ГОСТ ISO 11114-4-2017

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

БАЛЛОНЫ ГАЗОВЫЕ ПЕРЕНОСНЫЕ

Совместимость материалов, из которых изготовлены баллоны и клапаны, с содержимым газом

Часть 4

Методы испытания для выбора металлических материалов, устойчивых к водородному охрупчиванию

Transportable gas cylinders. Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents. Part 4. Test methods for selecting steels resistant to hydrogen embrittlement

МКС 27.075

Дата введения 2019-03-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

     Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "КВТ" (ООО "КВТ") и Некоммерческим партнерством "Национальная ассоциация водородной энергетики" (НП "НАВЭ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 029 "Водородные технологии"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 августа 2017 г. N 102-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 ноября 2018 г. N 934-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 11114-4-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2019 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 11114-4:2014* "Баллоны газовые переносные. Совместимость материалов, из которых изготовлены баллоны и клапаны, с содержимым газом. Часть 4. Методы испытания для выбора металлических материалов, устойчивых к водородному охрупчиванию" ("Transportable gas cylinders - Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents - Part 4: Test methods for selecting metallic materials resistant to hydrogen embrittlement", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт ISO 11114-4 разработан Техническим комитетом TC 58 "Газовые баллоны" Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Международная организация по стандартизации (ISO) представляет собой всемирную федерацию, состоящую из национальных органов по стандартизации (комитеты - члены ISO). Работа по разработке международных стандартов обычно ведется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в теме, для решения которой он образован, имеет право быть представленным в этом техническом комитете. Международная организация по стандартизации (ISO) тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.

Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, приведенными в директивах ISO/IEC Directives, часть 2.

Главной задачей технических комитетов является подготовка международных стандартов. Проект международного стандарта, принятый техническими комитетами, передается комитетам-членам на голосование. Для публикации международного стандарта требуется его одобрение по крайней мере 75% комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.

Следует обратить внимание на тот факт, что отдельные элементы разработанного стандарта могут являться объектами патентного права. ISO не несет ответственности за идентификацию любых или всех подобных патентных прав.

Настоящий стандарт разработан техническим комитетом ISO/TC 58 "Газовые баллоны".

Настоящий стандарт отменяет и заменяет 1-е издание - ISO 11114-4:2005, который технически переработан с внесением изменений, связанных с корректировкой критериев приемки, а также некоторой модификацией процедур.

Сжатый водород и некоторые водородсодержащие газы могут приводить к охрупчиванию металлических материалов, особенно стали. Такое охрупчивание приводит к повреждению (включая случаи взрывов) водородных баллонов, что вынудило потребителей и производителей газовых баллонов принять специальные меры.

Принятие этих мер помогло устранить все известные виды повреждения водородных баллонов из-за эффекта охрупчивания.

Главной рекомендацией стали сведение к минимуму напряжения в стенках баллона (см. ISO 11114-1) и исключение опасных дефектов.

Разработан предел прочности при растяжении, равный 950 МПа, для закаленных и отпущенных газовых баллонов из сталей типа 34 CrMo 4 с применением технологий выплавки стали, химического состава и технологий производства, использовавшихся для изготовления баллонов в начале 1980-х годов и успешно применяемых для рабочего давления газов 30 мПа (бар). Данная технология широко используется и в настоящее время.

В последние годы усовершенствование технологий выплавки стали, например снижение содержания серы и фосфора, позволило увеличить предел прочности при растяжении для материалов оборудования, предназначенного для работы с охрупчивающими газами, путем улучшения изломостойкости материала.

Экспериментальным путем было выявлено, что на водородное охрупчивание влияют следующие параметры:

a) микроструктура, обусловленная сочетанием химического состава и термической обработки;

b) механические свойства материала;

c) прилагаемое на стенки напряжение;

d) несовершенство внутренней поверхности сосуда, вызывающее концентрацию напряжения в отдельных местах;

e) характеристики содержащегося газа (состав, качество, давление и т.д.).

При разработке настоящего стандарта принимались во внимание только перечисления a) и b), касающиеся материала оборудования. Другие важные факторы, приведенные в перечислениях c) и d), рассмотрены в соответствующей части ISO 9809.

Настоящий стандарт определяет методы испытания для определения марок сталей, которые в сочетании с требованиями к производству баллонов, указанными в ISO 9809, обеспечат пригодность баллонов к использованию для хранения и транспортирования газа, способствующего охрупчиванию материала.

Некоторые низколегированные стали, помимо сталей типа 34 CrMo 4, могут также использоваться для производства баллонов для охрупчивающих газов при пределе прочности при растяжении менее 950 МПа.

Данные методы были разработаны после осуществления широкой международной программы, а также проведения лабораторных и натурных испытаний.

     1 Область применения

В настоящем стандарте приведены методы испытаний и оценка их результатов для марок сталей, используемых при производстве газовых баллонов (объемом не более 3000 л) и предназначенных для хранения водорода и других газов, обладающих свойствами охрупчивания.

Область применения настоящего стандарта касается бесшовных стальных газовых баллонов.

Требования настоящего стандарта не распространяются на использование баллонов, для которых соблюдается по меньшей мере одно из следующих условий использования (в таких случаях баллоны могут проектировать для обычных, не вызывающих охрупчивания, газов):

- рабочее давление заполняемого охрупчивающего газа ниже 20% испытательного давления баллона;

- парциальное давление заполняемого охрупчивающего газа, входящего в газовую смесь, ниже 5 МПа (50 бар) для водорода и других охрупчивающих газов, за исключением сероводорода и метантиола, для которых парциальное давление не должно превышать 0,25 МПа (2,5 бар).

Примечание - В таких случаях проектирование баллона осуществляется без учета явлений, связанных с охрупчиванием материала.

     2 Нормативные ссылки

Приведенные ниже нормативные ссылки* являются обязательными для применения настоящего стандарта.

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

Для датированных ссылок используется только то издание, которое указано в ссылке. Для недатированных ссылок используется последнее издание документа (включая изменения и поправки).

ISO 7539-1:1987, Corrosion of metals and alloys - Stress corrosion testing - Part 1: General guidance on testing procedures (Коррозия металлов и сплавов. Испытание на коррозию под напряжением. Часть 1. Общее руководство по методикам испытаний)

ISO 7539-6:2011, Corrosion of metals and alloys - Stress corrosion testing - Part 6: Preparation and use of precracked specimens for tests under constant load or constant displacement (Коррозия металлов и сплавов. Испытание на коррозию под напряжением. Часть 6. Приготовление и использование образцов, подвергнутых предварительному растрескиванию, для испытаний при постоянной нагрузке или постоянном смещении)

ISO 9809-1, Gas cylinders - Refutable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1100 MPa (Баллоны газовые. Бесшовные стальные газовые баллоны многоразового использования. Проектирование, конструирование и испытание. Часть 1. Закаленные и отпущенные стальные баллоны с пределом прочности при растяжении менее 1100 МПа)

ISO 9809-2, Gas cylinders - Refutable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1100 MPa (Баллоны газовые. Бесшовные стальные газовые баллоны многоразового использования. Проектирование, конструирование и испытание. Часть 2. Закаленные и отпущенные стальные баллоны с пределом прочности при растяжении более или равном 1100 МПа)

ISO 11114-1:2012, Gas cylinders - Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents - Part 1: Metallic materials (Баллоны газовые. Совместимость материалов, из которых изготовлены баллоны и клапаны, с содержимым газом. Часть 1. Металлические материалы)

ISO 11120, Gas cylinders - Refutable seamless steel tubes of water capacity between 150 I and 3000 I - Design, construction and testing (Баллоны газовые. Бесшовные стальные трубы вместимостью от 150 л до 3000 л воды для транспортировки газа, пригодные для повторного использования. Расчет, конструкция и испытания)

     3 Термины, определения и обозначения

     3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями, согласованные с ISO 7539-1.

3.1.1 охрупчивающие газы  (embrittling gases): Газы, указанные в ISO 11114-1, таблица А.3, группа 2, и таблица А.12, группа 11.

3.1.2 разрывное давление водорода; (hydrogen rupture pressure, ): Максимальное давление, зафиксированное во время испытания на разрыв с использованием водорода.

3.1.3 разрывное давление гелия; (helium rupture pressure, ): Максимальное давление, зафиксированное во время испытания на разрыв с использованием гелия.

3.1.4 показатель водородного охрупчивания (hydrogen embrittlement index): Максимальное значение соотношения как функция скорости нарастания давления.

3.1.5 растрескивание под воздействием окружающей среды (environmentally-assisted cracking): Синергетическое воздействие на металл, вызванное одновременным действием определенной среды и номинально статического напряжения растяжения, вызывающее образование трещин.

3.1.6 пороговое напряжение (threshold stress): Напряжение, при превышении которого трещина образуется и растет, для определенных условий испытания.

3.1.7 коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации; (plane strain stress intensity factor, ): Функция приложенной нагрузки, длины трещины и конфигурации образца "напряжение х длина".