ISO 11114 Газовые баллоны — Совместимость материалов баллонов и клапанов с содержимым газа.

Стандарт «ISO 11114 Газовые баллоны – Совместимость материалов баллонов и клапанов с содержимым газа», опубликованный Международной организацией по стандартизации (ISO), состоит из следующих подразделов, опубликованных под тем же названием:

• Стандарт «ISO 11114-1 Часть 1: Металлические материалы» описывает требования к выбору безопасных сочетаний материалов металлических баллонов и клапанов, а также состава газа в баллонах. Приведенные данные о соответствии относятся к отдельным газам и газовым смесям. Рассматриваются бесшовные металлические, сварные металлические и композитные газовые баллоны и клапаны, используемые для хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов. В данном стандарте термин «баллон» относится к переносным сосудам под давлением, включая трубки и бочки высокого давления. Такие факторы, как качество поставляемого газообразного продукта, не учитываются.

Промышленные, медицинские и специальные газы (например, газы высокой чистоты, калибровочные газы) могут транспортироваться или храниться в газовых баллонах. Фундаментальным требованием к материалам, используемым для изготовления таких газовых баллонов и клапанов, является совместимость с содержимым газа. Совместимость материалов баллонов с содержимым газа доказана многолетним практическим применением и опытом. Действующие национальные и международные правила и стандарты не в полной мере охватывают этот вопрос. Данный стандарт основан на существующем международном опыте и знаниях.

Совместимость большинства материалов, используемых при производстве газовых баллонов и клапанов, указана в данном стандарте. Могут использоваться и другие материалы, совместимость которых не указана в данном стандарте, при условии, что все аспекты совместимости были оценены и проверены уполномоченным лицом.

Наиболее часто используемые металлические материалы для цилиндров (среди прочих) — это углеродистая марганцевая сталь, хромомолибденовая сталь, хромомолибденовая никелевая сталь, нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы, как указано в следующих стандартах:

• Алюминий и алюминиевые сплавы: стандарты ISO 6361-2, ISO 7866 и ISO 11118.
• Сталь: стандарты ISO 4706, ISO 9328-5, ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3, ISO 11118 и ISO 11120.
• Нержавеющая сталь: стандарты ISO 9809-4 и ISO 15510.

Наиболее часто используемыми металлическими материалами для корпусов клапанов и деталей, контактирующих с внутренним газом, являются латунь и другие аналогичные сплавы на основе меди, углеродистая сталь, нержавеющая сталь, рафинированный никель и никелевые сплавы, медно-бериллиевые сплавы и алюминиевые сплавы.

• Стандарт «ISO 11114-2 Неметаллические материалы» содержит рекомендации по выбору и оценке совместимости неметаллических материалов с содержимым газовых баллонов и клапанов. Этот стандарт также распространяется на баллоны, бочки высокого давления и пучки баллонов. Он охватывает композитные и ламинированные материалы, используемые для газовых баллонов. Он не распространяется на керамику, стекло или клеи.

Данный стандарт рассматривает влияние газа на изменение материальных и механических свойств (например, химическую реакцию или изменение физического состояния). Основные свойства материала (обычно получаемые от поставщика материала), такие как механические свойства, необходимые для целей проектирования, не учитываются. Другие факторы, такие как качество поставляемого газа, также не принимаются во внимание.

Приведенные данные о совместимости относятся к однокомпонентным газам, но могут также применяться к газовым смесям. Данный стандарт не распространяется на криогенные жидкости (в этом отношении применяется стандарт ISO 21010).

Неметаллические материалы должны соответствовать предполагаемому режиму эксплуатации. Для гильз цилиндров они считаются пригодными, если их совместимость указана как приемлемая в таблицах, приведенных в стандарте, или если требуемые свойства были удовлетворительно доказаны квалифицированным специалистом посредством испытаний или многолетнего и надежного опыта. При использовании пластиковых гильз необходимо применять металлические выступы. Совместимость металлических выступов регулируется стандартом ISO 11114-1.

Если используются материалы с покрытием, пригодность комбинации оценивается и утверждается после того, как все технические аспекты будут оценены и проверены уполномоченным лицом. Эти технические аспекты включают, помимо прочего, совместимость материала покрытия с предполагаемым газом, долговечность покрытия в течение всего предполагаемого срока службы и его газопроницаемость.

• Стандарт «ISO 11114-3 Часть 3: Испытание на самовоспламенение неметаллических материалов в кислородной атмосфере» описывает метод определения температуры самовоспламенения неметаллических материалов в сжатом газообразном кислороде. Температура самовоспламенения является критерием классификации материалов и может использоваться для выбора материалов, применяемых в присутствии газообразного кислорода. Этот стандарт предназначен для использования при выборе неметаллических материалов для газовых баллонов и принадлежностей, например, при выборе материалов, соответствующих требованиям типовых испытаний на кислородную совместимость всех клапанов баллонов для сильно окисляющих газов, как указано в стандарте ISO 10297.

В принципе, небольшое количество исследуемого материала нагревают в кислороде под давлением. Для определения точки автогенного воспламенения непрерывно регистрируют давление и температуру, в момент которых наблюдается резкое повышение температуры и давления (эта точка называется температурой автогенного воспламенения).

Образцы для испытаний должны быть подготовлены таким образом, чтобы предотвратить загрязнение. Образцы могут быть в жидком или твердом состоянии. В случае твердых материалов их следует измельчить до мелких частиц. Для каждого испытания используется масса образца от 0,06 до 0,5 г. Эта масса должна быть скорректирована с учетом объема реакционной камеры. Было установлено, что образец массой 0,5 г подходит для реакционной камеры объемом от 30 см³ до 250 см³.

• Стандарт «ISO 11114-4 Часть 4: Методы испытаний для выбора сталей, устойчивых к водородному охрупчиванию» описывает методы испытаний и оценку результатов для определения характеристик сталей, пригодных для использования в производстве газовых баллонов (до 3.000 л) для водорода и водородсодержащих охрупчивающих газов. Этот стандарт применяется только к бесшовным стальным газовым баллонам.

Требования данного стандарта не применяются, если для предполагаемой газовой услуги выполняется хотя бы одно из следующих условий:

• Если рабочее давление заполненного охрупчивающего газа составляет менее 20 процентов от испытательного давления баллона.
• Если парциальное давление насыщенного охрупчивающего газа газовой смеси составляет менее 5 МПа (50 бар) для водорода и других охрупчивающих газов, за исключением сероводорода и метилмеркаптана.

В таких случаях парциальное давление не должно превышать 0,25 МПа (2,5 бар). В этой ситуации возможно спроектировать баллон для обычных (нешипучих) газов.

Описанные в данном стандарте методы испытаний применимы ко всем расчетным рабочим давлениям. Испытание проводится при комнатной температуре, не ниже расчетного рабочего давления. Все испытания проводятся для оценки водородного охрупчивания с учетом условий, которые могут возникнуть в предполагаемом применении. Состав испытываемого газа не должен быть ниже максимальной концентрации охрупчивающего газа в предполагаемом применении. Испытания проводятся с целью выбора стали для использования в баллонах для водорода/охрупчивающего газа и смесительных баллонах.

Описанные методы испытаний:

• Дисковый тест (метод А).
• Испытание механики разрушения (метод B).
• Метод испытания для определения стойкости стальных цилиндров к растрескиванию под воздействием водорода (метод С).
• Стандарт «ISO 11114-5 Часть 5: Методы испытаний для оценки пластиковых вкладышей» описывает некоторые методы испытаний на совместимость с газами для оценки пригодности пластиковых материалов для использования в производстве композитных вкладышей газовых баллонов. Этот стандарт также применим к оценке пригодности пластиковых матричных материалов, используемых для баллонов типа 5. Некоторые жидкости, такие как вода, используемые при испытаниях баллонов, могут положительно или отрицательно реагировать при контакте с пластиковыми вкладышами. Этот вопрос совместимости не рассматривается данным стандартом.

Данный стандарт предназначен для определения соответствия материалов рискам, определенным в стандарте ISO 11114-2, а также для оценки материалов, не включенных в этот стандарт. Могут быть проведены два типа испытаний:

• Проведение тестов на дисках или других образцах.
• Испытания цилиндров.

Для определения пригодности материалов для конкретной грунтовки необходимо провести испытания на цилиндрах в соответствии с данным стандартом. Испытания образцов следует проводить исключительно для сравнения различных пластиковых материалов (например, для выбора наиболее подходящего материала) или для проверки того, проникают ли некоторые участки грунтовки глубже, чем другие, или и то, и другое.

Проведение испытаний на дисках или образцах в баллонах типа 5 затруднено. Поэтому рекомендуется проводить испытания на баллонах. Некоторые вещества (например, влага, соединения серы) могут оказывать положительное или отрицательное влияние на характеристики материала, и это следует учитывать при проектировании и проведении испытаний. Эти вещества могут присутствовать в газе, выделяться из пластиковых материалов или и то, и другое. Анализ испытательного газа следует регистрировать до и после испытаний для выявления любого потенциального загрязнения (например, влагой, соединениями серы).

• Стандарт «ISO 11114-6 Часть 6: Испытание на колебания давления кислорода» описывает требования к испытательному оборудованию и процедуре испытаний для непрерывного приложения колебаний давления кислорода к оборудованию, испытываемому на устойчивость к воспламенению при адиабатическом сжатии, а также к материалам, испытываемым на совместимость с кислородом.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и оказывает помощь в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем предприятиям услуги по тестированию в соответствии со стандартом «ISO 11114 Газовые баллоны — Совместимость материалов баллонов и клапанов с содержимым газа».