(高清版)GBT 11640-2021 铝合金无缝气瓶

国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会 I 1 24型式和参数 3 5 97检验规则 9产品合格证和批量检验质量证明书 附录A(规范性)腐蚀试验 27附录C(规范性)铝瓶的装阀扭矩 附录D(资料性)螺纹剪切应力安全系数计算方法 附录E(资料性)铝瓶制造缺陷的描述和判定 附录F(规范性)压扁试验方法 附录G(资料性)铝合金无缝气瓶批量检验质量证明书 I1章); 1铝合金无缝气瓶GB/T196普通螺纹基本尺寸GB/T197普通螺纹公差GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T230.1金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T3934普通螺纹量规技术条件GB/T13005气瓶术语2GB/T15385气瓶水压爆破试验方法GB/T15970.6—2007金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第6部分：恒载荷或恒位移下的预裂GB/T20975(所有部分)铝及铝合金化学分析方法YS/T67变形铝及铝合金圆铸锭ISO11114-1气瓶气瓶和瓶阀材料与盛装气体的相容性第1部分：金属材料(Gascylinders—Compatibilityofcylinderandvalvematerialswithgascontents—ParGB/T13005界定的以及下列术语和定义规定非比例延伸率为0.2%时的强度。A——断后伸长率，%;344.2.1铝瓶的公称容积的允许偏差应符合表1的规定。公称容积V/L0052的规定。≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤余量≤≤≤≤≤≤余量65.1.4.1板材应符合GB/T3880.1～3880.3的规定。5.1.4.2在GB/T6519产品规格要求内的板材，应按A级进行超声波探伤，检验方法按GB/T65195.2设计保证值Rg的85%。5.2.2.2铝瓶水压试验压力ph为公称工作压力pw的1.5倍。设计应力系数F取和0.85两者的较小值。7图2铝瓶端部的典型结构5.2.4.1瓶口厚度应保证瓶口在承受上阀力矩和铆合颈圈的附加外力时不产生明显的塑性变形，其上阀力矩应符合附录C的规定。5.2.4.2瓶口螺纹应贯穿瓶口；采用锥螺纹时，螺纹应符合GB/T8335的规定；采用普通螺纹时，螺纹尺寸和公差应符合GB/T192、GB/T196、GB/T197或相关标准的规定。在水压试验压力ph下计算的剪切安全系数至少为10,且不少于6牙。普通螺纹剪切安全系数计算方法见附录D。8不小于100N·m。时间允许偏差固溶处理96.1.2.2筒体圆度，在同一截面上应不超过该截面平均外径的2%。6.1.2.3筒体直线度，应不超过筒体长度的0.6.1.2.4筒体平均外径不超过公称外径的±1%。6.1.2.5瓶体的垂直度应不超过筒体长度的1%。6.4.1.1取样部位如图3所示。a)取纵向对称拉伸试样2件；b)取金相试样1件；c)取环向弯曲试样2件，或压扁试样瓶(环)1件。 6.4.2.1.2拉伸试样形状尺寸应符合图4要求，原始标距取lo=5.65√S。。6.4.2.1.3拉伸试验方法按GB/T228.1执行。实测抗拉强度Rm和实测屈服强度R.均不小于瓶体热处理保证值，断后伸长率A不小于12%。金相试验方法按GB/T3246.1执行。6.4.4.1.2弯曲示意按图5所示。弯曲角度180°,试验方法按GB/T232执行。弯心直径D₁/mm注：压头间距大于或等于瓶体外径时，由弯6.4.5.1.1压扁试验方法按附录F的规定执行。硬度检测按GB/T230.1或GB/T231.1不应大于5%,12L及以下铝瓶可免做容积残余变形率。作压力pw,保压至少1min,瓶体、瓶阀和瓶体瓶阀联接处均不应泄漏。因许返修后重做试验。6.8.1.1水压爆破试验按GB/T15385执行。6.8.1.2水压爆破试验时弹性变形区域升压速率不应超过0.5MPa/s,再以尽可能恒定的速率加压直6.8.2.1铝瓶瓶体实测屈服压力p,和实测爆破压力pb应符合下列要求：b)pb≥1.6ph。图6的规定。6.9.1.1试验方法按GB/T9252执行。6.9.1.2循环压力上限应不低于铝瓶的水压试验压力，循环压力下限应不高于水压试验压力的10%不超过最小设计底厚的1.15倍。抽取2只铝瓶进行试验。分别在2只铝瓶筒体外表面中部最小壁厚处加工一条纵向缺陷，缺陷长度L。不小于4倍筒体设计壁厚。用于加工缺陷的刀具厚度约为12.5mm,顶角为45°~60°,刀尖顶角半径re为0.25mm±称外径大于140mm时，刀具切削直径(2R。)为30mm。缺陷深度应不小于缺陷处实测厚度的60%。缺陷和刀具示意见图7。按6.9.1进行压力循环试验，循环速率应不超过5次/min,循环压力上限应不低于2/3pn×(S₄/h)瓶体长度增加超过50%。检验项目出厂检验1√2内、外表面√3√4√√5√√6√√7√√8√√9√√√√√√√√检验项目出厂检验√#弯曲试验与压扁试验任取其一进行。仅适用于新设计的瓶体材料选用7032、7060或其他热处理后的最小屈服强度保证值大于380MPa的铝瓶。8.1.1.3钢印字体高度，铝瓶外径小于或等于70mm的为4mm,70mm～140mm的为5mm～图8钢印示意图(续)8.2涂敷8.2.1铝瓶在涂敷前，应清除表面油污等杂物，且在8.2.3涂敷工艺不应影响铝瓶热处理性能。8.3包装8.3.2铝瓶应妥善包装，防止运输时损伤。8.4运输铝瓶的运输应符合运输部门的有关规定。8.5储存铝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产品合格证9.1.1经检验合格的每只铝瓶均应附有产品合格证及使用说明书。9.1.2合格证应包括下列内容：b)铝瓶编号；c)公称容积；d)实测空瓶重量(不包括瓶阀、护罩);e)充装介质；不少于7年。首先用带锯锯下a1a₂a₃a4,b₁b₂b₃b₄,a1a₂b₂b₁和a4a₃b₃b₄四个平面，然后用细锉刀锉平。保留A.1.3.1.3去离子水或蒸馏水。——HF(A.1.3.1.2):6mL;—-——H₂O(A.1.3.1.3):931mL。在室温下再将试样浸入硝酸溶液1min,以去除可能生成的铜的沉淀物，再用去离子水或蒸馏水A.1.4试验过程溶液由57g/L氯化钠和3g/L过氧化氢组成。A.1.4.2.1.2过氧化氢H₂O₂,(100～110)A.1.4.2.1.3高锰酸钾KMnO₄,分析纯。A.1.4.2.1.5去离子水放在一个带有刻度的细颈瓶中，用去离子水或蒸馏水将其稀释到1000mL,由此所得到的过氧化氢溶2KMnO₄+5H₂O₂+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄的1g/L的过氧化氢溶液进行反应。由于使用的过氧化氢在滴定过程中稀释了100倍，所以10mL试由滴定用的高锰酸钾毫升数乘以10,即可求得初始过氧化氢的滴定度T(g/L)。总体积大约9L的溶液，再加入所需过氧化氢的用量，混合并加入去离子水V=(1000×30)/T容器接触放进腐蚀溶液中，后一种方法更好一些。腐蚀时间为6h,温度控制在30℃±1℃。要特别注意，保证试样表面每平方厘米至少有10mL溶液。腐蚀后，用水冲洗试样，然后在50%稀硝酸中浸泡A.1.5.1装置图A.3铸模中的试样A.1.6金相检验检测的目的是测量铝瓶内外表面穿晶腐蚀程度。首先进行低倍检查(例如：×40),找到最严重的腐蚀区域，然后再做高倍观测(一般为：×300)以确定腐蚀特征和程度。A.1.7金相检验说明A.1.7.1合金在等轴晶体结构状态下，腐蚀深度应不超过下述两个值中的较大者：——与检验表面成垂直方向三个晶粒大小；任何情况下腐蚀深度都不应超过0.3mm。如果在×300倍下，腐蚀深度超过规定值的视场不多于4个，仅局部超标是允许的。A.1.7.2由于冷加工，具有在一个方向取向结晶结构的合金，瓶体内外表面的腐蚀深度不应超过A.2评定应力腐蚀敏感性的试验A.2.1试验简述从瓶体上切割圆环并施加应力，按规定时间浸泡到氯化钠水溶液中，取出并在空气中放置到规定时间，如此循环共30d。如果圆环不出现裂纹，可认定此合金适用于制造铝瓶。在瓶体上切割一个圆环，宽度为4S但不应小于25mm(见图A.4),试样应有60°的切口，借助于螺栓和两个螺母施加应力(见图A.5)。试样的内外表面都不应加工。图A.4圆环试样的位置图A.5受压试样A.2.3腐蚀试验前表面的准备A.2.4试验步骤氯化钠溶液的准备：用(3.5±0.1)份的氯化钠溶于96.5份的水中。新制作的这种溶液pH值应在6.4～7.2之间。可用稀的盐酸或稀氢氧化钠溶液调整pH值。在氯化钠水溶液中，只能靠加蒸馏水弥补腐蚀过程中水分的挥发，保持容器中原有溶液的量，如果每周应将溶液全部更换一次。A.2.4.2给圆环施加应力给三个圆环加张力，使内表面处于拉伸状态。给另外三个圆环加压力，使外表面处于拉伸状态。给出对圆环施加应力的最大值见式(A.2):R。——瓶体材料热处理后的最小屈服强度保证值，单位为兆帕(MPa);F———设计应力系数。圆环上实际应力的大小可通过应力应变仪测定，也可通过调整圆环直径，达到所需要的应力值。圆环直径按式(A.3)计算：D′——受压力(或拉力)时圆环的直径，单位为毫米(mm);D。—铝瓶筒体公称外径，单位为毫米(mm);Z—-—为修正系数(图A.6)。修正系数Z与D。/S的关系曲线见图A.6。zz图A.6修正系数Z和D。/S关系曲线螺栓、螺母应与圆环绝缘，以防腐蚀。试验圆环应整体浸入溶液中10min,然后从溶液中取出暴露在空气中50min,如此循环30d。A.2.5试验结果假如受力圆环在30d试验以后，肉眼检查或低倍(10倍～30倍)检查无裂纹产生，那么此合金可用A.2.6.1如果怀疑有裂纹(例如锈蚀线出现),应补作金相检验，即在可疑区垂直于圆环轴向取一观测(规范性)瓶颈和瓶肩的公称厚度≤7mm的铝瓶不需进行该a)紧凑拉伸试样(CTS)(见GB/T15970.6—2007图3);b)双悬梁试样(DCB)(见GB/T15970.6—2007图4);c)改进楔形开口试样(改进WOL)(见GB/T15970.6—2007图5);d)C形试样(见GB/T15970.6—2007图6)。B.2.2试样制备的方向应符合图B.2所示的规定。图B.2瓶颈、瓶肩和筒体试样的方向B.2.3取样数量和试验内容：至少应从筒体取三件试样，如果可能，从瓶肩和瓶颈各取三件试样。每个部B.2.4不可对试样坯料进行压扁。B.2.5如果不能从规定部位或满足B.4.7有效性要求的部位获得试样要求的厚度，则可选最厚的试样进行试验。应在铝瓶热处理后，瓶口机械加工前取样。B.2.6拉伸试样，如尺寸不够可按相应的标准制备小试样。B.3疲劳预裂纹应满足GB/T15970.6—2007第6章(除6.4外)的所有规定。疲劳裂纹长度应按式(B.1)计算：B.4试验步骤B.4.1应满足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疲劳预裂纹试样的应力强度按(B.2)计算：应用合适的恒位移法或恒载荷法使试样负载。B.4.3通过非监视载荷方法或监视载荷方法确定用恒位移法载荷的试样，并应满足以下要求：a)通过非监视载荷方法：1)试验结束卸载前记录裂纹开口位移(CMOD);2)卸载试样；3)用合适的载荷测量装置使试样重新负载，但载荷值不超过测量的CMOD值。记录下载荷值并用该值计算KIAPP。所计算的该KIApp值应等于或大于B.4.2计算的KIApp值。b)通过监视载荷方法：1)将试验结束时的最终载荷应用到KIApp计算中；B.4.4使用恒位移方法的试验：a)如在恒位移载荷下测试CTS试样，用式(B.3)～式(B.5)确定V₁值：式中：b)如在恒位移载荷下测试C形试样，用式(B.6)～式(B.7)计算：对于x/W=0的试样：对于x/W=0.5的试样：式中：r₁——试样内径，单位为毫米(mm);Y见GB/T15970.6—2007中图14。Q₁=0.542+13.137(a/W)-12.316(a/W)²+Q₂=0.399+12.63(a/W)-9.838(a/W)²c)在使用恒位移试验方法测试DCB和改进WOL试样时，应使用GB/T力强度系数公式。B.4.5使用恒载荷方法试验：a)在恒载荷条件下测试DCB试样，应使用式(B.8):式中：15970.6—2007提供的应同时应满足式(B.9)～式(B.10)的要求：W≥a+2Hb)在恒载荷条件下测试CTS、改进WOL和C型试样，应使用GB/T15970.6—2007提供的应力强度系数公式。B.4.6载荷试样应在室温下测试90d或在(80±5)℃下测试30d。B.4.7应用式(B.11)代替GB/T15970.6—2007中7.6.6e)的有效方程式。所有试样都应满足(除B.2.5外)有效性要求。B.4.8如需进行B.5.4的附加试验，重复整个试验步骤。根据B.4.5规定的恒载荷条件在室温放置B.5裂纹增长检查B.5.1在规定的试验时间后卸载试样，使试样在不超过0.6KIApp的最大应力强度下进行疲劳试验，直至裂纹增长了至少1mm。在疲劳试验后砸开试样。B.5.2用扫描电子显微镜(SEM)测量疲劳试验前后裂纹距离。应垂直于疲劳试验前和疲劳试验后裂纹，在25%B,50%B和75%B的位置进行测量。计算这三个值的平均值。B.5.3如果两个疲劳裂纹之间的平均距离不超过0.16mm,试样通过试验。如果所有的试样都通过，则材料满足要求。B.5.4如果B.5.3测量的平均值超过0.16mm,需按进行。两个疲劳裂纹之间的平均距离不超过0.3mm,则材料满足要求。B.6铝瓶厚度质量鉴定如果不能满足B.4.7的有效性要求，只要试样满足本附录所述试验方法的其他要求，则认为铝瓶取样材料在最大厚度范围内合适。如果试样满足B.4.7的有效性要求和本附录所述试验方法的其他要求，则材料适合于所有厚度。应按GB/T15970.6—2007第8章(8.5除外)规定的信息记录报告。报告应说明是否符合有效性标准，并应包括B.5.2的SEM显微图。报告文件应永久保存。(规范性)C.1铝瓶锥螺纹的装阀扭矩见表C.1。铝瓶锥螺纹的装阀扭矩扭矩/(N·m)无颈圈有颈圈C.2铝瓶普通螺纹的装阀扭矩见表C.2。表C.2铝瓶普通螺纹的装阀扭矩扭矩/(N·m)(资料性)螺纹剪切应力安全系数计算方法D.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倍的材料抗拉强度。螺纹剪切应力计算见式(D.1)～式(D.2):z——啮合的螺纹牙数；螺纹牙的受剪面积计算见式(D.4)～式(D.5):瓶口内螺纹和外螺纹的啮合情况和计算取值见图D.1,且有以下关系式成立，见式(D.6)～式d2mn…d2mn…/b水2图D.1瓶口内螺纹和外螺纹啮合尺寸及受力部位示意图D.2计算示例铝瓶材料抗拉强度保证值为290MPa,公称工作压力为30MPa,水压试验压力为45MPa,瓶口螺纹为M18×1.5-6H,有效螺纹13牙，计算铝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，M18×1.5螺纹的牙型角为60°,其中6H内螺纹的极限尺寸见表D.1。表D.1M18×1.5-6H内螺纹的极限尺寸公称直径DP中径相应的6g外螺纹的极限尺寸见表D.2。表D.2M18×1.5-6g外螺纹的极限尺寸公称直径dP中径内螺纹牙的受剪面积A。计算见式(D.8):=58.336(mm²)GB/T11640—2021最大轴向外载荷Fw计算见式(D.9):Fw=p内A=45×3.14×18.0²/4=11(资料性)表E.1中可返修的缺陷的判定是根据使用经验确定的，适用于所有尺寸和类型的铝瓶及使用条缺陷2凹陷有可见的凹陷处(见图械加工等造成)凹坑的深度超过铝瓶外径的2%或超过2mm(取小值)。凹坑的直径小于其深度的30倍。3划伤、磕伤、(主要由于在挤压或拉伸操作中模具表面有附着物造成)内表面：超过5%壁厚，缺陷下的剩余壁厚小于设计壁厚。外表面：深度超过壁厚的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带有划伤或伤(见图E.2)5凸棱面(见图E.3)内表面：高度超过壁厚的5%表E.1常见的制造缺陷及判定标准(续)缺陷6凹槽纵向深的凹槽(见图E.4)内表面：如果深度超过壁厚的5%或缺陷下的剩余壁厚小于设计壁厚外表面：深度超过壁厚的5%或缺陷下的剩外表面：