(高清版)GBT 11640-2021 鋁合金無縫氣瓶

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) I 1 24型式和參數(shù) 3 5 97檢驗(yàn)規(guī)則 9產(chǎn)品合格證和批量檢驗(yàn)質(zhì)量證明書 附錄A(規(guī)范性)腐蝕試驗(yàn) 27附錄C(規(guī)范性)鋁瓶的裝閥扭矩 附錄D(資料性)螺紋剪切應(yīng)力安全系數(shù)計(jì)算方法 附錄E(資料性)鋁瓶制造缺陷的描述和判定 附錄F(規(guī)范性)壓扁試驗(yàn)方法 附錄G(資料性)鋁合金無縫氣瓶批量檢驗(yàn)質(zhì)量證明書 I1章); 1鋁合金無縫氣瓶GB/T196普通螺紋基本尺寸GB/T197普通螺紋公差GB/T228.1金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法GB/T230.1金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T231.1金屬材料布氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法GB/T3934普通螺紋量規(guī)技術(shù)條件GB/T13005氣瓶術(shù)語2GB/T15385氣瓶水壓爆破試驗(yàn)方法GB/T15970.6—2007金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第6部分：恒載荷或恒位移下的預(yù)裂GB/T20975(所有部分)鋁及鋁合金化學(xué)分析方法YS/T67變形鋁及鋁合金圓鑄錠ISO11114-1氣瓶氣瓶和瓶閥材料與盛裝氣體的相容性第1部分：金屬材料(Gascylinders—Compatibilityofcylinderandvalvematerialswithgascontents—ParGB/T13005界定的以及下列術(shù)語和定義規(guī)定非比例延伸率為0.2%時(shí)的強(qiáng)度。A——斷后伸長率，%;344.2.1鋁瓶的公稱容積的允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。公稱容積V/L0052的規(guī)定?！堋堋堋堋堋堋堋堋堋堋堋堋堋堋苡嗔俊堋堋堋堋堋苡嗔?5.1.4.1板材應(yīng)符合GB/T3880.1～3880.3的規(guī)定。5.1.4.2在GB/T6519產(chǎn)品規(guī)格要求內(nèi)的板材，應(yīng)按A級(jí)進(jìn)行超聲波探傷，檢驗(yàn)方法按GB/T65195.2設(shè)計(jì)保證值Rg的85%。5.2.2.2鋁瓶水壓試驗(yàn)壓力ph為公稱工作壓力pw的1.5倍。設(shè)計(jì)應(yīng)力系數(shù)F取和0.85兩者的較小值。7圖2鋁瓶端部的典型結(jié)構(gòu)5.2.4.1瓶口厚度應(yīng)保證瓶口在承受上閥力矩和鉚合頸圈的附加外力時(shí)不產(chǎn)生明顯的塑性變形，其上閥力矩應(yīng)符合附錄C的規(guī)定。5.2.4.2瓶口螺紋應(yīng)貫穿瓶口；采用錐螺紋時(shí)，螺紋應(yīng)符合GB/T8335的規(guī)定；采用普通螺紋時(shí)，螺紋尺寸和公差應(yīng)符合GB/T192、GB/T196、GB/T197或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在水壓試驗(yàn)壓力ph下計(jì)算的剪切安全系數(shù)至少為10,且不少于6牙。普通螺紋剪切安全系數(shù)計(jì)算方法見附錄D。8不小于100N·m。時(shí)間允許偏差固溶處理96.1.2.2筒體圓度，在同一截面上應(yīng)不超過該截面平均外徑的2%。6.1.2.3筒體直線度，應(yīng)不超過筒體長度的0.6.1.2.4筒體平均外徑不超過公稱外徑的±1%。6.1.2.5瓶體的垂直度應(yīng)不超過筒體長度的1%。6.4.1.1取樣部位如圖3所示。a)取縱向?qū)ΨQ拉伸試樣2件；b)取金相試樣1件；c)取環(huán)向彎曲試樣2件，或壓扁試樣瓶(環(huán))1件。 6.4.2.1.2拉伸試樣形狀尺寸應(yīng)符合圖4要求，原始標(biāo)距取lo=5.65√S。。6.4.2.1.3拉伸試驗(yàn)方法按GB/T228.1執(zhí)行。實(shí)測抗拉強(qiáng)度Rm和實(shí)測屈服強(qiáng)度R.均不小于瓶體熱處理保證值，斷后伸長率A不小于12%。金相試驗(yàn)方法按GB/T3246.1執(zhí)行。6.4.4.1.2彎曲示意按圖5所示。彎曲角度180°,試驗(yàn)方法按GB/T232執(zhí)行。彎心直徑D?/mm注：壓頭間距大于或等于瓶體外徑時(shí)，由彎6.4.5.1.1壓扁試驗(yàn)方法按附錄F的規(guī)定執(zhí)行。硬度檢測按GB/T230.1或GB/T231.1不應(yīng)大于5%,12L及以下鋁瓶可免做容積殘余變形率。作壓力pw,保壓至少1min,瓶體、瓶閥和瓶體瓶閥聯(lián)接處均不應(yīng)泄漏。因許返修后重做試驗(yàn)。6.8.1.1水壓爆破試驗(yàn)按GB/T15385執(zhí)行。6.8.1.2水壓爆破試驗(yàn)時(shí)彈性變形區(qū)域升壓速率不應(yīng)超過0.5MPa/s,再以盡可能恒定的速率加壓直6.8.2.1鋁瓶瓶體實(shí)測屈服壓力p,和實(shí)測爆破壓力pb應(yīng)符合下列要求：b)pb≥1.6ph。圖6的規(guī)定。6.9.1.1試驗(yàn)方法按GB/T9252執(zhí)行。6.9.1.2循環(huán)壓力上限應(yīng)不低于鋁瓶的水壓試驗(yàn)壓力，循環(huán)壓力下限應(yīng)不高于水壓試驗(yàn)壓力的10%不超過最小設(shè)計(jì)底厚的1.15倍。抽取2只鋁瓶進(jìn)行試驗(yàn)。分別在2只鋁瓶筒體外表面中部最小壁厚處加工一條縱向缺陷，缺陷長度L。不小于4倍筒體設(shè)計(jì)壁厚。用于加工缺陷的刀具厚度約為12.5mm,頂角為45°~60°,刀尖頂角半徑re為0.25mm±稱外徑大于140mm時(shí)，刀具切削直徑(2R。)為30mm。缺陷深度應(yīng)不小于缺陷處實(shí)測厚度的60%。缺陷和刀具示意見圖7。按6.9.1進(jìn)行壓力循環(huán)試驗(yàn)，循環(huán)速率應(yīng)不超過5次/min,循環(huán)壓力上限應(yīng)不低于2/3pn×(S?/h)瓶體長度增加超過50%。檢驗(yàn)項(xiàng)目出廠檢驗(yàn)1√2內(nèi)、外表面√3√4√√5√√6√√7√√8√√9√√√√√√√√檢驗(yàn)項(xiàng)目出廠檢驗(yàn)√#彎曲試驗(yàn)與壓扁試驗(yàn)任取其一進(jìn)行。僅適用于新設(shè)計(jì)的瓶體材料選用7032、7060或其他熱處理后的最小屈服強(qiáng)度保證值大于380MPa的鋁瓶。8.1.1.3鋼印字體高度，鋁瓶外徑小于或等于70mm的為4mm,70mm～140mm的為5mm～圖8鋼印示意圖(續(xù))8.2涂敷8.2.1鋁瓶在涂敷前，應(yīng)清除表面油污等雜物，且在8.2.3涂敷工藝不應(yīng)影響鋁瓶熱處理性能。8.3包裝8.3.2鋁瓶應(yīng)妥善包裝，防止運(yùn)輸時(shí)損傷。8.4運(yùn)輸鋁瓶的運(yùn)輸應(yīng)符合運(yùn)輸部門的有關(guān)規(guī)定。8.5儲(chǔ)存鋁瓶不應(yīng)儲(chǔ)存在日光曝曬和高溫、潮濕及含有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中。9產(chǎn)品合格證和批量檢驗(yàn)質(zhì)量證明書9.1產(chǎn)品合格證9.1.1經(jīng)檢驗(yàn)合格的每只鋁瓶均應(yīng)附有產(chǎn)品合格證及使用說明書。9.1.2合格證應(yīng)包括下列內(nèi)容：b)鋁瓶編號(hào)；c)公稱容積；d)實(shí)測空瓶重量(不包括瓶閥、護(hù)罩);e)充裝介質(zhì)；不少于7年。首先用帶鋸鋸下a1a?a?a4,b?b?b?b?,a1a?b?b?和a4a?b?b?四個(gè)平面，然后用細(xì)銼刀銼平。保留A.1.3.1.3去離子水或蒸餾水?！狧F(A.1.3.1.2):6mL;—-——H?O(A.1.3.1.3):931mL。在室溫下再將試樣浸入硝酸溶液1min,以去除可能生成的銅的沉淀物，再用去離子水或蒸餾水A.1.4試驗(yàn)過程溶液由57g/L氯化鈉和3g/L過氧化氫組成。A.1.4.2.1.2過氧化氫H?O?,(100～110)A.1.4.2.1.3高錳酸鉀KMnO?,分析純。A.1.4.2.1.5去離子水放在一個(gè)帶有刻度的細(xì)頸瓶中，用去離子水或蒸餾水將其稀釋到1000mL,由此所得到的過氧化氫溶2KMnO?+5H?O?+3H?SO?=K?SO?+2MnSO?的1g/L的過氧化氫溶液進(jìn)行反應(yīng)。由于使用的過氧化氫在滴定過程中稀釋了100倍，所以10mL試由滴定用的高錳酸鉀毫升數(shù)乘以10,即可求得初始過氧化氫的滴定度T(g/L)。總體積大約9L的溶液，再加入所需過氧化氫的用量，混合并加入去離子水V=(1000×30)/T容器接觸放進(jìn)腐蝕溶液中，后一種方法更好一些。腐蝕時(shí)間為6h,溫度控制在30℃±1℃。要特別注意，保證試樣表面每平方厘米至少有10mL溶液。腐蝕后，用水沖洗試樣，然后在50%稀硝酸中浸泡A.1.5.1裝置圖A.3鑄模中的試樣A.1.6金相檢驗(yàn)檢測的目的是測量鋁瓶內(nèi)外表面穿晶腐蝕程度。首先進(jìn)行低倍檢查(例如：×40),找到最嚴(yán)重的腐蝕區(qū)域，然后再做高倍觀測(一般為：×300)以確定腐蝕特征和程度。A.1.7金相檢驗(yàn)說明A.1.7.1合金在等軸晶體結(jié)構(gòu)狀態(tài)下，腐蝕深度應(yīng)不超過下述兩個(gè)值中的較大者：——與檢驗(yàn)表面成垂直方向三個(gè)晶粒大??；任何情況下腐蝕深度都不應(yīng)超過0.3mm。如果在×300倍下，腐蝕深度超過規(guī)定值的視場不多于4個(gè)，僅局部超標(biāo)是允許的。A.1.7.2由于冷加工，具有在一個(gè)方向取向結(jié)晶結(jié)構(gòu)的合金，瓶體內(nèi)外表面的腐蝕深度不應(yīng)超過A.2評(píng)定應(yīng)力腐蝕敏感性的試驗(yàn)A.2.1試驗(yàn)簡述從瓶體上切割圓環(huán)并施加應(yīng)力，按規(guī)定時(shí)間浸泡到氯化鈉水溶液中，取出并在空氣中放置到規(guī)定時(shí)間，如此循環(huán)共30d。如果圓環(huán)不出現(xiàn)裂紋，可認(rèn)定此合金適用于制造鋁瓶。在瓶體上切割一個(gè)圓環(huán)，寬度為4S但不應(yīng)小于25mm(見圖A.4),試樣應(yīng)有60°的切口，借助于螺栓和兩個(gè)螺母施加應(yīng)力(見圖A.5)。試樣的內(nèi)外表面都不應(yīng)加工。圖A.4圓環(huán)試樣的位置圖A.5受壓試樣A.2.3腐蝕試驗(yàn)前表面的準(zhǔn)備A.2.4試驗(yàn)步驟氯化鈉溶液的準(zhǔn)備：用(3.5±0.1)份的氯化鈉溶于96.5份的水中。新制作的這種溶液pH值應(yīng)在6.4～7.2之間?？捎孟〉柠}酸或稀氫氧化鈉溶液調(diào)整pH值。在氯化鈉水溶液中，只能靠加蒸餾水彌補(bǔ)腐蝕過程中水分的揮發(fā)，保持容器中原有溶液的量，如果每周應(yīng)將溶液全部更換一次。A.2.4.2給圓環(huán)施加應(yīng)力給三個(gè)圓環(huán)加張力，使內(nèi)表面處于拉伸狀態(tài)。給另外三個(gè)圓環(huán)加壓力，使外表面處于拉伸狀態(tài)。給出對(duì)圓環(huán)施加應(yīng)力的最大值見式(A.2):R?！矿w材料熱處理后的最小屈服強(qiáng)度保證值，單位為兆帕(MPa);F———設(shè)計(jì)應(yīng)力系數(shù)。圓環(huán)上實(shí)際應(yīng)力的大小可通過應(yīng)力應(yīng)變儀測定，也可通過調(diào)整圓環(huán)直徑，達(dá)到所需要的應(yīng)力值。圓環(huán)直徑按式(A.3)計(jì)算：D′——受壓力(或拉力)時(shí)圓環(huán)的直徑，單位為毫米(mm);D?！X瓶筒體公稱外徑，單位為毫米(mm);Z—-—為修正系數(shù)(圖A.6)。修正系數(shù)Z與D。/S的關(guān)系曲線見圖A.6。zz圖A.6修正系數(shù)Z和D。/S關(guān)系曲線螺栓、螺母應(yīng)與圓環(huán)絕緣，以防腐蝕。試驗(yàn)圓環(huán)應(yīng)整體浸入溶液中10min,然后從溶液中取出暴露在空氣中50min,如此循環(huán)30d。A.2.5試驗(yàn)結(jié)果假如受力圓環(huán)在30d試驗(yàn)以后，肉眼檢查或低倍(10倍～30倍)檢查無裂紋產(chǎn)生，那么此合金可用A.2.6.1如果懷疑有裂紋(例如銹蝕線出現(xiàn)),應(yīng)補(bǔ)作金相檢驗(yàn)，即在可疑區(qū)垂直于圓環(huán)軸向取一觀測(規(guī)范性)瓶頸和瓶肩的公稱厚度≤7mm的鋁瓶不需進(jìn)行該a)緊湊拉伸試樣(CTS)(見GB/T15970.6—2007圖3);b)雙懸梁試樣(DCB)(見GB/T15970.6—2007圖4);c)改進(jìn)楔形開口試樣(改進(jìn)WOL)(見GB/T15970.6—2007圖5);d)C形試樣(見GB/T15970.6—2007圖6)。B.2.2試樣制備的方向應(yīng)符合圖B.2所示的規(guī)定。圖B.2瓶頸、瓶肩和筒體試樣的方向B.2.3取樣數(shù)量和試驗(yàn)內(nèi)容：至少應(yīng)從筒體取三件試樣，如果可能，從瓶肩和瓶頸各取三件試樣。每個(gè)部B.2.4不可對(duì)試樣坯料進(jìn)行壓扁。B.2.5如果不能從規(guī)定部位或滿足B.4.7有效性要求的部位獲得試樣要求的厚度，則可選最厚的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)在鋁瓶熱處理后，瓶口機(jī)械加工前取樣。B.2.6拉伸試樣，如尺寸不夠可按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制備小試樣。B.3疲勞預(yù)裂紋應(yīng)滿足GB/T15970.6—2007第6章(除6.4外)的所有規(guī)定。疲勞裂紋長度應(yīng)按式(B.1)計(jì)算：B.4試驗(yàn)步驟B.4.1應(yīng)滿足GB/T15970.6—2007第7章(除7.2,7.3,7.4,7.5.1,7.5.2,7.5.4,7.5.5外)的所有要求。B.4.2疲勞預(yù)裂紋試樣的應(yīng)力強(qiáng)度按(B.2)計(jì)算：應(yīng)用合適的恒位移法或恒載荷法使試樣負(fù)載。B.4.3通過非監(jiān)視載荷方法或監(jiān)視載荷方法確定用恒位移法載荷的試樣，并應(yīng)滿足以下要求：a)通過非監(jiān)視載荷方法：1)試驗(yàn)結(jié)束卸載前記錄裂紋開口位移(CMOD);2)卸載試樣；3)用合適的載荷測量裝置使試樣重新負(fù)載，但載荷值不超過測量的CMOD值。記錄下載荷值并用該值計(jì)算KIAPP。所計(jì)算的該KIApp值應(yīng)等于或大于B.4.2計(jì)算的KIApp值。b)通過監(jiān)視載荷方法：1)將試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的最終載荷應(yīng)用到KIApp計(jì)算中；B.4.4使用恒位移方法的試驗(yàn)：a)如在恒位移載荷下測試CTS試樣，用式(B.3)～式(B.5)確定V?值：式中：b)如在恒位移載荷下測試C形試樣，用式(B.6)～式(B.7)計(jì)算：對(duì)于x/W=0的試樣：對(duì)于x/W=0.5的試樣：式中：r?——試樣內(nèi)徑，單位為毫米(mm);Y見GB/T15970.6—2007中圖14。Q?=0.542+13.137(a/W)-12.316(a/W)2+Q?=0.399+12.63(a/W)-9.838(a/W)2c)在使用恒位移試驗(yàn)方法測試DCB和改進(jìn)WOL試樣時(shí)，應(yīng)使用GB/T力強(qiáng)度系數(shù)公式。B.4.5使用恒載荷方法試驗(yàn)：a)在恒載荷條件下測試DCB試樣，應(yīng)使用式(B.8):式中：15970.6—2007提供的應(yīng)同時(shí)應(yīng)滿足式(B.9)～式(B.10)的要求：W≥a+2Hb)在恒載荷條件下測試CTS、改進(jìn)WOL和C型試樣，應(yīng)使用GB/T15970.6—2007提供的應(yīng)力強(qiáng)度系數(shù)公式。B.4.6載荷試樣應(yīng)在室溫下測試90d或在(80±5)℃下測試30d。B.4.7應(yīng)用式(B.11)代替GB/T15970.6—2007中7.6.6e)的有效方程式。所有試樣都應(yīng)滿足(除B.2.5外)有效性要求。B.4.8如需進(jìn)行B.5.4的附加試驗(yàn)，重復(fù)整個(gè)試驗(yàn)步驟。根據(jù)B.4.5規(guī)定的恒載荷條件在室溫放置B.5裂紋增長檢查B.5.1在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間后卸載試樣，使試樣在不超過0.6KIApp的最大應(yīng)力強(qiáng)度下進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，直至裂紋增長了至少1mm。在疲勞試驗(yàn)后砸開試樣。B.5.2用掃描電子顯微鏡(SEM)測量疲勞試驗(yàn)前后裂紋距離。應(yīng)垂直于疲勞試驗(yàn)前和疲勞試驗(yàn)后裂紋，在25%B,50%B和75%B的位置進(jìn)行測量。計(jì)算這三個(gè)值的平均值。B.5.3如果兩個(gè)疲勞裂紋之間的平均距離不超過0.16mm,試樣通過試驗(yàn)。如果所有的試樣都通過，則材料滿足要求。B.5.4如果B.5.3測量的平均值超過0.16mm,需按進(jìn)行。兩個(gè)疲勞裂紋之間的平均距離不超過0.3mm,則材料滿足要求。B.6鋁瓶厚度質(zhì)量鑒定如果不能滿足B.4.7的有效性要求，只要試樣滿足本附錄所述試驗(yàn)方法的其他要求，則認(rèn)為鋁瓶取樣材料在最大厚度范圍內(nèi)合適。如果試樣滿足B.4.7的有效性要求和本附錄所述試驗(yàn)方法的其他要求，則材料適合于所有厚度。應(yīng)按GB/T15970.6—2007第8章(8.5除外)規(guī)定的信息記錄報(bào)告。報(bào)告應(yīng)說明是否符合有效性標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)包括B.5.2的SEM顯微圖。報(bào)告文件應(yīng)永久保存。(規(guī)范性)C.1鋁瓶錐螺紋的裝閥扭矩見表C.1。鋁瓶錐螺紋的裝閥扭矩扭矩/(N·m)無頸圈有頸圈C.2鋁瓶普通螺紋的裝閥扭矩見表C.2。表C.2鋁瓶普通螺紋的裝閥扭矩扭矩/(N·m)(資料性)螺紋剪切應(yīng)力安全系數(shù)計(jì)算方法D.1計(jì)算公式螺紋剪切應(yīng)力安全系數(shù)即材料剪切強(qiáng)度(tm)與螺紋剪切應(yīng)力的比值。鋁合金材料剪切強(qiáng)度(tm)取0.6倍的材料抗拉強(qiáng)度。螺紋剪切應(yīng)力計(jì)算見式(D.1)～式(D.2):z——嚙合的螺紋牙數(shù)；螺紋牙的受剪面積計(jì)算見式(D.4)～式(D.5):瓶口內(nèi)螺紋和外螺紋的嚙合情況和計(jì)算取值見圖D.1,且有以下關(guān)系式成立，見式(D.6)～式d2mn…d2mn…/b水2圖D.1瓶口內(nèi)螺紋和外螺紋嚙合尺寸及受力部位示意圖D.2計(jì)算示例鋁瓶材料抗拉強(qiáng)度保證值為290MPa,公稱工作壓力為30MPa,水壓試驗(yàn)壓力為45MPa,瓶口螺紋為M18×1.5-6H,有效螺紋13牙，計(jì)算鋁瓶水壓試驗(yàn)壓力下螺紋剪切應(yīng)力安全系數(shù)。解：根據(jù)螺紋標(biāo)準(zhǔn)，M18×1.5螺紋的牙型角為60°,其中6H內(nèi)螺紋的極限尺寸見表D.1。表D.1M18×1.5-6H內(nèi)螺紋的極限尺寸公稱直徑DP中徑相應(yīng)的6g外螺紋的極限尺寸見表D.2。表D.2M18×1.5-6g外螺紋的極限尺寸公稱直徑dP中徑內(nèi)螺紋牙的受剪面積A。計(jì)算見式(D.8):=58.336(mm2)GB/T11640—2021最大軸向外載荷Fw計(jì)算見式(D.9):Fw=p內(nèi)A=45×3.14×18.02/4=11(資料性)表E.1中可返修的缺陷的判定是根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)確定的，適用于所有尺寸和類型的鋁瓶及使用條缺陷2凹陷有可見的凹陷處(見圖械加工等造成)凹坑的深度超過鋁瓶外徑的2%或超過2mm(取小值)。凹坑的直徑小于其深度的30倍。3劃傷、磕傷、(主要由于在擠壓或拉伸操作中模具表面有附著物造成)內(nèi)表面：超過5%壁厚，缺陷下的剩余壁厚小于設(shè)計(jì)壁厚。外表面：深度超過壁厚的5%,或缺陷下的剩外表面：深度小于壁厚的5%,并且缺陷下的4帶有劃傷或傷(見圖E.2)5凸棱面(見圖E.3)內(nèi)表面：高度超過壁厚的5%表E.1常見的制造缺陷及判定標(biāo)準(zhǔn)(續(xù))缺陷6凹槽縱向深的凹槽(見圖E.4)內(nèi)表面：如果深度超過壁厚的5%或缺陷下的剩余壁厚小于設(shè)計(jì)壁厚外表面：深度超過壁厚的5%或缺陷下的剩外表面：