tulei cylindrowych są one odpowiednie, jeśli ich zgodność jest określona jako akceptowalna w tabelach podanych w normie lub jeśli wymagane właściwości zostały pomyślnie potwierdzone przez wykwalifikowaną osobę poprzez testy lub długoletnie i rzetelne doświadczenie. W przypadku stosowania tulei z tworzywa sztucznego, należy stosować metalowe wypustki. Norma ISO 11114-1 ma zastosowanie do zgodności metalowych wypustek.

W przypadku stosowania materiałów powlekanych, przydatność połączenia ocenia się i zatwierdza po przeprowadzeniu oceny i weryfikacji wszystkich aspektów technicznych przez osobę upoważnioną. Do aspektów technicznych należą między innymi: kompatybilność materiału powłokowego z docelowym gazem, trwałość powłoki przez cały okres jej użytkowania oraz przepuszczalność gazów.

Norma „ISO 11114-3 Część 3: Badanie samozapłonu materiałów niemetalowych w atmosferze tlenu” opisuje metodę badania służącą do określania temperatury samozapłonu materiałów niemetalowych w sprężonym tlenie gazowym. Temperatura samozapłonu jest kryterium klasyfikacji materiałów i może być pomocna w doborze materiałów stosowanych w obecności tlenu gazowego. Niniejsza norma jest przeznaczona do stosowania przy doborze materiałów niemetalowych do butli gazowych i akcesoriów, na przykład w celu doboru materiałów spełniających wymagania dotyczące badania typu dla kompatybilności tlenowej wszystkich zaworów butli dla gazów silnie utleniających, zgodnie z normą ISO 10297.

Zasadniczo, niewielką ilość badanego materiału podgrzewa się w sprężonym tlenie. Aby określić punkt samozapłonu, stale rejestruje się ciśnienie i temperaturę, po czym obserwuje się nagły wzrost temperatury i ciśnienia (punkt ten nazywa się temperaturą samozapłonu).

Próbki testowe należy przygotować w sposób zapobiegający zanieczyszczeniu. Próbki testowe mogą być w postaci ciekłej lub stałej. W przypadku materiałów stałych, materiał należy rozdrobnić na drobne cząstki. Do każdego badania stosuje się masę próbki od 0,06 g do 0,5 g. Masę tę należy dostosować, uwzględniając objętość komory reakcyjnej. Stwierdzono, że próbka o masie 0,5 g nadaje się do komory reakcyjnej o objętości od 30 cm³ do 250 cm³.

Norma „ISO 11114-4 Część 4: Metody badań doboru stali odpornych na kruchość wodorową” opisuje metody badań i ocenę wyników w celu scharakteryzowania stali nadających się do stosowania w produkcji butli gazowych (do 3.000 l) na wodór i gazy kruche zawierające wodór. Norma ta ma zastosowanie wyłącznie do bezszwowych stalowych butli gazowych.

Wymagania niniejszej normy nie mają zastosowania, jeżeli dla planowanej usługi gazowej spełniony jest przynajmniej jeden z następujących warunków:

Jeżeli ciśnienie robocze wypełnionego gazu kruchego jest niższe niż 20 procent ciśnienia próbnego cylindra.
Jeżeli ciśnienie parcjalne ładowanego gazu kruchego w mieszance gazowej jest mniejsze niż 5 MPa (50 bar) dla wodoru i innych gazów kruchych, z wyłączeniem siarkowodoru i merkaptanu metylowego.

W takich przypadkach ciśnienie parcjalne nie powinno przekraczać 0,25 MPa (2,5 bara). W takiej sytuacji możliwe jest zaprojektowanie butli do gazów normalnych (niemusujących).

Metody badań opisane w niniejszej normie mają zastosowanie do wszystkich projektowanych ciśnień roboczych. Badanie przeprowadza się w temperaturze pokojowej, nie niższej niż projektowane ciśnienie robocze. Wszystkie badania przeprowadza się w celu oceny kruchości wodorowej, z uwzględnieniem warunków występujących w przewidywanym zastosowaniu. Skład badanego gazu nie powinien być mniejszy niż maksymalne stężenie gazu kruchego w przewidywanym zastosowaniu. Badania przeprowadza się w celu doboru stali na wodór/gaz kruchy oraz na cylindry mieszające.

Opisane metody badawcze to:

Test dysku (metoda A).
Badanie mechaniki pękania (metoda B).
Metoda badania odporności cylindrów stalowych na pękanie wspomagane wodorem (metoda C).
Norma „ISO 11114-5 Część 5: Metody badań do oceny tulei z tworzyw sztucznych” opisuje niektóre metody badań kompatybilności gazowej służące do oceny tworzyw sztucznych nadających się do produkcji kompozytowych tulei do butli gazowych. Norma ta ma również zastosowanie do oceny przydatności tworzyw sztucznych stosowanych w produkcji butli typu 5. Niektóre płyny, takie jak woda, stosowane w badaniach butli, mogą reagować pozytywnie lub negatywnie w kontakcie z tulejami z tworzyw sztucznych. Ta kwestia kompatybilności nie jest uwzględniona w niniejszej normie.

Niniejsza norma ma na celu określenie zgodności materiałów z ryzykami określonymi w normie ISO 11114-2 oraz ocenę materiałów niewymienionych w tej normie. Można przeprowadzić dwa rodzaje testów:

Testy na płytach lub innych próbkach.
Testy na cylindrach.

Aby określić przydatność materiałów do konkretnego podkładu, należy przeprowadzić testy na cylindrach zgodnie z niniejszą normą. Testy na próbkach należy przeprowadzać wyłącznie w celu porównania różnych tworzyw sztucznych (np. w celu wyboru najodpowiedniejszego materiału) lub w celu sprawdzenia, czy niektóre obszary podkładu penetrują bardziej niż inne, lub w obu przypadkach.

Badanie na dyskach lub próbkach jest trudne w przypadku cylindrów typu 5. Dlatego zaleca się badanie na cylindrach. Niektóre substancje (np. wilgoć, związki siarki) mogą mieć pozytywny lub negatywny wpływ na właściwości materiału, co należy uwzględnić podczas projektowania i przeprowadzania badań. Substancje te mogą być obecne w gazie, uwalniane przez tworzywa sztuczne lub występować w obu tych czynnikach. Przed i po badaniu należy zarejestrować analizę gazu testowego w celu wykrycia ewentualnych zanieczyszczeń (np. wilgoci, związków siarki).

Norma „ISO 11114-6 Część 6: Badanie wahań ciśnienia tlenu” opisuje wymagania dotyczące aparatury badawczej i procedury badawczej w zakresie ciągłego stosowania wahań ciśnienia tlenu do urządzeń badanych pod kątem odporności na zapłon przez sprężanie adiabatyczne oraz do materiałów badanych pod kątem kompatybilności z tlenem.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe oraz pomagając we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe dla firm zgodnie z normą „ISO 11114 Butle gazowe – Zgodność materiałów butli i zaworów z zawartością gazu”.