ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ВОДОРОД ГАЗООБРАЗНЫЙ И ВОДОРОДНЫЕ СМЕСИ

Бортовые системы хранения топлива для транспортных средств

ISO/TS 15869:2009 Gaseous hydrogen and hydrogen blends — Land vehicle fuel tanks (IDT)

Издание официальное

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством «Национальная ассоциация водородной энергетики (НП НАВЭ)» на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации №29 «Водородные технологии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2013 г. № 2169-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TC 15869:2009 «Водород газообразный и водородные смеси. Топливные баки для сухопутных автомобилей» ISO/TS 15869:2009 «Gaseous hydrogen and hydrogen blends — Land vehicle fuel tanks»

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приводятся в дополнительном приложении ДА.

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном формационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «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 (gost.ru)

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

6    Материалы

6.1    Совместимость

Применяемые материалы должны быть пригодны для условий эксплуатации, указанных в разделе 4. Несовместимые материалы не должны находиться в контакте друг с другом. Все металлические детали, контактирующие с водородом и водородной смесью, должны быть совместимы с водородом в соответствии с В.2 (приложение В).

Примечание — В разделе "Библиография" представлено руководство по совместимости материалов конструкции с водородом.

6.2    Сталь

Сталь для топливных баков и лейнеров должна соответствовать требованиям к материалам согласно ИСО 9809-1 (пункты 6.1-6.4), или ИСО 9809-2 (пункты 6.1-6.3), в зависимости от конкретного случая.

6.3    Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь должна соответствовать требованиям к материалам в соответствии с ЕН 1964-3 (пункты 4.1-4.4). Сварная нержавеющая сталь должна соответствовать требованиям к материалам согласно EH 13322-2/А1:2006 (пункты 4.1-4.3), в зависимости от конкретного случая.

6.4    Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы должны удовлетворять требованиям к материалам в соответствии с ИСО 7866 (пункты 6.1 и 6.2). Сварные алюминиевые сплавы должны соответствовать требованиям к материалам согласно ЕН 12862 (пункты 4.2 и 4.3).

Алюминиевые сплавы, на которые не распространяются требования к материалам согласно ИСО 7866:1999, могут применяться при условии совместимости с водородом в соответствии с методом, приведенным в В.2 (приложение В).

6.5    Смолы

В качестве материала для пропитки могут применяться термореактивные или термопластические смолы. Примерами подходящих основных связующих материалов являются эпоксидная смола, модифицированная эпоксидная смола, термореактивные пластмассы на основе сложных полиэфиров и виниловых сложных эфиров, а также термопластические материалы на основе полиэтилена и полиамида.

6.6    Волокна

В качестве армирующего материала должны применяться стеклянные, арамидные или углеродные волокна. При использовании углеродного волокна конструкция должна иметь средства предотвращения электрохимической коррозии в металлических элементах топливного бака.

Завод изготовитель топливных баков должен представить технические условия на композиционные материалы, а также рекомендации изготовителя материалов по условиям хранения и сроку годности. Завод изготовитель топливных баков должен для каждой партии топливных баков представить сертификат изготовителя волокна о том, что каждая поставка соответствует техническим условиям на изготовление данной продукции.

6.7    Пластиковые лейнеры

Полимерный материал, используемый для пластиковых лейнеров, должен быть совместим с условиями эксплуатации, указанными в разделе 4.

6.8    Металлические концевые втулки

Металлические концевые втулки, соединенные с неметаллическими лейнерами, должны изготавливаться из материала, совместимого с условиями эксплуатации, в соответствии с разделом 4.

7    Требования к конструкции

7.1    Общие положения

Настоящий стандарт не предоставляет расчетных формул и не указывает допустимые значения напряжения и деформации, но требует, чтобы соответствие продукции конструкторской документации было подтверждено испытаниями. Топливные баки должны соответствовать требованиям, установленным при проведении испытаний материалов, испытаний типов конструкции, испытаний опытных образцов, испытаний партии и определенным настоящим стандартом.

7.2    Испытательное давление

Минимальное испытательное давление, используемое при изготовлении, должно в 1,5 раза превышать номинальное рабочее давление.

7

7.3 Разрушающее давление и коэффициенты запаса прочности волокна

7.3.1 Топливный бак

Минимальное фактическое разрушающее давление топливного бака не должно быть меньше значений, приведенных в таблице 1. Армирование из композиционных материалов, используемое в топливных баках, должно соответствовать минимальным требованиям к коэффициенту запаса прочности волокна, приведенному в таблице 1.

Проверка коэффициентов запаса прочности волокна может выполняться с помощью расчетов. Вычисления напряжения волокна должны включать в себя:

a)    метод анализа характеристик нелинейных материалов (специальная компьютерная программа или программа расчета методом конечных элементов);

b)    моделирование кривой зависимости напряжений от упругопластических деформаций для материала лейнера;

c)    моделирование механических свойств композиционных материалов;

d)    расчеты при давлении автофретирования, нулевом давлении после автофретирования, рабочем давлении и минимальном давлении разрушения;

e)    расчет предварительных напряжений от натяжения намотки;

f)    минимальное расчетное разрушающее давление, выбирают таким образом, чтобы рассчитанное напряжение при этом давлении, разделенное на рассчитанное напряжение при рабочем давлении, соответствовало требованиям к коэффициенту запаса прочности для используемого волокна;

д) расчет распределения нагрузки между разными волокнами, основанный на разных модулях упругости волокон, при анализе топливных баков со смешанным армированием (два или более типа волокон). Требования к коэффициенту запаса прочности для каждого отдельного типа волокна должны соответствовать значениям, указанным в таблице 1.

Проверка коэффициентов запаса прочности может быть проведена с использованием датчиков деформации. Применимый метод приведен в приложении С.

7.3.2 Лейнер

Для конструкции типа 2 неармированный металлический лейнер должен иметь минимальное разрывное давление, в 1,25 раз превышающее рабочее давление.

7.4 Анализ напряжений

Анализ напряжений должен выполняться с целью оценки минимальной толщины стенок топливного бака. Анализ должен включать в себя определение напряжений в лейнерах и композиционных волокнах.

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

Для конструкций типа 2 и 3 напряжение в композиционных материалах и лейнере после предварительного напряжения должно вычисляться при нулевом давлении, рабочем давлении, испытательном давлении и расчетном разрывном давлении. Расчеты производятся с использованием соответствующих методов анализа с учетом нелинейного поведения материала лейнера для определения распределения напряжений.

Для конструкций типа 2 и 3, использующих автофретирование с целью обеспечения предварительного напряжения, должны быть рассчитаны предельные значения вычисляемого и определяемого давления автофретирования. Для конструкций типа 2 и 3, использующих намотку с регулируемым натяжением с целью обеспечения предварительного напряжения, должны вычисляться температура, натяжение, требуемое в каждом слое композиционного материала, и последующее предварительное напряжение в лейнере.

Для конструкций типа 4 напряжения в композиционных материалах рассчитываются в тангенциальном и продольном направлениях топливного бака. Расчеты производятся при нулевом давлении, рабочем давлении, испытательном давлении и расчетном разрушающем давлении. Расчеты должны выполняться с использованием соответствующих методов анализа для установления распределения напряжения в топливном баке.

7.5    Максимальный размер дефекта

Для конструкции типа 1, 2 и 3 максимально допустимый размер дефекта для неразрушающего контроля должен определяться с помощью метода, соответствующего данной конструкции. Этот метод должен демонстрировать, что топливный бак с дефектами заданного размера будет соответствовать изменениям температуры окружающей среды согласно требованиям    В.7

(приложение В).

Метод неразрушающего контроля должен обеспечить обнаружение дефектов максимально допустимого размера.

Примечание — Пример соответствующего метода определения максимального размера дефекта приведен в приложении D.

7.6    Противопожарная защита

Топливный бак, его материалы, устройства сброса давления при повышении температуры без автоматического повторного включения и любые дополнительные изолирующие или защитные материалы и устройства сброса давления, активируемые по давлению, должны обеспечивать надлежащий уровень безопасности в условиях пожара при проведении испытаний согласно В.9 (приложение В). Устройства сброса давления не должны включать в себя функцию термической активации и функцию активации по давлению, включаемые последовательно, таким образом, чтобы это потребовало одновременное использование обеих устройств для предотвращения разрушения топливного бака в результате пожара.

При условии, что готовый топливный бак с системой противопожарной защиты соответствует требованиям испытания на огнестойкость согласно В.9 (приложение В), могут использоваться альтернативные конфигурации установки системы противопожарной защиты, если такие конфигурации обеспечивают аналогичный или более высокий уровень безопасности. Окончательная система противопожарной защиты, используемая для транспортных средств и включающая несколько топливных баков, может потребовать определенного расположения или определенного количества устройств сброса давления при повышении температуры без автоматического повторного включения.

Если в результате объединения несколько баков присоединяются к единому устройству сброса давления, то при проведении испытания на огнестойкость поток водорода должен направляться через устройство сброса давления, соединенное с топливным баком, из которого осуществляется отвод газа. Не следует подвергать испытаниям на огнестойкость другие топливные баки, которые содержат дополнительное количество водорода, при условии, что отдельный топливный бак уже прошел такое испытание со своим устройством сброса давления.

Примечания

1    Устройство сброса давления при повышении температуры не имеющее функции автоматического повторного включения, которое является частью системы противопожарной защиты топливного бака, не обязательно должно входить в комплект поставки топливного бака. Необходимо проверить эффективность такой системы противопожарной защиты в сборе.

2    Во время нормальной работы или при возникновении неисправности другого оборудования не должно быть возможности отключать или отсоединять устройство сброса давления при повышении температуры от топливного бака.

9

8 Конструкция и качество изготовления

8.1    Материалы

Для конструкций типа 1 и 2 должны использоваться бесшовные лейнеры из стали или алюминиевых сплавов, соответствующие требованиям к материалам в соответствии с 6.2 или 6,4. Для конструкции типа 3 должны применяться лейнеры из стали, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали, сварной нержавеющей стали и сварных алюминиевых сплавов, соответствующие требованиям к материалам, указанным в 6.2, 6.3 или 6,4.

8.2    Металлические лейнеры для конструкции типа 3

Для конструкции типа 3, сжимающие напряжения в лейнере при нулевом давлении и расчетном диапазоне температур не должно приводить к образованию складок или сгибов лейнера.

Примечание — Во время повышения давления для конструкции типа 3 напряжения в композитной оболочке и металлическом лейнере накладываются. Настоящий стандарт не дает описания методов проектирования конструкции таких систем.

Сварка лейнеров из нержавеющей стали должна выполняться в соответствии с ЕН 13322-2:2003/А1 (пункты 6.1, 6.2 и 6.4). Сварка лейнеров из алюминиевых сплавов должна выполняться в соответствии с ЕН 12862 (пункты 4.1.2 и 6.1).

Для лейнеров, используемых в конструкциях типа 3 и подвергаемых холодному формованию или криогенному формованию, термическая обработка преформы не требуется. Лейнеры, подвергаемые холодному или криогенному формованию, не должны подвергаться дополнительной термической обработке или процессам, связанным с нагревом, например, сварке.

8.3    Резьба горловины, кольцо горловины, нижнее кольцо, крепление для опоры

Отверстия должны иметь коническую или цилиндрическую резьбу. Резьба должна быть

выполнена чисто и ровно без нарушений сплошности поверхности и должна отвечать требованиям национальных стандартов.

Если предусмотрено в конструкции топливного бака кольцо горловины, нижнее кольцо и крепления для опоры, то они должны быть изготовлены из материала, совместимого с топливным баком, и должны быть надежно закреплены любым способом, кроме сварки и пайки твердым или мягким припоем.

8.4    Формовка

Для алюминиевых топливных баков и лейнеров типа 1 или 2, при использовании процессов формовки, например, сварки плавлением, днища не должны полностью закрываться и герметизироваться. Днища стальных топливных баков типа 1, которые закрываются в результате формовки, должны быть проверены с помощью неразрушающего контроля с использованием методов, приведенных в ИСО 9809-1 (подпункт 8.2.4) или других эквивалентных методов. В процессе формовки не должен добавляться металл. Перед завершением формовки необходимо проверить толщину стенок и качество обработки поверхности каждого топливного бака.

После формовки топливные баки должны быть подвергнуты термообработке до твердости, определенной для данной конструкции. Локальная термообработка не допускается.

8.5    Намотка волокна

Топливные баки типа 2, 3 и 4 должны изготавливаться с обмоткой лейнера из непрерывного волокна. Операция намотки волокна должна иметь компьютерное или механическое управление. Волокна должны накладываться при контролируемом натяжении во время намотки.

Во время намотки необходимо контролировать важные параметры, с тем, чтобы они находились в пределах установленных допусков. Результаты регистрируются в протоколе намотки, который должен храниться у изготовителя топливных баков в течение предполагаемого срока службы каждой партии топливных баков. Контролируемые показатели могут включать в себя следующие параметры, но не ограничиваться только ими:

a)    тип волокна, включая размеры;

b)    способ пропитки;

c)    натяжение намотки;

d)    скорость намотки;

e)    количество ровингов;

f)    ширина ленты;

д) тип и состав смолы;

h)    температура смолы;

i)    температура лейнера;

j)    угол намотки.

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

8.6    Отверждение термореактивных смол

При использовании термореактивной смолы она должна быть отверждена после намотки волокна. Смола должна отверждаться путем нагревания, используя заранее заданный и контролируемый температурно-временной профиль. Цикл отверждения (то есть показания времени и температуры) должен быть задокументирован изготовителем топливного бака. Отчет о цикле отверждения должен храниться у изготовителя топливного бака в течение предполагаемого срока службы каждой партии топливных баков.

Максимальные время и температура отверждения для топливных баков с лейнерами из алюминиевых сплавов не должны отрицательно влиять на свойства металла, смолы и волокна.

8.7    Автофретирование

Если применяется автофретирование оно должно выполняться до проведения гидравлического испытания, указанного в 10.1 перечисление h). Давление автофретирования должно находиться в пределах, установленных в 7.4. Изготовитель топливного бака должен определить соответствующий метод контроля давления. Информация о давлении автофретирования должна храниться у изготовителя топливного бака в течение предполагаемого срока службы каждой партии топливных баков.

8.8    Защита от воздействия окружающей среды

Для защиты наружной поверхности топливного бака может использоваться один из следующих способов:

a)    обработка поверхности, обеспечивающая ее защиту (например, металлизация напылением алюминия, анодирование);

b)    применение волокон и связующих материалов (например, углеродное волокно в смоле), обладающих соответствующими защитными качествами;

c)    защитное покрытие (например, органическое покрытие, краска);

Если покрытие является частью конструкции, то оно должно быть оценено в соответствии с методами испытания, приведенными в В.1 (приложение В),

Любые покрытия, наносимые на топливные баки, должны быть такими, чтобы процесс их нанесения не оказывал отрицательного влияния на механические свойства топливного бака. Покрытие не должно препятствовать последующему контролю в процессе эксплуатации. Завод изготовитель должен предоставить инструкцию по обработке покрытия во время такого контроля для сохранения целостности топливного бака.

9 Типовые (квалификационные) испытания

9.1    Квалификационные испытания новых конструкций

Материал, конструкция, технология изготовления и проверки топливного бака должны соответствовать предполагаемым условиям эксплуатации и отвечать требованиям типовых испытаний согласно 9.2 для наземных транспортных средств. Кроме того, по желанию завода изготовителя транспортных средств, бортовые системы хранения водородного топлива четырехколесных пассажирских транспортных средств могут иметь собственные конструктивные решения, материалы, технологию изготовления и проверки, соответствующие предполагаемым условиям эксплуатации и отвечать требованиям типовых испытаний согласно 9.5.

Типовые испытания должны проводиться для каждой новой конструкции с использованием готовых топливных баков, являющихся образцами серийного производства и имеющих идентификационную маркировку. Если испытаниям подвергается большее количество топливных баков или лейнеров, чем требуется, то все результаты испытаний должны быть задокументированы. Все топливные баки, подвергаемые типовым испытаниям, не должны использоваться после проведения испытаний.

Изготовитель топливных баков должен хранить результаты испытаний в течение срока службы топливного бака данной конструкции. Протоколы испытаний должны также включать в себя размеры, толщину стенок и массу каждого испытываемого топливного бака.

9.2    Основные типовые испытания

9.2.1 Общие положения

Для конструкций типа 1,2, 3 и 4 должны быть проведены соответствующие типовые испытания, представленные в таблице 2, если в пункте 9.3 не указано иное.

11

Таблица 2 — Сводная таблица основных типовых испытаний

Испытание Число топливных баков, требуемых для испытания Применяется для типа 1 2 3 4 9.2.2 - Испытание материалов стальных 9.2.4 топливных баков и лейнеров 1 топливный бак или лейнер - g 2 5 Испытание материалов пластиковых лейнеров 1 лейнер - - - 9.2.6 Испытание свойств смолы образцы композиционных материалов - Гидростатические испытания с 9.2.7 использованием разрушающего давления 3 плюс 1 лейнер g 2 g Циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды 2 9.2.9 Испытание на утечку до разрушения 3 9.2.10 Испытание на огнестойкость 1 9.2.11 Испытание на прострел 1 9 2 12 Испытание на химическое воздействие 1 - Испытание на устойчивость к 9.2.13 дефектам композиционных материалов 1 - 9 2 14 Испытание на ускоренное разрушение под напряжением 1 - 9 2 15 Циклическое испытание давлением при экстремальной температуре 1 - 9.2.16 Испытание на повреждение при ударе 1,2 или 3 - - 9.2.17 Испытание на проницаемость 1 - - - 9.2.18 Испытание втулки на скручивание 1 - - - 9.2.19 Циклическое испытание водородом 1 - - -

9.2.2    Испытание материалов стальных топливных баков и лейнеров

Если топливный бак или лейнер изготовлен из стали, то на одном объекте должны проводиться соответствующие испытания материалов согласно    ИСО    9809-1    (пункты    10.2-10.4)    или ИСО

9809-2 (пункты 10.2-10.4). Предел прочности при растяжении должен соответствовать расчетным характеристикам, указанным заводом изготовителем. Для конструкций типа 1 и 2 относительное удлинение стали должно составлять не менее 14%. Для конструкции 3 предел прочности при растяжении и удлинение должны соответствовать расчетным характеристикам, указанным заводом изготовителем.

Совместимость стали с водородом должна быть подтверждена в соответствии с В.2 (приложение В). Исключение составляет сталь, соответствующая требованиям ИСО 9809-1 (6.3 и 7.2.2).

9.2.3    Испытание материалов топливных баков и лейнеров из алюминиевого сплава

Для топливных баков типа 1 и лейнеров типа 2, использующих алюминиевые сплавы, на одном топливном баке или лейнере должны проводиться соответствующие испытания материалов согласно ИСО 7866 (пункты 10.2 и 10.3), а также приложениям А и В. Свойства материалов должны соответствовать характеристикам конструкции, указанным заводом изготовителем. Удлинение должно составлять не менее 12%.

Для лейнеров типа 3, использующих алюминиевые сплавы, на одном лейнере должны проводиться соответствующие испытания материалов согласно ИСО 7866 (пункт 10.2), а также приложению В. Свойства материалов, включая удлинение, должны соответствовать характеристикам конструкции, указанным заводом изготовителем.

Для лейнеров типа 3, использующих сварные алюминиевые сплавы, должны соблюдаться требования ЕН 12862 (пункты 7.2.3-7.2.7), а также требования приложений А и В.

Совместимость алюминиевых сплавов с водородом должна быть подтверждена в соответствии с В.2 (приложение В). Проведение испытаний алюминиевых сплавов, соответствующих ИСО 7866 (пункты 6.1 и 6.2) не требуется.

12

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

9.2.4    Испытание материалов лейнеров из нержавеющей стали

Материалы, используемые для лейнеров из нержавеющей стали, должны соответствовать требованиям EN 1964-3:2000 (подпункты 7.1.2.1 и 7.1.2.4).

Материалы, используемые для лейнеров из сварной нержавеющей стали, должны соответствовать требованиям ЕН 13322-2:2003/А1 (пункты 8.4-8.7).

Совместимость нержавеющей стали с водородом должна быть подтверждена в соответствии с В.2 (приложение В).

9.2.5    Испытание материалов пластиковых лейнеров

Один лейнер должен пройти испытания и отвечать следующим требованиям:

a)    предел прочности при растяжении и относительные удлинения должны быть определены в соответствии с В.З (приложение В) и должны соответствовать требованиям, содержащимся в нем.

b)    температура размягчения должна быть определена в соответствии с В.4 (приложение В) и должна соответствовать требованиям, содержащимся в нем.

9.2.6    Испытание свойств смолы

Для конструкций типа 2, 3 и 4 образцы композиционной оболочки должны быть испытаны в соответствии с В.5 (приложение В). Материалы смол должны соответствовать приведенным в нем требованиям.

9.2.7    Испытание гидравлическим давлением на разрушение

Для конструкции типа 2 один лейнер должен быть подвергнут гидравлическим испытаниям на разрушение в соответствии с В.6 (приложение В). Разрушающее давление должно в 1,25 раз превышать рабочее давление.

Для всех типов конструкции три топливных бака должны быть подвергнуты гидравлическим испытаниям на разрушение в соответствии с В.6 (приложение В). Для каждого топливного бака разрушающее давление должно превышать указанное минимальное разрушающее давление, приведенное в таблице 1. Разрушающее давление не должно быть меньше значения, необходимого для удовлетворения требований к коэффициенту запаса прочности, приведенному в таблице 1. Среднее значение разрушающего давления, полученное по трем топливным бакам, должно быть соответствующим образом зарегистрировано в соответствии с 10.2.2.

9.2.8    Циклические испытания давлением при температуре окружающей среды

Для всех типов конструкции, два топливных бака должны циклически нагружаться давлением при температуре окружающей среды в соответствии с В.7 (приложение В) и должны соответствовать указанным в нем требованиям.

9.2.9    Испытания на «утечку до разрушения»

Для всех типов конструкции три топливных бака должны быть испытаны в соответствии с В.8 (приложение В) и должны соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.10    Испытание на огнестойкость

Для всех типов конструкции один или два топливных бака, в зависимости от необходимости, должны быть испытаны в соответствии с В.9 (приложение В) и должны соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.11    Испытание на прострел

Для всех типов конструкции один топливный бак должны быть испытан в соответствии с В.10 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.12    Испытание на химическое воздействие

Для конструкции типа 2, 3 и 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии с В.11 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.13    Испытание на устойчивость к дефектам композиционных материалов

Для типов конструкции 2, 3 и 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии с В. 12 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.14    Испытание на ускоренное разрушение под напряжением

Для типов конструкции 2, 3 и 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии с В. 13 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.15    Циклическое испытание давлением при экстремальной температуре

Для конструкции типа 2, 3 и 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии с В.14 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.16    Испытание на повреждение при ударе

Для конструкции типа 3 и 4 один или несколько готовых топливных баков должны быть испытаны в соответствии с В.15 (приложение В) и должны соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.17    Испытание на проницаемость

Для конструкции типа 4 один топливный бак должен быть испытан на проницаемость в

13

соответствии с В.16 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.18    Испытание втулки на скручивание

Для конструкции типа 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии с пунктом В.17 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям.

9.2.19    Циклическое испытание водородом

Для конструкции типа 4 один топливный бак должен быть испытан в соответствии В.18 (приложение В) и должен соответствовать содержащимся в нем требованиям. Для топливных баков, не устанавливаемых стационарно в пассажирские транспортные средства и предназначенных только для специальных операций, связанных с медленным наполнением водорода (продолжительностью более 5 минут), выполнение циклического испытания водородом не требуется.

9.3    Исключения из основных типовых испытаний

В качестве альтернативного варианта требованиям, приведенным в 9.2, конструкция стального топливного бака типа 1, отвечающая требованиям ИСО 9809-1 или ИСО 9809-2 и дополнительным требованиям, приведенным в 7.6 и 8.8 настоящего стандарта, может быть подвергнута только испытанию на огнестойкость согласно 9.2.10 и испытанию на совместимость с водородом согласно В.2 (приложение В).

В качестве альтернативного варианта требованиям, приведенным в 9.2, конструкция из алюминиевого сплава типа 1, отвечающая требованиям ИСО 7866 и дополнительным требованиям, приведенным в 7.6 и 8.8 настоящего стандарта, может быть подвергнута только испытанию на огнестойкость согласно 9.2.10 и испытанию на совместимость с водородом согласно В.2 (приложение В).

9.4    Квалификационные испытания при изменении конструкции

При частичном изменений конструкции и технологии изготовления топливных баков квалификационные испытания могут производиться в объемах установленных в таблице 3. Изменения конструкции, выходящие за рамки изменений, указанных в таблице 3, должны быть квалифицированы в соответствии с полной программой испытаний.

При возникновении одного из следующих условий, волокна должны считаться волокнами нового

типа:

a)    волокно имеет иную классификацию, например, стекло, арамид, углерод;

b)    волокно изготавливается из другого исходного материала, например, полиакрилонитрила и углеродосодержащих материалов;

c)    номинальный модуль волокна, указанный изготовителем волокна, отличается более чем на ±5% от модуля, определенного после проведения испытания опытного образца;

d)    номинальный предел прочности волокна, указанный изготовителем волокна, отличается более чем на ±5% от предела прочности, определенного после проведения испытания опытного образца.

Конструкция, утвержденная после проведения испытаний по сокращенной программе (изменение конструкции), не должна использоваться в качестве основы для утверждения второго изменения конструкции при проведении испытаний по сокращенной программе (например, несколько изменений утвержденной конструкции не допускаются). Если результаты проведенного испытания по изменению конструкции (X) соответствуют требованиям испытаний для второго изменения конструкции (У), то результаты для (X) могут использоваться для программы испытаний по новому изменению конструкции (Y). Тем не менее, изменение конструкции (X) не может использоваться в качестве основы для определения испытаний, требуемых для новых изменений конструкции.

14

Таблица 3 — Необходимость в проведении квалификационных испытаний в случаях изменения конструкции и технологии производства

Изменения в конструкции и технолог т изготовления топливных бакс эв Изготовитель Материалы Длта Диаметр8 Рабочее а Куполообразна Размер Покрьпие Конструкция ПрОТИВОЛО- Технология d Виды испытания волоюна Волокно Смола Металлический топливный бак или Пластиковый лейнер <50% > 50% <20% > 20% давление <20% я форма отверстия КОгшДСВОИ ь втулки жаркая с система производства Испытание на разрушение цавлением X X — X — X X X X X X X — — — X Циклическое испытание при температуре окружающей среды X X — X X — X X X X X X — — — X Испытание на «утечку до эазрушения» X X — — — — — — — — — — — — — — Испытание на огнестойкость — X — X — — X — X — — — — — X — Испытание на прострел — X X X — — — Xе X — — — — — — — Испытание на химическое зоздействие — X X X X — — — — — — — X — — — Испытание на устойчивость к дефектам композиционных материалов — X X X — — — — X — — — — — — — Испытание на ускоренное эазрушение под напряжением X X X X — — — — — — — — — — — — Испытание на повреждение при ударе X X X X — — X X X — — — — — — — Испытание на проницаемость — — — — X — — — — — X — — X — — Испытание втулки на скручивание — — — — X — — — — — X — — X — — Циклическое испытание зодородом — — — — X — — — — — X — — X — — Испытание на совместимость с водородом — — — X — — — — — — — — — — — — Испытание материалов (в зависимости от необходимости) X X X X X X X X X X X X X " X а Только в случае если толщина изменяется пропорционально диаметру и/ипи давлению; в противном случае квалифицируется как новая конструкция. ь Проведение испытания не требуется, если напряжение в горловине соответствует первоначальному напряжению или уменьшено в результате изменения конструкции (например, вследствие уменьшения диаметра внутренней резьбы или изменения длины втулки), соединение лейнера и втулки не нарушено и для втулки, лейнера и уплотнений используются оригинальные материалы. с Изменение системы противопожарной защиты, устройства сброса давления или его местоположения. d Любое отклонение от производственных параметров, указанных в 5.7, считается изменением технологии производства. е Требуется, если уменьшается диаметр.

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

9.5 Альтернативные типовые испытания

По выбору завода изготовителя, топливные баки, предназначенные для комплектации бортовой системы хранения водородного топлива дорожных пассажирских транспортных средств, могут проверяться путем проведения квалификационных испытаний, перечисленных в таблице 4, и испытаний, приведенных в приложении Е.

Топливные баки, подверженные испытаниям в соответствии с приложением Е, могут интегрироваться в систему хранения водорода, включающую в себя всю запорную арматуру (запорные клапаны, обратные клапаны, устройства для сброса давления и т.д.), а также трубопровод для подачи водорода, находящегося под рабочим давлением.

Таблица 4 — Сводная таблица альтернативных типовых испытаний

Испытание Число топливных баков, требуемых для испытания Применяется для типа 1 2 3 4 9.2.2- 9.2.4 Испытание материалов стальных топливных баков и лейнеров 1 топливный бак или лейнер - 9.2.5 Испытание материалов пластиковых лейнеров 1 лейнер - - - 9.2.6 Испытание свойств смолы образцы композиционных материалов - 9.2.7 Гидравлические испытания на разрушение 3 плюс 1 лейнер v' 9.2.8 Циклическое испытание давлением при температуре окружающей среды 2 9.2.9 Испытание на «утечку до разрушения» 3 ✓ 9.2.10 Испытание на огнестойкость а 1 или 2 9.2.11 Испытание на прострел 1 9.2.12 Испытание на химическое воздействие ь 1 - 9.2.13 Испытание на устойчивость к дефектам композиционных материаловь 1 - 9.2.16 Испытание на повреждение при ударе 1,2 или 3 - - 9.2.18 Испытание втулки на скручивание 1

а Испытание на огнестойкость, приведенное в подпункте 9.2.10, должно проводиться для отдельных топливных баков или для системы хранения водорода после интеграции топливных баков в систему. ь Испытание на химическое воздействие и испытание на устойчивость к дефектам композиционных материалов должны быть объединены в одно модифицированное испытание для одного топливного бака. Это модифицированное испытание связано с выполнением разрезов на топливном баке в соответствии с пунктом В.12 и воздействием на бак химических веществ в соответствии с пунктом В.11. Топливный бак должен быть заполнен неагрессивной жидкостью, например, маслом, водой с ингибитором или гликолем и нагружен гидростатическим давлением, циклически изменяющимся в диапазоне от 2 МПа (не более) и до значения в 1,25 раз выше рабочего давления (не менее), не превышая 10 циклов в минуту. Топливный бак должен быть подвергнут циклическому изменению давления с числом циклов, указанным в пункте 4.5. Последние 10 циклов должны выполняться при давлении, в 1,5 раза превышающем рабочее давление, для подтверждения возможности выдерживать избыточное давление в случае выхода из строя оборудования автозаправочной станции. Затем топливный бак должен быть подвергнут испытаниям на разрушающее давление в соответствии с пунктом В.6, сдавлением, в 1,8 раз превышающим рабочее давление._

10 Контроль готовой продукции и испытание опытной партии

10.1 Контроль готовой продукции

Контроль, включающий проверку и испытания продукции должны проводиться для всех топливных баков в каждой партии в соответствии с приведенными ниже требованиями.

Каждый топливный бак должен быть подвергнут контролю с проведением следующих испытаний в процессе изготовления или после его завершения:

а) неразрушающие испытания металлических топливных баков и лейнеров, проводимые в соответствии с ИСО 9809-1 (приложение В), ЕН 1964-3:2000 (приложение С), или EH 13322-2/А1:2006 16

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

Содержание

1    Область применения.....................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................................................................1

3    Термины и определения...............................................................................................................3

4    Условия эксплуатации...................................................................................................................4

5    Регистрируемая документация.....................................................................................................5

6    Материалы.....................................................................................................................................7

7    Требования к конструкции............................................................................................................7

8    Конструкция и качество изготовления......................................................................................10

9    Типовые (квалификационные) испытания................................................................................11

10    Контроль готовой продукции и испытание опытной партии...................................................16

11    Маркировка..................................................................................................................................20

12    Подготовка к отгрузке...............................................................................................................21

Приложение А (справочное) Обоснование количества циклов наполнения.............................22

Приложение В (обязательное) Методы испытаний и критерии приемки...................................24

Приложение С (справочное) Проверка коэффициентов запаса прочности с

использованием датчиков деформации......................................................................................31

Приложение D (справочное) Размер допустимого дефекта для

неразрушающего контроля при циклических нагрузках

топливного бака..................................................................................................32

Приложение Е (обязательное) Альтернативные типовые испытания.......................................33

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным

стандартам Российской Федерации............................................................35

Библиография................................................................................................................................36

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

(приложение В), установленные заводом изготовителем или с использованием равноценных методов испытаний, для подтверждения того, что максимальный размер существующего дефекта (если он установлен) не превышает размера, определенного для данной конструкции, как указано в 7.5. Метод неразрушающего испытания должен обеспечить обнаружение максимально допустимого размера дефекта;

b)    проверка лейнеров из сварной нержавеющей стали в соответствии с ЕН 13322-2/А1:2006, (подпункт 6.8.2), и лейнеров из сварных алюминиевых сплавов в соответствии с ЕН 12862:2000 (подпункт 6.2.1 (второй параграф)) и 6.2.3;

c)    проверка пластиковых лейнеров для подтверждения того, что максимальный размер дефектов меньше размера, установленного для данной конструкции;

d)    проверка основных размеров и массы готовых топливных баков, лейнеров и оболочки, которые должны находиться в пределах допусков, установленных для данной конструкции;

e)    проверка соответствия качества обработки поверхности требованиям завода изготовителя, с обращением особого внимания на поверхности глубокой вытяжки, наличие складок или морщин в горловине или на выступах кованых или формованных днищ или в отверстиях;

f)    проверка маркировки;

д) испытания на твердость или проведение эквивалентных испытаний металлических топливных баков и лейнеров, прошедших термообработку, в соответствии с В.19 (приложение В). Полученные результаты испытаний должны находиться в пределах, установленных для данной конструкции;

h)    гидравлические испытания готовых топливных баков в соответствии с В.20 (приложение В). Для конструкций типа 1, 2 и 3 остаточное объемное расширение не должно превышать предельное значение объемного расширения, указанного изготовителем топливного бака для испытательного давления. Кроме того, остаточное расширение ни в коем случае не должно превышать 5% от полного объемного расширения, измеренного при испытательном давлении. Для конструкции типа 4 изготовитель должен определить соответствующий предел упругой деформации для испытательного давления, при этом упругая деформация любого топливного бака не должно превышать среднее значение для партии более чем на 10%;

i)    испытание на герметичность лейнеров или топливных баков типа 4 в соответствии с В.21 (приложение В) за исключением того, что используемое давление может быть меньше рабочего давления.

10.2 Испытания готовой партии

10.2.1    Общие требования

Испытания партии должны быть проведены на готовых лейнерах и топливных баках, изготовленных в условиях серийного производства и имеющих идентификационную маркировку. Топливные баки и лейнеры для испытаний следует выбирать из каждой партии произвольно. Если испытаниям подвергается большее число топливных баков, чем требуется, то все результаты испытаний должны быть задокументированы.

Проведением испытаний партии, указанных в 10.2.2, должно быть подтверждено соответствие партии топливных баков их назначению и условиям эксплуатации. Завод изготовитель топливных баков должен хранить результаты испытаний партии и соответствующие данные по каждой партии (например, номер плавки) в течение предполагаемого срока службы топливных баков в партии. Все топливные баки, подверженные испытаниям, не должны эксплуатироваться после проведения испытаний.

10.2.2    Требуемые испытания

Один топливный бак должен быть подвергнут гидравлическому испытанию на разрушение в соответствии с В.6 (приложение В). Разрушающее давление в топливном баке должно превышать указанные минимальные требования к разрушающему давлению и коэффициенту запаса прочности, которые приведены в таблице 1. Кроме того, разрушающее давление должно превышать 90% от среднего значения результатов гидравлического испытания давлением на разрушение, проведенного в соответствии с 9.2.7.

Один топливный бак должен быть подвергнут циклическому испытанию давлением в соответствии с требованиями, приведенными в 10.2.3. Топливный бак, используемый для проведения циклического испытания давлением согласно 10.2.3, может также применяться для испытаний гидравлическим давлением на разрушение.

Для конструкций типа 1, 2 и 3 топливный бак, лейнер или репрезентативная выборка из партии готовой продукции топливных баков или лейнеров должны быть подвергнуты следующим испытаниям:

a)    проверка основных размеров конструкции;

b)    испытания на растяжение стальных топливных баков или лейнеров должны проводиться в соответствии с ИСО 9809-1 (пункт 10.2) или ИСО 9809-2 (пункт 10.2). Испытания на растяжение

17

Введение

Настоящий стандарт разработан на основе международного стандарта ИСО/ТУ 15869:2009 «Водород газообразный и водородные смеси. Бортовые системы хранения топлива для транспортных средств» (ISO/TS 15869:2009 «Gaseous hydrogen and hydrogen blends — Land vehicle fuel tanks”).

Бортовые системы для хранения сжатого водорода и газовых смесей, содержащих водород, должны соответствовать требованиям настоящего стандарта, которые предъявляются для транспортных средств, использующих в качестве топлива водород, или превосходить их. Выполнение этих условий обеспечивается за счет следующих факторов:

a)    точного и всестороннего определение условий эксплуатации систем хранения топлива как основы для разработки топливных баков и баллонов, предназначенных для компримированных водородосодержащих газов, и определения условия их эксплуатации;

b)    использования установленных методов оценки усталостной прочности топливных баков, связанных с воздействием циклических нагрузок при заправке систем под высоким давлением, и для выявления дефектов в металлических баллонах или лейнерах;

c)    проведения испытаний систем хранения топлива;

d)    проведения неразрушающего контроля при проверке готовых баллонов;

e)    проведения разрушающих испытаний образцов готовой продукции в виде топливных баков для хранения водородного топлива и металлических баллонов, взятых из каждой партии выпускаемых топливных систем;

1) требований к заводу изготовителю, связанные с необходимостью указывать допустимые уровни повреждений в процессе эксплуатации топливных баков;

д) требований к заводу изготовителю указывать безопасные условия эксплуатации топливных баков.

Конструкция систем хранения водорода и его смесей с другими газами, отвечающая требованиям настоящего стандарта, должна:

a) обеспечивать усталостную прочностью, превышающую предполагаемый срок службы продукции;

b) обладать соответствующей прочностью и надежностью для предполагаемых условий эксплуатации.

Документ 1ИСО/ТУ 15869:2009 подготовлен Техническим комитетом ИСО ТК 197, «Водородные технологии» (1БОЯС 197) в сотрудничестве с Техническим комитетом ИСО ТК 22 «Дорожные транспортные средства» (ISO/TC 22) и Техническим комитетом ИСО ТК 58 «Газовые баллоны» (ISO/TC 58), подкомитетом «Проектирование баллонов» (SC 3).

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОДОРОД ГАЗООБРАЗНЫЙ И ВОДОРОДНЫЕ СМЕСИ Бортовые системы хранения топлива для транспортных средств

_«Gaseous    hydrogen    and    hydrogen    blends    —    Land    vehicle    fuel    tanks_

Дата введения — 2014— 07 — 01

1    Область применения

Настоящий стандарт определяет требования к бортовым системам хранения компримированного водорода и его смесей с другими газами, предназначенными для использования в качестве топлива для транспортных средствах.

Настоящий стандарт не устанавливает технических условий для топливных баков, используемых для хранения твердого водорода, жидкого водорода или для комбинированных систем хранения водорода с использованием его сжижения и компримирования. Настоящий стандарт применяется для бортовых систем хранения водорода и его смесей с другими газами, применяемых в качестве топлива для транспортных средств, любой конструкции, изготовленных с использованием любой технологии производства, включая конструкции топливных баков и их элементов из стали (в том числе нержавеющей), алюминия или неметаллических материалов, которые по своим характеристикам соответствуют требованиям безопасности при эксплуатации таких систем.

Настоящий стандарт распространяется на следующие типы конструкций топливных систем хранения водорода и его смесей с другими газами:

-    Тип 1: металлические баллоны;

-    Тип 2: композитные баллоны с металлическим лейнером и кольцевой обмоткой;

-    Тип 3: композитные баллоны с металлическим лейнером и полной обмоткой;

-    Тип 4: композитные баллоны с полной обмоткой без металлического лейнера.

2    Нормативные ссылки

Следующие ссылочные документы обязательны для применения в настоящем стандарте. Для датированной ссылки применимы только указанные издания. Для недатированных ссылок применимо последнее издание приведенного документа (включая все изменения).

ISO 306 Пластмассы. Термопластичные материалы. Определение температуры размягчения по Вика (ISO 306, Plastics — Thermoplastic materials — Determination of Vicat softening temperature (VST))

ISO 527-2 Пластмассы. Определение механических свойств при растяжении. Часть 2. Условия испытаний для литьевых и экструзионных пластмасс (ISO 527-2, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics).

ISO 2808 Краски и лаки. Определение толщины пленки (ISO 2808 Paints and varnishes — Determination of film thickness)

ISO 4624 Краски и лаки, Определение адгезии методом отрыва (ISO 4624, Paints and varnishes — Pull-off test for adhesion).

ISO 6506-1 Материалы металлические. Определение твердости по Бринеллю. Часть 1: Метод испытания (ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method)

ISO 7225 Баллоны газовые. Предупредительные этикетки (ISO 7225, Gas cylinders — Precautionary labelsl).

ISO 7866:1999 Баллоны газовые. Баллоны газовые из алюминиевого сплава бесшовные многократного использования. Расчёт, конструирование и испытание (ISO 7866:1999, Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders — Design, construction and testing).

ISO 9809-1:1999 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 9809-1:1999, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing — Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1 100 MPa).

Издание официальное

ISO 9809-2:2000 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 9809-2:2000, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing — Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing — Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa)

ISO 11114-4 Баллоны газовые переносные. Совместимость материалов баллонов и клапанов с содержимым газом. Часть 4. Методы испытаний для выбора металлических материалов, устойчивых к водородной хрупкости (ISO 11114-4, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 4: Test methods for selecting metallic materials resistant to hydrogen embrittlement).

ISO 11439 Баллоны газовые — Баллоны высокого давления для хранения природного газа на транспортном средстве в качестве топлива (ISO 11439, Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles)

150Я5 14687-2 Топливо водородное — Технические условия на продукт — Часть 2: Применение топливных элементов с протонообменной мембраной для дорожных транспортных средств (150Я5 14687-2, Hydrogen fuel — Product specification — Part 2: Proton exchange membrane (PEM) fuel cell applications for road vehicles)

EN 1964-3:2000 Баллоны газовые переносные. Технические требования к проектированию и конструированию переносных бесшовных стальных газовых баллонов многократного использования вместимостью от 0,5 л до 150 литров включительно. Часть 3. Баллоны бесшовные из нержавеющей стали с Rm менее 1100 МПа (EN 1964-3:2000 Transportable gas cylinders — Specification for the design and construction of refillable transportable seamless steel gas cylinders of water capacities from 0,5 litre up to and including 150 litres. Part 3. Cylinders made of seamless stainless steel with an Rm value of less than 1 100 MPa)

EN 12862:2000 Баллоны газовые переносные. Технические требования к проектированию и конструированию переносных сварных газовых баллонов многократного использования из алюминиевого сплава (EN 12862:2000 Transportable gas cylinders — Specification for the design and construction of refillable transportable welded aluminium alloy gas cylinders).

EN 13322-2:2003/A1:2006 Баллоны газовые переносные. Сварные стальные газовые баллоны многократного использования. Проектирование и конструирование. Часть 2. Нержавеющая сталь (EN 13322-2:2003/А1:2006, Transportable gas cylinders — Refillable welded steel gas cylinders — Design and construction — Part 2: Stainless steel).

ASTM В 117 Стандартные методы эксплуатации оборудования распыления солевого раствора, тумана (ASTM В 117, Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus).

ASTM D 522 Стандартный метод испытания пр150единительных органических покрытий на изгиб вокруг оправки (ASTM D 522, Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings).

ASTM D 1308 Стандартный метод испытания на воздействие бытовых химикатов на прозрачные и пигментированные органические покрытия (ASTM D 1308, Standard Test Method for Effect of Household Chemicals on Clear and Pigmented Organic Finishes).

ASTM D 2344 Определение прочности на сдвиг композиционных материалов с полимерной матрицей и созданных на их основе слоистых материалов с помощью стандартного метода испытания балочек (ASTM D 2344, Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates).

ASTM D Стандартный метод испытания на стойкость органических покрытий к воздействию ударных деформаций (ASTM D 2794, Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation (Impact)).

ASTM D 3170 Стандартный метод испытания покрытий на сопротивление скалыванию (ASTM D 3170, Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings).

ASTM D 3418 Стандартный метод испытания для температурного перехода полимеров посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (ASTM D 3418, Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry).

ASTM G 154 Стандартная методика эксплуатации люминесцентных осветительных приборов для ультрафиолетового облучения неметаллических материалов (ASTM G 154, Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Nonmetallic Materials).

2

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    автофретирование (auto-frettage): Технологическая операция нагружения давлением, используемая при изготовлении композиционных баллонов с металлическим лейнером, которое растягивает лейнер за предел текучести его материала для создания постоянной пластической деформации.

Примечание — Автофретирование вызывает в лейнере сжимающие напряжения, а в волокнах растягивающие напряжения при нулевом внутреннем давлении.

3.2    давление автофретирования (auto-frettage pressure): Давление внутри баллона с оболочкой, при котором устанавливается необходимое распределение напряжений между лейнером и оболочкой.

3.3    партия композитных топливных баков (batch of composite fuel tanks): Группа топливных баков в количестве не более 200 единиц, плюс топливные баки для проведения неразрушающего испытания или, если группа содержит большее число единиц, то топливные баки последовательно изготовленные за одну смену, имеющие единую конструкцию, одинаковые номинальный диаметр, толщину стенок и материалы, а также изготовленные с использованием единого производственного процесса.

3.4    партия металлических топливных баков / лейнеров (batch of metal fuel tanks/liners): Группа топливных баков / лейнеров в количестве не более 200 единиц, плюс топливные баки / лейнеры для неразрушающего испытания или, если группа содержит большее количество единиц, то топливные баки / лейнеры, последовательно изготовленных за одну смену, имеющие единую конструкцию, одинаковые номинальный диаметр, толщину стенок и материалы, а также изготовленные с использованием общего производственного процесса, общего оборудования для производства, в сопоставимых временных, температурных режимах термообработки и атмосферных условиях.

3.5    партия неметаллических лейнеров (batch of non-metallic liners): Группа лейнеров в количестве не более 200 единиц плюс лейнеры для неразрушающего испытания или, если группа содержит большее число единиц, то неметаллические лейнеры, последовательно изготовленные за одну смену, имеющие единую конструкцию, одинаковые номинальный диаметр, толщину стенок и материалы, а также изготовленные с использованием единого производственного процесса.

3.6    разрушающее давление (burst pressure): Давление, которое приводит к разрушению сосуда, подвергнутого гидравлическому испытанию.

3.7    намотка с контролируемым натяжением (controlled tension winding): Технологическая операция, используемая при изготовлении композитных баллонов с кольцевой обмоткой металлических лейнеров, в результате которой сжимающие напряжения в лейнере и растягивающие напряжения в оболочке при нулевом внутреннем давлении создаются намоткой армирующих волокон при высоком натяжении.

3.8    изменение конструкции (design change): Изменения в выборе конструкционных материалов или размеров с превышением допусков, указанных в проектной документации.

3.9    готовые топливные баки (finished fuel tanks): Топливные баки, готовые к эксплуатации, типовой конструкции и технологии изготовления, имеющие идентификационные знаки и наружное покрытие, включая встроенную изоляцию, указанную изготовителем, но исключая невстроенную изоляцию или защиту.

3.10    топливный бак с полной обмоткой (fully wrapped composite fuel tank): Топливный бак с оболочкой, имеющий армирование волокнами по окружности и в направлении его оси.

3.11    топливный бак с кольцевой обмоткой (hoop-wrapped composite fuel tank): Топливный бак с оболочкой, имеющий армирование волокнами главным образом по окружности на цилиндрической части лейнера, так, что волокна не несут какой-либо значительной нагрузки в направлении продольной оси топливного бака.

3.12    водородная смесь (hydrogen blend): Смесь природного газа и водорода.

3.13    система хранения водорода (hydrogen storage system): Система наземного транспортного средства, состоящая из топливного бака и арматуры (например, запорных клапанов, обратных клапанов и термически-активируемых устройств сброса давления), а также трубопровода для подачи водорода, находящегося под рабочим давлением.

3.14    утечка (leakage): Несанкционированный выпуск газа через трещины, поры, неплотные соединения или аналогичный дефекты.

3

Примечание — Газопроницаемость через стенки топливного бака типа 4 меньше уровня, указанного в В. 16, не считается утечкой.

3.15    лейнер (liner): Внутренняя газонепроницаемая емкость топливного бака, на которую наматываются армирующие волокна для достижения необходимой прочности.

3.16    изготовитель (manufacturer): Лицо или организация, ответственная за проектирование, изготовление и испытание топливных баков

3.17    оболочка (over-wrap): Армирующая система из волокон со смолой, нанесенная на лейнер.

3.18    устройство сброса давления при повышении температуры (thermally activated pressure relief device): Устройство, которое активизируется при определенной температуре для сброса давления и предотвращения разрушения топливного бака, например, в результате пожара, которое должно приводиться в действие независимо от давления в топливном баке.

3.19    пассажирские транспортные средства (passenger vehicles): Транспортные средства, спроектированные и изготовленные главным образом для перевозки людей (например, автомобили и автобусы).

3.20    предварительное напряжение (pre-stress): Результат применения автофретирования или намотки с контролируемым натяжением.

3.21    условия эксплуатации (service conditions): Условия, в которых будет эксплуатироваться топливный бак, и которые включают в себя влияние различных внешних факторов (дорожная соль, кислоты, щелочи, экстремальные температуры) и режимов эксплуатации (циклы изменения давления, связанные с заправкой и расходом топлива во время эксплуатации и движения транспортного средства; статическое давление, связанное с парковкой транспортного средства и т.д.).

3.22    установившееся давление (settled pressure): Давление газа, при котором достигается заданная установившаяся температура.

3.23    установившаяся температура (settled temperature): Однородная температура газа после исчезновения изменений в температуре, вызванных заполнением бака.

3.24    коэффициент запаса прочности (stress ratio): Отношение напряжения в волокне при указанном минимальном разрывном давлении и напряжения в волокне при рабочем давлении.

3.25    испытательное давление (test pressure): Требуемое давление, применяемое при проведении испытания под давлением.

3.26    рабочее давление, номинальное рабочее давление (working pressure, nominal working pressure): Установившееся давление сжатого газа при однородной температуре 15 °С в заполненном топливном баке.

4 Условия эксплуатации

4.1    Общие положения

Описанные в настоящем стандарте требования к условиям эксплуатации систем хранения водорода и газовых смей являются основой для проектирования, изготовления, контроля и испытания топливных баков, устанавливаемых на транспортных средствах и используемых для хранения при температуре окружающей среды сжатого газообразного водорода или водородной смеси, которые применяются в качестве топлива для этих транспортных средств.

Указанные требования к безопасной эксплуатации топливных баков, изготовленных в соответствии с настоящим стандартом, предназначены для:

a)    изготовителей топливных баков;

b)    владельцев топливных баков;

c)    проектировщиков и монтажников, ответственных за установку топливных баков;

d)    проектировщиков и владельцев оборудования, используемого для заправки топливных баков транспортных средств;

e)    поставщиков газообразного водорода и водородных смесей;

f)    регулирующих органов, обладающих полномочиями по контролю за эксплуатацией топливных баков.

Требования к условиям эксплуатации не распространяются на внешние нагрузки, которые могут возникать в результате аварий транспортных средств и т.д.

4.2    Срок службы

Заводом изготовителем топливного бака должен быть установлен срок службы водородного топливного бака, в течение которого его эксплуатация является безопасной.

4.3    Рабочее давление

Заводом изготовителем топливного бака должно быть указано рабочее давление газообразного

ГОСТ Р 55891-2013/ISO/TS 15869:2009

водорода и водородных смесей при температуре 15 °С.

4.4    Максимальное давление наполнения

Максимальное давление наполнения топливных баков не должно превышать номинальное рабочее давление больше чем в 1,25 раз, независимо от условий наполнения и температуры. Установившееся давление наполнения не должно превышать номинальное рабочее давление при температуре 15 °С.

4.5    Циклы наполнения

4.5.1    Общие положения

За исключением случаев, предусмотренных в подпункте 4.5.2, топливные баки должны быть рассчитаны на 11250 циклов наполнения, что соответствует 15-летнему сроку службы промышленных транспортных средств большой грузоподъемности (приложение А).

4.5.2    Уменьшенное количество циклов наполнения

Для срока службы транспортного средства может быть определено уменьшенное количество циклов наполнения (5500 циклов). Топливные баки с уменьшенным числом циклов наполнения могут квалифицироваться в соответствии с 9.2 или 9.5. Топливные баки с уменьшенным числом циклов наполнения, квалифицируемые в соответствии с 9.2, должны использоваться только вместе со счетчиком, защищенным от несанкционированного доступа, который фиксирует число циклов наполнения и прекращает эксплуатацию топливного бака после превышения уменьшенного числа циклов наполнения.

4.6    Расчетная температура

Топливные баки должны быть рассчитаны на эксплуатацию в диапазоне температур от минус 40 °С до плюс 85 °С. Переходные температуры газа во время наполнения и выпуска могут локально выходить за эти пределы.

4.7    Газовый состав

Топливные баки должны быть предназначены для наполнения сжатым газообразным водородом и/или водородной смеси с содержанием более 2% водорода по объему в сочетании с сухим природным газом. Газовый состав должен соответствовать следующим требованиям:

a)    сжатый водород должен соответствовать требованиям к составу согласно ИСО/ТУ 14687-2;

b)    сжатый природный газ (СПГ), используемый в водородной смеси, должен находиться в пределах концентраций, указанных в ИСО 11439.

4.8    Наружные поверхности

Наружная поверхность топливного бака должна противостоять механическим и химическим воздействиям, как это отражено в типовых испытаниях согласно разделу 9.

4.9    Противопожарная защита

Топливные баки должны быть защищены от пожара с использованием устройств сброса давления при повышении температуры, не имеющих функции автоматического повторного включения. Устройства сброса давления, не имеющих функции автоматического повторного включения могут использоваться только параллельно с устройствами сброса давления при повышении температуры. Для функционирования устройств сброса давления при повышении температуры не должны использоваться совместно устройства сброса давления, активируемые при повышенном давлении.

Примечание — При выборе устройств сброса давления при повышении температуры могут применяться требования ANSI/IAS PRD 1-1998/Дополнение PRD 1а-1999, пока не будет разработан международный стандарт на устройства сброса давления.

Противопожарная защита топливных баков может быть дополнена использованием

термоизоляции.

5 Регистрируемая документация

5.1    Общие положения

Изготовитель топливного бака должен подготовить данные, указанные в настоящем стандарте. Эти данные должны храниться в течение предполагаемого срока службы топливного бака.

5.2    Инструкция по эксплуатации

Пользователю должна быть предоставлена инструкция по эксплуатации, включающая в себя следующее:

a)    наименование и адрес завода изготовителя топливного бака;

b)    описание конструкции топливного бака, включающее сведения об идентификационных данных топливного бака, значении рабочего давления (МПа), типе топливного бака, диаметре (мм),

5

длине (мм), внутреннем объеме (л), массе в незаполненном состоянии (кг) и типе присоединительной резьбы;

c)    информация о том, что конструкция топливного бака подходит для использования в условиях эксплуатации, предусмотренных в разделе 4;

d)    информация о предельно допустимых условиях эксплуатации, в которых может использоваться топливный бак;

e)    информация о максимально допустимом количестве циклов наполнения, на которое рассчитан топливный бак;

f)    информация о номинальном рабочем давлении, на которое рассчитан топливный бак;

д)    технические требования к системе противопожарной защиты, утвержденной заводом изготовителем топливного бака, включающей в себя устройства сброса давления при повышении температуры без автоматического повторного включения и термоизоляцию, если она предусмотрена;

h)    технические требования к опорной конструкции, защитному покрытию и любым другим элементам, которые необходимы для системы хранения водорода и водородосодержащих смесей, но не входят в комплект поставки топливного бака;

i)    любые данные и инструкции, необходимые для обеспечения безопасной эксплуатации и проверки топливного бака.

5.3    Конструкторская документация

Вся конструкторская документация для изготовления топливного бака и соответствующие технические данные должны находиться у завода изготовителя топливного бака и содержать следующую информацию:

a)    номер, дата составления, дата пересмотра, если это применимо;

b)    тип конструкции топливного бака: тип 1, тип 2, тип 3 или тип 4;

c)    размеры с допусками, включая данные о торцевых заглушках, минимальной толщине и отверстиях;

d)    масса, включая допуски;

е)    технические требования к материалам, включая механические, а также химические свойства и предельно допустимые значения; для металлических топливных баков или металлических лейнеров указывается диапазон твердости;

f) другие данные, такие как диапазон давлений автофретирования, минимальное испытательное давление, характеристики системы противопожарной защиты и наружного защитного покрытия;

д) состав газа, для которого предназначен топливный бак;

h) проектное рабочее давление.

5.4    Отчет по анализу напряжений

При необходимости выполнения анализа напряжений должен быть составлен соответствующий отчет, включающий в себя сводную таблицу расчета напряжений.

Примечание — Проверка коэффициента запаса прочности может выполняться с использованием датчиков деформации или с помощью эквивалентных методов. Пример метода проверки приводится в приложении С.

5.5    Данные о свойствах материалов

Должно быть составлено подробное описание материалов и допустимых свойств материалов, из которых изготовлен топливный бак. Должны быть оформлены надлежащим образом результаты испытаний, характеризующие механические свойства и пригодность материалов для эксплуатации в условиях, указанных в разделе 4.

5.6    Противопожарная защита

Завод изготовитель топливного бака должен представить описание устройств сброса давления при повышении температуры без автоматического повторного включения, а также описание термоизоляции, если она предусмотрена, которые используются для защиты топливного бака от внезапного разрушения в условиях пожара, как указано в В.9 (приложение В).

5.7    Производственные данные

Заводом изготовителем топливного бака должна быть предоставлена подробная информация обо всех процессах изготовления, допусках, неразрушающих испытаниях, типовых испытаниях, испытаниях партии и производственных испытаниях. Изготовитель должен указать величину разрушающего разрывного давления для топливного бака. Минимальное разрушающее давление не должно быть меньше минимального разрушающего давления, указанного в настоящем стандарте.

Заводом изготовителем топливного бака должны быть установлены: требования к состоянию поверхности, параметрам резьбы, критериям приемки для ультразвукового контроля (или эквивалентного метода) и максимальному размеру выборки для испытания партии топливных баков.

6