Приложение В (обязательное). Методы испытаний и критерии приемки

Приложение В
(обязательное)

Методы испытаний и критерии приемки

B.1 Испытания покрытий

Покрытия должны испытываться с помощью следующих методов:

a) испытание на адгезионную прочность в соответствии с ИСО 4624. При выполнении измерений с помощью метода А или В должен быть достигнут как минимум класс 4.

b) испытание на гибкость в соответствии с ASTM D 522, используя метод испытания В на 12,7 мм оправке указанной толщины при температуре минус 20°С. Образцы для испытания на изгиб должны быть подготовлены в соответствии с ASTM В 522. На покрытии не должно быть видимых трещин;

c) испытание на прочность при ударе в соответствии с ASTM D 2794. Покрытие при комнатной температуре должно выдержать испытание на удар в 18 Дж;

d) испытание на стойкость к химическому воздействию в соответствии с ASTM D 1308, за исключением следующего - испытание должны быть проведены с использованием метода открытого пятна воздействием в течение 100 ч 30% раствором серной кислоты (аккумуляторная кислота плотностью 1,219) и в течение 24 ч полиалкиленгликолем (тормозная жидкость). Не должно быть вспучивания, образования пузырей или размягчения покрытия. Адгезия должна соответствовать классу 3 при выполнении испытания в соответствии с ИСО 4624.

e) воздействие светового излучения и воды с использованием лампы UVA-340 в соответствии с ASTM G 154 в течение как минимум 1000 ч. Не должно быть признаков вспучивания. Адгезия должна соответствовать классу 3 при проведении испытания в соответствии с ИСО 4624. Максимальная потеря блеска - не более 20%;

f) воздействие солевого тумана в соответствии с ASTM В 117 не менее 500 ч. Подрезание метки не должно превышать 3 мм. Не должно быть признаков вспучивания. Адгезия должна соответствовать классу 3 при проведении испытания в соответствии с ИСО 4624;

g) испытание на сопротивление скалыванию при комнатной температуре, в соответствии с ASTM D 3170. Покрытие должно иметь категорию не ниже 7А. Не должно быть оголения основы.

B.2 Испытания на совместимость с водородом

Совместимость материала топливного бака или лейнера с водородом должна быть подтверждена следующим образом:

a) использованием материала, устойчивого к водородному охрупчиванию в условиях эксплуатации, например, в соответствие ИСО 11114-1 или ИСО/ТО 15916;

b) проверкой совместимости материала с водородом в соответствии с ИСО 11114-4, используя эквивалентный метод испытаний на стойкость к продолжительному воздействию водорода, а также проведением испытаний на усталость в водородной среде. Примером испытания на усталость являются циклические испытания водородом лейнера между уровнями давлений, при которых напряжение в стенках лейнера эквивалентно напряжению, возникающему при изменении давления в топливном баке от 2 МПа до давления, в 1,25 раза выше рабочего давления;

c) проведением циклических испытаний давлением при полном топливном баке в диапазоне от 2 МПа до значения давления в 1,25 раз выше рабочего давления. Топливный бак не должен разрушиться до достижения количества циклов наполнения, указанного в 4.5.

Во всех случаях необходимо принимать во внимание сокращение срока службы в результате воздействия водорода.

B.3 Механические свойства пластмассы при растяжении

B.4 Температура размягчения пластмассы

Для конструкций типа 4 полимерные материалы готовых лейнеров должны быть подвергнуты испытанию в соответствии с методом, описанным в ИСО 306. Должен применяться соответствующий метод, указанный изготовителем полимерного материала. Температура размягчения должна быть не ниже 100°С.

B.5 Испытание свойств смолы

Для конструкций типа 2, 3 и 4 должно быть проведено испытание прочности смолы на сдвиг с использованием трех образцов композиционной оболочки в соответствии с ASTM D 2344. После 24 ч кипячения в воде композитный материал Должен обладать пределом прочности на сдвиг не менее 13,8 МПа.

Для конструкций типа 2, 3 и 4 должна быть определена температура стеклования смолы в соответствии с ASTM D 3418 или эквивалентным стандартом. Результаты испытаний должны находиться в пределах, установленных изготовителем.

B.6 Гидравлические испытания давлением на разрушение

Топливный бак должен заполняться Жидкостью, например, водой, с постепенным повышением давления до разрушения топливного бака. Должно быть предусмотрено устройство измерения давления, контролирующее давление в топливном баке, в особенности, если скорость повышения давления превышает 0,35 МПа/с. При достижении минимального расчетного давления разрушения должна быть сделана выдержка не менее 5 сек.

Разрывное давление должно быть зарегистрировано. Если для разных методов испытаний не указаны критерии испытания на разрушение, то фактическое давление разрушения топливного бака должно превышать указанное минимальное разрывное давление, приведенное в таблице 1 для соответствующей конструкции топливного бака. Разрывное давление не должно быть меньше значения, необходимого для удовлетворения требований к коэффициенту запаса прочности, приведенному в таблице 1. Утечка или разрыв могут возникать в цилиндрической или куполообразной части топливного бака.

B.7 Циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды

Циклическое испытание давлением проводится в соответствии со следующей процедурой:

a) топливный бак заполняется неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем;

b) давление в топливном баке циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа (не более) и до значения в 1,25 раз (не менее) выше рабочего давления, не превышая 10 циклов в мин.

Топливный бак должен подвергаться Циклическому изменению давления до разрушения или до достижения, как минимум, трех-кратного# числа циклов, указанного в 4.5. Топливные баки не должны разрушаться до достижения числа циклов, приведенного в 4.5. Для топливных баков допускается утечка, но не разрушение, если превышается количество циклов наполнения, указанное в 4.5. В случае разрушения необходимо задокументировать число циклов до разрушения, месторасположение и характер разрушения.

Топливные баки, для которых достигается трех-кратное# число циклов наполнения, указанное в 4.5 без разрушения, не должны подвергаться испытаниям на утечку до разрушения в соответствии с В.8 (приложение В).

B.8 Испытание на утечку до разрушения

Топливный бак заполняется неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем. Давление в топливном баке циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа (не более) и до значения в 1,25 раз (не менее) выше рабочего давления, не превышая 10 циклов в мин. Топливный бак должен дать утечку или выдержать число циклов наполнения, указанное в 4.5.

B.9 Испытание на огнестойкость

B.9.1 Общие положения

Испытание на огнестойкость предназначено для демонстрации того, что противопожарная система, рекомендованная заводом изготовителем топливного бака, предотвратит разрушение готового топливного бака при условиях испытания на огнестойкость.

Необходимо принять меры предосторожности на случай возможного разрушения топливного бака во время испытания на огнестойкость.

B.9.2 Размещение топливного бака

Топливный бак устанавливается горизонтально, при этом нижнюю часть топливного бака должна располагаться на расстоянии 100 мм над источником огня.

Необходимо использовать металлический экран толщиной не менее 0,4 мм для предотвращения попадания прямого огня на клапаны, штуцеры и/или устройства для сброса давления топливного бака. Металлический экран не должен соприкасаться с устройствами сброса давления при повышении температуры.

Любая поломка/разрушение во время испытания клапанов, штуцеров или трубопровода, которые не являются частью системы противопожарной защиты топливного бака, делает результат недействительным.

B.9.3 источник огня

Источник огня длиной 1,65 м должен обеспечивать непосредственное воздействие пламени на поверхность топливного бака по всему диаметру (ширине).

В качестве источника огня может использоваться любое топливо, при условии, что оно обеспечивает равномерное выделение тепла, достаточное для поддержания установленной для испытания температуры. При выборе топлива следует принимать во внимание фактор загрязнения воздуха. Расположение источника огня должен быть документально отражено для возможности воспроизведения скорости подвода тепла к топливному баку.

Любое прерывание горения во время испытания делает результат недействительным.

B.9.4 Измерение температуры и давления

Температура поверхности топливных баков должна контролироваться не менее чем тремя термопарами, расположенными на нижней части бака на расстоянии не более 0,75 м друг от друга.

Необходимо использовать металлический экран толщиной не менее 0,4 мм для предотвращения попадания прямого огня на термопары. Значения температуры термопар и давления в топливном баке во время проведения испытания должны регистрироваться каждые 10 сек или чаще.

B.9.5 Общие требования к испытанию

Давление в топливном баке повышают водородом или водородной смесью, в зависимости от типа конструкции, и проводят испытание в горизонтальном положении при рабочем давлении.

После воспламенения, поверхность топливного бака подвергается воздействию пламени по длине источника огня в 1,65 м и по всему диаметру топливного бака.

В течение от 5 до 8 мин после воспламенения, по крайней мере, одна термопара должна показывать температуру не менее 590°С. Во время испытания необходимо поддерживать температуру не ниже 590°С.

Топливные баки длиной 1,65 м и менее должны располагаться таким образом, чтобы центр бака находился над центром источника огня.

Топливные баки длиной более 1,65 м должны располагаться следующим образом:

a) если на одном конце топливного бака находится устройство сброса давления при повышении температуры, то источник огня должен располагаться с противоположного конца бака;

b) если устройства сброса давления в зависимости от температуры предусмотрены на обоих концах топливного бака или если несколько устройств сброса давления установлены по всей длине бака, то центр источника огня должен располагаться на равном расстоянии от устройств сброса давления, которые установлены на наибольшем расстоянии по горизонтали друг от друга;

c) если топливный бак дополнительно защищен термоизоляцией, то проводятся два испытания на огнестойкость при рабочем давлении. При одном испытании центр пламени должен быть расположен посередине длины топливного бака при отсоединенных устройствах сброса давления в зависимости от температуры. При втором испытании источник огня должен располагаться на одном из концов топливного бака с установленными устройствами сброса давления в зависимости от температуры. Если необходимо гарантировать достижение минимальной температуры огнестойкости в ходе проведения испытания на огнестойкость, то термопары должны устанавливаться на нижнюю наружную поверхность термоизоляции.

B.9.6 Допустимые результаты

Выпуск газа из топливного бака должен осуществляться через устройства сброса давления в зависимости от температуры без автоматического повторного включения, являющиеся частью системы противопожарной защиты. Если выпуск газа из топливного бака осуществляется через штуцер или клапан, а не через устройства сброса давления в зависимости от температуры, то испытание должно быть повторено.

Для топливных баков, дополнительно защищенных термоизоляцией, в случаях если испытанию подвергается только термоизоляция в соответствии с В.9.5 и перечислением с), топливный бак не должен разрушаться при воздействии открытым пламенем в течение 20 минут.

Результаты должны включать в себя суммарное время с момента воспламенения до начала выпуска газа через устройства сброса давления в зависимости от температуры, а также максимальное давление и время выпуска до достижения давления ниже 1 МПа.

В.10 Испытание на прострел

Топливный бак, нагруженный сжатым водородом до рабочего давления с погрешность 1 МПа, пробивают ударным устройством или бронебойной пулей калибром не менее 7,62 мм. Пуля должна пробить одну или две боковые стенки топливного бака. Ударное устройство или пуля должны войти в боковую стенку под углом около 45° к осевой линии топливного бака. Бак не должен быть разорван.

Конструкция топливного бака, в котором будет использоваться водородная смесь, должна также отвечать требованиям испытания на прострел в соответствии с ИСО 11439 для природного газа.

В.11 Испытание на химическое воздействие

Испытание на химическое воздействие должно проводиться на готовых топливных баках, включая покрытие. Порядок проведения испытания является следующим:

а) верхняя часть топливного бака должна быть разделена на пять зон и размечена для предварительной обработки ударом маятника и воздействия жидкостями (см. рисунок В.1). Пять зон должны иметь диаметр 100 мм. Эти пять зон не должны ориентироваться вдоль одной линии и не должны перекрываться.

"Рисунок B.1 - Расположение топливного бака и зон, для испытаний"

b) центральная часть каждой из пяти зон должна быть предварительно обработана ударом маятника. Ударное тело маятника из стали должно иметь форму пирамиды с равносторонними треугольными сторонами, квадратным основанием и скругленной вершиной радиусом 3 мм. Место удара маятника должно располагаться в центре тяжести пирамиды. Расстояние центра удара от оси вращения маятника составляет 1 м, общая масса маятника по отношению к центру удара равняется 15 кг. Энергия маятника в момент удара должна составлять не менее 30 Дж. В время удара маятником топливный бак должен быть зафиксирован с помощью торцевых втулок или специальных крепежных кронштейнов. Во время предварительной подготовки топливный бак не должен находиться под давлением.

c) каждая из пяти предварительно обработанных зон должна подвергается воздействию одного из пяти растворов (каждый раствор должен применяться только для одной предварительно обработанной зоны). Используются следующие пять растворов:

- раствор серной кислоты в воде с объемной долей 19%;

- раствор гидроксида натрия в воде с массовой долей 25%;

- раствор метанола в бензине с объемной долей 5%;

- раствор нитрата аммония в воде с массовой долей 28%;

- раствор метилового спирта в воде с объемной долей 50% (например, жидкость для стеклоомывателя).

Во время испытаний топливный бак располагается таким образом, чтобы обрабатываемая зона находилась сверху. На каждую из пяти предварительно обработанных зон накладывается стекловата толщиной приблизительно 0,5 мм и диаметром 100 мм. На стекловату наносится раствор в количестве, достаточном для равномерного смачиванию стекловаты по всей поверхности и толщине в течение испытания.

d) топливный бак должен быть заполнен неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем и нагружен гидростатическим давлением, циклически изменяющимся в диапазоне от не более чем 2 МПа и до значения, не менее чем в 1,25 раз выше рабочего давления. Число циклов наполнения должно составлять, по крайней мере, 0,6 от количества циклов, указанного в 4.5. Затем топливный бак нагружается давлением, в 1,25 раз превышающим рабочее давление, и выдерживается под этим давлением в течение 24 ч.

e) при проведении испытания на давление разрушения в соответствии с пунктом В.6, разрушающее давление в топливном баке должно в 1,8 раз превышать рабочее давление.

В.12 Испытание на устойчивость к дефектам композиционных материалов

На композиционный материал готового топливного бака с защитным покрытием должны быть нанесены дефекты. Размеры дефектов должны превышать предельные размеры дефектов, установленные изготовителем для визуального контроля. Как минимум, один дефект должен иметь длину 25 мм и глубину 1,25 мм, а другой дефект должен иметь длину 200 мм и глубину 0,75 мм. Дефекты наносятся на боковую стенку топливного бака в продольном направлении.

Топливный бак с дефектами заполняется неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем. Давление в топливном баке циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа (не более) до давления в 1,25 раз (не менее) выше рабочего давления при температуре окружающей среды. Топливный бак подвергается циклам наполнения, число которых указано в 4.5.

Топливный бак не должен дать утечку или получить разрыв в течение первых циклов наполнения, число которых составляет 0,2 от числа циклов, указанного в пункте 4.5, но может дать утечку во время последующих циклов, число которых составляет 0,8 от числа циклов, указанного в пункте 4.5.

В.13 Испытание на ускоренное разрушение под напряжением

Топливный бак должен быть нагружен гидростатическим давлением, в 1,25 раз превышающим рабочее давление, при температуре 85°С. Топливный бак должен находиться под этим давлением и при указанной температуре в течение 1000 ч. Затем топливный бак должен быть нагружен давлением до разрушения в соответствии с процедурой, приведенной в В.6, с учетом того, что разрушающее давление должно превышать 80% от среднего результата, полученного в ходе проведения гидростатических испытаний разрушающего давления в соответствии с 9.2.7.

В.14 Циклическое испытание давлением при экстремальной температуре

Готовый топливный бак с композитной оболочкой, но без защитного покрытия, должен быть подвергнут циклическому испытанию в соответствии со следующей процедурой:

a) топливный бак заполняется неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем и выдерживается в течение 48 ч при давлении ниже 2 МПа, температуре не менее 85°С и относительной влажности не менее 95%. Указанные требования должны обеспечиваться с помощью водяного тумана или распыления воды в камере при температуре не ниже 85°С;

b) топливный бак нагружается гидростатическим давлением и подвергается циклам наполнения, число которых составляет 0,5 от числа циклов, указанного в 4.5. Давление циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа (не более) и до значения не менее чем в 1,25 раз выше рабочего давления при температуре на поверхности топливного бака не ниже 85°С и относительной влажности не менее 95%;

c) топливный бак и жидкость подвергаются воздействию температуры не выше минус 40°С, при измерении на поверхности бака и в жидкости;

d) топливный бак нагружается гидростатическим давлением и подвергается циклам наполнения, число которых составляет 0,5 от числа циклов, указанного в 4.5. Давление циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа (не более) и до давления, составляющего 0,5 от рабочего давления (не менее), при температуре не выше минус 40°С. Для конструкций типа 4 должны быть предусмотрены регистрирующие приборы, обеспечивающие поддержание минимальной температуры жидкости в течение циклов, выполняемых при низкой температуре.

В.15 Испытание на поврежедние при ударе

Один или несколько топливных баков без присоединения клапанов и не находящиеся под давлением должны быть испытаны на удар в следствии падения при температуре окружающей среды. Все испытания на повреждения при падении могут выполняться на одном топливном баке. индивидуальные испытания могут выполняться максимум для 3 топливных баков. На резьбовы отверстия могут быть установлены заглушки для предотвращения повреждения резьбы и уплотнительных поверхностей.

Топливные баки сбрасываются на гладкую горизонтальную бетонную площадку или аналогичную твердую поверхность. Порядок проведения испытаний топливного бака(-ов) является следующим:

a)падение из горизонтального положения, при этом топливный бак должен находиться на высоте 1,8 м от поверхности, на которую падает;

b) падение на каждое днище топливного бака из вертикального положения с потенциальной энергией не менее 488 Дж, при этом высота нижней части топливного бака не должна превышать 1,8 м;

c) падение под углом 45°; несимметричные и нецилиндрические топливные баки необходимо повернуть на 90° вдоль продольной оси и снова подвергнуть падению под углом 45° таким образом, чтобы центр тяжести бака находился на высоте 1,8 м над поверхностью. Однако, если дно бака находится к поверхности ближе, чем 0,6 м, то угол падения должен быть изменен, для того чтобы обеспечить минимальную высоту 0,6 м и расположить центр тяжести на высоте 1,8 м над поверхностью. Меры по предотвращению подпрыгивания топливных баков не должны приниматься, однако могут быть приняты меры по предотвращению переворота топливных баков во время вертикального падения в соответствии с перечислением b).

После испытания на удар при падении топливные баки заполняются неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем. Давление в топливном баке циклически изменяется в диапазоне от 2 МПа и до значения в 1,25 раз выше рабочего давления при температуре окружающей среды. Топливный бак подвергается циклам наполнения, число которых указано в 4.5. Топливный бак(-и) не должен дать утечку или получить разрыв в течение первых циклов наполнения, число которых составляет 0,2 от числа циклов, указанного в 4.5, но может дать утечку во время последующих циклов.

В.16 Испытание на проницаемость

Для конструкций типа 4 один готовый топливный бак заполняется сжатым водородом до рабочего давления, помещается в герметичную камеру при температуре окружающей среды и контролируется на утечку в течение 500 ч. Скорость просачивания водорода должна составлять менее 2,00 /ч на 1 л вместимости топливного бака при давлении 35 МПа и 2,8 /ч на 1 л вместимости топливного бака при давлении 70 МПа. При рабочем давлении, отличном от указанных значений, скорость просачивания должна интерполироваться или экстраполироваться, используя приведенные выше допустимые скорости просачивания.

Для приложений, в которых просачивание водорода не приводит к опасным ситуациям, изготовитель топливного бака может определять другие ограничения, связанные с проницаемостью.

В.17 Испытание втулки на скручивание

Корпус топливного бака должен быть закреплен для предотвращения его вращения. К каждой концевой втулке топливного бака прикладывается крутящий момент, указанный изготовителем. Крутящий момент сначала прикладывается в направлении закручивания резьбового соединения, затем в обратном направлении, и еще раз в направлении закручивания.

Затем топливный бак должен быть подвергнут испытанию на герметичность в соответствии с В.21 и испытанию на разрыв в соответствии с В.6.

В.18 Циклическое испытание водородом

При проведении данного испытания следует уделять особое внимание безопасности. До проведения испытания топливные баки одинаковой конструкции должны успешно пройти испытания и соответствовать требованиям, указанным в В.6 (гидравлические испытания давлением на разрушение), В.7 (циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды) и В.16 (испытание на проницаемость). Топливный бак, который будет использоваться в испытании, должен успешно пройти испытания в соответствии с В.20 (гидравлические испытания). Один готовый топливный бак подвергается циклическому испытанию под давлением с использованием сжатого водорода от 2 МПа до рабочего давления в течение 1000 циклов или в течение числа циклов, которое указано в 4.5. Время наполнения топливного бака в цикле должно быть не более 5 мин, а общее время цикла не должно превышать 1 ч. Через каждые 100 циклов топливный бак должен выдерживаться под рабочим давлением в течение 24 ч.

Если иное не установлено изготовителем, температура во время проведения испытания должна контролироваться с помощью термопары, присоединенной к металлической концевой втулке на обоих концах топливного бака. Если открыта только одна втулка, то для получения второго значения температуры датчик помещается в топливный бак для измерения температуры газа на противоположном конце. Необходимо следить за тем, чтобы температура во время наполнения и выпуска газа не превышала заданных значений.

Для топливных баков типа 4, подвергаемых циклическому испытанию давлением сжатого водорода в течение 1000 циклов, топливный бак должен быть испытан на герметичность в соответствии с В.21. Затем топливный бак разрезается и выполняется проверка лейнера и контактной поверхности лейнера и концевых втулок на наличие любых повреждений, например, усталостного растрескивания.

Если имеется подтверждение повреждения, то необходимо подвергнуть циклическому испытанию водородом другой топливный бак аналогичной конструкции. Число циклов наполнения должно соответствовать числу, указанному в 4.5.

Конструкция топливного бака, в котором будет использоваться водородная смесь, должна также отвечать требованиям циклического испытания природным газом в соответствии с ИСО 11439.

В.19 Испытание на твердость

Испытание на твердость проводится на цилиндрической части в центре и на одном из куполообразных концов каждого топливного бака или лейнера в соответствии с ИСО 6506-1, или используя эквивалентный метод. Испытание на твердость выполняется после окончательной термообработки. Полученные значения твердости должны находиться в пределах, установленных для конструкции топливного бака.

В.20 Гидравлическое испытание

Любое внутреннее давление, прикладываемое после автофретирования и до гидравлического испытания, не должно превышать 90% от давления гидравлического испытания. Порядок проведения гидравлического испытания является следующим:

a) топливный бак подвергается испытанию гидравлическим давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее давление. Испытательное давление не должно превышать давление автофретирования.

b) давление поддерживается в течение 30 сек или дольше, для того чтобы гарантировать полное расширение. Если испытательное давление не может поддерживаться из-за поломки испытательной аппаратуры, то допускается повторение испытания при давлении, увеличенном на 0,7 МПа. Проведение более двух повторных испытаний не допускается.

c) топливные баки, не соответствующие пределу объемного расширения или упругого расширения, установленному заводом изготовителем, признаются негодными и отбраковываются.

В.21 Испытание на герметичность

Топливные баки должны быть испытаны на герметичность следующим образом:

a) топливный бак тщательно высушивается;

b) давление в топливном баке повышается до рабочего давления водородом, сухим воздухом или азотом, содержащим газ, поддающийся обнаружению, например, гелий.

При обнаружении утечки топливный бак отбраковывается.

Примечание - Утечка представляет собой выделение газа через трещины, поры, ослабленные соединения или подобные дефекты. Проницаемость через стенки в соответствии с В.16 не является утечкой.

В.22 Испытания покрытия для партии

В.22.1 Толщина покрытия

Толщина покрытия должна измеряться в соответствии с ИСО 2808 и должна соответствовать требованиям к конструкции.

В.22.2 Адгезионная прочность покрытия

Адгезионная прочность покрытия должна измеряться в соответствии с ИСО 4624 и должна иметь минимальный класс 4 при выполнении измерения с помощью метода испытания А или В.