ISO 11114 气瓶 - 气瓶和阀门材料与气体内容物的兼容性

国际标准化组织 (ISO) 发布的“ISO 11114 气瓶 - 气瓶和阀门材料与气体含量的兼容性”标准由以下几个以相同标题发布的子章节组成：

• 标准“ISO 11114-1 第 1 部分：金属材料”描述了选择安全组合的金属气瓶和阀门材料以及气瓶内气体的要求。所提供的符合性数据涉及单一气体和混合气体。本标准考虑了用于盛装压缩气体、液化气体和溶解气体的无缝金属气瓶、焊接金属气瓶和复合材料气瓶及阀门。在本标准中，“气瓶”一词指的是便携式压力容器，包括管材和压力罐。本标准未考虑所输送气体的质量等因素。

工业气体、医用气体和特种气体（例如高纯气体、校准气体）可储存在气瓶中。制造此类气瓶和阀门的材料必须与气体成分相容，这是一项基本要求。气瓶材料与气体成分的相容性已通过多年的实际应用和经验得到验证。然而，现行的国家和国际法规及标准并未完全涵盖此问题。本标准基于现有的国际经验和知识制定。

本标准规定了大多数用于制造气瓶和阀门的材料的相容性。对于本标准未规定相容性的其他材料，只要其所有相容性方面均已由授权人员进行评估和验证，也可以使用。

气缸最常用的金属材料（以及其他材料）有碳锰钢、铬钼钢、铬钼镍钢、不锈钢和铝合金，具体规定如下：

• 铝及铝合金：符合 ISO 6361-2、ISO 7866 和 ISO 11118 标准。
• 钢材：符合 ISO 4706、ISO 9328-5、ISO 9809-1、ISO 9809-2、ISO 9809-3、ISO 11118 和 ISO 11120 标准。
• 不锈钢：符合 ISO 9809-4 和 ISO 15510 标准。

阀体和与内部气体接触的部件最常用的金属材料是黄铜和其他类似的铜基合金、碳钢、不锈钢、精炼镍和镍合金、铜铍合金和铝合金。

• 《ISO 11114-2 非金属材料》标准为气瓶和阀门中非金属材料与气体成分的相容性选择和评估提供了指导。该标准也适用于气瓶、压力罐和气瓶组。它涵盖用于气瓶的复合材料和层压材料，但不涵盖陶瓷、玻璃或粘合剂。

本标准阐述了气体对材料和机械性能（例如化学反应或物理状态变化）的影响。基本材料性能（通常可从材料供应商处获得），例如设计所需的机械性能，不在本标准考虑范围内。其他因素，例如所供应气体的质量，也不在本标准考虑范围内。

所提供的兼容性数据适用于单组分气体，但也可能适用于混合气体。本标准不适用于低温液体（低温液体适用 ISO 21010 标准）。

非金属材料必须适用于预期用途。对于气缸套，如果其兼容性在标准表格中被认定为可接受，或者由合格人员通过试验或长期可靠的经验充分证明其所需性能，则该材料适用。使用塑料气缸套材料时，必须使用金属凸起。ISO 11114-1 标准适用于金属凸起的兼容性。

如果使用涂层材料，则需经授权人员对所有技术方面进行评估和验证后，方可评估并批准该组合的适用性。这些技术方面包括但不限于涂层材料与目标气体的相容性、涂层在其预期使用寿命内的耐久性以及其气体渗透性。

• 标准“ISO 11114-3 第3部分：非金属材料在氧气气氛中的自燃试验”描述了一种测定非金属材料在加压气态氧中自燃温度的试验方法。自燃温度是材料分类的标准之一，可用于辅助选择在气态氧环境下使用的材料。本标准旨在用于选择气瓶及其附件的非金属材料，例如，用于选择满足ISO 10297标准中规定的所有高氧化性气体气瓶阀门氧气相容性型式试验要求的材料。

原理上，将少量测试材料置于加压氧气中加热。为了确定自燃点，需连续记录压力和温度，当观察到温度和压力突然升高时（该点称为自燃温度）。

测试样品必须以防止污染的方式制备。测试样品可以是液体或固体。对于固体材料，应将其研磨成细小颗粒。每次测试使用的样品质量为 0,06 g 至 0,5 g。该质量应根据测试反应室的容积进行调整。经测试，0,5 g 的样品适用于容积为 30 cm³ 至 250 cm³ 的测试反应室。

• 标准“ISO 11114-4 第 4 部分：耐氢脆钢材的选择试验方法”描述了用于制造氢气和含氢脆性气体气瓶（容量不超过 3.000 升）的钢材的试验方法和结果评价。本标准仅适用于无缝钢制气瓶。

如果预期的燃气服务满足以下至少一项条件，则本标准的要求不适用：

• 如果填充的脆化气体的工作压力小于气瓶测试压力的 20%。
• 如果气体混合物中带电脆化气体的分压小于 5 MPa（50 bar），则氢气和其他脆化气体（不包括硫化氢和甲硫醇）也应如此。

在这种情况下，分压不应超过 0,25 MPa (2,5 bar)。此时，可以将气瓶设计为适用于普通（非易挥发性）气体。

本标准中描述的测试方法适用于所有设计的工作压力。测试在室温下进行，压力不得低于设计的工作压力。所有测试均旨在评估氢脆，并考虑预期应用中可能遇到的条件。测试气体的成分不得低于预期应用中的最大致脆气体浓度。进行这些测试的目的是为了选择用于氢气/致脆气体和混合气瓶的钢材。

描述的测试方法是：

• 磁盘测试（方法 A）。
• 断裂力学测试（方法 B）。
• 测定钢制圆柱体抗氢致裂纹性能的试验方法（方法 C）。
• 标准“ISO 11114-5 第5部分：塑料内衬评估试验方法”描述了一些气体相容性试验方法，用于评估适用于复合气瓶内衬生产的塑料材料。该标准也适用于评估用于5型气瓶的塑料基体材料的适用性。气瓶测试中使用的某些液体（例如水）与塑料内衬接触时可能会产生正反应或负反应。此相容性问题不在本标准涵盖范围内。

本标准旨在确定材料是否符合 ISO 11114-2 标准中定义的风险，并评估未列入标准的材料。可进行两种类型的测试：

• 对光盘或其他样品进行测试。
• 气缸测试。

为确定材料是否适用于特定底漆，必须按照本标准对圆柱体进行测试。样品测试仅应用于比较不同的塑料材料（例如，选择最合适的材料），或检查底漆的渗透性是否因区域而异，或两者兼而有之。

在5型气瓶中对圆盘或样品进行测试较为困难。因此，建议直接在气瓶上进行测试。某些物质（例如水分、硫化物）可能对材料性能产生正面或负面影响，在设计和进行测试时应考虑这一点。这些物质可能存在于气体中，也可能由塑料材料释放，或者两者兼而有之。应在测试前后记录测试气体的分析结果，以检测任何潜在的污染物（例如水分、硫化物）。

• 标准“ISO 11114-6 第 6 部分：氧气压力波动试验”描述了对受绝热压缩测试的抗点燃设备和受氧气相容性测试的材料连续施加氧气压力波动的试验装置和试验程序要求。

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