ISO 11114 氣瓶 - 氣瓶和閥門材料與氣體內容物的兼容性

國際標準化組織 (ISO) 發布的「ISO 11114 氣瓶 - 氣瓶和閥門材料與氣體含量的兼容性」標準由以下幾個以相同標題發布的子章節組成：

• 標準「ISO 11114-1 第 1 部分：金屬材料」描述了選擇安全組合的金屬氣瓶和閥門材料以及氣瓶內氣體的要求。所提供的符合性數據涉及單一氣體和混合氣體。本標準考慮了用於盛裝壓縮氣體、液化氣體和溶解氣體的無縫金屬氣瓶、焊接金屬氣瓶和複合材料氣瓶及閥門。在本標準中，「氣瓶」一詞指的是便攜式壓力容器，包括管材和壓力罐。本標準未考慮所輸送氣體的品質等因素。

工業氣體、醫用氣體和特殊氣體（例如高純度氣體、校準氣體）可儲存在氣瓶中。製造此類氣瓶和閥門的材料必須與氣體成分相容，這是一項基本要求。氣瓶材料與氣體成分的相容性已通過多年的實際應用和經驗得到驗證。然而，現行的國家和國際法規及標準並未完全涵蓋此問題。本標準是基於現有的國際經驗和知識制定。

本標準規定了大多數用於製造氣瓶和閥門的材料的相容性。對於本標準未規定相容性的其他資料，只要其所有相容性方面均已由授權人員進行評估和驗證，也可以使用。

汽缸最常用的金屬材質（以及其他材質）有碳錳鋼、鉻鉬鋼、鉻鉬鎳鋼、不鏽鋼和鋁合金，具體規定如下：

• 鋁及鋁合金：符合 ISO 6361-2、ISO 7866 和 ISO 11118 標準。
• 鋼材：符合 ISO 4706、ISO 9328-5、ISO 9809-1、ISO 9809-2、ISO 9809-3、ISO 11118 及 ISO 11120 標準。
• 不鏽鋼：符合 ISO 9809-4 和 ISO 15510 標準。

閥體和與內部氣體接觸的部件最常用的金屬材料是黃銅和其他類似的銅基合金、碳鋼、不銹鋼、精煉鎳和鎳合金、銅鈹合金和鋁合金。

• 《ISO 11114-2 非金屬材料》標準為氣瓶和閥門中非金屬材料與氣體成分的相容性選擇和評估提供了指導。此標準也適用於氣瓶、壓力罐和氣瓶組。它涵蓋用於氣瓶的複合材料和層壓材料，但不涵蓋陶瓷、玻璃或黏合劑。

本標準闡述了氣體對材料和機械性能（例如化學反應或物理狀態變化）的影響。基本材料性能（通常可從材料供應商處獲得），例如設計所需的機械性能，不在本標準考慮範圍內。其他因素，例如所供應氣體的質量，也不在本標準考慮範圍內。

所提供的兼容性數據適用於單組分氣體，但也可能適用於混合氣體。本標準不適用於低溫液體（低溫液體適用 ISO 21010 標準）。

非金屬材料必須適用於預期用途。對於氣缸套，如果其相容性在標準表格中被認定為可接受，或者由合格人員通過試驗或長期可靠的經驗充分證明其所需性能，則該材料適用。使用塑膠氣缸套材料時，必須使用金屬凸起。 ISO 11114-1 標準適用於金屬凸起的兼容性。

若使用塗層材料，則需經授權人員對所有技術方面進行評估和驗證後，方可評估並批准該組合的適用性。這些技術面向包括但不限於塗層材料與目標氣體的相容性、塗層在其預期使用壽命內的耐久性以及其氣體滲透性。

• 標準「ISO 11114-3 第3部分：非金屬材料在氧氣氣氛中的自燃試驗」描述了一種測定非金屬材料在加壓氣態氧中自燃溫度的試驗方法。自燃溫度是材料分類的標準之一，可用於輔助選擇在氣態氧環境中使用的材料。本標準旨在用於選擇氣瓶及其附件的非金屬材料，例如，用於選擇滿足ISO 10297標準中規定的所有高氧化性氣體氣瓶閥門氧氣相容性型式試驗要求的材料。

原理上，將少量測試材料置於加壓氧氣中加熱。為了確定自燃點，需連續記錄壓力和溫度，當觀察到溫度和壓力突然升高時（該點稱為自燃溫度）。

測試樣品必須以防止污染的方式製備。測試樣品可以是液體或固體。對於固體材料，應將其研磨成細小顆粒。每次測試使用的樣品質量為 0,06 g 至 0,5 g。此質量應根據測試反應室的容積進行調整。經測試，0,5 g 的樣品適用於容積為 30 cm³ 至 250 cm³ 的測試反應室。

• 標準「ISO 11114-4 第 4 部分：耐氫脆鋼材的選擇試驗方法」描述了用於製造氫氣和含氫脆性氣體氣瓶（容量不超過 3.000 公升）的鋼材的試驗方法和結果評估。本標準僅適用於無縫鋼製氣瓶。

如果預期的瓦斯服務符合以下至少一項條件，則本標準的要求不適用：

• 如果填充的脆化氣體的工作壓力小於氣瓶測試壓力的 20%。
• 如果氣體混合物中帶電脆化氣體的分壓小於 5 MPa（50 巴），則氫氣和其他脆化氣體（不包括硫化氫和甲硫醇）也應如此。

在這種情況下，分壓不應超過 0,25 MPa (2,5 bar)。此時，氣瓶可以設計為適用於普通（非揮發性）氣體。

本標準中所述的測試方法適用於所有設計的工作壓力。測試在室溫下進行，壓力不得低於設計的工作壓力。所有測試均旨在評估氫脆，並考慮預期應用中可能遇到的條件。測試氣體的成分不得低於預期應用中的最大致脆氣體濃度。進行這些測試的目的是為了選擇用於氫氣/緻脆氣體和混合氣瓶的鋼材。

描述的測試方法是：

• 磁碟測試（方法 A）。
• 斷裂力學測試（方法 B）。
• 測定鋼製圓柱體抗氫致裂紋性能的試驗方法（方法 C）。
• 標準「ISO 11114-5 第5部分：塑膠內襯評估試驗方法」描述了一些氣體相容性試驗方法，用於評估適用於複合氣瓶內襯生產的塑膠材料。此標準也適用於評估用於5型氣瓶的塑膠基材的適用性。氣瓶測試中使用的某些液體（例如水）與塑膠內襯接觸時可能會產生正反應或負反應。此相容性問題不在本標準涵蓋範圍內。

本標準旨在確定材料是否符合 ISO 11114-2 標準中定義的風險，並評估未列入標準的材料。可進行兩種類型的測試：

• 對光碟或其他樣品進行測試。
• 氣缸測試。

為確定材料是否適用於特定底漆，必須依照本標準對圓柱體進行測試。樣品測試僅應用於比較不同的塑膠材料（例如，選擇最合適的材料），或檢查底漆的滲透性是否有差異，或兩者兼而有之。

在5型氣瓶中對圓盤或樣品進行測試較為困難。因此，建議直接在氣瓶上進行測試。某些物質（例如水分、硫化物）可能對材料性能產生正面或負面影響，在設計和進行測試時應考慮這一點。這些物質可能存在於氣體中，也可能由塑膠材料釋放，或者兩者兼而有之。應在測試前後記錄測試氣體的分析結果，以檢測任何潛在的污染物（例如水分、硫化物）。

• 標準「ISO 11114-6 第 6 部分：氧氣壓力波動試驗」描述了對受絕熱壓縮測試的抗點燃設備和受氧氣相容性測試的材料連續施加氧氣壓力波動的試驗裝置和試驗程序要求。

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