本標準規定了氣瓶水壓試驗方法、試驗裝置的基本要求及試驗操作要點。
本標準適用於試驗壓力為1.5~45MPa的氣瓶水壓試驗。
本標準不適用於已填充固體填料的氣瓶。
2 術語
本標準采用下列定義
2.1 瓶體異常
水壓試驗中發生下列任壹現象時,稱為瓶體異常:
——瓶體泄漏;
——由於瓶體本身的原因導致了保壓期間壓力下降;
——在試驗壓力的作用下瓶體上發生了可見變形;
——瓶體上發生明顯響聲。
2.2 待試瓶
準備進行水壓試驗的氣瓶。
2.3 受試瓶
正在進行水壓試驗的氣瓶。
3 可供采用的試驗方法
本標準規定下列三種可供采用的試驗方法:
a)耐壓試驗;
b)外測法氣瓶容積變形試驗(簡稱外測法試驗);
c)內測法氣瓶容積變形試驗(簡稱內測法試驗)。
在需要測量容積殘余變形率的情況下,本標準推薦采用帶有活動量管的試驗裝置進行外測法試驗。
4 對試驗裝置的要求
4.1 試驗裝置必須具備有效的控制試驗壓力的設施。
4.2 除試驗壓力和受試瓶瓶口部位因密封而需受力以及實施外測法時水套中的水對氣瓶施加的液體靜壓力外,試驗裝置不得對受試瓶施加能影響瓶體變形的其他外力。
4.3 試驗裝置的內部必須保證清潔。禁油與非禁油氣瓶的試驗裝置不得混用。
4.4 水壓泵必須具有良好的密封性能。為使受試瓶緩慢而平穩地升壓,水壓泵的流量不宜過大。對於仲裁試驗,受試瓶升壓時其瓶體環向應力的增長速率不得大於10N·mm-2·s-1。
4.5 試驗裝置連同受試瓶內的空氣應能完全排出。
4.6 試驗裝置、受試瓶及待試瓶必須置於同壹室內,且應避免日光直射和其他熱源的影響。
4.7 外測法試驗裝置應對溫度變化有較好的適應性,其水套及水套蓋必須有足夠的剛性以免在裝置運行時產生附加變形;試驗裝置上設有活動量管時,量管支架上的水準線必須相對固定;試驗裝置必須按附錄A(標準的附錄)進行校驗。
4.8 內測法試驗裝置全部承壓管道必須采用金屬管裝設,承壓管道在受試瓶試驗壓力下的壓入水量B值(不含管道容積)的測量周期不得超過三個月,且在試驗裝置檢修後必須重新測量,B值的測量方法見附錄B(標準的附錄)。試驗裝置的水壓泵是單缸單作用泵時,泵在停止狀態下應能從泵的外部判明和調整柱塞的行程位置。
4.9 試驗裝置中的承壓管道必須固定。新試驗裝置或檢修後的試驗裝置必須進行水壓試驗,以確保承壓管道有足夠的強度與良好的密封,試驗壓力應等於試驗裝置最高工作壓力的2倍。
4.10 試驗裝置上應采用時間繼電器控制保壓時間。
4.11 試驗裝置連同受試瓶必須具備可靠的安全防護設施。
5 檢測儀表及稱量衡器
5.1 壓力測量儀表
5.1.1 試驗裝置上至少應在兩點各安裝壹只能同時正確顯示試驗壓力的電接點壓力測量儀表,其量程宜是受試瓶試驗壓力的2~3倍,用於讀取試驗壓力的壓力測量儀表之精度級別必須不低於1.5級。該壓力測量儀表的定期檢驗周期不得超過壹個月。
5.1.2 為了便於校驗顯示試驗壓力用的壓力測量儀表,必須在試驗裝置上安裝精密壓力測量儀表,其精度級別不得低於0.4級,其量程不宜超過受試瓶試驗壓力的2倍。在每天開始試驗第壹只氣瓶時或發現壓力測量儀表的指示異常時,應用精密壓力測量儀表進行校驗。試驗裝置正常運行時,必須關嚴通往精密壓力測量儀表的閥門。精密壓力狽0量儀表本身的定期檢驗按有關規定執行。
5.2 溫度測量儀表
用於測量試驗用水溫度和環境溫度的溫度測量儀表,其最小刻度值應不大於1℃。溫度測量儀表的定期檢驗周期為二年。
5.3 量管
5.3.1 外測法試驗裝置中使用的量管,其測量受試瓶容積全變形值的量程段上刻度值的相對誤差或內測法試驗裝置中使用的量管,在其測量受試瓶總壓入水量的量程段上刻度值的相對誤差應不大於±1%,其最小刻度值應與這壹誤差要求相適應。
5.3.2 量管在測量受試瓶容積殘余變形值的量程段上刻度值相對誤差應不大於±1%,其最小刻度值應不大於0.1mL;對大於100mL的氣瓶,其最大刻度值可適當增大。
5.4 稱量衡器
用於稱量受試瓶質量的衡器,其最大稱量應是常用稱量值的1.5~3.0倍,其允許誤差應符合JJGl4第17條“中準確度”的要求,校驗周期應不超過三個月。
6 試驗用水
6.1 水質
6.1.1 試驗用水必須是潔凈的淡水。
6.1.2 受試瓶是含鉻合金鋼氣瓶時,試驗用水中氯離子含量應不大於25×10-6。
6.1.3 受試瓶用於充裝氧或其他強氧化性介質時,註入或壓人受試瓶中的試驗用水嚴禁受到油脂的汙染。
6.2 水溫
6.2.1 試驗用水的溫度不得低於5℃。
6.2.2 試驗用水的溫度與環境溫度之差不宜大於5℃。
6.2.3 對於外測法試驗,試驗前後受試瓶內水溫的變化及受試瓶內外水溫之差均應不大於2℃。
6.2.4 對於內測法試驗,待試瓶內的水溫與試驗時即將壓人到受試瓶內的水溫之差應不大於2℃。
6.3 供水方式
6.3.1 在設有試驗裝置的室內必須設置盛裝試驗用水的水槽,水槽的盛水量應與日檢氣瓶量相適應。水槽內充入新水後必須敞口放置24h,方可用於水壓試驗。
6.3.2 試驗用水應能穩定連續供給。
7 待試瓶
7.1 待試瓶必須是除水壓試驗外按有關標準檢驗合格的氣瓶。
7.2 待試瓶外表面應清潔,瓶內殘留物應除掉,瓶體上可拆附件必須拆卸掉。
7.3 對於定期檢驗的待試瓶,用水槽中的試驗用水將其註滿後應在試驗裝置的室內靜置8h以上。
7.4 對於內側法試驗和耐壓試驗,待試瓶的外表面應擦幹。
7.5 待試瓶試驗前宜用木槌輕擊待試瓶瓶體,排盡附著於瓶內壁的氣泡,並用水補滿。
8 試驗條件
8.1 試驗壓力
必須按待試瓶上標記的試驗壓力或按待試瓶上標記的公稱工作壓力依照有關標準的規定確定待試瓶的試驗壓力。
8.2 試驗溫度
必須在臨試驗前測出待試瓶內試驗用水的溫度,將其作為試驗溫度。
8.3 試驗壓力下的保壓時間
受試瓶在試驗壓力下的保壓時間必須符合有關標準的規定,但不得小於30s。
9 試驗裝置流程、操作步驟和試驗結果的記錄
9.1 耐壓試驗
本方法僅對受試瓶進行耐壓試驗而不測量其容積變形。對於受試瓶,當其充裝介質相同且試驗壓力相同時,允許對多只受試瓶同時進行試驗。
9.1.1 試驗裝置流程
試驗裝置流程見圖1。
9.1.2 操作步驟
9.1.2.1 記錄待試瓶的有關數據
將待試瓶上標記的出廠編號、公稱工作壓力、試驗壓力、氣瓶質量、氣瓶容積等記入記錄。對於定期檢驗的氣瓶,還應將待試瓶的制造國別、制造廠代號、出廠日期、氣瓶所屬單位名稱記入記錄。
測量並記錄試驗溫度。
9.1.2.2 安裝受試瓶
用專用接頭R1~Rn將受試瓶I1~In聯接到試驗裝置上。
9.1.2.3 排氣
在閥F0、ET關閉的狀態下開啟其余閥門,使試驗用水註入試驗裝置並排放試驗裝置中的空氣,必要時開啟水壓泵J加速空氣的排放。當有水從閥E1′~En′流出能確認空氣已排盡時,依次關閥E1′~En′。
9.1.2.4 檢漏
啟動或繼續開動水壓泵J,當壓力測量儀表Kc和K1~Kn的示值升到受試瓶的公稱工作壓力時,停止水壓泵J,關閉閥E後檢查是否有泄漏。
若發現某只受試瓶瓶體泄漏,則關閉相應的進水閥和開啟相應的卸壓閥(例如受試瓶I2瓶體泄漏時,應關閉閥E2和開啟閥E2′),中止該受試瓶的試驗。在該瓶體上做出泄漏標記,將泄漏情況記入記錄。
9.1.2.5 升壓
在無泄漏的情況下開啟閥E,啟動水壓泵J,當壓力測量儀表Kc和K1~Kn的示值升到受試瓶I1~In的試驗壓力時(已中止試驗的受試瓶除外),停止水壓泵J,關閉閥E和E1~En。
9.1.2.6 保壓
從關閉好閥E起開始保壓計時,仔細觀察壓力測量儀表K1~Kn的示值是否下降,若發現某只受試瓶出現瓶體異常,則應記入記錄。
9.1.2.7 卸壓
達到規定的保壓時間後,開啟閥E1′~En′並卸掉壓力。
9.1.2.8 檢查受試瓶
檢查受試瓶I1~In(已中止試驗者除外)的瓶體是否有泄漏現象或發生了可見變形,若有則應記入記錄。
9.1.2.9 拆卸受試瓶
從試驗裝置上卸下受試瓶,從受試瓶上卸下專用接頭。
9.1.3 試驗結果的記錄
在試驗記錄中必須記載下列內容:
a)試驗日期;
b)實際試驗壓力;
c)實測試驗溫度;
d)實際保壓時間;
e)發生過何種瓶體異常現象;
f)試驗者簽字;
9.2外測法試驗
本方法是對受試瓶進行耐壓試驗的同時從受熱瓶外側測量其容積殘余變形率。為測量容積殘余變形率,所用的試驗裝置有活動量管型、固定量管型和稱量型三種類型。本條以典型的活動量管型試驗裝置為例,對外測法試驗的試驗裝置流程、操作步驟和試驗結果記錄的內容做出規定。
9.2.1 試驗裝置流程
試驗裝置的流程見圖2。
9.2.2 操作步驟
9.2.2.1 記錄待試瓶的有關數據(同9.1.2.1)
測量並記錄試驗溫度。
9.2.2.2 安裝受試瓶
將與水套蓋L匹配的專用接頭只旋緊在受試瓶I上,吊起受試瓶並將其懸入水套U,將
水套蓋乙緊固在水套U上,利用活接頭S將受試瓶I與承壓管道緊密聯接。
9.2.2.3 排氣
開啟閥F′和FA使試驗用水註入水套U,當水套內的空氣排凈後關閉閥FA,待量管內的水面對準支架的“水準線”時關閉閥F′;開啟閥E和EA,啟動水壓泵J,排盡承壓管道內的空氣後停止水壓泵J,關閉閥EA。
9.2.2.4 靜置
讀取量管內水面處的刻度值。靜置30s後觀察量管內的水面高度是否有飄移,若水面高度無飄移則可轉入下步操作。否則重復本步操作。
9.2.2.5 量管零位調整
沿支架G調整量管位置,使量管H上的“0”刻度線對準支架G上的水準線,利用閥F′和FA的開啟或關閉調整量管內水面的高度,使水面對準“0”刻度線。
9.2.2.6 檢漏
啟動水壓泵J,當壓力測量儀表Kc和K的示值升到受試瓶I的公稱工作壓力時,停止水壓泵J,關閉閥E後檢查是否有泄漏。
若發現量管內的水面不斷上升或壓力測量儀表K的示值下降,則表示有泄漏,應開啟閥EA,卸掉壓力,從水套U中取出受試瓶I。若判明受試瓶瓶體泄漏,則應記入記錄並中止該受試瓶的試驗。
9.2.2.7 升壓
在確認無泄漏的情況下開啟閥E,重新啟動水壓泵J。當壓力測量儀表Kc和K的示值升到受試瓶I的試驗壓力時,停止水壓泵J,關閉閥E。
9.2.2.8 保壓
從關閉好閥E起開始保壓計時。
達到規定的保壓時間後,沿支架下移量管H,使管內水面對準“水準線”,瀆取並記錄量管H內水面處的刻度值,此值即受試瓶I的容積全變形值△V。
保壓期間內若壓力測量儀表K的示值下降,則應記入記錄並中止該受試瓶的試驗。
9.2.2.9 卸壓
開啟閥EA緩慢卸壓,當壓力測量儀表的示值到達零後,沿支架G上移量管H,使量管內水面對準“水準線”,讀取並記錄量管H內水面處的刻度值,此值就是受試瓶I的容積殘余變形值△V′。
9.2.2.10 拆卸受試瓶
從試驗裝。置上卸下受試瓶I,從受試瓶I卸下專用接頭R。
9.2.3 計算
受試瓶的容積殘余變形率按式(1)計算:
………………………………………(1)
式中:——受試瓶的容積的殘余變形率,%;
△V′——受試瓶的容積殘余變形值,mL;
△V——受試瓶容積全變形值,mL。
9.2.4 試驗結果的記錄
在試驗記錄中必須記載下列內容:
a)試驗日期;
b)實際試驗壓力;
c)實測試驗溫度;
d)實際保壓時間;
e)容積全變形值;
f)容積殘余變形值;
g)容積殘余變形率;
h)發生過何種瓶體異常現象;
i)試驗者簽字。
9.3 內測法試驗
本方法是對受試瓶進行耐壓試驗的同時從受試瓶內側測量其容積殘余變形率。
9.3.1 試驗裝置流程
試驗裝置的流程見圖3。
9.3.2 操作步驟
9.3.2.1 記錄待試瓶的有關數據
測量待試瓶試前實際容積,其他記錄要求與9.1.2.1相同。
9.3.2.2 安裝受試瓶
用專用接頭R將受試瓶I聯接到試驗裝置上。
9.3.2.3 排氣
在閥ET和Fo關閉的狀態下,經閥F向量管H內註水。當有水由閥EA流出時,關閉F和Eo,開動水壓泵J,利用閥F控制量管內水面的高度。當有水從閥EA流出確認空氣已經排盡時,關閉閥EA。
9.3.2.4 檢漏
繼續開動水壓泵Jo當壓力測量儀表Kc和K的示值升到受試瓶I的公稱工作壓力時,停止水壓泵,關閉閥E進行檢漏。
9.3.2.5 檢驗排氣效果
在確認無泄漏的情況下,開啟閥E,利用Eo緩慢卸壓直到壓力測量儀表K和Kc的示值到達“零”在卸壓過程中必須仔細觀察量管H內是否有氣泡浮出。若有氣泡浮出時,應按9.3.2.3重新排氣;若無氣泡浮出則可轉入下步操作。
9.3.2.6 升壓
使用單缸單作用水壓泵時,調整柱塞行位到“後止點”的位置。
關閉閥Eo,利用F和Fo的開啟或關閉調節量管內的水面對準量管H和“0”刻度線。開動水壓泵J,當壓力測量儀表Kc和K的示值達到受試瓶I的試驗壓力時,停止水壓泵J,關閉閥E。
9.3.2.7 保壓
從關閉好閥E時開始保壓、計時。
使用單缸單作用水壓泵時,調整柱塞行位到“後止點”的位置。
在保壓期間內應註意觀察壓力測量儀表K示值是否下降,若有示值下降現象應記入記錄。達到規定的保壓時間後讀取並記錄量管H水面處刻度值,此值即是受試瓶I的總壓入水量A。
9.3.2.8 卸壓
開啟閥E,利用閥Eo緩慢卸壓。當壓力測量儀表K的示值回到“零”後讀取並記錄量管H內水面處的刻度值,此值就是受試瓶I的容積殘余變形值△V′。在卸壓過程中應仔細觀察量管H中是否有氣泡浮出,若有氣泡浮出則本次試驗無效。記錄氣泡浮出現象並中止該受試瓶的試驗。
9.3.2.9 卸下受試瓶
從試驗裝置上卸下受試瓶I,從受試瓶上卸下專用接頭R。
9.3.3 計算
按9.2.3規定的方法計算受試瓶I的容積殘余變形率。但式(1)中的△V按式(2)計算:
………………………… (2)
式中:A——受試瓶在實際試驗壓力下的總壓入水量,mL;
B——承壓管道在受試瓶實際試驗壓力下的壓入水量,mL;
V——受試瓶試前的實際容積,mL;
Ph——受試瓶的實際試驗壓力,MPa;
——在試驗溫度和受試瓶實際試驗壓力下水的平均壓縮系數[見附錄C(標準的附錄)],1/MPa。
9.3.4 試驗結果的記錄
在試驗記錄中必須記載下列內容:
a)試驗日期;
b)受試瓶試驗前的實際容積;
c)實測試驗溫度;
d)實際試驗壓力;
e)實際保壓時間;
f)受試瓶在試驗壓力下的總壓入水量;
g)承壓管道在受試瓶試驗壓力下的壓入水量;
h)容積全變形值;
i)容積殘余變形值;
j)容積殘余變形率;
k)發生過何種瓶體異常現象;
l)試驗者簽字。
10 計算數值修約規則
本標準中式(1)、式(2)及附錄A中式(A1)的計算結果按下述規則進行修約。
按四舍五入的規則修約到壹位小數;但當第二位小數是“5”且其後的數字為“0”時,若“5”左面的小數為奇數,則進“1”,若為偶數時,則舍去。
例 12.34應修約成12.3;12.354應修約成12.4;
12.35應修約成12。4;12.45應修約成12.4。
11 試驗中的註意事項
11.1 安裝壓力測量儀表時,應註意排凈壓力測量儀表及其接管內的空氣。
11.2 水壓試驗前必須拆除防震圈,放松夾緊氣瓶用的夾具。
11.3 在升壓過程中若發現升壓速度明顯增快或減慢的現象時,應立即停止水壓泵,尋找升壓速度異常的原因並予以處置。
11.4 受試瓶內的壓力超過公稱工作壓力後,不得使受試瓶受到沖擊或碰撞。
11.5 壓力測量儀表的示值未降為“零”時,嚴禁拆卸承壓管道上的壹切承壓件和拆裝受試瓶,嚴禁旋緊承壓管道上的接頭。
11.6 卸壓時必須使壓力緩慢下降。
11.7 壹般情況下試驗裝置應按待試瓶的充裝介質分類使用或專用。如用同壹試驗裝置試驗充裝介質不同的待試瓶時,應註意待試瓶內未除凈的殘留物可能彼此產生影響,必要時應更換試驗用水。
11.8 若發現試前準備或試驗過程中某壹環節有失誤,而可能影響試驗結果的正確性時,則該次試驗無效。對於試驗無效的受試瓶若試驗中已將壓力升到受試瓶試驗壓力的90%以上時,應將試驗壓力提高0.7MPa,或提高至原試驗壓力的1.1倍(取兩者中的小值),重新進行試驗;如需計算容積全變形及容積殘余變形率,應按提高後的壓力進行計算。
附錄A
(標準的附錄)
外測法試驗裝置的校驗
本附錄適用於外測法試驗裝置的校驗。
A1 供校驗試驗裝置的標準瓶必須附有容積全變形值—壓力曲線或對照表。標準瓶的公稱容積應與受試瓶的公稱容積相等或接近。
A2 凡遇到下列情形之壹時均應校驗試驗裝置:
a)試驗裝置的停用時間大於2h並欲重新使用時;
b)受試瓶的試驗壓力改變時;
c)受試瓶的公稱容積改變時;
d)對試驗裝置的運行狀態有疑問時;
e)試驗裝置檢修後準備投入使用時。
A3 用標準瓶校驗試驗裝置時的校驗壓力應等於待試瓶的試驗壓力,但不得高於標準瓶的最高工作壓力。
A4 校驗壓力下的保壓時間為30s。
A5 校驗試驗裝置時以標準瓶替代受試瓶,按9.2.2中規定的操作步驟進行試驗裝置的校驗。但在執行9.2.2.1時必須記錄標準瓶的代號或標準瓶的公稱容積。
A6 按式(A1)計算全變形容積相對誤差:
…………………………………(A1,
式中:——全變形容積相對誤差,%;
△V——在校驗壓力下標準瓶的實測容積全變形值,mL;
△VB——在校驗壓力下標準瓶的標準容積全變形值(由標準瓶所附容積全變形值—壓力曲線或對照表給出),mL。
計算的結果應按標準條文第10條款的規定舍人到小數點後第1位。將舍人後的值記入記錄。
A7 校驗結果應順次記錄在受試瓶的試驗記錄中。對試驗裝置的每次校驗,其結果在記錄表中均占壹行。校驗結果的記錄必須記載下列內容:
a)校驗日期(記入試驗日期欄內);
b)校驗溫度(記入試驗溫度欄內);
c)校驗壓力(記入試驗壓力欄內)。
d)容積全變形值;
e)容積殘余變形值;
f)全變形容積相對誤差(記入發生過何種瓶體異常現象欄內);
g)校驗者簽字(簽於試驗者簽字欄內)。
A8 同時符合下列要求的試驗裝置可以用於待試瓶的水壓試驗:
a)全變形容積相對誤差不大於±1%;
b)標準瓶在校驗壓力下實測容積殘余變形值為零。
A9 使用標準瓶校驗試驗裝置的註意事項如下:
a)標準瓶充水後必須註意防凍;
b)標準瓶充水放置時應註意防止腐蝕;
c)標準瓶長期不用時,應倒凈試驗用水並進行內腔幹燥處理後保存;
d)為避免標準瓶被磨損,宜將標準瓶放置在軟質地面上,搬運標準瓶時不得在硬質地面上拖行;
e)為保護標準瓶瓶口螺紋,與試驗裝置聯接的專用接頭不宜經常裝卸;
f)標準瓶外表面上的漆色和字樣要易於與待試瓶相區別;
g)應保護好標準瓶外表面的塗漆;
h)經反復校驗試驗裝置均達不到A8的要求而又找不到試驗裝置本身的缺陷時,應檢驗標準瓶是否合格或更換另壹只合格的標準瓶對試驗裝置進行校驗。
附錄B
(標準的附錄)
B值測定方法
B1 準備
B1.1 將內測法試驗裝置按圖B1聯接。
B1.2 將測定月值專用氣瓶I註滿水,在裝有試壓裝置的室內靜置8h以上。
B1.3 註滿水的氣瓶在靜置期間,每隔壹段時間用木槌或膠槌自下而上輕擊瓶壁,使附於內壁的氣泡浮出。每次輕擊氣瓶後,如瓶內水面下降,則應從試壓裝置的供水槽取水補入氣瓶。
B2 排氣
B2.1 卸掉精密壓力表KT,開啟閥E、Eo、ET、EA,通過閥F向試驗系統註水,直至閥ET、EA及接閥EB的管頭有水流出時,關閉閥EA、ET和F。
B2.2 將閥EB裝到專用瓶I上並與試驗管頭連接,關閉閥Eo,向量管H內註水;然後按標準條文9.3.2.3的試驗程序反復置換全系統的氣泡,直至量管H回水無氣泡出現時為止。
B2.3 將量管內的水註至刻度“0”之後,按標準條文9.3.2.6中的程序升壓至受試瓶的試驗壓力,然後保壓;在保壓期間,如果壓力不下降,則關閉閥ER。
B3 測定B值
向量程為50mL到100mL的滴定管H1中註水至刻度“50”mL處,然後緩慢開啟閥EA,將彎管中流出的水放入滴定管中,待彎管中無水流出時,關閉閥EA;開啟閥EB、Eo泄壓,並記錄滴定管H1中水平面處的刻度值,然後用“50”減該刻度值,其差數即為B值。