Приложение А (обязательное). Методы и критерии испытаний

Приложение А
(обязательное)

Методы и критерии
испытаний

А.1 Испытание на растяжение для стальных и алюминиевых баллонов и лейнеров

Испытание на растяжение должно быть проведено на прямоугольных образцах, вырезанных из цилиндрической части готового баллона или лейнера, и изготовленных в соответствии с методом, представленным в ISO 9809-1 для стали и в ISO 7866 для алюминия. Две поверхности образца для испытания, представляющие внутреннюю и наружную поверхности баллона, не должны быть подвергнуты механической обработке.

Испытание на растяжение должно быть проведено в соответствии с ISO 6892.

Предел прочности должен соответствовать конструкторской документации изготовителя.

Для стальных баллонов и лейнеров относительное удлинение должно быть не менее 14%.

Для баллонов и лейнеров из алюминиевых сплавов конструкции типа КПГ-1 (CNG-1) или типа КПГ-2 (CNG-2) относительное удлинение должно быть не менее 12%.

Для лейнеров из алюминиевых сплавов конструкции типа КПГ-3 (CNG-3) относительное удлинение должно соответствовать требованиям конструкторской документации изготовителя.

Примечание - Особое внимание уделяется методу измерения относительного удлинения, представленному в ISO 6892, в частности в тех случаях, когда образец для испытания на растяжение - конический, результатом чего является смещение места разрушения от середины базовой длины образца.

А.2 Испытание на ударный изгиб для стальных баллонов и стальных лейнеров

Испытание на ударный изгиб должно быть проведено на трех образцах, изготовленных из материала, вырезанного из цилиндрической части готового баллона или лейнера в соответствии с ISO 148.

Образцы для испытания на ударный изгиб вырезают из стенки баллона в направлениях, указанных в таблице А.1. Надрез должен быть перпендикулярным к наружной поверхности стенки баллона. Для испытаний в продольном направлении выбирают образец с механической обработкой со всех сторон (на шести поверхностях). Если толщина стенки не позволяет получить образец шириной 10 мм, то ширина должна максимально приближаться к номинальной толщине стенки баллона. Образец для испытаний, взятый в поперечном направлении, должен быть обработан только на четырех поверхностях, внутренняя и наружная поверхности баллона должны быть не обработаны.

Ударная вязкость должна быть не менее значений, указанных в таблице А.1.

Таблица А.1 - Условия испытания и минимальные значения ударной вязкости образца

Диаметр баллона D, мм		>140			140
Направление испытания		Поперечное			Продольное
Ширина образца, мм		от 3 до 5 включ.	св. 5 до 7,5 включ.	св. 7,5 до 10 включ.	от 3 до 10 включ.
Температура испытания, °С		-50	-50	-50	-50
Ударная вязкость,	среднее значение для трех образцов	30	35	40	60
	для отдельного образца	24	28	32	48

А.3 Испытание на стойкость к сульфидному растрескиванию под напряжением

Кроме указанного ниже, испытание должно быть проведено в соответствии с Методом А - NACE, Стандартное испытание на растяжение по NACE, как представлено в NACE ТМ0177-96. Испытания должны быть проведены не менее чем на трех образцах цилиндрической формы с рабочей частью диаметром 3,81 мм, вырезанных из стенки готового баллона или лейнера. В образцах создают постоянную растягивающую нагрузку, составляющую 60% от минимального предела текучести стали, и погружают их в раствор дистиллированной воды, содержащий 0,5% (массовая доля) тригидрата ацетата натрия. Затем раствор доводят до начального рН 4,0, используя уксусную кислоту. Раствор должен постоянно насыщаться при комнатной температуре и давлении 0,414 кПа сероводорода. Испытываемые образцы не должны разрушаться в течение 144 ч испытания.

А.4 Испытание алюминиевых сплавов на межкристаллитную коррозию

Испытание на межкристаллитную коррозию алюминиевых сплавов должно быть проведено по приложению А ISO 7866 и должно соответствовать требованиям, указанным в этом приложении.

А.5 Испытание алюминиевых сплавов на стойкость к трещинообразованию при постоянной нагрузке

Стойкость алюминиевых сплавов к трещинообразованию при постоянной нагрузке должна быть определена по приложению В ISO 7866 и должна соответствовать требованиям, указанным в этом приложении.

А.6 Испытание на "утечку до разрушения"

Три готовых баллона подвергают циклическому нагружению давлением от 2 до 30 МПа со скоростью не более 10 циклов в минуту в соответствии с А.13.

Баллоны должны протечь или выдержать не менее 45000 циклов нагружения давлением.

А.7 Циклическое испытание давлением при экстремальной температуре

Готовые баллоны с композиционной оболочкой, но без защитного покрытия должны быть подвергнуты циклическому испытанию следующим образом:

a) выдерживают баллон 48 ч при нулевом давлении, температуре не ниже 65°С и относительной влажности не менее 95%. Указанные требования выполняют распылением воды в камере при температуре не ниже 65°С;

b) баллон нагружают гидравлическим давлением от 2 до 26 МПа в течение 500 T циклов (где T - установленный срок службы, годы) при температуре не ниже 65°С и относительной влажности не менее 95%;

c) устанавливают температуру не выше минус 40°С при измерении на поверхности баллона и в жидкости;

d) баллон нагружают гидравлическим давлением от 2 до 20 МПа в течение 500 T циклов при температуре не выше минус 40°С.

Скорость циклического изменения давления по А.7 b) должна быть не более 10 циклов в минуту. Скорость циклического изменения давления по А.7 d) должна быть не более трех циклов в минуту.

Во время циклического испытания давлением на баллоне не должно быть выявлено трещин, утечки или раскручивания волокон.

После циклического испытания давлением при экстремальной температуре баллоны должны быть подвергнуты испытанию гидравлическим давлением на разрушение в соответствии с А.12 и должны выдержать давление не менее 85% от минимального разрушающего давления. Баллоны конструкции типа КПГ-4 (CNG-4) до испытания гидравлическим давлением на разрушение должны быть испытаны на герметичность в соответствии с А.10.

А.8 Определение твердости по Бринеллю

Определение твердости проводят на цилиндрической части каждого баллона или лейнера в соответствии с ISO 6506-1 с частотой один замер на 1 м длины цилиндрической части. Определение твердости проводят после окончательной термообработки; полученные значения твердости должны быть в пределах, установленных конструкторской документацией.

А.9 Испытания покрытия

Покрытия должны быть оценены с помощью следующих методов испытания или эквивалентных стандартов, приемлемых для инспектора в страны - потребители баллонов:

a) испытание на адгезионную прочность в соответствии с ISO 4624;

b) испытание на трещиностойкость при изгибе в соответствии с ASTM D522, метод В на оправке диаметром 12,7 мм при температуре минус 20°С. Образцы для испытания на трещиностойкость при изгибе должны быть подготовлены в соответствии с ASTM D522. После испытаний на покрытии не должно быть видимых трещин;

c) испытание на прочность при ударе в соответствии с ASTM D2794 - 93. Покрытие при комнатной температуре должно выдержать испытание на удар в 18 Дж;

d) испытание на стойкость к химическому воздействию в соответствии с ASTM D1308 - 87, за исключением следующего: испытание должно быть проведено с использованием метода открытого пятна воздействием в течение 100 ч 30%-ным 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. Должно быть выполнено испытание на адгезионную прочность в соответствии с ISO 4624;

e) воздействие излучением в соответствии с ASTM G53 - 93 в течение не менее 1000 ч. Не должно быть вспучивания, образования пузырей. Должно быть выполнено испытание на адгезионную прочность в соответствии с ISO 4624. Допускаемая потеря блеска - не более 20%;

f) воздействие солевого тумана в соответствии с ISO 9227 в течение не менее 500 ч. Подрезание метки не должно превышать 2 мм, там не должны образовываться пузыри. Должно быть выполнено испытание на адгезионную прочность в соответствии с ISO 4624;

g) испытание на сопротивление скалыванию при комнатной температуре в соответствии с ASTM D3170-87. Покрытие должно иметь категорию 7А или лучше и не должно быть оголения основы.

А.10 Испытание на герметичность

Баллоны конструкции типа КПГ-4 (CNG-4) должны быть испытаны на герметичность следующим образом (или альтернативный вариант, подходящий для инспектора в стране - потребителе баллонов):

a) баллон тщательно сушат;

b) повышают давление в баллоне до рабочего сухим воздухом или азотом, содержащими газ, поддающийся обнаружению, например гелий.

При обнаружении утечки баллон бракуют.

Примечание - Утечка - это выделение газа через трещину, поры или подобные дефекты. Проникновение через стенку в соответствии с А.21 не является утечкой.

А.11 Гидравлическое испытание

Любое внутреннее давление, применяемое после автофреттирования и до гидравлического испытания, не должно превышать 90% от гидравлического испытательного давления.

Должен быть использован один из двух вариантов.

Вариант 1. Испытание на объемное расширение

a) Баллон испытывают гидравлическим давлением в 1,5 раза больше рабочего давления. Испытательное давление не должно превышать давление автофреттирования.

b) Давление выдерживают не менее 1 мин, но достаточно долго, чтобы гарантировать полное расширение. Если испытательное давление не может быть выдержано из-за поломки испытательной аппаратуры, то допускается повторить испытание при давлении, увеличенном на 0,7 МПа. Не допускается более двух повторных испытаний.

c) Баллон, не соответствующий определенному для браковки пределу, признают негодным и бракуют.

Вариант 2. Проверочное испытание давлением

Гидравлическое давление в баллоне повышают постепенно и равномерно до тех пор, пока испытательное давление не станет в 1,5 раза больше рабочего давления. Испытательное давление в баллоне выдерживают не менее 1 мин для проверки на утечку.

А.12 Испытание гидравлическим давлением на разрушение

Скорость повышения давления должна быть не более 1,4 МПа/с до давления, составляющего 80% от разрушающего давления. Скорость повышения давления должна быть не более 0,35 МПа/с при давлениях, превышающих 80% от расчетного разрушающего давления. При достижении разрушающего давления должна быть сделана выдержка не менее 5 с, после чего давление повышают до разрушения баллона.

Разрушающее давление должно быть не менее 45 МПа*.

Действительное разрушающее давление, место и характер разрушения должны быть документированы. Разрушение может произойти в цилиндрической части или в днище баллона.

А.13 Циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды

Циклическое испытание давлением проводят в соответствии со следующей процедурой:

a) баллон, подлежащий испытанию, заполняют коррозионно-неагрессивной жидкостью: маслом, водой с ингибитором или гликолем;

b) периодически изменяют давление в баллоне от 2 до 26 МПа со скоростью не более 10 циклов в минуту.

Число циклов до разрушения, место и характер разрушения должны быть документированы.

А.14 Климатическое испытание в кислой среде

На готовом баллоне должна быть проведена следующая процедура испытания:

a) площадку диаметром 150 мм на поверхности баллона подвергают 100-часовому воздействию 30%-ного раствора серной кислоты (аккумуляторная кислота плотностью 1,219 ) при повышении гидравлического давления в баллоне до 26 МПа;

b) баллон подвергают испытанию давлением до разрушения в соответствии с процедурой, установленной в А.12.

Разрушающее давление баллона должно быть не менее 85% от минимального разрушающего давления.

А.15 Испытание на огнестойкость

А.15.1 Общие положения

Испытание на огнестойкость предназначено для демонстрации того, что противопожарная система, определенная в конструкторской документации, предотвратит разрушение готового баллона при условиях испытания на огнестойкость.

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

А.15.2 Размещение баллона

Баллон устанавливают горизонтально, при этом нижняя часть баллона должна быть расположена на расстоянии 100 мм над источником огня.

Необходимо использовать металлический экран для предотвращения попадания прямого огня на предохранительное устройство баллона. Металлический экран не должен соприкасаться с предохранительным устройством.

Любая поломка/разрушение во время испытания арматуры, приборов или трубопровода, которые не являются частью системы противопожарной защиты, делает результат недействительным.

А.15.3 Источник огня

Источник огня должен быть длиной 1,65 м и шириной, обеспечивающей воздействие пламени на поверхность баллона по всему диаметру.

В качестве источника огня может быть использовано любое топливо, которое позволит поддерживать необходимую температуру испытания до срабатывания предохранительного устройства. При выборе топлива необходимо учитывать фактор загрязнения воздуха.

Любое прерывание горения во время испытания делает результат недействительным.

А.15.4 Измерение температуры и давления

Температуру поверхности баллонов должны контролировать не менее чем тремя термопарами, расположенными по нижней части баллона на расстоянии не более 0,75 м друг от друга.

Следует предотвращать попадание прямого огня на термопары.

Температуры термопар и давление в баллоне во время испытания должны записываться не реже чем через 30 с.

A.15.5 Общие требования к испытанию

Баллон заполняют природным газом или сжатым воздухом и проводят испытание в горизонтальном положении при рабочем давлении и при давлении 25% от рабочего, если не используют термоактивное предохранительное устройство.

Сразу после воспламенения должен происходить выброс пламени на поверхность баллона по длине источника огня в 1,65 м и по всему диаметру баллона.

В течение от 5 до 8 мин после воспламенения хотя бы одна термопара должна показывать температуру не ниже 590°С. Во время испытания необходимо поддерживать температуру не ниже 590°С.

Баллоны длиной 1,65 м и менее должны быть расположены так, чтобы центр баллона был над центром источника огня.

Расположение баллонов длиной более 1,65 м должно быть следующее:

a) если предохранительное устройство расположено с одного конца баллона, то источник огня должен иметь начало в противоположном конце баллона;

b) если предохранительные устройства предусмотрены на обоих концах баллона или более чем в одном месте по всей длине баллона, то центр источника огня должен быть расположен на равном расстоянии от предохранительных устройств, которые установлены на наибольшем расстоянии по горизонтали друг от друга;

c) если баллон дополнительно защищен термоизоляцией, то проводят два испытания на огнестойкость при рабочем давлении. При одном испытании центр пламени должен быть расположен посередине длины баллона, при другом пламя начинается на одном из концов баллона.

А.15.6 Результаты приемки

Баллон должен выпустить газ через предохранительное устройство.

А.16 Испытания на прострел

Баллон, нагруженный сжатым газом до рабочего давления (201) МПа, пробивают пулей калибром не менее 7,62 мм. Пуля должна пробить одну или две боковые стенки баллона. Для баллонов типов КПГ-2 (CNG-2), КПГ-3 (CNG-3) и КПГ-4 (CNG-4) пуля должна войти в боковую стенку под углом около 45°. Баллон не должен быть разорван.

А.17 Испытание на допустимые дефекты

Испытания проводят только для композиционных баллонов типов КПГ-2 (CNG-2), КПГ-3 (CNG-3) и КПГ-4 (CNG-4). На композиционную оболочку одного готового баллона с защитным покрытием должны быть нанесены дефекты. Дефекты должны быть больше предельных размеров дефектов, установленных изготовителем для визуального контроля. Как минимум один дефект должен быть длиной 25 мм и глубиной 1,25 мм, а другой - длиной 200 мм и глубиной 0,75 мм. Дефекты наносят на боковую стенку баллона в продольном направлении.

Затем баллон с дефектами подвергают циклическому изменению давления от 2 до 26 МПа при температуре окружающей среды, сначала в течение 3000 циклов, затем следуют дополнительные 12000 циклов.

Баллон не должен дать утечку или разрыв в течение первых 3000 циклов, но может дать утечку во время следующих 12000 циклов. Все баллоны, подвергнутые данному испытанию, должны быть уничтожены.

А.18 Испытание на ползучесть при высокой температуре

Испытания необходимы для всех баллонов типов КПГ-2 (CNG-2), КПГ-3 (CNG-3) и КПГ-4 (CNG-4), у которых температура отверждения смолы не выше 102°С. Один готовый баллон подвергают испытанию следующим образом:

a) давление в баллоне повышают до 26 МПа и выдерживают при температуре 100°С в течение не менее 200 ч;

b) после выдержки баллон должен соответствовать требованиям гидравлического испытания (А.11), испытания на герметичность (А.10) и испытания гидравлическим давлением на разрушение (А.12).

А.19 Ускоренное испытание на разрушение под напряжением

Испытание проводят только для баллонов типов КПГ-2 (CNG-2), КПГ-3 (CNG-3), КПГ-4 (CNG-4). Один баллон нагружают гидравлическим давлением 26 МПа и выдерживают 100 ч при температуре 65°С. Затем повышают давление в баллоне до разрушения в соответствии с процедурой, описанной в А.12; разрушающее давление должно быть более 85% от расчетного разрушающего давления.

А.20 Испытание на удар при падении

Один или более готовых баллонов без запорной арматуры должны быть испытаны на удар при падении при температуре окружающей среды. Баллоны сбрасывают на гладкую горизонтальную бетонную подушку или настил в следующих положениях: горизонтально, при этом баллон должен находиться на расстоянии 1,8 м от поверхности, на которую он падает; вертикально, на каждое днище при достаточной высоте от поверхности (с потенциальной энергией 488 Дж), но не более 1,8 м; под углом около 45", на днище с такой высоты, чтобы центр тяжести баллона был на высоте 1,8 м, а нижнее днище на расстоянии от настила или подушки не менее 0,6 м.

После испытания на удар при падении баллоны подвергают циклическому испытанию давлением от 2 до 26 МПа при температуре окружающей среды сначала в течение 3000 циклов, затем в течение 12000 циклов.

Баллон не должен дать утечку или разрыв в течение первых 3000 циклов, но может дать утечку во время следующих 12000 циклов. Все баллоны, подвергнутые данному испытанию, должны быть уничтожены.

А.21 Испытание на газопроницаемость

Это испытание проводят только для баллонов типа КПГ-4 (CNG-4). Один готовый баллон заполняют сжатым природным газом до рабочего давления, помещают в герметичную камеру при температуре окружающей среды и контролируют утечку в течение 500 ч. Скорость просачивания должна быть менее 0,25 мл/ч природного газа на 1 л вместимости баллона. Баллон разрезают и проверяют внутреннюю поверхность на наличие трещин или повреждений.

А.22 Механические свойства пластмассы

Предел текучести при растяжении и относительное удлинение материала пластмассового лейнера определяют при температуре минус 50°С в соответствии с ISO 527-2.

Результаты испытания должны демонстрировать вязкие свойства материала пластмассового лейнера при температуре не выше минус 50°С и их соответствие значениям, установленными изготовителем.

А.23 Температура размягчения пластмассы

Полимерные материалы готовых лейнеров должны быть подвергнуты испытанию в соответствии с методом, описанным в ISO 306.

Температура размягчения должна быть не ниже 100°С.

А.24 Испытания покрытия партии баллонов

А.24.1 Толщина покрытия

Толщина покрытия должна быть измерена в соответствии с ISO 2808 и должна соответствовать требованиям конструкторской документации.

А.24.2 Адгезионная прочность

Адгезионную прочность покрытия должны определять в соответствии с ISO 4624**.

А.25 Испытание на кручение закладной горловины

Корпус баллона закрепляют от вращения. К каждой закладной горловине баллона прикладывают крутящий момент, который в 2 раза превышает крутящий момент, определенный конструкторской документацией для установки запорной арматуры. Крутящий момент сначала прикладывают в направлении закручивания резьбового соединения, затем в обратном направлении и еще раз в направлении закручивания.

Затем баллон должен быть подвергнут испытанию на герметичность в соответствии с А.10.

А.26 Прочность смолы при сдвиге

Полимерные материалы должны быть испытаны на образце, который является представителем композиционной оболочки, в соответствии с ISO 14130 или эквивалентным стандартом, приемлемым для инспектора в стране - потребителе баллонов. После 24 ч кипячения в воде композиционный материал должен показать предел прочности на сдвиг не менее 13,8 МПа.

А.27 Циклические испытания природным газом

Следует уделять особое внимание безопасности при проведении испытания. До проведения испытания баллоны должны успешно пройти испытания и соответствовать требованиям, указанным в А.10 (испытание на герметичность), А.12 (испытание гидравлическим давлением на разрушение), А.13 (циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды) и А.21 (испытание на газопроницаемость).

Один готовый баллон типа КПГ-4 (CNG-4) подвергают циклическому испытанию давлением сжатым природным газом от менее 2 МПа до рабочего давления в течение 1000 циклов. Время заполнения баллона в цикле должно быть не более 5 мин. Если иное не установлено изготовителем, то не требуется гарантии того, что температура во время выпуска газа не превысит установленной для условий эксплуатации баллона.

Затем баллон должен быть испытан на герметичность по А.10 и должен соответствовать указанным в А.10 требованиям. После выпуска природного газа баллон разрезают, проверяют лейнер и контактную поверхность лейнера и закладных элементов на наличие любых повреждений, например на усталостное растрескивание.