ISO TR 12391-1-2001 Gas cylinders - Refillable seamless steel - Performance tests - Part 1 Philosophy background and conclusions《气瓶 可重复充装的无缝钢瓶 性能试验 第1部分：原理、背景和结.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 12391-1 Premire dition 2001-12-15Bouteilles gaz Rechargeables en acier sans soudure Essais de performance Partie 1: Philosophie, historique et conclusions Gas cylinders Refillable seamless steel Performance tests Part 1: Philo

2、sophy, background and conclusions ISO/TR 12391-1:2001(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur emplo

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6、rente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copy

7、right office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en Suisse ii ISO 2001 Tous droits rservsISO/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv Introduction.v 1 Domaine dapplication

8、 1 2 Rfrences normatives .1 3 Termes et dfinitions.1 4 Symboles et abrviations .2 5 Historique .2 6 Considrations relatives la rsistance la dchirure 6 7 Mode opratoire de rupture de la bouteille entaille .8 8 Considration relatives lessai de cyclage de fatigue 9 9 Examen des donnes dessai.10 Bibliog

9、raphie.13 ISO/TR 12391-1:2001(F) iv ISO 2001 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques

10、de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechniq

11、ue internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 3. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationa

12、les adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Exceptionnellement, lorsquun comit technique a runi des donnes de nature diffrente de celles qui sont normal

13、ement publies comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur ltat de la technique par exemple), il peut dcider, la majorit simple de ses membres, de publier un Rapport technique. Les Rapports techniques sont de nature purement informative et ne doivent pas ncessairement t

14、re rviss avant que les donnes fournies ne soient plus juges valables ou utiles. Lattention est appele sur le fait que certains des lments de la prsente partie de lISO/TR 12391 peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable

15、de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO/TR 12391-1 a t labor par le comit technique ISO/TC 58, Bouteilles gaz, sous-comit SC 3, Construction des bouteilles. LISO/TR 12391 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Bouteilles gaz Recharge

16、ables en acier sans soudure Essais performances: Partie 1: Philosophie, origine et conclusions Partie 2: Essais de rsistance la dchirure Essais de rupture sous pression constante Partie 3: Essais de rsistance la dchirure Essais de rupture cyclique Partie 4: Essai de cyclage de bouteille entaille ISO

17、/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs vIntroduction Les bouteilles gaz spcifies dans lISO 9809-1 sont ralises en acier ayant une rsistance maximale la traction infrieure 1 100 MPa. Les modifications techniques apportes llaboration de lacier en mettant en uvre un procd deux tapes, dsign sou

18、s le nom de mtallurgie en poche ou daffinage secondaire, ont amlior de faon significative les caractristiques mcaniques. Cette amlioration des caractristiques mcaniques permet de fabriquer des bouteilles gaz ayant une plus grande rsistance la traction, ce qui donne un rapport infrieur de lacier au p

19、oids du gaz. La principale proccupation lie lutilisation daciers ayant une plus grande rsistance la traction, avec une contrainte thorique de paroi dautant plus leve, est la question de la scurit tout au long de la dure de vie de la bouteille gaz. Lorsque lISO/TC 58/SC 3 a commenc laborer lISO 9809-

20、2, le groupe de travail GT 14 a t cr pour tudier la ncessit de contrles supplmentaires pour la fabrication de bouteilles gaz en acier ayant une rsistance la traction suprieure 1 100 MPa. La prsente partie de lISO/TR 12391 prsente la philosophie et les informations gnrales dveloppes par le GT 14 pour

21、 tudier les problmes inhrents lacier de rsistance la traction plus leve. Elle mentionne galement les conclusions du GT 14, qui figurent dans lISO 9809-2. RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 1Bouteilles gaz Rechargeables en acier sans soudure Essais de performance Par

22、tie 1: Philosophie, historique et conclusions 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO/TR 12391 est applicable aux bouteilles rechargeables en acier sans soudure de toutes les tailles, dune capacit en eau comprise entre 0,5 l et 150 l inclus, ralises dans un acier ayant une rsistance la trac

23、tion (R m ) suprieure 1 100 MPa. Elle peut galement tre applicable aux bouteilles ralises dans des aciers ayant des rsistances la traction infrieures. Elle fournit notamment une analyse technique et des bases destines guider de futures modifications des normes ISO existantes ou laborer des normes de

24、 conception avance. 2 Rfrences normatives ISO 6406:1992, Contrle et essais priodiques des bouteilles gaz en acier sans soudure ISO 9809-1:1999, Bouteilles gaz Bouteilles gaz rechargeables en acier sans soudure Conception, construction et essais Partie 1: Bouteilles en acier tremp et revenu ayant une

25、 rsistance la traction infrieure 1 100 MPa ISO 9809-2:2000, Bouteilles gaz Bouteilles gaz rechargeables en acier sans soudure Conception, construction et essais Partie 2: Bouteilles en acier tremp et revenu ayant une rsistance la traction suprieure ou gale 1 100 MPa 3 Termes et dfinitions Pour les b

26、esoins de la prsente partie de lISO/TR 12391, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 essai de rupture de bouteille entaille essai effectu sur une bouteille gaz finie prsentant une entaille prescrite profonde, usine dans la paroi extrieure et due une mise sous pression interne NOTE La mis

27、e sous pression peut tre hydraulique, en tant constante ou cyclique. La profondeur de lentaille se situe dans la plage de 75 % de lpaisseur de paroi cylindrique. 3.2 essai de cyclage de bouteille entaille essai effectu sur une bouteille gaz finie prsentant une entaille prescrite peu profonde, usine

28、dans la paroi extrieure et due une mise sous pression interne cyclique NOTE La mise sous pression est normalement hydraulique. La profondeur de lentaille est gale 10 % de lpaisseur de paroi cylindrique. ISO/TR 12391-1:2001(F) 2 ISO 2001 Tous droits rservs3.3 rsistance la dchirure type de propagation

29、 dune fissure au moment de la dfaillance travers la paroi soit par arrt stable de la fissure, soit par rupture dune fissure qui se propage, cest-dire fuite ou dchirure 4 Symboles et abrviations 4.1 Symboles d = profondeur de lentaille artificielle (mm), D = diamtre nominal extrieur de la bouteille (

30、mm), l o = longueur de lentaille artificielle (mm), P f= pression de dfaillance mesure (bar), P h= pression dessai hydrostatique (bar), P s= pression de service thorique calcule (bar), t a = paisseur de paroi relle mesure lemplacement de lentaille (mm), t d = paisseur de paroi minimale calcule (mm),

31、 R e= valeur relle mesure de la limite dlasticit (MPa), R m = valeur relle mesure de la rsistance la traction (MPa) 4.2 Abrviations CVN = essai Charpy (entaille en V) KIC = keyhole impact charpy LBB = fuite avant dchirure de rupture UTS = limite dlasticit NOTE Dans la prsente partie de lISO/TR 12391

32、 1) , ce terme est dfini soit comme fuite soit comme dchirure. 5 Historique 5.1 Participation En 1989, lISO/TC 58/SC 3 a cr un groupe de travail (GT 14) pour tudier la ncessit potentielle de contrles en plus de ceux dfinis dans lISO 9809-1 pour la fabrication et les essais des bouteilles en acier ay

33、ant une rsistance la traction suprieure 1 100 MPa. Des considrations techniques plus larges taient indispensables llaboration dune norme ISO pour la production dune nouvelle gnration de bouteilles ayant des rsistances la 1)En prparation.ISO/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 3traction pl

34、us leves garantissant la scurit de leurs performances au cours de leur vie utile. Une des principales proccupations a t le mcanisme de dfaillance potentielle par fissure la fatigue. Sept nations membres ont mis disposition un ou plusieurs membres techniques qui avaient lexprience de la technologie d

35、es bouteilles gaz en acier sans soudure. La liste de ces pays et de ces socits figure dans le Tableau 1. Tableau 1 Liste des pays participants Pays Socit Statut Autriche J. Heiser Fabricant Air Liquide Utilisateur France Valmont Fabricant Allemagne Mannesmann Fabricant JISC Organisme rglementaire Ja

36、pon Sumikin Kiko Fabricant Sude AGA Utilisateur Royaume-Uni Chesterfield Fabricant Norris Cylinder Co. Fabricant Praxair Utilisateur Pressed Steel Tank Co. Fabricant Taylor Wharton Fabricant U.S. DOT Organisme rglementaire USA National Institute of Science de 950 1 100 MPa; suprieure 1 100 MPa. Le T

37、ableau 2 numre les contrles existants en matire de rsistance la dchirure, prsents en 1989 par lAutriche, la France, la Sude, le Royaume-Uni et les USA. Il a t not que ces contrles de base taient semblables dans tous les pays et faisaient intervenir des facteurs mtallurgiques traditionnels. En 1989,

38、lAutriche et les USA taient les seuls dvelopper des contrles spcifiques pour lacier ayant une rsistance la traction suprieure 1 100 MPa. Outre les donnes prsentes dans le Tableau 2, divers experts ont avanc dautres considrations. LAutriche a prsent une mthode permettant de prvoir la rupture en fonct

39、ion des fuites dans un essai de cyclage/fatigue. La France a prsent lessai de rupture franais classique avec un historique statistique dans le temps accompagn de donnes dessai de rsistance aux chocs. La Sude a indiqu quune augmentation des valeurs Charpy serait normalement ncessaire pour assurer une

40、 tnacit suffisante un niveau de rsistance plus lev. Le Royaume- Uni a prsent un concept dessai de rupture hydraulique mesurant lnergie totale, ainsi quune communication sur ce concept. LAllemagne a tudi le Concept Battelle et a soulign que ces quations ntaient valables que lorsque le matriau prsente

41、 un comportement de rupture ductile et que les calculs ne sont pas applicables une rupture fragile ou un mode de rupture mixte. Les USA ont prsent une mthode applique depuis 1985 pour les bouteilles ayant une rsistance la traction suprieure 1 100 MPa ainsi que les donnes dessai fournies par deux fab

42、ricants pour le concept dessai de fuite avant rupture (LBB) sur une bouteille prentaille. Tableau 2 Contrle de la dchirure Pratiques courantes 1989 Nation membre et niveau de rsistance Facteur de contrle Sude France Autriche Royaume-Uni USA R m(N/mm 2 ) 1 100 Toutes rsistances 950/1 150 1 150 u 1 03

43、0 u 1 070 W 1 100 u 950a950/1 070 1 070/1 200 R e /R m b u 0,9 pour H 2 u 0,95 autres b Allongement 14 % 14 % (ISO) bW 16 % (5d sur longueur entre repres) W 14 % (ISO) W 12 % (ISO) W 14 % (ISO) W 14% bW 20 % 2 in 1,5 in longueur entre repres W 16 % 2 in 1,5 in longueur entre repres W 12 % 2 in 1,5 i

44、n longueur entre repres Rupture P b /P h= NR P b /P hW 1,6 bP b /P hW 1,67 Selon l ISO P b= Selon l ISO P b= Selon lISO P b= bc Rupture de bouteille entaille Aspect de la dchirure de rupture NR NR b Propagation la section plus mince u 1,2 t Aucune limite la longueur de propagation Aucune limite la l

45、ongueur de propagation b L/temprature 50/50 C 50/50 C b50/20 C 60/20 C 50/20 C 40/20 C bd 58/18 C CVN (J/cm 2 ) T/temprature b Pour t 5mm 25/20 C 25/20 C b 44/ 18 C KIC bCVN KIC b W 85 Ksi aLes USA ont limit la R m 930 N/mm 2pour lhydrogne et les gaz fragilisants. bAucun contrle spcifique. cEssai de

46、 rupture non requis comme essai en production; mais le DOT amricain requiert un maximum de 2,5 P s(1,5 P h ) pour le standard 3A et 3AA. dCVN non requis comme essai en production; toutefois, les limites de contrle de lindustrie sont 51 J/cm 2 , L 50 C et une moyenne de 102 J/cm 2 , L 50 C. ISO/TR 12391-1:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 5