GB T 28053-2011 呼吸器用复合气瓶.pdf

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1、ICS 23.020.30 J 74 每昌中华人民共和国国家标准GB 28053-2011 呼吸器用复合气瓶Composite cylinders for breathing apparatus 2011-12-30发布量肯饲肪伪中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2012-12-01实施发布GB 28053-20门目次前言. . . III 1 范围-2 规范性引用文件3 术语和定义、符号4 型式和参数.3 5 技术要求.3 6 试验方法和合格标准-7 检验规则8 标志、包装、运输和储存9 产品合格证和批量检验质量证明书附录A(规范性附录)气瓶阀装配扭矩.13 附录

2、B(资料性附录)螺纹剪切应力安全系数计算方法u附录c(资料性附录)呼吸器用复合气瓶批量检验质量证明书.I GB 28053-2011 目。吕本标准的全部技术内容为强制性。本标准按照GB/T1. 1-2009(标准化工作导则第1部分z标准的结构和编写给出的规则起草。本标准参照采用DOT-CFFC(铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求。本标准与DOT-CFFC相比，主要技术性差异如下z一一标准的适用范围:a) 公称工作压力由DOT-CFFC规定的不大于34474KPa改为不大于30MPa; b) 公称容积由DOT-CFFC规定的不大于90.7L改为不大于12L; c) 增加了使用环境温度-40.C

3、 60 .C的要求。一一增加了瓶颈厚度应满足瓶阀装配所需扭矩的要求。一一针对玻璃纤维只用于外保护层的特点，其抗拉强度由气瓶制造单位确定。一一一根据我国缠绕气瓶实际生产的质量控制要求，对内胆增加了硬度试验和金相试验要求，对缠绕气瓶增加了气密性试验要求。本标准由全国气瓶标准化技术委员会(SAC/TC31)提出并归口。本标准起草单位:沈阳斯林达安科新技术有限公司、北京科泰克科技有限责任公司、北京天海工业有限公司、上海康巴赛特科技发展有限公司、中材科技(苏州)有限公司。本标准主要起草人:姜将、孙冬生、张增营、刘守正、吴庆锋、陆国安、姚瑜、邓红。皿GB 28053-2011 呼吸器用复合气瓶1 范围本标

4、准规定了呼吸器用铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(以下简称气瓶)的型式和参数、技术要求、试验方法和合格标准、检验规则及标志、包装、运输和储存等要求。本标准适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa，公称容积不大于12L，使用环境温度一40.C60.C，可重复充装呼吸气体的气瓶。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 191 包装储运图示标志GB/T 192普通螺纹基本牙型GB/T 196普通螺纹基本尺寸GB/T 197普通螺纹公差GB/T 228. 1金属材料

5、拉伸试验第1部分:室温试验方法GB/T 230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分z试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)GB/T 23 1. 1金属材料布民硬度试验第1部分z试验方法GB/T 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法GB/T 3191 铝及铝合金挤压棒材GB/T 3246. 1 变形铝及铝合金制品显微组织检验方法GB/T 3246.2 变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法GB/T 3362 碳纤维复丝拉伸性能试验方法GB/T 3880. 13880. 3 一般工业用铝及铝合金板、带材GB/T 3934普通螺纹量规技术条件GB/T 4437. 1 铝及铝

6、合金热挤压管第1部分:无缝圆管GB/T 4612塑料环氧化合物环氧当量的测定GB/T 6519 变形铝合金产品超声波检验方法GB/T 7690.3 增强材料纱线试验方法第3部分:玻璃纤维断裂强力和断裂伸长的测定GB/T 9251 气瓶水压试验方法GB/T 9252 气瓶疲劳试验方法GB/T 12137 气瓶气密性试验方法GB/T 13005 气瓶术语GB/T 15385 气瓶水压爆破试验方法GB/T 20975(所有部分)铝及铝合金化学分析方法YS/T 67 变形铝及铝合金圆铸镜TSG R7002 气瓶型式试验规则1 GB 28053-2011 3 术语和定义、符号3. 1 术语和定义GB/T

7、 13005确立的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1. 1 铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶fully wrapped carbon-fiber reinforced alun血iumlinerm阳itecylinders 以无缝铝合金容器为内胆，在其外表面全缠绕浸渍树脂基体的碳纤维增强层，经加温固化制成的气瓶。3. 1. 2 内胆liner 能进行外表面纤维缠绕增强且能承受部分压力载荷的无缝密闭容器。3.1.3 全缠绕fully wrapped 用浸渍树脂基体的纤维连续在内胆上螺旋和环向握绕，使其在气瓶的纵向和环向都得到增强的缠绕方式。3. 1. 4 批量(内胆)batch Oiner) 按

8、同一设计，同一炉罐号材料，同一制造工艺和按同一热处理规范连续生产的内胆所限定的数量。3. 1. 5 批量(气瓶)batch (gas cylinders) 按同一设计，用同一规格内胆、纤维和树脂材料，按同一制造工艺连续生产的气瓶所限定的数量。3. 1.6 自紧auto-frettage 通过对气瓶施加内压力，使内胆产生塑性变形，使得气瓶在零压力下，内胆承受压应力，纤维承受拉应力。3. 1. 7 极限弹性腾胀量rejectlon elastic expansion (REE) 在每种规格型号气瓶设计定型阶段，由制造单位规定的气瓶弹性膨胀量的合格上限值，单位为毫升。该数值不超过若干批相同规格型号气

9、瓶在水压试验压力下弹性膨胀量平均值的1.1倍。3. 1. 8 最小爆破压力minimum burst pressure 气瓶设计时规定的水压爆破试验应满足的最低爆破压力值。3.1.9 剩余爆破压力residual burst pressure 气瓶在经过疲劳、热循环、跌落等试验后所测得的实际爆破压力值。3.2 符号下列符号适用于本文件。Rm 实测抗拉强度，MPa;Rpa.2 规定非比例延伸强度，MPa;A 断后伸长率，%。2 GB 28053-2011 4 型式和参数4. 1 型式气瓶结构一般应符合图1所示的型式。说明:1 瓶口螺纹;2一一纤维缠绕层;3一一内胆。2 3 T型沿气瓶轴线设计一个

10、或两个瓶口。4.2 型号标记气瓶型号标记表示如下:图1气瓶结构型式CRP m - xxx - xx - xx - x 2 3 S型|二9:Jflm!(T或S)气瓶公称工作压力，MPa气瓶公称容积，L内胆公称外径，mm表示全缠绕表示缠绕复合气瓶示例:内胆公称外径145mm，气瓶公称容积6.8L，气瓶公称工作压力30MPa，两头口，其型号标记为:CRP m -145-6. 8-30-S 5 技术要求5. 1 内胆要求5. 1. 1 内胆材料5. 1. 1. 1 应采用6061铝合金材料，材料的化学成分应符合表1的规定。3 GB 28053-2011 表1铝合金化学成分其他元素Si Fe Cu 岛1

11、nMg Cr Zn Ti Pb Bi 单项总体最小值0.40 0.15 0.80 0.04 含量%最大值0.80 O. 70 0.40 0.15 1. 20 0.35 0.25 0.15 0.003 0.003 0.05 0.15 检验方法应符合GB/T20975的规定。5. 1. 1. 2 内胆材料应满足相应标准的规定，铸键按YS/T67的规定，挤压棒材按GB/T3191的规定，板材按GB/T3880. 13880. 3的规定，管材按GB/T4437. 1的规定。铸链的晶粒度不应低于二级，晶粒度的检验方法符合GB/T3246.2的规定。5. 1. 1.3 内胆材料应有材料制造单位的产品质量合

12、格证明书，并经气瓶制造单位复验合格后方可使用。5. 1. 1. 4 应按材料炉罐号进行化学成分复验。Pb、Bi含量可依据产品质量证明书的数据进行确认。5. 1. 1. 5 铸链应进行超声波探伤，超声波检测按20% 30%-50% 50% 层间剪切试验、J水压爆破试验、J、/、/、/疲劳试验、J、/、/、J高低温疲劳试验、J、/热循环试验、JJ 跌落试验、J、/、/、/枪击试验、J、J、/、J火烧试验、/J J 、J应力分析、/、/、/注:为做，为不做。8 标志、包装、运输和储存8. 1 标志8. 1. 1 应对每只气瓶作清晰的永久性的标记，标记应植入树脂层内。8. 1. 2 标记项目应包含以下

13、内容:a) 气瓶编号;b) 气瓶公称容积，L;c) 气瓶公称重量，kg;d) 气瓶充装介质名称或代号;巳)气瓶公称工作压力.MPa;f) 气瓶水压试验压力，MPa;g) 制造单位名称或代号;h) 气瓶制造年月;i) 气瓶设计使用寿命;j) 监督检验标志;k) 制造单位许可证编号;D 产品标准;m)水压试验极限弹性膨胀量(REE)。8.2 包装、/、/、/、/、/、J、/、/制造设备变化不满足原工艺、J、/、/、/、/、/、/8.2. 1 气瓶出厂时，若不带间，其瓶口应采取可靠措施加以密封，以防止沾污。8.2.2 气瓶应妥善包装，防止运输时损伤。8.2.3 包装运输标志应符合GB191的有关规定

14、。内胆变化端部或厚度减小、/、J、J、J11 GB 28053-2011 8.3 运输8.3.1 气瓶的运输应符合运输部门的有关规定。8.3.2 在运输和装卸过程中，应防止碰撞、受潮和损坏附件，尤其要防止缠绕层的划伤。8.4储存气瓶不应储存在日光曝晒和高温、潮湿及含有腐蚀介质的环境中。9 产品合格证和批量检验质量证明书9. 1 产晶合格证9. 1. 1 经检验合格的每只气瓶均应附有产品合格证及使用说明书。9. 1. 2 产品合格证应包含以下内容:a) 气瓶型号;b) 气瓶编号;c) 气瓶实测水容积;d) 气瓶实测重量;e) 气瓶充装介质或代号;f) 气瓶公称工作压力;g) 气瓶水压试验压力;h

15、) 制造单位名称或代号;i) 气瓶制造年月;j) 气瓶设计使用寿命;k) 监督检验标记;1) 气瓶制造单位许可证编号;m) 产品标准;n) 水压试验极限弹性膨胀量(REE); 0) 内胆材料牌号;p) 纤维材料牌号;q) 树脂材料牌号50 定期检验周期。9.2 批量检验质量证明书9.2. 1 经检验合格的每批气瓶，均应附有批量检验质量证明书，气瓶使用方均应有批量检验质量证明书的复印件。9.2.2 批量检验质量证明书的内容，应包括本标准规定的批量检验项目，参见附录c9.2.3 制造单位应妥善保存气瓶的检验记录和批量检验质量证明书的复印件(或正本)，保存时间不少于15年。12 A.1 概述附录A(

16、规范性附录)气瓶阀装配扭矩GB 28053-2011 本附录规定了气瓶阅装配扭矩，适用于由常规材料如铜、不锈钢和碳素钢制造的气瓶阁。A.2 气瓶阔装配扭矩(见表A.l)表A.1气瓶阀装配扭矩扭矩IN.m) 螺纹规格口unmax M18 85 100 M25 95 130 M30 95 130 13 GB 28053-2011 附录B(资料性附录)螺纹剪切应力安全系数计算方法B.1 概述本附录规定了气瓶瓶口螺纹的剪切应力安全系数计算方法。B.2 螺纹剪切应力安全系数计算方法B. 2.1 计算公式螺纹剪切应力安全系数即材料剪切强度(Tm)与螺纹剪切应力的比值。铝合金材料剪切强度(Tm)取0.6倍的

17、材料抗拉强度。内、外螺纹剪切应力按公式(B.l)、(B.2)分别计算:式中:F. L=-._-n zAn F. rw =一一zAw 马一一内螺纹的剪切应力，单位为兆帕(MPa); Fw一一最大轴向外载荷，单位为牛(N); z 一一啃合的螺纹牙数;An一一内螺纹牙的受剪面积，单位为平方毫米(mm2);L一一外螺纹的剪切应力，单位为兆帕(MPa); A由外螺纹牙的受剪面积，单位为平方毫米(mm勺。最大轴向外载荷按式(B.3)计算:F四=内A式中zP内一一气瓶内压力，单位为兆帕(MPa); A 瓶口内螺纹开孔受压面积(取内螺纹的大径)，单位为平方毫米(mm勺。内、外螺纹牙的受剪面积按公式(B.的、(

18、B.5)分别计算zIr1 An=dmin I专十tar叮(dmin-.( B.1 ) .( B.2 ) .(B. 3) Irl Aw=Dl皿|专+tan 2 (d2min - D 1max ) I .( B.5 ) 式中zdmin 一一外螺纹最小大径，单位为毫米(mm);P 一一螺纹的螺距，单位为毫米(mm); 一一螺纹的牙形角，单位为度C);D2max一一瓶口内螺纹最大中径，单位为毫米(mm);D1max 瓶口内螺纹最大小径，单位为毫米(mm);d2min一一外螺纹最小中径，单位为毫米(mm)。瓶口内螺纹和外螺纹的啃合情况和计算取值见图B.1，且有以下关系式成立:14 GB 28053-20

19、11 P ， PP ， P b=一+2x=一+tan一(dmin-D2max)，b一一+2一一+tan一(d2min-D1max)。2 I l.OU 2 Umin .LJ2max .l U- 2 I t.y一2 - 2 瓶口内螺纹外螺纹图B.1瓶口内螺纹和外螺纹瞄合尺寸及受力部位示意图B.2.2 计算示例气瓶采用铝合金内胆，材料抗拉强度保证值为290MPa，气瓶公称工作压力30MPa，水压试验压力50 MPa，瓶口螺纹为M18X 1. 5-6H，有效螺纹13牙，计算气瓶水压试验压力下螺纹剪切应力安全系数。解:根据螺纹标准，M18X1.5螺纹的牙型角为600，其6H内螺纹的极限尺寸如下:公称直径

20、螺距大径中径小径D P Dmin DZm皿D2min D1ma军D1min 18.0 1. 50 18.000 17. 216 17.026 16.676 16. 376 相应的6g外螺纹的极限尺寸如下:公称直径螺距大径中径小径d P d=x dmin d2max d 2min d 1max 18.0 1. 50 17.968 17.732 16.994 16.854 16. 344 all-14PO -。，巧tqu qu 巧t巧i叮i 旷一2n a + 凹2le-9自qJ 勺，t A也叫u一一lIt-14D n,d 42，1、川一2问n)飞VTEazEA 如忖m荷受P一2泊载的叫L以外牙MJ

21、U向纹k日轴螺一一一一大内人最Fw=P内A=50X3.14X18.02/4=12 717(N) 内螺纹的剪切应力Tn:Fw 12717 r_=一一-，n :-nn 16. 769(MPa) zAn 13 X 58.336 螺纹剪切应力安全系数:一.6X290-m一-一一一一=10.38T n 16.769 计算值满足气瓶瓶口螺纹的设计要求。15 GB 28053-2011 附录C(资料性附录)呼眼器用复合气瓶批量检验质量证明书产品图号盛装介质制造许可证编号气瓶型号生产组批号本批气瓶共只编号从一一一-_号到一一一一号其中不包括下列瓶号:C.1 主要技术数据公称容积/L内胆公称外径/mm内胆设计壁

22、厚/mmC.2 内胆材料化学成分元素(质量分数)/% Si 标准值。.400.80 实测值Fe Cu 0.15 O. 70 0.40 C.3 内胆材料力学性能及金相组织Mn Mg 0.80 0.15 1. 20 试验胆号Cr 公称工作压力/MPa水压试验压力/MPa气密性试验压力/MPaZn Ti P 0.04 飞一、骂王0.250.15 0.35 0.003 Bi 其他Al 主二单项总体0.05 余量0.003 主二0.15检验项目规定值实测值抗拉强度Rm/MPa主主262规定非比例延伸强度RpO.2/MPa断后伸长率A/%金相组织元过烧242 I 10 C.4 水压爆破试验气瓶编号爆破压力

23、MPa 爆破起始位置C.5 疲劳试验气瓶编号疲劳试验后剩余爆破压力岛1Pa。GB 28053-2011 经检查和试验符合GB28053一20门的要求，该批气瓶是合格产品。监督检验单位:(盖章)气瓶制造单位:(检验专用章)监督检验员:(签字或盖章)检验负责人:(签字或盖章)年月日年月日FFON|仍旧。N阁。国华人民共和国家标准呼眼器用复合气瓶由GB 28053-2011 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)晤网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张1.5字数35千字2012年5月第一版2012年5月第一次印刷祷24.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107定价t号:155066 1-44801 GB 28053-2011 打印忖期:2012年6月18H F002