Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7163:2002 Chai chứa khí - Van dùng cho chai chứa khí nạp lại được

• Số hiệu: TCVN7163:2002
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: Bộ Khoa học và Công nghệ
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2002

Trình tự thử	Phép thử và số điều khoản	Điều kiện van thử	Nhiệt độ thử ^0C	Số van mẫu	Số phép thử/van	Tổng số phép thử
1	Thuỷ lực 5.4.2	Như khi nhận	20 ± 5	1	1	1
2	Độ kín trong/ngoài 5.4.3	Như khi nhận	20 ± 5	2^a đến 6	6^b hoặc 8	30^b hoặc 40
3	Độ kín trong/ngoài 5.4.3	Từ trình tự thử 2, hoá già ở 65^oC trong 5 ngày	20 ± 5	2^a đến 6	6^b hoặc 8	30^b hoặc 40
4	Độ bền 5.4.4	Từ trình tự thử 3	20 ± 5	2^a đến 6	1	5
5	Độ kín trong/ngoài 5.4.3	Từ trình tự thử 4	20 ± 5	2^a đến 6	6^b hoặc 8	30^b hoặc 40
6	Độ kín trong/ngoài 5.4.3	Từ trình tự thử 5	65 ± 2,5	2^a đến 6	6^b hoặc 8	30^b hoặc 40
7	Độ kín trong/ngoài 5.4.3	Từ trình tự thử 6	-20 ± 2,5^c	2^a đến 6	6^b hoặc 8	30^b hoặc 40
8	Kiểm tra bằng mắt thường 5.4.5	Từ trình tự thử 7	20 ± 5	2^a đến 6	1	5
9	Mômen quay quá mức 5.4.6	Như khi nhận	20 ± 5	8 và 9	1	2
10	Thử trong lửa 5.4.10	Từ trình tự thử 8	800 đến 1000	2	1	1
^a Đối với kiểu van khác bổ sung, số lượng van mẫu và phép thử được thay đổi phù hợp với 5.3. ^b Tổng số phép thử là 30 không có thử chân không và là 40 nếu có yêu cầu thử chân không. ^c Đối với một số nơi trên thế giới và cách sử dụng nào đó, phép thử ở nhiệt độ thấp (như ở -30°C) cần được xem xét.

5.4.2. Thử thuỷ lực

Vì lý do an toàn phép thử thuỷ lực được tiến hành trước tất cả các phép thử khác.

Thử thuỷ lực phải tiến hành trong các điều kiện sau:

- mặt tựa van ở vị trí mở;

- đầu ra của van được bịt kín;

- tháo cơ cấu giảm áp an toàn (nếu được lắp) và bịt lỗ;

- môi chất thử, nước hoặc các chất lỏng thích hợp khác;

- đối với khí vĩnh cửu 1,5 x 1,5 p_w;

- đối với khí hoá lỏng 1,5 p_vt;

...

...

...

- nhiệt độ thử, nhiệt độ môi trường (20 ± 5)°C;

- thời gian duy trì áp suất, ít nhất 2 min;

Phải tăng áp suất liên tục và đều đặn. Van mẫu phải chịu được phép thử mà không có biến dạng dư hoặc gãy.

5.4.3. Thử độ kín

5.4.3.1. Quy định chung

Từng trình tự thử độ kín trong và ngoài phải bao gồm phép thử ở bốn áp suất cho trong bảng 2.

Phải duy trì áp suất thử không ít hơn 1 min.

Bảng 2 - Áp suất thử đối với thử độ kín

Trình tự thử áp suất

...

...

...

1

Chân không (5 x 10^-^3 bar) nếu được quy định

2

0,1 bar đối với khí độc và dễ cháy, 0,5 bar đối với tất cả các khí khác

3

10 bar đối với tất cả các khí

4

Chọn áp suất lớn hơn trong loại áp suất hoặc p_vt đối với khí vĩnh cửu hoặc áp suất thử của chai chứa khí đối với khí hoá lỏng và khí hoà tan, nhưng không được nhỏ hơn 20 bar

5.4.3.2. Độ kín trong

...

...

...

a) để trống chỗ nối đầu ra của van;

b) tháo cơ cấu giảm áp (nếu được lắp) và bịt kín lỗ;

c) mở van;

d) đặt áp suất quy định ở đầu vào của van;

e) khoá van tới mômen yêu cầu;

f) mở chỗ nối đầu ra của van;

g) chờ ít nhất 1 min trước khi đo tốc độ rò rỉ mặt tựa van;

h) nếu tốc độ rò rỉ không được chấp nhận (xem 4.4.5), lặp lại trình tự thử ở mômen quay đóng van cao hơn.

Trình tự thử này phải được lặp lại đối với từng áp suất thử cho trong bảng 2.

...

...

...

5.4.3.3. Độ kín ngoài

Độ kín ngoài được xác định cho từng van của 5 hoặc nhiều hơn 5 van mẫu (xem 5.3) theo quy trình sau:

a) để trống một lỗ đầu vào hoặc đầu ra của van;

b) tháo cơ cấu giảm áp an toàn (nếu được lắp) và bịt kín lỗ;

c) mở hoàn toàn van;

d) đặt áp suất quy định qua các lỗ khác.

e) đo tốc độ rò rỉ;

f) đóng van cục bộ (từng phần).

g) đo tốc độ rò rỉ;

...

...

...

Đối với việc trình tự thử 7 của bảng 1, tiến hành ở (-20 ± 2,5)^oC, tốc độ rò rỉ ngoài cũng được đo trong khi quay tay vặn.

5.4.4. Thử độ bền lâu

Thử độ bền lâu với 2000 chu kì, bao gồm mở và đóng hoàn toàn van, được tiến hành ở p_vt.

Sau mỗi lần đóng, áp suất sau mặt tựa phải thoát ra khí quyển. Phải có sự tạm dừng ít nhất 6 s ở từng vị trí đóng hoàn toàn và mở hoàn toàn.

Cần phải lưu ý để đảm bảo rằng, trong khi thử, ma sát không làm cho nhiệt độ của van vượt đáng kể nhiệt độ quy định trong bảng 1.

Đối với van có tay vặn, mômen quay đóng vân dùng trong quá trình thử là 7 N.m. Không được tác dụng mômen vượt quá ở vị trí mở hoàn toàn.

Đối với van vận hành bằng chìa hoặc van màng xếp yêu cầu mômen quay đóng van nhỏ nhất (T_c) lớn hơn 7 N.m, mômen quay được sử dụng khi thử bằng 1,5 x T_c.

Đối với các van nhỏ, dùng mômen quay đóng van nhỏ nhất nhỏ hơn 7 N.m, mômen quay được sử dụng khi thử phải bằng hai lần mômen quay nhỏ nhất phụ thuộc vào trị số lớn nhất là 7 N.m.

Đối với tất cả các phép thử tiếp theo, không được dùng mômen quay vượt quá monmen quay đã sử dụng trong phép thử độ bền.

...

...

...

Khi hoàn thành thử độ bền và các phép thử độ kín tiếp theo, các thành phần bịt kín như màng, màng xếp, vòng đệm chữ O phải được kiểm tra bằng mắt đối với sự hao mòn không được chấp nhận và/hoặc sự hư hỏng.

5.4.6. Xác định độ bền đối với mômen quá mức

Nội dung của các phép thử này là kiểm tra xem cơ cấu vận hành van có đủ độ bền và độ an toàn không nếu phải chịu mômen quá mức.

Các phép thử này được thực hiện trên van mẫu số 8 và 9 ở áp suất khí quyển.

Mômen quay đóng van ở van mẫu số 8 phải được tăng đều cho tới khi đạt mômen quay T (xem dưới đây), ở mômen này van phải có khả năng làm việc mà không gặp trở ngại có thể nhận ra được và không có hư hỏng đáng kể nào. Sau đó mômen quay phải tăng từ từ cho tới khi xảy ra hư hỏng bất kỳ bộ phận nào của cơ cấu vận hành. Trị số này của mômen quay khi xảy ra hư hỏng không được nhỏ hơn 1,25 x T.

Sau đó phải lặp lại phép thử này, trên van mẫu số 9, nhưng với mômen mở thay cho mômen đóng.

Sau phép thử này, cơ cấu vận hành van có thể bị hư hại đáng kể và không làm việc. Các bộ phận duy trì áp suất không được hư hỏng. Trong khi thử không được phép tháo cơ cấu này.

Trị số T đối với van chai chứa khí công nghiệp tiêu chuẩn được lắp tay vặn đường kính 65 mm là 20 N.m.

Trị số T sẽ thay đổi, tuy nhiên với thiết kế của van và cơ cấu vận hành đối với van nhỏ, có thể nhỏ hơn và đối với van vận hành bằng chìa có thể lớn hơn.

...

...

...

5.4.7. Thử va đập cơ học

Nếu không xác định bảo vệ van bằng mũ hoặc các dạng bảo vệ khác, phải tiến hành thử va đập trên van mẫu số 7 như miêu tả trong phụ lục B.

5.4.8. Thử sự tăng áp suất oxy

Phép thử này được tiến hành đối với các van được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực mà khí hoặc hỗn hợp khí có thể oxy hoá lớn hơn không khí (định nghĩa thế oxy hoá xem TCVN 6550 : 1999 (ISO 10156), đối với tất cả các loại van phải tiến hành thử tăng áp suất bằng oxy tinh khiết.

Mục đích của phép thử này là kiểm tra xem van có chịu đựng được an toàn khi có sự tăng áp oxy.

Phải thử ba van mẫu, số 10, 11 và 12 ở điều kiện "như khi nhận" (hoặc được bôi dầu nếu dầu bôi trơn được sử dụng cho các van này).

Trước khi thử, phải kiểm tra thiết kế thử mồi cháy đối với sự tăng áp yêu cầu (ví dụ về thiết kế thử và đặc tính của chu kỳ áp suất, xem hình 4 và 5). Đối với các van thử này, ở phía cuối của ống đồng dài 1 m lắp đồng hồ đo áp suất.

Áp suất lớn nhất ở đầu cùng của ống đồng hoặc ống bằng loại vật liệu khác có độ bền oxy tương đương (được đo bằng đồng hồ đo áp suất và được ghi lại trên máy hiện dao động) phải đạt trong khoảng () ms (thời gian cần để đạt tới p_vt bắt đầu từ áp suất khí quyển).

Không quy định thời gian ổn định ở p_vt nhưng không được nhỏ hơn 3 s. Trước khi có sự tăng áp tiếp theo trong hệ thống (van mẫu và ống đồng) phải giảm áp xuống áp suất khí quyển. Không quy định thời gian ổn định ở áp suất khí quyển nhưng không được nhỏ hơn 3 s.

...

...

...

Khi tính toán, sử dụng oxy được nung nóng ở (60 ± 3)^oC.

Chất lượng oxy phải đạt:

- độ tinh khiết nhỏ nhất 99,5% (V/V);

- hàm lượng hydrocacbon ≤ 0,001% (V/V)

Từng phép thử được tiến hành như sau:

- cung cấp oxy ở nhiệt độ (60 ± 3)^oC, trực tiếp vào chỗ nối của van được thử, bằng ống đồng có đường kính trong 5 mm và chiều dài 1 m. Vật liệu quy định và kích thước của ống cần thiết để đảm bảo đạt được năng lượng đã định được cấp vào van thử;

- tiến hành hai trình tự thử được quy định trong bảng 3.

Bảng 3 - Trình tự thử

Trình tự thử

...

...

...

Mặt tựa van

1

Đóng

Mở

2

Mở

Được bịt kín bằng nút kim loại có ren

- oxy được nung sấy nóng đến (60 ± 3)^oC trong lò nung sơ bộ oxy. Dòng oxy tới van mẫu thử phải được kiểm tra bằng van mở nhanh (xem hình 4). Phép thử bao gồm đưa van mẫu vào 20 chu kỳ áp suất từ áp suất khí quyển đến áp suất thử van (p_vt) (xem hình 5).

Sau khi thử, tháo van mẫu và kiểm tra kỹ lưỡng, kể cả kiểm tra độ kín của các chi tiết phi kim loại. Không được có bất kỳ vết mồi cháy nào.

...

...

...

Chỉ dẫn

1- Van vào

4 – Van mở nhanh

8- Bộ phận khởi động

2- Thiết bị nung sơ bộ (bể nước nung bằng điện)

5- Ống đồng

9- Rơ le nhiệt

3- Bình oxy

...

...

...

P1- Áp kế

7- Van giảm áp

T1- Nhiệt kế

Hình 4 – Ví dụ của thiết bị thử mồi cháy

Hình 5 - Đặc tính chu kỳ áp suất

5.4.9. Thử lửa tạt lại của axetylen

Phép thử này dùng cho van làm việc với axetylen.

...

...

...

Khi van mẫu được lắp cơ cấu giảm áp, cơ cấu này phải được đóng để thử.

Chai axetylen dùng cho phép thử, phải có thể tích trống khoảng 150 cm^3 ở phía đầu chai.

Van mẫu phải được vặn vào chai axetylen có dung tích nước 5 I (có chất xốp và dung môi). Không lắp lưới lọc vào chai hoặc vào van.

Chai được nạp ít nhất một nửa lượng axetylen cho phép nạp lớn nhất. Ống mồi cháy thể tích 30 cm^3 được nối với hộp đầu ra (xem hình 6). Ống mồi cháy này phải khoá ở một đầu bằng đĩa nổ có áp suất nổ lớn nhất là 40 bar. Sự phân huỷ axetylen lan truyền trong chai do đó làm tăng áp suất, dẫn đến sự nổ, vỡ đĩa nổ. Các khí phân huỷ do nhiệt được thoát ra khỏi van.

Sau 30 s khoá van mẫu từ khoảng cách an toàn (bằng điều khiển từ xa).

Chai được để cho đến khi ổn định (khoảng 24 h). Sau đó kiểm tra độ kín trong của van và tốc độ rò rỉ không được vượt quá 50 cm^3/h.

Chỉ dẫn

1- Thiết bị đóng hoạt động từ xa

...

...

...

2- Van mẫu

7- Dây

3- Chai axelylen

8- Chất xốp

4- Nhiệt kế

9- Thể tích khoảng 30 cm^3

5- Ống mồi cháy

10- Thể tích khoảng 150 cm^3

Hình 6 - Ví dụ của thiết bị thử lửa tạt lại của axetylen

...

...

...

Cơ cấu vận hành van (tay vặn) mẫu được đặt trong ngọn lửa khí có chiều dài 150 mm trong 1 min, không có sự cấp không khí bổ sung, sao cho ngọn lửa đạt nhiệt độ từ 800^oC đến 1000^oC. Cơ cấu vận hành này được ngọn lửa bao bọc hoàn toàn.

Dù cơ cấu vận hành có thể bị hư hỏng trong khi thử, van phải có thể khoá bằng tay sau khi làm nguội đủ.

6. Ghi nhãn

Van chai chứa khí, phù hợp với tiêu chuẩn này, phải được ghi nhãn như sau:

a) số hiệu của tiêu chuẩn này;

b) ký hiệu của người sản xuất;

c) tháng, năm sản xuất;

d) dấu hiệu mối nối chai/van;

Bổ sung thêm đối với khí vĩnh cửu, phải ghi áp suất làm việc. Có thể quy định các nội dung ghi nhãn bổ sung khác nếu có yêu cầu (như mũ hoặc nắp không được yêu cầu).

...

...

...

Phải ghi bằng biên bản tổng hợp tất cả các phép thử đã tiến hành và kết quả thu được.

Biên bản này phải có chữ ký của người có thẩm quyền của phòng thử nghiệm và phải bao gồm các bản vẽ, chi tiết, danh mục, chứng chỉ vật liệu v.v...

Báo cáo này phải nhận được từ người sản xuất khi có yêu cầu.

Phụ lục A

(tham khảo)

Ví dụ trình tự thử

Một thiết kế van thử với ba đặc tính kỹ thuật vật liệu vòng chữ O khác nhau và đặc tính kỹ thuật đầu ra khác nhau.

Đặc tính kỹ thuật của vòng chữ O;

...

...

...

b) sử dụng với C₂H₂ - etylen propylen (EPDM);

c) sử dụng với CO₂- cao su nitril (NBR).

Bảng A.1 - Trình tự thử đối với phê duyệt kiểu

(thiết kế cơ bản cộng với hai kiểu khác nhau)

Thiết kế cơ bản sử dụng với O₂

Kiểu a) sử dụng chai C₂H₂ với mối nối đầu ra khác nhau

Kiểu b) sử dụng chai CO₂ với mối nối đầu ra khác nhau

Trình tự thử

Van mẫu số

...

...

...

Van mẫu số

Trình tự thử

Van mẫu số

1

1

-

-

-

-

...

...

...

2 và 3

2

4a và 5a

2

4b và 5b

3

2 và 3

3

4a và 5a

...

...

...

4b và 5b

4

2 và 3

4

4a và 5a

4

4b và 5b

5

2 và 3

...

...

...

4a và 5a

5

4b và 5b

6

2 và 3

6

4a và 5a

6

4b và 5b

...

...

...

2 và 3

7

4a và 5a

7

4b và 5b

8

2 và 3

8

4a và 5a

...

...

...

4b và 5b

9

8 và 9

-

-

-

-

10

2

...

...

...

-

-

-

Cộng thử tăng áp oxy

10, 11 và 12

Cộng thử lửa tạt lại của axetylen

10a, 11a và 12a

-

-

...

...

...

Phụ lục B

(quy định)

Thử va đập van

Trong trường hợp van chai được sử dụng trong các chai có dung tích nước 5 l hoặc lớn hơn, và không được lắp bộ phận bảo vệ van, phải tiến hành các thử nghiệm sau. Mục đích của phép thử này là để đảm bảo rằng van có đủ độ bền để chịu va đập có thể xảy ra trong vận chuyển.

Một van, ở điều kiện khóa (được khoá bằng mômen được sử dụng trong thử độ bền lâu phù hợp với 5.4.4) được lắp vào cổ chai chứa khí được tạo ren tương ứng hoặc một vật cố định đơn giản (xem hình B.1), mômen vặn chặt bằng với mômen sử dụng trong vận hành.

Van phải nhô ra từ cổ chai hoặc vật cố định một đoạn danh nghĩa như trong sử dụng.

Van bị va đập bằng bi thép cứng đường kính 13 mm có vận tốc nhỏ nhất là 3 m/s và năng lượng va đập cho trong bảng B.1. Sự va đập ở 90° tới trục dọc của van và trùng với mặt phẳng đi qua trục này.

Điểm va đập ở hai phần ba khoảng cách L từ mặt phẳng mà ren chân van gặp chai chứa, tới điểm xa nhất của thân van được đo theo trục đọc của van (xem hình B.1).

Điểm va đập trên van không bị làm mờ bởi các bộ phận như ren nối đầu ra, đĩa nổ, tay cầm, tay vặn v.v....

...

...

...

Sau khi thử, tháo van khỏi thiết bị thử, sau đó lắp van vào nguồn tạo áp và vặn vào bằng mômen đã cho trước.

Áp suất làm việc (p_w) phải tác động vào đầu vào của van. Sự rò rỉ phải phù hợp với 4.4.5.

Bảng B.1 - Năng lượng va đập

Dung tích nước của chai, V
l

Năng Iượng va đập

5 ≤ V < 60

200

60 ≤ V ≤ 150

300

...

...

...

Chỉ dẫn

1- Bi thép cứng đường kính 13 mm

2- Vật cố định hoặc chai chứa

3- Van

4- Trục dọc

Hình B.1 - Thử va đập

Phụ lục C

(quy định)

...

...

...

C.1. Van thử

Van được thử ở nhiệt độ phòng (20^oC ± 5°C). Các van được hoá già theo quy trình quy định trong bảng 1.

C.2. Môi trường thử

Thử độ bền tiến hành với không khí khô hoặc nitơ được lọc ít nhất 20  ở điểm sương thấp hơn -40^oC ở áp suất khí quyển.

Chú thích - Nếu sử dụng nitơ cần lưu ý mối nguy hiểm của sự làm ngạt nếu xảy ra rò rỉ lớn.

Không được tiến hành thử trong bể nước hoặc môi chất lỏng khác.

C.3 Máy thử

C.3.1. Thiết bị

Hình C.1 thể hiện sự lắp đặt điển hình một thiết bị điều khiển bằng máy tính

...

...

...

Máy thử phải có khả năng mở và đóng van thử ở tốc độ giữa 0,167 s^-1và 0,5 s ^-^1 (10 vòng/phút và 30 vòng/phút).

Khi kết thúc phần đóng của chu kỳ thử, mômen quay quá mức do tác dụng động không được lớn hơn 10% trị số đã định.

C.3.3. Sự thẳng hàng

Van và trục máy phải thẳng hàng sao cho không có tải trọng dọc trục hoặc tải trọng cạnh đáng kể đặt lên van trong khi thử.

C.3.4. Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn máy phải tiến hành trước khi bắt đầu và sau khi hoàn thành từng phép thử độ bền.

a) Vị trí đóng

...

...

...

Chỉ dẫn

1- Động cơ điện DC với bộ phận truyền mômen quay

6- Adaptor (bộ nối chuyển)

2- Bộ phận chỉ thị

7- Cấp nitơ N₂, p_vt

3- Bộ phận truyền áp suất

8- Đầu ra

4- Van liền thông hơi, đóng/mở/đóng

9- Van liền thông hơi, đóng

...

...

...

10- p_vt

Hình C.1 - Sự lắp ráp điển hình của thiết bị

C.4. Chu kỳ thử

C.4.1. Tác động của thử độ bền

Van thử phải được quay vòng theo chu kỳ qua tác động toàn bộ của nó trừ đi không lớn hơn 45° từ vị trí mở hoàn toàn. Điều đó đảm bảo rằng máy thử không đặt mômen quay lên vị trí mở hoàn toàn.

C.4.2. Thử độ bền

Phép thử này được tiến hành ở nhiệt độ phòng 20^oC ± 5^oC (xem bảng 1). Thử độ bền lâu với chu kỳ 2000 lần được tiến hành với mômen quay được quy định trong 5.4.4 với dung sai ± 5% chỉ trong hướng đóng. Đầu vào của van phải điều áp trong toàn bộ phép thử đến p_vt như được xác định trong 3.3.

Đầu ra của van được nối với cơ cấu thông hơi luôn luôn đóng trong thời gian ở vị trí đóng và mở của chu kỳ thử.

Sau khi van đóng, đầu ra của van phải được thông tới áp suất khí quyển bằng cách mở cơ cấu thông hơi. Ngay khi đạt áp suất khí quyển, phải đóng cơ cấu thông hơi và áp suất đầu ra đo được không được lớn hơn 1% so với p_vt ngay trước khi bắt đầu chu kỳ tiếp theo

...

...

...

Thời gian trung bình không được nhiều hơn ba chu kỳ trong một phút và không ít hơn một chu kỳ trong một phút đối với thời gian trong khi thử. Bất kỳ sự dừng lại nào lâu hơn 5 min trong thời gian của chu kỳ 2000 lần thử phải được ghi lại trong báo cáo thử.

C.4.3. Báo cáo thử

Chu kỳ thử được lặp báo cáo như minh hoạ bằng đồ thị, xem hình C.2.

Hình C.2 - Sơ đồ thể hiện chu kỳ điển hình đối với thử độ bền

C.5. Phép đo sau khi thử độ bền

Các phép thử quy định trong bảng 1, trình tự thử 5, 6 và 7 phải được thực hiện toàn bộ. Đối với các phép thử này, không được sử dụng mômen quay lớn hơn mômen quay đã sử dụng trong thử độ bền.

Sau đó van thử phải được kiểm tra phù hợp với trình tự 8.

...

...

...

[1] ISO 11116 -2 Gas cylinder - 17E taper thread for connection of valves to gas cylinders - Part 2: Inspection gauges.

Chai chứa khí - Ren côn 17E để nối van vào chai chứa khí - Phần 2: Calíp nghiệm thu.

[2] TCVN 7166 : 2002 (ISO 11191) Chai chứa khí - Ren côn 25E để nối van vào chai chứa khí - Calíp nghiệm thu.