GB 24160-2009 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 GB24160-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 23.020.30
中华人民共和国国家标准
GB24160-2009
车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶Hoop-wrapped composite cylinders with steel liner for the on-board storageof compressed natural gas as a fuel for automotive vehicles(ISO11439:2000,Gascylinders—Highpressurecylindersforthe on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles,MOD2009-06-25发布
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　
2010-01-01实施
GB24160—2009
规范性引用文件
术语和定义、符号
型式和参数
技术要求
试验方法
检验规则
8标志、涂敷、包装、运输、储存.目
9产品合格证、产品使用说明书和批量检验质量证明书附录A（规范性附录）超声检测…·附录B（资料性附录）车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶批量检验质量证明书..
本标准的全部内容为强制性。
GB24160—2009
本标准修改采用ISO11439：2000《气瓶车用天然气高压气瓶》（英文版）有关CNG-2型气瓶部分。
本标准设计和试验部分根据ISO11439：2000有关CNG-2型气瓶部分重新起草。为了更加适合我国国情，本标准在采用ISO11439：2000有关CNG-2型气瓶部分时进行了修改。对缠绕气瓶公称容积及内胆材料进行了限制，并增加了对制造部分的技术要求。本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。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：北京天海工业有限公司、重庆益峰高压容器有限责任公司、大连市锅炉压力容器检验研究所。
本标准主要起草人：张增营、石凤文、杨明高、毛三品、解越美、韩冰、刘守正。1范围
车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶GB24160—2009
本标准规定了汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶（以下简称：缠绕气瓶)的型式和参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂敷、包装、运输、储存等要求。本标准适用于设计、制造公称工作压力为20MPa或25MPa，公称水容积为30L～450L，工作温度为一40℃～65℃，设计使用寿命为15年的缠绕气瓶。按本标准制造的缠绕气瓶仅用于充装符合GB18047的车用压缩天然气，用作汽车的燃料，固定在汽车上使用；使用条件中不包括因外力等引起的附加载荷。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T222钢的成品化学成分允许偏差GB/T223（全部）钢铁及合金化学分析方法钢的脱碳层深度测定法（GB/T2242008，ISO3887：2003，MOD）GB/T224
GB/T226
GB/T228
GB/T229
GB/T232
GB/T1458
GB/T2578
GB/T3362
钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法金属材料室温拉伸试验方法（GB/T228—2002，eqvISO6892：1998）金属材料
夏比摆锤冲击试验方法（GB/T229一2007，ISO148-1：2006，MOD）金属材料弯曲试验方法（GB/T232—1999，eqvISO7438:1985）纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法纤维缠绕增强塑料环形试样制作方法碳纤维复丝拉伸性能试验方法
GB/T4336
GB/T4612
GB/T5777
碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法）塑料环氧化合物环氧当量的测定（GB/T4612—2008,ISO3001：1999，IDT）无缝钢管超声波探伤检验方法(GB/T5777-2008，ISO9303：1989，MOD)GB/T7690.1增强材料纱线试验方法第1部分：线密度的测定（GB/T7690.1一2001，idtISO1889:1997)
GB/T7690.3增强材料
纱线试验方法
(GB/T7690.3—2001,idtISO3341:2000)GB8335气瓶专用螺纹
GB/T8336
GB/T9251
气瓶专用螺纹量规
气瓶水压试验方法
GB/T9252
2气瓶疲劳试验方法
GB/T12137
GB/T13005
气瓶气密性试验方法
气瓶术语
金属显微组织检验方法
GB/T13298
GB15385
5气瓶水压爆破试验方法
3气瓶用爆破片技术条件
GB16918
第3部分：玻璃纤维断裂强力和断裂伸长的测定1
GB24160—2009
GB18047车用压缩天然气
GB/T19466.2塑料
差示扫描量热法（DSC）
GB/T19466.2—2004,ISO11357-2：1999,IDT）3术语和定义、符号
GB/T13005确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1术语和定义
nominalworkingpressure
公称工作压力
缠绕气瓶在基准温度（20℃）时的限定充装压力。3.1.2
环向缠绕hoop-wrap
第2部分：玻璃化转变温度的测定浸渍树脂的连续纤维在内胆的筒体部分进行环向缠绕，纤维在内胆纵向方向不承载有效载荷。3.1.3
缠绕气瓶hoop-wrappedcylinder金属内胆筒体部分的外侧环向缠绕浸渍树脂的连续纤维，经固化而制成的气瓶。3.1.4
对充装的气体起密封作用的缠绕气瓶内层无缝壳体。3.1.5
批量batch
内胆：系指采用同一设计条件，具有相同的公称直径、设计壁厚，用同一炉罐号钢，同一制造工艺制成，按同一热处理规范进行连续热处理的内胆的限定数量。缠绕气瓶：系指采用同一设计条件，相同结构尺寸的合格内胆，相同复合材料，按相同工艺进行缠绕、固化的缠绕气瓶的限定数量。3.1.6
自紧auto-frettage
用于制造缠绕气瓶时对金属内胆的加压过程，使内胆应力超过其届服点，以引起塑性变形。注：自紧的结果，使缠绕气瓶内部在零压力时，纤维具有拉应力。3.1.7
auto-frettagepressure
自紧压力
为分配内胆和缠绕层之间的应力而施加在缠绕气瓶内的压力。3.1.8
纤维应力比
fiberstressratio
缠绕气瓶最小设计爆破压力下纤维的应力与公称工作压力下纤维的应力之比。3.2符号
内胆材料断后伸长率，%；
内胆公称外径，mm；
冷弯试验弯心直径，mm；
人工缺陷长度，mm
公称工作压力，MPa；wwW.bzxz.Net
水压试验压力，MPa；
缠绕气瓶的最大许用工作压力，MPa；4
内胆材料热处理后的届服强度保证值，MPa；内胆材料屈服强度实测值，MPa；内胆材料热处理后的抗拉强度保证值，MPa；内胆材料抗拉强度实测值，MPa；内胆筒体实测平均壁厚，mm；
人工缺陷深度，mm
公称水容积，L；
人工缺陷宽度，mm
拉伸试样的原始厚度，mm；
拉伸试样的原始宽度，mm；
拉伸试样的原始标距，mm；
内胆材料冲击值，J/cm；
缠绕层复合材料抗拉强度，MPa；缠绕层复合材料层间剪切强度，MPa。型式和参数
4.1型式
缠绕气瓶瓶体结构一般应符合图1所示的型式。图1结构型式
4.2参数
4.2.1缠绕气瓶的公称工作压力p(20C)应为20MPa或25MPa。4.2.2公称水容积和内胆公称外径一般应符合表1的规定。表1公称水容积和内胆公称外径
公称水容积V/
内胆公称外径D。/
165~0406
GB24160—2009
型式A
型式B
允许偏差/%
GB24160—2009
4.3型号标记
型号标记由以下部分组成：
CNG2-□-□-□-
瓶体结构型式(A或B）
公称工作压力，MPa
公称水容积，L
内胆公称外径，mm
纤维种类（G表示玻璃纤维、C表示碳纤维、A表示芳纶纤维）汽车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶示例：公称工作压力为20MPa，公称水容积为50L，内胆公称外径为325mm.纤维采用玻璃纤维，结构型式为A型的汽车用压缩天然气钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶，其型号标记为：CNG2-G-325-50-20A。5技术要求
5.1一般要求
5.1.1设计使用寿命
以本标准中规定的使用条件为基础的缠绕气瓶，其设计使用寿命为15年。5.1.2最大许用工作压力
本标准所规定的公称工作压力力是以20℃为基准温度的限定充装压力，缠绕气瓶允许达到的最大许用工作压力pm为公称工作压力p的1.3倍。5.1.3温度范围
5.1.3.1气体温度
设计缠绕气瓶时应考虑气体温度变化的影响：在静止条件下，缠绕气瓶内气体的温度变化应处于一40℃65℃范围之内；a）
b）在充装和排放时，气体温度的变化可以超过一40℃～65℃的范围。5.1.3.2缠绕气瓶温度
设计缠绕气瓶时应考虑瓶体材料温度变化的影响：缠绕气瓶材料的温度变化应处于一40℃～82℃范围之内；a）
当温度超过65℃时，应仅限于瓶体局部，或在相当短的时间内。除了在5.1.3.1b）条件下，缠b）
绕气瓶的温度不得超过65℃。
5.1.4气体成分
应符合GB18047的规定要求。
5.1.5外表面
设计缠绕气瓶时，应考虑其连续承受机械损伤或化学侵蚀的能力。缠绕气瓶外表面应能适应下列工作环境：
a）间断地浸人水中，或者道路溅水；车辆在海洋附近行驶，或者在用盐融化冰的路面上行驶；b)
阳光中的紫外线辐射；
砾石的冲击；
接触酸和碱溶液、肥料；
汽车用液体的侵蚀，包括汽油、液压油、电池酸、乙二醇和油；接触排放的废气。
5.2材料
5.2.1内胆材料
5.2.1.1应是电炉或氧气转炉冶炼的无时效性镇静钢。5.2.1.2应选用优质铬钼钢。
应具有良好的低温冲击性能。
GB24160—2009
5.2.1.4应符合其相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。缠绕气瓶制造单位应按炉罐号进行各项指标的验证分析。5.2.1.5材料的化学成分限定如表2所示，其化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。5.2.1.6钢坏低倍组织不允许有白点、残余缩孔、分层、气泡、异物和夹杂；中心疏松不应大于2.0级，偏析不应大于2.5级。
表2钢材化学成分
（质量分数）
5.2.1.7无缝钢管
70.40~0.900.801.200.15~0.35
0.15~0.37
5.2.1.7.1钢管的直线度应不大于1.5mm/m，圆度应不大于外径允许偏差的80%。%
5.2.1.7.2钢管的内外表面不得有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤。若有缺陷必须完全清除，清除处应光滑，清除后的实际壁厚不得小于壁厚允许的最小值。5.2.1.7.3无缝钢管应由钢厂按GB/T5777的规定逐根进行纵向和横向超声波探伤检验，应符合验收等级C5的规定。
5.2.2缠绕层材料
5.2.2.1树脂
5.2.2.1.1浸溃材料可以是热固性或热塑性树脂。适合的基体材料有：环氧、改性环氧、聚脂和乙烯类热固性树脂和聚乙烯、聚酰胺热塑性树脂。5.2.2.1.2浸渍材料的性能和技术指标应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。
5.2.2.2纤维
5.2.2.2.1结构增强性的纤维材料类型应是玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。5.2.2.2.2纤维材料应符合相应的国家标准或行业标准的规定，并有质量合格证明书。5.2.2.2.3如果采用碳纤维，设计上应采取防止缠绕气瓶金属部件产生电化学腐蚀的措施。5.3设计
5.3.1一般规定
5.3.1.1本标准不提供设计公式，但要求设计时进行适当的计算、分析和论证，以使缠绕气瓶能顺利地通过本标准所规定的材料、型式和批量等试验。5.3.1.2设计应保证缠绕气瓶在正常使用期间，由于承压部件质量退化而引起的失效模式为“未爆先漏”。如果金属内胆发生泄漏，只应是由于疲劳裂纹的扩展所致。5.3.1.3应对内胆材料的实测抗拉强度进行控制，热处理后内胆材料的最大抗拉强度不得超过880MPa。设计时，内胆材料服强度的保证值应不超过抗拉强度保证值的90%。5.3.1.4缠绕气瓶水压试验压力Ph为公称工作压力p的1.5倍。5.3.1.5内胆最小设计爆破压力应为缠绕气瓶公称工作压力p的1.3倍。5.3.1.6
缠绕气瓶最小设计爆破压力不应小于表3中的给定值。为保证在承受持续载荷和循环载荷条件下复合材料缠绕层的设计具有高度可靠性，纤维应力比应满足表3规定。5
GB24160—2009
纤维类型
玻璃纤维
芳纶纤维
碳纤维
5.3.1.7应力分析
表3缠绕气瓶纤维应力比和最小设计爆破压力纤维应力比
最小设计爆破压力/MPa
应采用能用于材料非线性分析的软件（专用计算机程序或有限元分析程序），建立计算复合材料力学性能的适当模型，对缠绕气瓶进行自紧压力、自紧后零压力、工作压力和最小设计爆破压力下的应力分析，确定缠绕层和内胆中的应力分布，纤维应力比应符合表3的规定。5.3.2端部结构
端部结构可采用半球形、椭圆形、碟形等凸形结构，允许缠绕气瓶在端部开瓶口，瓶口的中心线必须与缠绕气瓶的中心线一致。
5.3.3瓶口螺纹应符合GB8335的规定。瓶口的厚度，应能保证在承受紧阀的力偶矩和铆合颈圈的附加外力时不变形。
5.4制造
5.4.1内胆和缠绕气瓶制造应符合本标准规定，并应符合产品图样和有关技术文件的规定。5.4.2内胆一般采用下列制造方法：a）以钢坏为原料，经冲拔拉伸、收口制成；b）以无缝钢管为原料，经收底、收口制成。5.4.3
内胆制造前应以材料的炉罐号对化学成分进行验证，分析方法按GB/T223或GB/T4336执行，结果应符合5.2.1要求。
5.4.4内胆不允许进行焊接处理。5.4.5采用无缝钢管经收底制成的内胆应在收口前逐只进行底部密封性试验。5.4.6对内胆和缠绕气瓶的表面缺陷允许采用专用工具进行修磨。5.4.7制造应分批管理，内胆成品和缠绕气瓶成品均以不大于200只加上破坏性试验用内胆或缠绕气瓶数量为一个批。
5.4.8热处理
5.4.8.1内胆应通过连续加热炉进行整体热处理，热处理应按经评定合格的热处理工艺进行。淬火工艺可用油或水中加添加剂作为淬火介质。在水中加添加剂作为淬火介质时，内胆在介质中的冷却速度不应大于在20℃水中冷却速度的80%。5.4.8.2内胆热处理后应逐只进行无损检测。5.4.9缠绕气瓶制造前应对缠绕层材料按批进行确认，应符合5.2.2的要求。树脂的环氧当量应按GB/T4612测定；纤维线密度（公制号数）应按GB/T7690.1测定；纤维的断裂强力应按GB/T7690.3或GB/T3362测定。
5.4.10缠绕和固化应按评定合格的工艺进行，并按GB/T19466.2规定的方法对缠绕层复合材料进行玻璃化转变温度的测定。
5.4.11应在缠绕气瓶水压试验前进行自紧处理。自紧压力应大于水压试验压力，且不大于按5.3.1.7计算的自紧压力的上限。
5.4.12缠绕气瓶在水压试验后，应进行内表面处理。5.4.13瓶口螺纹的牙型、尺寸和公差，应符合GB8335或相关标准的规定。5.5附件
5.5.1瓶阀
5.5.1.1瓶阀应有安全泄压装置，型式应为易熔合金塞和爆破片复合式结构。GB24160—2009
5. 5. 1.2 爆破片的公称爆破压力为水压试验压力,允许偏差为±10%;易熔塞的动作温度为 110 ℃±5℃，其余要求应符合相关标准的规定。5.5.1.3瓶阀上安全泄压装置的安全泄放量及泄放通径应按GB16918进行设计计算，并应能保证缠绕气瓶在6.2.10所规定的火烧试验条件中安全泄压。5.5.2颈圈
如需装配，颈圈与瓶体的装配禁止用焊接方式。5.5.3瓶帽
如需装配，瓶帽宜采用可卸式结构。5.5.4采用螺纹连接的附件，其螺纹牙型、尺寸和公差应符合GB8335或相关标准的规定。6试验方法
6.1内胆
6.1.1壁厚和制造公差
厚度应采用超声测厚仪测量，制造公差应采用标准的或专用的量具、样板进行检查。6.1.2底部密封性试验
采用适当的试验装置对内胆底部内表面中心区加压，加压面积至少应为内胆底部面积的1/16，且加压区域直径至少为20mm，试验介质可为洁净的空气或氮气。加压到密封性试验压力后，至少应保压1min，保压期间在内胆底部外表面中心区涂刷肥皂液，观察是否有泄漏发生。6.1.3内、外观
目测检查，可借助于内窥灯或内窥镜检查内表面。6.1.4瓶口内螺纹
目测和用符合GB/T8336标准或相应标准的量规检查。6.1.5内胆热处理后各项性能指标测定6.1.5.1取样
取样部位见图2所示；
试样应从筒体中部截取，采用实物扁试样；取样数量：拉伸试样1件，横向冲击试样3件，冷弯试样4件。m
冷弯试样4件
图2取样部位图
横向冲击试样3件
拉伸试样1件
GB24160—2009
6.1.5.2拉伸试验
试验的测定项目包括：抗拉强度、届服强度和断后伸长率；b）
拉伸试样采用实物扁试样，试样制备形状见图3；拉伸试样尺寸偏差和拉伸试验方法按GB/T228执行。c）
b。图3拉伸试样图
冲击试验
规定以（3~5）mm×10mm×55mm、（5~7.5）mm×10mm×55mm或（7.5~10）mmX10mmX55mm带有V型缺口的横向试样作为标准试样；试样形状尺寸及偏差按GB/T229执行；b）
试验方法按GB/T229执行。
6.1.5.4冷弯试验
圆环应从拉伸试验的内胆上用机械方法环向截取；a）
圆环的宽度应为内胆壁厚的4倍，且不应少于25mm，将其等分成4条，任取1件试样进行冷弯试验，试验前应对该试样侧面进行加工，其表面粗糙度不应低于12.5um，圆角半径应不大于2mm，
试样制备和试验方法按GB/T232执行，试样按图4进行弯曲。D+2S
图4冷弯试验示意图
6.1.6金相检查
试样可从拉伸试验的内胆上截取，试样的制备、尺寸和试验方法按GB/T13298执行；a）
脱碳层深度按GB/T224执行。
6.1.7底部解剖
试样可从拉伸试验的内胆上截取，试样的部面应在内胆的轴线上；a）
试样的高度尺寸应保证留有瓶体底部过度段以上的简体部分；b）
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