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GB 28053-2011

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GB 28053-2011 英文版 810 购买 现货,9秒内自动发货PDF,有增值税发票。 呼吸器用复合气瓶 有效

   
标准编号: GB 28053-2011 (GB28053-2011)
中文名称: 呼吸器用复合气瓶
英文名称: [GB/T 28053-2011] Composite cylinders for breathing apparatus
行业: 国家标准
中标分类: J74
国际标准分类: 23.020.30
字数估计: 21,242
发布日期: 2011-12-30
实施日期: 2012-12-01
引用标准: GB 191; GB/T 192; GB/T 196; GB/T 197; GB/T 228.1; GB/T 230.1; GB/T 231.1; GB/T 1458; GB/T 3191; GB/T 3246.1; GB/T 3246.2; GB/T 3362; GB/T 3380.1; GB/T 3380.2; GB/T 3380.3; GB/T 3934; GB/T 4437.1; GB/T 4612; GB/T 6519; GB/T 7690.3; GB/T 9251; GB/T 9252; GB/T 12137; GB/T 13005; GB
起草单位: 沈阳斯林达安科新技术有限公司
归口单位: 全国气瓶标准化技术委员会
标准依据: 国家标准批准发布公告2011年第23号
提出机构: National Standardization Technical Committee cylinder (SAC/TC 31)
发布机构: Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of People's Republic of China; Standardization Administration of China
范围: 本标准规定了呼吸器用铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的型式和参数、技术要求、试验方法和合格标准、检验规则及标志、包装、运输和储存等要求。本标准适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa, 公称容积不大于12L, 使用环境温度-40℃~60℃, 可重复充装呼吸气体的气瓶。

GB 28053-2011
Composite cylinders for breathing apparatus
ICS 23.020.30
J74
中华人民共和国国家标准
呼吸器用复合气瓶
2011-12-30发布
2012-12-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义、符号 2
4 型式和参数 3
5 技术要求 3
6 试验方法和合格标准 6
7 检验规则 9
8 标志、包装、运输和储存 11
9 产品合格证和批量检验质量证明书 12
附录 A(规范性附录) 气瓶阀装配扭矩 13
附录B(资料性附录) 螺纹剪切应力安全系数计算方法 14
附录C(资料性附录) 呼吸器用复合气瓶批量检验质量证明书 16
前言
本标准的全部技术内容为强制性。
本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准参照采用DOT-CFFC《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》。
本标准与DOT-CFFC相比,主要技术性差异如下:
---标准的适用范围:
a) 公称工作压力由DOT-CFFC规定的不大于34474KPa改为不大于30MPa;
b) 公称容积由DOT-CFFC规定的不大于90.7L改为不大于12L;
c) 增加了使用环境温度-40℃~60℃的要求。
---增加了瓶颈厚度应满足瓶阀装配所需扭矩的要求。
---针对玻璃纤维只用于外保护层的特点,其抗拉强度由气瓶制造单位确定。
---根据我国缠绕气瓶实际生产的质量控制要求,对内胆增加了硬度试验和金相试验要求,对缠绕
气瓶增加了气密性试验要求。
本标准由全国气瓶标准化技术委员会(SAC/TC31)提出并归口。
本标准起草单位:沈阳斯林达安科新技术有限公司、北京科泰克科技有限责任公司、北京天海工业
有限公司、上海康巴赛特科技发展有限公司、中材科技(苏州)有限公司。
本标准主要起草人:姜将、孙冬生、张增营、刘守正、吴庆锋、陆国安、姚瑜、邓红。
呼吸器用复合气瓶
1 范围
本标准规定了呼吸器用铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(以下简称气瓶)的型式和参数、技术要求、试
验方法和合格标准、检验规则及标志、包装、运输和储存等要求。
本标准适用于设计、制造公称工作压力不大于30MPa,公称容积不大于12L,使用环境温度
-40℃~60℃,可重复充装呼吸气体的气瓶。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 191 包装储运图示标志
GB/T 192 普通螺纹 基本牙型
GB/T 196 普通螺纹 基本尺寸
GB/T 197 普通螺纹 公差
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法
GB/T 3191 铝及铝合金挤压棒材
GB/T 3246.1 变形铝及铝合金制品显微组织检验方法
GB/T 3246.2 变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法
GB/T 3362 碳纤维复丝拉伸性能试验方法
GB/T 3880.1~3880.3 一般工业用铝及铝合金板、带材
GB/T 3934 普通螺纹量规 技术条件
GB/T 4437.1 铝及铝合金热挤压管 第1部分:无缝圆管
GB/T 4612 塑料 环氧化合物 环氧当量的测定
GB/T 6519 变形铝合金产品超声波检验方法
GB/T 7690.3 增强材料 纱线试验方法 第3部分:玻璃纤维断裂强力和断裂伸长的测定
GB/T 9251 气瓶水压试验方法
GB/T 9252 气瓶疲劳试验方法
GB/T 12137 气瓶气密性试验方法
GB/T 13005 气瓶术语
GB/T 15385 气瓶水压爆破试验方法
GB/T 20975(所有部分) 铝及铝合金化学分析方法
YS/T 67 变形铝及铝合金圆铸锭
TSGR7002 气瓶型式试验规则
3 术语和定义、符号
3.1 术语和定义
GB/T 13005确立的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
cylinders
以无缝铝合金容器为内胆,在其外表面全缠绕浸渍树脂基体的碳纤维增强层,经加温固化制成的
气瓶。
3.1.2
内胆 liner
能进行外表面纤维缠绕增强且能承受部分压力载荷的无缝密闭容器。
3.1.3
全缠绕 fulywrapped
用浸渍树脂基体的纤维连续在内胆上螺旋和环向缠绕,使其在气瓶的纵向和环向都得到增强的缠
3.1.4
批量(内胆) batch(liner)
按同一设计,同一炉罐号材料,同一制造工艺和按同一热处理规范连续生产的内胆所限定的数量。
3.1.5
批量(气瓶) batch(gascylinders)
按同一设计,用同一规格内胆、纤维和树脂材料,按同一制造工艺连续生产的气瓶所限定的数量。
3.1.6
自紧 auto-frettage
通过对气瓶施加内压力,使内胆产生塑性变形,使得气瓶在零压力下,内胆承受压应力,纤维承受拉
3.1.7
极限弹性膨胀量 rejectionelasticexpansion(REE)
在每种规格型号气瓶设计定型阶段,由制造单位规定的气瓶弹性膨胀量的合格上限值,单位为毫
升。该数值不超过若干批相同规格型号气瓶在水压试验压力下弹性膨胀量平均值的1.1倍。
3.1.8
最小爆破压力 minimumburstpressure
气瓶设计时规定的水压爆破试验应满足的最低爆破压力值。
3.1.9
剩余爆破压力 residualburstpressure
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
Rm 实测抗拉强度,MPa;
RP0.2 规定非比例延伸强度,MPa;
A 断后伸长率,%。
4 型式和参数
4.1 型式
气瓶结构一般应符合图1所示的型式。
说明:
2---纤维缠绕层;
3---内胆。
沿气瓶轴线设计一个或两个瓶口。
图1 气瓶结构型式
4.2 型号标记
气瓶型号标记表示如下:
CRP
表示缠绕复合气瓶
表示全缠绕
内胆公称外径,mm
- ××
气瓶公称容积,L
- ××
气瓶公称工作压力,MPa
- ×
气瓶型式 (T或S)
示例:内胆公称外径145mm,气瓶公称容积6.8L,气瓶公称工作压力30MPa,两头口,其型号标记为:
CRPⅢ-145-6.8-30-S
5.1 内胆要求
5.1.1 内胆材料
5.1.1.1 应采用6061铝合金材料,材料的化学成分应符合表1的规定。
表1 铝合金化学成分
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Pb Bi
其他
单项 总体
Al
含量%
最大值 0.80 0.70 0.40 0.15 1.20 0.35 0.25 0.15 0.003 0.003 0.05 0.15
余量
检验方法应符合GB/T 20975的规定。
5.1.1.2 内胆材料应满足相应标准的规定,铸锭按YS/T 67的规定,挤压棒材按GB/T 3191的规定,
板材按GB/T 3880.1~3880.3的规定,管材按GB/T 4437.1的规定。铸锭的晶粒度不应低于二级,晶
粒度的检验方法符合GB/T 3246.2的规定。
5.1.1.3 内胆材料应有材料制造单位的产品质量合格证明书,并经气瓶制造单位复验合格后方可
使用。
5.1.1.4 应按材料炉罐号进行化学成分复验。Pb、Bi含量可依据产品质量证明书的数据进行确认。
的规定。
5.1.2 内胆设计
5.1.2.1 肩部和底部应采用凸形结构。
5.1.2.2 肩部和底部的厚度应满足气瓶水压爆破试验和疲劳试验的要求。
5.1.2.3 为获得合理的应力分布,肩部和底部应采用渐变厚度设计,筒体与肩部、筒体与底部均应圆滑
过渡。
5.1.2.4 应通过应力分析验证内胆设计壁厚。
5.1.2.5 瓶颈厚度应保证在承受装阀的附加外力时不产生变形,其装阀扭矩应符合附录A的规定。
5.1.2.6 瓶口螺纹应采用直螺纹并贯穿口部,螺纹长度不少于6个螺距,且在水压试验压力下的剪切
5.1.3 内胆制造
5.1.3.1 应符合设计图样及相关技术文件的要求。
5.1.3.2 制造过程应分批管理,以不大于200只内胆为一个批量(不含破坏性试验用内胆)。
5.1.3.3 应采用挤压、冲压拉伸或旋压成形的制造方法,经收口制成。
5.1.3.4 颈部与肩部过渡部分表面应光滑,不应有突变或明显皱折。
5.1.3.5 不应进行焊接处理。
5.1.3.6 热处理
内胆应进行固溶时效热处理,并进行热处理工艺评定。热处理后的力学性能应满足表2的规定。
表2 内胆热处理后的力学性能
实测抗拉强度Rm/MPa ≥262
规定非比例延伸强度Rp0.2/MPa ≥242
断后伸长率A/% ≥10
5.1.3.7 瓶口螺纹应满足设计要求,螺纹牙型、尺寸及制造公差应符合 GB/T 192、GB/T 196和
GB/T 197等相关标准的规定。
5.2 气瓶要求
5.2.1 气瓶缠绕层材料
5.2.1.1 碳纤维
应采用聚丙烯腈(PAN)碳纤维,纤维材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,其力学性
行纤维抗拉强度复验。
检验方法应符合GB/T 3362的规定。
5.2.1.2 玻璃纤维
应采用S型或E型玻璃纤维,纤维材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,材料的强度
应满足气瓶制造单位性能要求的最小值。
检验方法应符合GB/T 7690.3的规定。
5.2.1.3 树脂基体
应采用环氧树脂或改性环氧树脂,材料应符合相应标准的规定,并有质量合格证明书,材料应适宜
纤维缠绕工艺,并满足气瓶制造单位的性能要求。环氧当量的测定方法应符合GB/T 4612的规定。
5.2.2.1 水压试验压力应为公称工作压力的5/3倍。
5.2.2.2 最小爆破压力应为公称工作压力的3.4倍。
5.2.2.3 气瓶的设计使用寿命为15年。
5.2.2.4 应力分析应采用有限元技术,并建立适当模型,计算自紧后在零压力、工作压力、试验压力及
最小爆破压力下,内胆和缠绕层中的最大应力及各点的应力分布,应考虑内胆的材料非线性、缠绕层材
料各向异性和结构的几何非线性特性。
5.2.2.5 应力分布要求
a) 零压力下内胆筒体部分的压应力应在内胆实测屈服强度的60%~95%之间;
b) 工作压力下内胆的最大拉应力应不超过内胆实测屈服强度的60%;
d) 工作压力下碳纤维最大应力应不超过设计爆破压力下碳纤维应力的30%;
e) 最大应力应位于筒体部分。
5.2.3 气瓶制造
5.2.3.1 应符合设计图样及相关技术文件的要求。
5.2.3.2 制造过程应分批管理,以不大于200只气瓶为一个批量(不含破坏性试验用气瓶)。
5.2.3.3 为避免内胆与碳纤维复合层之间的电腐蚀,内胆外表面应有聚合物涂层或浸渍树脂基体的玻
璃纤维层。
5.2.3.4 缠绕时不可将不同种类的纤维混合在一起,每层应采用一种纤维,玻璃纤维只作为保护层。
5.2.3.5 缠绕和固化应进行工艺评定。
5.2.3.7 气瓶外表面打磨不可损伤到碳纤维。
5.3 附件
5.3.1 根据充装气体要求装配阀门,瓶阀装配扭矩应满足附录A的规定。
5.3.2 瓶阀上应有爆破片式安全泄放装置,爆破片的爆破压力应为水压试验压力的83%~100%。
6 试验方法和合格标准
6.1 内胆
6.1.1 壁厚和制造公差
壁厚应采用超声波测厚仪或专用测量工具进行检测,制造公差应采用标准或专用量具进行检测。
合格标准:
b) 筒体平均外径应不超过公称外径的±1%;
c) 筒体圆度在同一截面上测量其最大与最小外径之差,应不超过该截面平均均径的2%;
d) 筒体直线度应不超过筒体长度的0.3%。
6.1.2 内、外表面
目测检查,内表面可采用内窥镜或内窥灯进行检查。
合格标准:
a) 内、外表面不应有肉眼可见的尖锐表面压痕、明显突起、重叠、裂纹和夹杂,颈部与肩部过渡部
分不应有突变或明显皱折,可采用机加工或修磨的方法去除表面缺陷,缺陷去除后其部位应圆
滑过渡,且壁厚不应小于设计壁厚。
6.1.3 瓶口螺纹
应采用符合GB/T 3934规定的螺纹量规进行检测。
合格标准:
a) 瓶口螺纹应满足设计要求,螺纹牙型、尺寸及制造公差应符合 GB/T 192、GB/T 196和
GB/T 197等相关标准的规定。
b) 螺纹的螺距、牙型角、牙顶、牙底及表面粗糙度应符合标准的规定。
c) 螺纹的有效螺距数应符合标准的规定。
6.1.4 硬度试验
试验方法应符合GB/T 230.1或GB/T 231.1的规定。
6.1.5 拉伸试验
在内胆筒体部位沿轴向对称截取两个试样。试样标距长度不小于24倍内胆设计壁厚,试样宽度不
大于6倍内胆设计壁厚。若内胆的尺寸不够制作笔直试样,可将试样夹持端拉直或压直,不应加热或敲
击,也可用同样工艺制造的长试件做试样,且在试验报告中注明试样制备的方法,试验方法应符合
GB/T 228的规定。
合格标准:符合表2的规定。
6.1.6 金相试验
在内胆的肩部取样。试验方法应符合GB/T 3246.1的规定。
合格标准:无过烧组织。
6.2.1 内、外表面
目测检查,内表面可用内窥镜或内窥灯进行检查。
合格标准:
a) 内表面、瓶口螺纹及密封面应清洁,不应有残留物;
b) 外表面应光滑、平整、不应有纤维裸露、纤维断裂、树脂积瘤及纤维分层等影响性能的缺陷。
6.2.2 层间剪切试验
试验方法应符合GB/T 1458的规定,制作具有代表性的缠绕层试样,有效试样数不应少于3个。
合格标准:在沸水中煮24h后,剪切强度≥34.5MPa。
6.2.3 水压试验
四位数值,对于容积一律舍去,对于瓶重一律进位。试验方法应符合GB/T 9251的规定。
合格标准:在水压试验压力下,保压1min,瓶体不应有泄漏或明显变形,且水压试验压力下弹性膨
胀量不应超过气瓶极限弹性膨胀量(REE)。
6.2.4 气密性试验
应在水压试验后进行气密性试验,试验压力为公称工作压力,试验方法应符合 GB/T 12137的
规定。
合格标准:在试验压力下,保压1min,不应有泄漏。
气密性试验仅限带瓶阀出厂的气瓶。
6.2.5 水压爆破试验
验方法应符合GB/T 15385的规定。
合格标准:实测爆破压力不低于最小爆破压力,爆破起始位置应在气瓶筒体部位。
6.2.6 疲劳试验
在常温条件下,按GB/T 9252进行疲劳试验,压力循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的
90%~100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶从小于10%公称工作压力到公称工作压力进行压力循环至少10000次;
b) 然后,从接近零压力到水压试验压力进行压力循环至少30次;
c) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
最小爆破压力的90%。
6.2.7 高低温疲劳试验
疲劳试验方法应符合GB/T 9252的规定,压力循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的90%~
100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶在零压下,温度不低于60℃,相对湿度95%以上的环境中放置48h;
b) 在上述环境中从接近零压力到公称工作压力进行压力循环至少5000次;
c) 气瓶泄压至零压力在常温下稳定后,在温度不高于-51.6℃环境中,从接近零压力到公称工
作压力进行压力循环至少5000次;
少30次;
e) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在疲劳试验过程中气瓶不应出现任何可见损伤、变形和泄漏。剩余爆破压力应不低于最
小爆破压力的90%。
6.2.8 热循环试验
压力循环试验方法应符合GB/T 9252的规定,循环频率不应超过10次每分钟,在最大压力的90%~
100%期间保压不少于1.2s。
试验步骤如下:
a) 气瓶在常温下从接近零压力到公称工作压力进行压力循环10000次;
20次,在每个温度下至少保持10min;
c) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在压力循环的试验过程中气瓶不应出现任何可见损伤、变形和泄漏。剩余爆破压力应不
低于最小爆破压力的90%。
6.2.9 跌落试验
将未充气的装有阀门的气瓶按下列要求从3m高处自由坠落到混凝土地面上。
试验步骤如下:
a) 气瓶垂直坠落,瓶底着地;
b) 气瓶水平坠落,瓶体侧壁着地;
在气瓶侧壁的中部附近;
d) 跌落试验后的气瓶,从小于10%公称工作压力到公称工作压力进行压力循环至少1000次,循
环频率不应超过10次每分钟,在最大循环压力的90%~100%期间保压不少于1.2s。压力循
环试验方法应符合GB/T 9252的规定;
e) 完成上述试验后,按6.2.5进行水压爆破试验。
合格标准:在压力循环试验过程中气瓶不应出现任何可见泄漏。剩余爆破压力应不低于最小爆破
压力的90%。
6.2.10 枪击试验
试验步骤如下:
b) 气瓶直径ϕ120mm 以上用7.62mm 的穿甲弹(小于或等于ϕ120mm 可用5.6mm 或
7.62mm 普通弹),射击距离不大于45m;
c) 气瓶放置的位置应使弹头撞击点在筒体侧壁,入射方向与瓶体轴线成45°,并保证子弹击中并
穿透气瓶。
合格标准:试验后的气瓶不应爆破。
6.2.11 火烧试验
试验步骤如下:
a) 将装配有满足设计要求爆破片瓶阀的气瓶,充装空气或氮气至公称工作压力;
b) 气瓶垂直放置(另一只水平放置),在火源上方约100mm处,应采用金属挡板防止火焰直接接
至少沿气瓶轴线设置3只热电偶,以监控气瓶表面温度。同时,还应配置测定和监控瓶内压力
的压力表和泄压阀门,并用管线将其从瓶口引到安全区域;
c) 点火后火源产生的火焰应能包覆住气瓶的全部表面,试验过程应每间隔不超过30s记录一次
热电偶的显示温度和气瓶压力,点火后2min内至少应有1只热电偶的显示温度达到590℃,
并在随后的试验过程中不得低于这一温度。气瓶应暴露在火焰中直到全部气体排空为止。
合格标准:在点火开始试验后2min内气瓶不应发生爆炸,瓶内气体可通过瓶阀安全泄放装置泄
放。当火烧时间超过2min时,可通过旁路泄放瓶内气体。气瓶应保持完整。
7 检验规则
7.1 出厂检验
气瓶应按表3规定的项目进行逐只检验。
7.1.2 批量检验
7.1.2.1 气瓶应按表3规定的项目进行批量检验。
7.1.2.2 抽样
7.1.2.2.1 内胆
从每批内胆中随机抽取1只,进行拉伸试验、金相试验。
如果批量检验时某项不合格,按下列规定进行处理:
a) 如果不合格是由于试验操作异常或测量失误所造成,应重做同样数量试样的试验。如重新试
验结果合格,则首次试验无效;
(不包括单纯的人工时效处理次数),经重新热处理的该批内胆应作为新批进行批量检验;
c) 如果确认不合格是由于其他原因造成的,则整批内胆判废。
7.1.2.2.2 气瓶
a) 从每批气瓶中随机抽取1只,进行疲劳试验;
b) 从每批气瓶中随机抽取1只,进行水压爆破试验,用于疲劳试验的气瓶可用来进行爆破试验。
如果批量检验时某项不合格,可再随机抽取5只气瓶进行该项试验,5只气瓶全部通过试验,则本
批气瓶合格,如果其中有一只未通过试验,则整批气瓶判废。
7.2 型式试验
7.2.1 新设计的气瓶应按表3规定的项目进行型式试验。若型式试验不合格,则不应投入批量生产,
7.2.2 用于型式试验气瓶的抽样按TSGR7002的规定,各项试验的抽样数量见表3。
7.3 设计变更
7.3.1 在原设计基础上设计变更的气瓶,应按表4规定的试验项目做相应的型式试验。
7.3.2 设计的气瓶与原设计有下列不同时则不作为设计变更,不必补充型式试验项目:
a) 直径和工作压力变化小于等于10%;
b) 容积变化小于等于30%。
表3 气瓶出厂检验及型式试验
序号 检 验 项 目
出厂检验 型式试验 试 验
检验
批量检验
检验
抽样
数量
试验
抽样
数量
试验方法和合格标准
壁厚和制造公差 √ - - 6.1.1
内、外表面 √ - - 6.1.2
瓶口螺纹 √ - - 6.1.3
硬度试验 √ - - 6.1.4
拉伸试验 - √ 1 √ 6.1.5
金相试验 - √ √ 6.1.6
气瓶
内、外表面 √ - - 6.2.1
层间剪切试验 - - √ 6.2.2

GB 28053-2011 (GB/T 28053-2011)
NATIONAL STANDARD OF THE
PEOPLE’S REPUBLIC OF CHINA
ICS 23.020.30
J 74
GB 28053-2011
Composite cylinders for breathing apparatus
呼吸器用复合气瓶
This standard was changed to Recommended Standard according to the
Notice [2017] No.7 by the Standardization Administration of PRC
ISSUED ON: DECEMBER 30, 2011
IMPLEMENTED ON: DECEMBER 01, 2012
Issued by: General Administration of Quality Supervision, Inspection and
Quarantine;
Standardization Administration of PRC.
Table of Contents
Foreword ... 3 
1 Scope ... 4 
2 Normative references ... 4 
3 Terms and definitions, symbols ... 5 
4 Types and parameters ... 7 
5 Technical requirements ... 8 
6 Test methods and qualification criteria ... 12 
7 Inspection rules ... 19 
8 Marking, packaging, transport, storage ... 21 
9 Product certificate and batch inspection quality certificate ... 22 
Appendix A (Normative) Valve assembly torque of gas cylinder ... 24 
Appendix B (Informative) Calculation method of thread’s shear stress safety
factor ... 25 
Appendix C (Informative) Quality certificate for batch inspection of composite
gas cylinders for breathing apparatus ... 29 
Composite cylinders for breathing apparatus
1 Scope
This standard specifies the types and parameters, technical requirements, test
methods and qualification standards, inspection rules and markings, packaging,
transportation and storage requirements of fully wrapped carbon-fiber
reinforced aluminum liner composite cylinders for breathing apparatus
(hereinafter referred to as gas cylinders).
This standard applies to the design and manufacture of gas cylinders which
have a nominal working pressure not greater than 30 MPa, a nominal volume
of not greater than 12 L, an ambient temperature of use of -40 °C ~ 60 °C, is
refillable of breathing gas.
2 Normative references
The following documents are essential to the application of this document. For
the dated documents, only the versions with the dates indicated are applicable
to this document; for the undated documents, only the latest version (including
all the amendments) are applicable to this standard.
GB 191 Packaging - Pictorial marking for handling of goods
GB/T 192 General purpose metric screw threads - Basic profile
GB/T 196 General purpose metric screw threads - Basic dimensions
GB/T 197 General purpose metric screw threads - Tolerances
GB/T 228.1 Metallic materials - Tensile testing - Part 1: Method of test at
room temperature
GB/T 230.1 Metallic materials - Rockwell hardness test - Part 1: Test method
(scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
GB/T 231.1 Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1: Test method
GB/T 1458 Test method for mechanical properties of ring of filament -
Winding reinforced plastics
GB/T 3191 Extrusion rods and bars of aluminum and aluminum alloys
GB/T 3246.1 Inspection method for structure of wrought aluminum and
aluminum alloy products - Part 2: Inspection method for microstructure
GB/T 3246.2 Inspection method for structure of wrought aluminum and
aluminum alloy products - Part 2: Inspection method for macrostructure
GB/T 3362 Test methods for tensile properties of carbon-fiber multifilament
GB/T 3880.1 ~ 3880.3 Wrought aluminum and aluminum alloy plates, sheets
and strips for general engineering
GB/T 3934 Specification of gauges for general purpose screw threads
GB/T 4437.1 Aluminum and aluminum alloy extruded tubes - Part 1:
Seamless tubes
GB/T 4612 Plastics - Epoxy compounds - Determination of epoxy equivalent
products
GB/T 7690.3 Reinforcements - Test method for yarns - Part 3: Determination
of breaking force and breaking elongation for glass fiber
GB/T 9251 Methods for hydrostatic test of gas cylinders
GB/T 9252 Method for pressure cycling test of gas cylinders
GB/T 12137 Method for leakage test of gas cylinders
GB/T 13005 Terminology of gas cylinders
GB/T 15385 Method for hydraulic burst test of gas cylinder
GB/T 20975 (all parts) Methods for chemical analysis of aluminum and
YS/T 67 Wrought aluminum and aluminum alloy columniform ingots
TSG R7002 Rules for type test of gas cylinder
3 Terms and definitions, symbols
3.1 Terms and definitions
The terms and definitions as established in GB/T 13005 as well as the following
terms and definitions apply to this document.
The testing method shall comply with the provisions of GB/T 20975.
5.1.1.2 The material of the liner shall meet the requirements of the
corresponding standards. The ingot shall be in accordance with YS/T 67; the
accordance with GB/T 3880.1 ~ 3880.3; the tube shall be in accordance with
GB/T 4437.1. The grain size of the ingot shall not be lower than the grade 2.
The test method of grain size conforms to the provisions of GB/T 3246.2.
5.1.1.3 The liner material shall have the product quality certificate of the material
manufacturer. It can be used only after passing the re-inspection by the gas
cylinder manufacturer.
5.1.1.4 The chemical composition re-inspection shall be conducted according
to the material’s furnace number. The content of Pb and Bi may be confirmed
according to the data of the product quality certificate.
carried out according to the ϕ2mm equivalent flat-bottomed hole. The testing
method shall meet the requirements of GB/T 6519.
5.1.2 Liner design
5.1.2.1 Shoulder and bottom shall adopt convex structure.
5.1.2.2 The thickness of the shoulder and bottom shall meet the requirements
of the hydraulic burst test and fatigue test of the gas cylinder.
5.1.2.3 In order to obtain a reasonable stress distribution, the shoulders and
bottom shall use the gradually-changed thickness design; the cylinder and
shoulders, cylinder and bottom shall be smoothly transitioned.
analysis.
5.1.2.5 The thickness of the bottleneck shall ensure that it will not deform when
subjected to the additional external force of valve installation. The valve
installation torque shall comply with the provisions of Appendix A.
5.1.2.6 The thread of the bottle opening shall be straight thread and penetrate
through the opening. The thread length shall be not less than 6 pitches; the
safety factor of shear stress under hydraulic test pressure shall be at least 10.
The calculation method of the safety factor of the thread’s shear stress is as
shown in Appendix B.
5.1.3.1 It shall meet the requirements of design drawings and relevant technical
The strength of the material shall meet the minimum value of the performance
requirements of the gas cylinder manufacturer.
The testing method shall comply with the provisions of GB/T 7690.3.
5.2.1.3 Resin matrix
It shall use epoxy resin or modified epoxy resin. The material shall meet the
requirements of the corresponding standards and have a quality certificate. The
material shall be suitable for the fiber wrapping process and meet the
performance requirements of the gas cylinder manufacturer. The determination
5.2.2 Design of gas cylinder
5.2.2.1 The hydraulic test pressure shall be 5/3 times the nominal working
pressure.
5.2.2.2 The minimum burst pressure shall be 3.4 times the nominal working
pressure.
5.2.2.3 The design service life of the gas cylinder is 15 years.
5.2.2.4 Stress analysis shall use finite element technology and establish an
appropriate model, to calculate the maximum stress in the liner and the
wrapping layer and the stress distribution at each point under zero pressure,
It shall consider the material nonlinearity of the liner, the material anisotropy of
the wrapping layer, the geometric nonlinearity of the structure.
5.2.2.5 Stress distribution requirements
a) The compressive stress of the liner barrel part at zero pressure shall be
between 60% and 95% of the measured yield strength of the liner;
b) The maximum tensile stress of the liner under working pressure shall not
exceed 60% of the measured yield strength of the liner;
c) Under the designed burst pressure, the load carried by the glass fiber shall
not exceed 15% of the total pressure load;
exceed 30% of the carbon-fiber stress under design burst pressure;
e) The maximum stress shall be located in the barrel part.
5.2.3 Manufacturing of gas cylinder
barrel’s roundness measured on the same cross-section shall not exceed
2% of the average diameter of the cross-section;
d) The straightness of the barrel shall not exceed 0.3% of the length of the
barrel.
6.1.2 Inner and outer surfaces
Visual inspection, the inner surface may be inspected by endoscope.
a) There shall be no sharp surface indentations, obvious protrusions,
overlaps, cracks and inclusions visible on the inner and outer surfaces;
the transition between the neck and shoulders shall not have sharp
changes or obvious wrinkles. It may use machining or polishing method
to remove the surface defects. After the defects are removed, the
corresponding locations shall be smooth and the wall thickness shall not
be less than the design wall thickness.
b) The barrel and shoulders, barrel and bottom shall be smoothly transitioned.
6.1.3 Bottle thread
Qualification criteria:
a) The thread of the bottle mouth shall meet the design requirements; the
thread shape, dimensions and manufacturing tolerances shall comply with
the relevant requirements of GB/T 192, GB/T 196, GB/T 197.
b) The thread pitch, tooth profile angle, tooth crest, tooth bottom, surface
roughness shall meet the requirements of the standard.
c) The effective number of pitches of the thread shall comply with the
standards.
6.1.4 Hardness test
Qualification criteria: The hardness value shall not exceed the range specified
by the gas cylinder manufacturer.
6.1.5 Tensile test
Cut symmetrically two specimens in the axial direction of the liner barrel. The
gauge length of the specimen is not less than 24 times the design wall thickness
Qualification criteria: Under the pressure of the hydrostatic test, the pressure
shall be maintained for 1 min. There shall be no leakage or obvious deformation
of the cylinder, meanwhile the elastic expansion under the hydraulic test
pressure shall not exceed the rejection elastic expansion (REE) of the gas
6.2.4 Air tightness test
It shall perform the air tightness test after the hydrostatic test. The test pressure
shall be the nominal working pressure; the test method shall comply with the
provisions of GB/T 12137.
Qualification criteria: Under the test pressure, hold the pressure for 1 min; there
shall be no leakage.
The air tightness test is limited only to the gas cylinders that exit-factory with a
cylinder valve.
6.2.5 Hydraulic pressure burst test
   
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