ISO 9809-1:2010
(Main)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
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
ISO 9809-1:2010 specifies minimum requirements for the material, design, construction and workmanship, manufacturing processes, examination and testing at manufacture of refillable quenched and tempered seamless steel gas cylinders of water capacities from 0,5 l up to and including 150 l for compressed, liquefied and dissolved gases. ISO 9809-1:2010 is applicable to cylinders with a maximum actual tensile strength Rma of less than 1 100 MPa. If desired, cylinders of water capacity less than 0,5 l and between 150 l and 500 l can be manufactured and certified to be in compliance with ISO 9809-1:2010.
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception, construction et essais — Partie 1: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction inférieure à 1 100 MPa
L'ISO 9809-1:2010 prescrit les exigences minimales concernant le matériau, la conception, la construction et la mise en œuvre, les modes de fabrication, les examens et les essais au moment de la fabrication des bouteilles à gaz rechargeables, en acier trempé et revenu sans soudure, d'une capacité en eau comprise entre 0,5 l et 150 l inclus, pour gaz comprimés, liquéfiés ou dissous. L'ISO 9809-1:2010 s'applique aux bouteilles ayant une résistance maximale réelle à la traction Rma inférieure à 1 100 MPa. Si on le désire, les bouteilles de capacité en eau inférieure à 0,5 l et les bouteilles d'une capacité en eau comprise entre 150 l et 500 l peuvent être fabriquées et certifiées conformément à l'ISO 9809-1:2010.
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Relations
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9809-1
Second edition
2010-04-15
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
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure — Conception, construction et essais —
Partie 1: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la
traction inférieure à 1 100 MPa
Reference number
ISO 9809-1:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 9809-1:2010(E)
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
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ISO 9809-1:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.2
5 Inspection and testing .3
6 Materials .4
7 Design.7
8 Construction and workmanship .11
9 Type approval procedure.13
10 Batch tests .15
11 Tests/examinations on every cylinder .24
12 Certification.25
13 Marking.25
Annex A (informative) Description and evaluation of manufacturing imperfections and conditions
for rejection of seamless steel gas cylinders at time of final inspection by the
manufacturer.26
Annex B (normative) Ultrasonic examination.32
Annex C (informative) Type approval certificate .38
Annex D (informative) Acceptance certificate.39
Bibliography.41
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ISO 9809-1:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 9809-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee SC 3, Cylinder
design.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9809-1:1999), which has been technically
revised by the following:
a) the reduction of maximum sulfur content in 6.2.2 from 0,020 % to 0,010 %, which is now applicable to all
strength levels;
b) the note in 7.3 regarding limitation of the F factor was deleted (as required by the United Nations
Recommendations on the Transport of Dangerous Goods: Model Regulations);
c) the modification of provisions for ultrasonic examination in 8.4 to include ultrasonic examination on the
cylindrical area to be closed, prior to the forming process;
d) the addition of the requirement of a base check according to 9.2.3 for all cylinder types during prototype
testing;
e) the addition of the requirement of a base check according to 9.2.3 for cylinders made from continuously
cast billet material during batch testing.
ISO 9809 consists of the following parts, under the general title 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
⎯ Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa
⎯ Part 3: Normalized steel cylinders
Stainless steel cylinders with tensile strength of less than 1 100 MPa will form the subject of a Part 4.
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ISO 9809-1:2010(E)
Introduction
This part of ISO 9809 provides a specification for the design, manufacture, inspection and testing of a
seamless steel cylinder for worldwide usage. The objective is to balance design and economic efficiency
against international acceptance and universal utility.
ISO 9809 (all parts) aims to eliminate existing concerns about climate, duplicate inspections and restrictions
because of a lack of definitive International Standards. This part of ISO 9809 should not be construed as
reflecting on the suitability of the practice of any nation or region.
This part of ISO 9809 addresses the general requirements on design, construction and initial inspection and
testing of pressure receptacles of the United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous
Goods: Model Regulations.
It is intended to be used under a variety of regulatory regimes, but is suitable for use with the conformity
assessment system in 6.2.2.5 of the above-mentioned Model Regulations.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 9809-1:2010(E)
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
1 Scope
This part of ISO 9809 specifies minimum requirements for the material, design, construction and workmanship,
manufacturing processes, examination and testing at manufacture of refillable quenched and tempered
seamless steel gas cylinders of water capacities from 0,5 l up to and including 150 l for compressed, liquefied
and dissolved gases. This part of ISO 9809 is applicable to cylinders with a maximum actual tensile strength
R of less than 1 100 MPa.
ma
NOTE 1 If desired, cylinders of water capacity less than 0,5 l and between 150 l and 500 l can be manufactured and
certified to be in compliance with this part of ISO 9809.
NOTE 2 For quenched and tempered steel cylinders with maximum tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa,
see ISO 9809-2. For normalized steel cylinders, see ISO 9809-3.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H,
K, N, T)
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 7438, Metallic materials — Bend test
ISO 9329-1, Seamless steel tubes for pressure purposes — Technical delivery conditions — Part 1: Unalloyed
steels with specified room temperature properties
ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of personnel
ISO 11114-1, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas
contents — Part 1: Metallic materials
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 13769, Gas cylinders — Stamp marking
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ISO 9809-1:2010(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
batch
quantity of up to 200 cylinders plus cylinders for destructive testing of the same nominal diameter, thickness,
length and design made successively on the same equipment, from the same cast of steel and subjected to
the same heat treatment for the same duration of time
3.2
burst pressure
p
b
highest pressure reached in a cylinder during a burst test
3.3
design stress factor
F
ratio of equivalent wall stress at test pressure, p , to guaranteed minimum yield strength, R
h eg
3.4
quenching
hardening heat treatment in which a cylinder, which has been heated to a uniform temperature above the
upper critical point, Ac , of the steel, is cooled rapidly in a suitable medium
3
3.5
tempering
toughening heat treatment which follows quenching, in which the cylinder is heated to a uniform temperature
below the lower critical point, Ac , of the steel
1
3.6
test pressure
p
h
required pressure applied during a pressure test
NOTE It is used for cylinder wall thickness calculation.
3.7
working pressure
settled pressure of a compressed gas at a uniform reference temperature of 15 °C in a full gas cylinder
3.8
yield strength
stress value corresponding to the upper yield strength, R , or for steels which do not exhibit a defined yield,
eH
the 0,2 % proof strength (non-proportional extension), R
p0,2
See ISO 6892-1.
4 Symbols
a Calculated minimum thickness, in millimetres, of the cylindrical shell
a′ Guaranteed minimum thickness, in millimetres, of the cylindrical shell
a Guaranteed minimum thickness, in millimetres, of a concave base at the knuckle (see Figure 2)
1
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ISO 9809-1:2010(E)
a Guaranteed minimum thickness, in millimetres, at the centre of a concave base (see Figure 2)
2
A Percentage elongation after fracture
b Guaranteed minimum thickness, in millimetres, at the centre of a convex base (see Figure 1)
c Maximum permissible deviation of burst profile, in millimetres (see Figures 10 and 11)
D Nominal outside diameter of the cylinder, in millimetres (see Figure 1)
D Diameter, in millimetres, of former (see Figure 6)
f
F Design stress factor (variable) (see 3.3)
h Outside depth (concave base end), in millimetres (see Figure 2)
H Outside height, in millimetres, of domed part (convex head or base end) (see Figure 1)
L Original gauge length, in millimetres, as defined in ISO 6892-1 (see Figure 5)
o
N Ratio of the diameter of the bend test former to actual thickness of test piece, t
1)
p Measured burst pressure, in bars , above atmospheric pressure
b
P Hydraulic test pressure, in bars, above atmospheric pressure
h
P Observed pressure when cylinder starts yielding during hydraulic burst test, in bars, above atmospheric
y
pressure
r Inside knuckle radius, in millimetres (see Figures 1 and 2)
R Minimum guaranteed value of the yield strength (see 7.1.1), in megapascals, for the finished cylinder
eg
R Actual value of the yield strength, in megapascals, as determined by the tensile test (see 10.2)
ea
R Minimum guaranteed value of the tensile strength, in megapascals, for the finished cylinder
mg
R Actual value of tensile strength, in megapascals, as determined by the tensile test (see 10.2)
ma
S Original cross-sectional area of tensile test piece, in square millimetres, in accordance with ISO 6892-1
o
t Actual thickness of the test specimen, in millimetres
t average cylinder wall thickness at position of testing during the flattening test, in millimetres
m
u Ratio of distance between knife edges or platens in the flattening test to average cylinder wall thickness
at the position of test
V Water capacity of cylinder, in litres
w Width, in millimetres, of the tensile test piece (see Figure 5)
5 Inspection and testing
NOTE Evaluation of conformity can be carried out according to the regulations recognized by the country(ies) in
which the cylinders are intended to be used.
5 5 2
1) 1 bar = 10 Pa = 10 N/m .
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ISO 9809-1:2010(E)
To ensure that the cylinders conform to this part of ISO 9809, they shall be subject to inspection and testing in
accordance with Clauses 9, 10 and 11 by an inspection body (hereinafter referred to as "the inspector")
authorized to do so.
Equipment used for measurement, testing and examination during production shall be maintained and
calibrated within a documented quality management system.
6 Materials
6.1 General requirements
6.1.1 Materials for the manufacture of gas cylinders shall fall within one of the following categories:
a) internationally recognized cylinder steels;
b) nationally recognized cylinder steels;
c) new cylinder steels resulting from technical progress.
For all categories, the relevant conditions specified in 6.2 and 6.3 shall be satisfied.
6.1.2 The material used for the manufacture of gas cylinders shall be steel, other than rimming quality, with
non-ageing properties, and shall be fully killed with aluminium and/or silicon.
In cases where examination of this non-ageing property is required by the customer, the criteria by which it is
to be specified should be agreed with the customer and inserted in the order.
6.1.3 The cylinder manufacturer shall establish means to identify the cylinders with the cast of steel from
which they are made.
6.1.4 Grades of steel used for cylinder manufacture shall be compatible with the intended gas service, e.g.
corrosive gases and embrittling gases (see ISO 11114-1).
6.1.5 Wherever continuously cast billet material is used, the manufacturer shall ensure that there are no
deleterious imperfections (porosity) in the material to be used for making cylinders (see 9.2.3).
6.2 Controls on chemical composition
6.2.1 The chemical composition of all steels shall be defined at least by:
⎯ the carbon, manganese and silicon contents in all cases;
⎯ the chromium, nickel and molybdenum contents or other alloying elements intentionally added to the
steel;
⎯ the maximum sulfur and phosphorus contents in all cases.
The carbon, manganese and silicon contents and, where appropriate, the chromium, nickel and molybdenum
contents shall be given, with tolerances, such that the differences between the maximum and minimum values
of the cast do not exceed the values shown in Table 1.
The combined content of the following elements: vanadium, niobium, titanium, boron and zirconium shall not
exceed 0,15 %.
The actual content of any element deliberately added shall be reported and their maximum content shall be
representative of good steel making practice.
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ISO 9809-1:2010(E)
Table 1 — Chemical composition tolerances
Element Maximum content Permissible range
(mass fraction) (mass fraction)
% %
Carbon < 0,30 % 0,06
W 0,30 % 0,07
Manganese All values 0,30
Silicon All values 0,30
Chromium < 1,50 % 0,30
W 1,50 % 0,50
Nickel All values 0,40
Molybdenum All values 0,15
6.2.2 Sulfur and phosphorus in the cast analysis of material used for the manufacture of gas cylinders shall
not exceed the values shown in Table 2.
Table 2 — Maximum sulfur and phosphorus limits in % (mass fraction)
Sulfur 0,010
Phosphorus 0,020
Sulfur and phosphorus 0,025
6.2.3 The cylinder manufacturer shall obtain and make available certificates of cast (heat) analyses of the
steels supplied for the construction of gas cylinders.
Should check analyses be required, they shall be carried out either on specimens taken during manufacture
from the material in the form as supplied by the steel maker to the cylinder manufacturer or from finished
cylinders. In any check analysis, the maximum permissible deviation from the limits specified for the cast
analyses shall conform to the values specified in ISO 9329-1.
6.3 Typical steels
Two typical internationally recognized steel types which have provided safe performance over many years
are:
a) chromium molybdenum steel (quenched and tempered);
b) carbon manganese steel (quenched and tempered).
The chemical compositions of these steels, subject to the controls specified in 6.2.1, are given in Table 3.
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ISO 9809-1:2010(E)
Table 3 — Internationally recognized steel compositions (mass fraction)
Element Steel grade and conditions
CrMo (Q and T) CMn (Q and T)
% %
Carbon 0,25 to 0,38 0,38 max.
Silicon 0,10 to 0,40 0,1 to 0,35
Manganese 0,40 to 1,00 1,35 to 1,75
Phosphorus 0,020 max. 0,020 max.
Sulfur 0,020 max. 0,020 max.
Chromium 0,8 to 1,20
Molybdenum 0,15 to 0,40
The actual range for each element shall be in accordance with 6.2.1 and 6.2.2 and good steel making practice. In
particular, the limits specified in Table 2 take precedence over the ranges given in this table.
6.4 Heat treatment
6.4.1 The cylinder manufacturer shall certify the heat treatment process applied to the finished cylinders.
6.4.2 Quenching in media other than mineral oil is permissible provided that:
⎯ the method produces cylinders free of cracks.
⎯ the manufacturer ensures that the rate of cooling does not produce any cracks in the cylinder.
⎯ every production cylinder is subjected to a method of non-destructive testing to prove freedom from
cracks, if the average rate of cooling in the medium is greater than 80 % of that in water at 20 °C without
additives.
⎯ during the production of cylinders, the concentration of the quenchant is checked and recorded during
every shift to ensure that the limits are maintained. Further documented checks shall be carried out to
ensure that the chemical properties of the quenchant are not degraded.
6.4.3 The tempering process shall achieve the required mechanical properties.
The actual temperature to which a type of steel is subjected for a given tensile strength shall not deviate by
more than 30 °C from the temperature specified by the cylinder manufacturer.
6.5 Failure to meet test requirements
In the event of failure to meet the test requirements, retesting or reheat treatment and retesting shall be
carried out as follows to the satisfaction of the inspector.
a) If there is evidence of a fault in carrying out a test or an error of measurement, a further test shall be
performed. If the result of this test is satisfactory, the first test shall be ignored.
b) If the test has been carried out in a satisfactory manner, the cause of test failure shall be identified.
1) If the failure is considered to be due to the heat treatment applied, the manufacturer may subject all
the cylinders implicated by the failure to a further heat treatment, e.g. if the failure is in a test
representing the prototype or batch cylinders. Test failure shall require reheat treatment of all the
represented cylinders prior to retesting.
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ISO 9809-1:2010(E)
This reheat treatment shall consist of either re-tempering or complete reheat treatment.
Whenever cylinders are reheat treated, the minimum guaranteed wall thickness shall be maintained.
Only the relevant prototype or batch tests needed to prove the acceptability of the new batch shall be
performed again. If one or more tests prove even partially unsatisfactory, all cylinders of the batch
shall be rejected.
2) If the failure is due to a cause other than the heat treatment applied, all cylinders with imperfections
shall be either rejected or repaired such that the repaired cylinders pass the test(s) required for the
repair. They shall then be re-instated as part of the original batch.
7 Design
7.1 General requirements
7.1.1 The calculation of the wall thickness of the pressure-containing parts shall be related to the
guaranteed minimum yield strength, R , of the material in the finished cylinder.
eg
7.1.2 Cylinders may be designed with one or two openings along the central cylinder axis only.
7.1.3 For calculation purposes, the value of R shall not exceed 0,90 R .
eg mg
7.1.4 The internal pressure upon which the calculation of wall thickness is based shall be the hydraulic test
pressure p .
h
7.2 Limitation on tensile strength
7.2.1 Where there is no risk of hydrogen embrittlement, the maximum value of the tensile strength is limited
by the ability of the steel to meet the requirements of Clauses 9 and 10, but the maximum actual tensile
strength, R , shall always be less than 1 100 MPa for chrome-molybdenum steels and in no case exceed
ma
1 030 MPa for carbon manganese steels.
7.2.2 Where there is a risk of hydrogen embrittlement (see ISO 11114-1), the maximum value of the tensile
strength, as determined in 10.2, shall either be 880 MPa or, where the ratio R /R does not exceed 0,9, be
ea ma
950 MPa. Alternatively, the maximum tensile strength shall be established using data derived from the tests
carried out in accordance with ISO 11114-4.
7.2.3 Other gas/material compatibility risks, including stress corrosion and hydrogen embrittlement
mechanism by gases other than hydrogen, shall be assessed in accordance with ISO 11114-1 and
ISO 11114-4.
7.3 Calculation of cylindrical shell thickness
The guaranteed minimum thickness of the cylindrical shell, a′, shall not be less than the thickness calculated
using Equations (1) and (2), and additionally, condition (3) shall be satisfied.
⎛⎞
10 FR − 3
P
D h
eg
⎜⎟
a= 1 − (1)
⎜⎟
210 FR
⎜⎟
eg
⎝⎠
0,65
where the value of F is the lesser of or 0,85.
RR
eg mg
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ISO 9809-1:2010(E)
R /R shall not exceed 0,90.
eg mg
The wall thickness shall also satisfy Equation (2):
D
aW + 1 (2)
250
with an absolute minimum of a = 1,5 mm.
The burst ratio shall be satisfied by test as given in Equation (3):
p /p W 1,6 (3)
b h
NOTE It is generally assumed that p = 1,5 times working pressure for compressed gases for cylinders designed and
h
manufactured to conform with this part of ISO 9809.
7.4 Calculation of convex ends (heads and bases)
7.4.1 The thickness, b, at the centre of a convex end shall be not less than that required by the following
criteria: where the inside knuckle radius, r, is not less than 0,075D then:
b W 1,5 a for 0,40 > H/D W 0,20;
b W a for H/D W 0,40.
To obtain a satisfactory stress distribution in the region where the end joins the shell, any thickening of the
end that may be required shall be gradual from the point of juncture, particularly at the base. For the
application of this rule, the point of juncture between the shell and the end is defined by the horizontal lines
indicating dimension H in Figure 1.
Shape b) shall not be excluded from this requirement.
7.4.2 The cylinder manufacturer shall prove by the pressure cycling test detailed in 9.2.2 that the design is
satisfactory.
The shapes shown in Figure 1 are typical of convex heads and base ends. Shapes a), b), d) and e) are base
ends and shapes c) and f) are heads.
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Key
1 cylindrical part
Figure 1 — Typical convex ends
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ISO 9809-1:2010(E)
7.5 Calculation of concave base ends
When concave base ends (see Figure 2) are used, the following design values are recommended:
a W 2a
1
a W 2a
2
h W 0,12D
r W 0,075D
The design drawing shall at least show values for a , a , h and r.
1 2
To obtain a satisfactory stress distribution, the thickness of the cylinder shall increase progressively in the
transition region between the cylindrical part and the base.
The cylinder manufacturer shall in any case prove by the pressure cycling test detailed in 9.2.2 that the design
is satisfactory.
Figure 2 — Concave base end
7.6 Neck design
7.6.1 The external diameter and thickness of the formed neck end of the cylinder shall be adequate for the
torque applied in fitting the valve to the cylinder. The torque may vary according to the diameter of thread, the
form of thread and the sealant used in the fitting of the valve.
NOTE For information on torques, see ISO 13341.
7.6.2 In establishing the minimum thickness, consideration shall be given to obtaining a thickness of wall in
the cylinder neck which will prevent permanent expansion of the neck during the initial and subsequent fittings
of the valve into the cylinder without support of an attachment. The external diameter and thickness of the
formed neck end of the cylinder shall not be damaged (no permanent expansion or crack) by the application of
the maximum torque required to fit the valve to the cylinder (see ISO 13341) and the stresses when the
cylinder is subjected to its test pressure. In specific cases (e.g. very thin walled cylinders), where these
stresses cannot be supported by the neck itself, the neck may be designed to require reinforcement, such as
a neck ring or shrunk on collar, provided the reinforcement material and dimensions are clearly specified by
the manufacturer and this configuration is part of the type approval procedure.
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ISO 9809-1:2010(E)
7.7 Foot rings
When a foot ring is provided, it shall be sufficiently strong and made of material compatible with that of the
cylinder. The shape should preferably be cylindrical and shall give the cylinder sufficient stability. The foot ring
shall be secured to the cylinder by a method other than welding, brazing or soldering. Any g
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9809-1
Deuxième édition
2010-04-15
Version corrigée
2015-10-15
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz
rechargeables en acier sans soudure —
Conception, construction et essais —
Partie 1:
Bouteilles en acier trempé et revenu
ayant une résistance à la traction
inférieure à 1 100 MPa
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
Numéro de référence
ISO 9809-1:2010(F)
©
ISO 2010
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ISO 9809-1:2010(F)
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ISO 9809-1:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 3
5 Contrôles et essais . 4
6 Matériaux . 4
7 Conception . 7
8 Construction et exécution . 11
9 Procédure d'approbation de type . 13
10 Essais par lot . 15
11 Essais/vérifications sur chaque bouteille . 24
12 Certificats . 25
13 Marquage . 25
Annexe A (informative) Description et évaluation des défauts de fabrication et des critères de
rejet des bouteilles à gaz en acier sans soudure, au moment de l'examen final effectué
par le fabricant . 26
Annexe B (normative) Examen aux ultrasons . 33
Annexe C (informative) Certificat d'approbation de type . 39
Annexe D (informative) Certificat d'essai de production . 40
Bibliographie . 42
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ISO 9809-1:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales
est en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent
également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour
sont décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des
différents critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent
document a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC,
Partie 2 (voir www.iso.org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les
détails concernant les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues
identifiés lors de l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des
déclarations de brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont
données pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient
constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à
l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes
de l'OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-
propos — Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité SC 3,
Construction des bouteilles.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9809-1:1999), qui a fait l'objet des
révisions techniques suivantes:
a) réduction de la teneur en soufre (fraction massique) maximale en 6.2.2 de 0,020 % à 0,010 %,
maintenant applicable à tous les niveaux de résistance;
b) la note en 7.3 sur la limitation du facteur F a été supprimée (conformément aux Recommandations sur le
transport des matières dangereuses: Règles types) des Nations Unies;
c) modification des dispositions de l'examen aux ultrasons en 8.4, de manière à inclure l'examen aux
ultrasons de la zone cylindrique à fermer, avant le procédé de formage;
d) addition de l'exigence d'une vérification du fond conformément à 9.2.3 pour tous les types de bouteilles
au cours des essais sur prototype;
e) addition de l'exigence d'une vérification du fond conformément à 9.2.3 pour les bouteilles fabriquées à
partir d'une billette de matière provenant d'une coulée continue, au cours des essais par lot.
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ISO 9809-1:2010(F)
L'ISO 9809 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Bouteilles à gaz — Bouteilles à
gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception, construction et essais:
Partie 1: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction inférieure à 1 100 MPa
Partie 2: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction supérieure ou égale à
1 100 MPa
Partie 3: Bouteilles en acier normalisé
Les bouteilles en acier inoxydable ayant une résistance à la traction inférieure à 1 100 MPa feront l'objet d'une
Partie 4.
La présente version corrigée de la version française de l’ISO 9809-1:2010 inclut les corrections suivantes:
— Paragraphe 11.2.2, troisième alinéa: à la première ligne, «expansion permanente» a été remplacé par
«expansion volumétrique permanente» et, à la deuxième ligne, «supérieure de 10% à» a été remplacé par
«supérieure à 10% de».
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ISO 9809-1:2010(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 9809 offre une spécification sur la conception, la fabrication, le contrôle et les
essais des bouteilles en acier sans soudure pour l'usage dans le monde entier. L'objectif est d'arriver à un
équilibre entre les considérations de conception et de rendement économique d'une part et les exigences
d'acceptabilité internationale et d'utilité universelle d'autre part.
L'ISO 9809 (toutes les parties) vise à éliminer toute préoccupation quant au climat, aux contrôles redondants
et aux restrictions actuellement de règle du fait de l'absence de Normes internationales reconnues. Il convient
de ne pas considérer la présente partie de l'ISO 9809 comme le reflet des pratiques d'une nation ou d'une
région quelconque.
La présente partie de l'ISO 9809 aborde les exigences générales de conception, de construction et de
contrôles et essais initiaux des réservoirs sous pression des Recommandations relatives au transport des
marchandises dangereuses: Règlement type de l'Organisation des Nations Unies.
Elle est destinée à être utilisée dans le cadre de divers régimes de réglementation, mais s'applique également
au système d'évaluation de la conformité énoncé en 6.2.2.5 du règlement type ci-dessus mentionné.
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NORME INTERNATIONALE ISO 9809-1:2010(F)
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure — Conception, construction et essais —
Partie 1:
Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la
traction inférieure à 1 100 MPa
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 9809 prescrit les exigences minimales concernant le matériau, la conception, la
construction et la mise en œuvre, les modes de fabrication, les examens et les essais au moment de la
fabrication des bouteilles à gaz rechargeables, en acier trempé et revenu sans soudure, d'une capacité en
eau comprise entre 0,5 l et 150 l inclus, pour gaz comprimés, liquéfiés ou dissous. La présente partie de
l'ISO 9809 s'applique aux bouteilles ayant une résistance maximale réelle à la traction R inférieure à
ma
1 100 MPa.
NOTE 1 Si on le désire, les bouteilles de capacité en eau inférieure à 0,5 l et les bouteilles d'une capacité en eau
comprise entre 150 l et 500 l peuvent être fabriquées et certifiées conformément à la présente partie de l'ISO 9809.
NOTE 2 Pour les bouteilles en acier trempé et revenu présentant une résistance maximale à la traction supérieure ou
égale à 1 100 MPa, se référer à l'ISO 9809-2. Pour les bouteilles en acier normalisé, se référer à l'ISO 9809-3.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence (y compris les éventuels amendements) s'applique.
ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode
d'essai
ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6508-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d'essai (Échelles A, B,
C, D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante
ISO 7438, Matériaux métalliques — Essai de pliage
ISO 9329-1, Tubes en acier sans soudure pour service sous pression — Conditions techniques de livraison —
Partie 1: Aciers non alliés avec caractéristiques spécifiées à température ambiante
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel
ISO 11114-1, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets
avec les contenus gazeux — Partie 1: Matériaux métalliques
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ISO 9809-1:2010(F)
ISO 11114-4, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets
avec les contenus gazeux — Partie 4: Méthodes d'essai pour le choix de matériaux résistant à la fragilisation
par l'hydrogène
ISO 13769, Bouteilles à gaz — Marquage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
lot
quantité pouvant atteindre 200 bouteilles, plus celles nécessaires aux essais destructifs, de même diamètre
nominal, de même épaisseur, de même longueur et de même conception, fabriquées de manière consécutive
sur une même installation à partir de la même coulée d'acier et ayant subi le même traitement thermique
pendant la même durée
3.2
pression de rupture
p
b
pression la plus haute atteinte dans une bouteille lors d'un essai de rupture
3.3
facteur de contrainte théorique
F
rapport de la contrainte équivalente de paroi à la pression d'épreuve hydraulique, p , à la contrainte minimale
h
d'élasticité garantie, R
eg
3.4
trempe
traitement thermique de durcissement au cours duquel une bouteille, qui a été portée à une température
uniforme supérieure à celle du point critique supérieur, Ac , de l'acier, est refroidie rapidement dans un milieu
3
adapté
3.5
revenu
traitement thermique d'adoucissement qui suit la trempe, au cours duquel une bouteille est portée à une
température uniforme inférieure à celle du point critique inférieur, Ac , de l'acier
1
3.6
pression d'épreuve hydraulique
p
h
pression requise appliquée pendant un essai de pression
NOTE Elle est utilisée pour le calcul de l'épaisseur de la paroi de la bouteille.
3.7
pression de service
pression établie d'un gaz comprimé à une température de référence uniforme de 15 °C dans une bouteille à
gaz pleine
3.8
limite d'élasticité
valeur correspondant à la limite supérieure d'élasticité, R , ou, pour les aciers ne présentant pas de limite
eH
définie, limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 % (allongement non proportionnel), R
p0,2
Voir l'ISO 6892-1.
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ISO 9809-1:2010(F)
4 Symboles
a Épaisseur minimale calculée de l'enveloppe cylindrique, exprimée en millimètres
a Épaisseur minimale garantie de l'enveloppe cylindrique, exprimée en millimètres
a Épaisseur minimale garantie d'un fond concave à la jointure, exprimée en millimètres (voir Figure 2)
1
a Épaisseur minimale garantie au centre d'un fond concave, exprimée en millimètres (voir Figure 2)
2
A Allongement pour cent après rupture
b Épaisseur minimale garantie au centre d'un fond convexe, exprimée en millimètres (voir Figure 1)
c Écart maximal autorisé du profil d'éclatement, exprimé en millimètres (voir Figures 10 et 11)
D Diamètre nominal extérieur de la bouteille, exprimé en millimètres (voir Figure 1)
D Diamètre du mandrin, exprimé en millimètres (voir Figure 6)
f
F Facteur de contrainte théorique (variable) (voir 3.3)
h Profondeur extérieure (fond concave), exprimée en millimètres (voir Figure 2)
H Hauteur extérieure de la partie bombée (fond concave ou convexe), exprimée en millimètres (voir
Figure 1)
L Longueur initiale entre repères, exprimée en millimètres, définie dans l'ISO 6892-1 (voir Figure 5)
o
N Rapport du diamètre du mandrin de l'essai de pliage à l'épaisseur réelle de l'éprouvette, t
1)
p Pression d'éclatement réelle, exprimée en bars , au-dessus de la pression atmosphérique
b
P Pression d'épreuve hydraulique, exprimée en bars, au-dessus de la pression atmosphérique
h
P Pression à la limite élastique observée pendant l'essai de rupture hydraulique et exprimée en bars,
y
au-dessus de la pression atmosphérique
r Rayon de raccordement interne, exprimé en millimètres (voir Figures 1 et 2)
R Contrainte minimale d'élasticité garantie, exprimée en mégapascals (voir 7.1.1), pour la bouteille finie
eg
R Valeur réelle de la limite d'élasticité, exprimée en mégapascals, déterminée par l'essai de résistance à
ea
la traction (voir 10.2)
R Valeur réelle de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals, déterminée par l'essai de
ma
résistance à la traction (voir 10.2)
R Valeur minimale garantie de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals, pour la bouteille
mg
finie
S Section initiale de l'éprouvette de traction, exprimée en millimètres carrés, conformément à
o
l'ISO 6892-1
t Épaisseur réelle de l'éprouvette, exprimée en millimètres
5 5 2
1) 1 bar 10 Pa 10 N/m
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ISO 9809-1:2010(F)
t Épaisseur moyenne de la paroi d'une bouteille dans la zone de l'essai d'aplatissement, exprimée en
m
millimètres
u Rapport de la distance entre les bords du couteau ou des plateaux pour l'essai d'aplatissement à
l'épaisseur moyenne de la paroi de la bouteille dans la zone de l'essai
V Contenance en eau de la bouteille, exprimée en litres
w Largeur de l'éprouvette de traction, exprimée en millimètres (voir Figure 5)
5 Contrôles et essais
NOTE L'évaluation de la conformité peut être effectuée conformément aux règlements reconnus par le (les) pays où
les bouteilles sont destinées à être utilisées.
Afin de s'assurer que les bouteilles sont conformes à la présente partie de l'ISO 9809, elles doivent être
soumises aux contrôles et essais des Articles 9, 10 et 11, réalisés par un organisme de contrôle (dénommé
«le contrôleur» par la suite) autorisé à le faire.
Les équipements de mesure, d'essai et de contrôle utilisés pendant la production doivent être entretenus et
étalonnés dans le cadre d'un système de management de la qualité documenté.
6 Matériaux
6.1 Exigences générales
6.1.1 Les matériaux utilisés pour la fabrication des bouteilles à gaz doivent faire partie de l'une des
catégories suivantes:
a) aciers pour bouteilles reconnus au plan international;
b) aciers pour bouteilles reconnus au plan national;
c) nouvelles catégories d'acier pour bouteilles, résultant de progrès techniques.
Toutes ces catégories doivent respecter les exigences énoncées en 6.2 et 6.3.
6.1.2 Les matériaux utilisés pour la fabrication des bouteilles à gaz doivent être des aciers, autres que des
aciers effervescents, présentant des qualités de non-vieillissement, et doivent être entièrement calmés à
l'aluminium et/ou au silicium.
Lorsque le client demande la vérification des qualités de non-vieillissement, il convient de spécifier les critères
à prendre en compte d'un commun accord et de les notifier dans la commande.
6.1.3 Le fabricant de bouteilles doit établir des moyens permettant d'identifier les bouteilles avec les
coulées d'acier à partir desquelles elles ont été fabriquées.
6.1.4 Les nuances d'acier utilisées pour la fabrication des bouteilles doivent être compatibles avec le
service de gaz prévu, par exemple gaz corrosifs et gaz fragilisants (voir l'ISO 11114-1).
6.1.5 Lorsqu'une billette de matière provenant d'une coulée continue est utilisée, le fabricant doit s'assurer
de l'absence de tous défauts préjudiciables (porosité) dans la matière destinée à la fabrication des bouteilles
(voir 9.2.3).
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ISO 9809-1:2010(F)
6.2 Contrôle de la composition chimique
6.2.1 La composition chimique de tous les aciers doit être définie au minimum par:
la teneur en carbone, manganèse et silicium, dans tous les cas;
la teneur en chrome, nickel et molybdène ou en tous autres éléments d'alliage intentionnellement ajoutés
à l'acier;
la teneur maximale en soufre et phosphore, dans tous les cas.
Les teneurs en carbone, manganèse, silicium et, le cas échéant, en chrome, nickel et molybdène doivent être
données, avec des tolérances telles que la différence entre les valeurs maximales et minimales sur coulée
n'excède pas les valeurs données dans le Tableau 1.
La teneur combinée des éléments vanadium, niobium, titane, bore et zirconium ne doit pas être supérieure
à 0,15 %.
La teneur réelle de chaque élément volontairement ajouté doit être rapportée et la teneur maximale de
chaque élément doit être conforme aux règles de bonne pratique applicables à la fabrication de l'acier.
Tableau 1 — Tolérances de composition chimique
Teneur maximale Plage admissible
(fraction massique) (fraction massique)
Élément
% %
Carbone 0,30 % 0,06
W 0,30 % 0,07
Manganèse Toutes valeurs 0,30
Silicium Toutes valeurs 0,30
Chrome 1,50 % 0,30
W 1,50 % 0,50
Nickel Toutes valeurs 0,40
Molybdène Toutes valeurs 0,15
6.2.2 La teneur en soufre et en phosphore lors de l'analyse de coulée du matériau utilisé pour la fabrication
des bouteilles à gaz ne doit pas dépasser les valeurs indiquées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Limites maximales
de soufre et de phosphore en % (fraction massique)
Soufre 0,010
Phosphore 0,020
Soufre + phosphore 0,025
6.2.3 Le fabricant de bouteilles doit obtenir et tenir à disposition les certificats d'analyses (thermiques) de
coulée des aciers fournis pour la fabrication des bouteilles à gaz.
Lorsque des analyses de vérification sont exigées, elles doivent être réalisées soit sur des échantillons
prélevés pendant la fabrication sur le matériau fourni par l'aciériste au fabricant de bouteilles, soit sur des
bouteilles finies. Dans toute analyse de vérification, les écarts maximaux admis par rapport aux limites
spécifiées sur les analyses de coulée doivent être conformes aux valeurs indiquées dans l'ISO 9329-1.
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ISO 9809-1:2010(F)
6.3 Aciers types
Les deux aciers types suivants sont reconnus à l'échelle internationale pour leurs performances sur de
nombreuses années:
a) l'acier au chrome molybdène (trempé et revenu);
b) l'acier au carbone manganèse (trempé et revenu).
Les compositions chimiques de ces aciers, soumises aux contrôles spécifiés en 6.2.1, sont données dans le
Tableau 3.
Tableau 3 — Compositions d'acier (fractions massiques) reconnues à l'échelle internationale
Nuances d'acier et états
Élément
CrMo (trempé et revenu) CMn (trempé et revenu)
% %
Carbone 0,25 à 0,38 0,38 max.
Silicium 0,10 à 0,40 0,1 à 0,35
Manganèse 0,40 à 1,00 1,35 à 1,75
Phosphore 0,020 max. 0,020 max.
Soufre 0,020 max. 0,020 max.
Chrome 0,8 à 1,20
Molybdène 0,15 à 0,40
La gamme réelle de chaque élément doit être conforme à 6.2.1 et 6.2.2 ainsi qu'aux règles de bonne pratique de
fabrication de l'acier. En particulier, les limites indiquées dans le Tableau 2 prévalent sur les plages indiquées dans le
présent tableau.
6.4 Traitements thermiques
6.4.1 Le fabricant de bouteilles doit certifier le traitement thermique appliqué aux bouteilles finies.
6.4.2 Il est permis d'effectuer la trempe de l'acier dans un bain autre que l'huile minérale, aux conditions
suivantes:
la méthode utilisée ne provoque pas de fissures dans les bouteilles;
le fabricant s'assure que la vitesse de refroidissement n'engendre pas de fissures dans la bouteille;
chaque bouteille de la production est soumise à un essai non destructif afin de prouver l'absence de
fissures, si la vitesse moyenne de refroidissement dans le bain est supérieure à 80 % de celle obtenue
avec de l'eau à 20 °C sans additifs;
pendant la production des bouteilles, la concentration de fluide de trempe est vérifiée et sa valeur est
consignée durant le passage de chaque équipe pour s'assurer que les limites sont maintenues. Des
vérifications documentées ultérieures doivent être réalisées pour s'assurer que les propriétés chimiques
du fluide de trempe ne sont pas altérées.
6.4.3 Le procédé de revenu doit permettre d'obtenir les propriétés mécaniques requises.
Pour une résistance à la traction donnée, la température réelle appliquée à un type d'acier ne doit pas
s'écarter de plus de 30 °C de celle indiquée par le fabricant de bouteilles.
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ISO 9809-1:2010(F)
6.5 Non-conformité aux exigences relatives aux essais
En cas de non-conformité aux exigences des essais, un contre-essai ou un nouveau traitement thermique
suivi d'un nouvel essai doivent être effectués à la satisfaction du contrôleur.
a) Lorsqu'il est prouvé qu'une erreur a été commise dans l'exécution de l'essai, ou dans le cas d'une erreur
de mesurage, un nouvel essai doit être effectué. Si ce dernier est satisfaisant, le premier essai doit être
ignoré.
b) Si l'essai a été réalisé de façon satisfaisante, la cause de la non-conformité de l'essai doit être identifiée.
1) Si la non-conformité est due au traitement thermique appliqué, le fabricant peut soumettre toutes les
bouteilles non conformes à un nouveau traitement thermique. En d'autres termes, si la non-
conformité concerne un essai de bouteilles d'un lot ou de prototypes, toutes les bouteilles
représentatives doivent faire l'objet d'un nouveau traitement thermique avant le contre-essai.
Ce nouveau traitement thermique doit consister en un nouveau revenu ou un nouveau traitement
thermique total.
Lorsque les bouteilles sont soumises à un nouveau traitement thermique, l'épaisseur minimale
garantie de la paroi doit être conservée.
Seuls les essais applicables à un prototype ou à un lot doivent être réalisés une nouvelle fois pour
prouver la conformité du nouveau lot. Si un ou plusieurs d'entre eux ne sont pas satisfaisants, même
partiellement, toutes les bouteilles du lot doivent être refusées.
2) Si la non-conformité est due à autre chose que le traitement thermique appliqué, toutes les bouteilles
défectueuses doivent être refusées ou réparées par une méthode approuvée. Si les bouteilles
réparées satisfont à l'essai ou aux essais requis pour la réparation, elles doivent être considérées
comme faisant partie du lot d'origine.
7 Conception
7.1 Exigences générales
7.1.1 Le calcul de l'épaisseur de la paroi des parties soumises à des pressions doit prendre en compte la
valeur minimale garantie de la limite d'élasticité, R , du matériau dans la bouteille finie.
eg
7.1.2 Les bouteilles peuvent être conçues avec une ou deux ouvertures le long de l'axe central de la
bouteille uniquement.
7.1.3 Dans les calculs, la valeur de R ne doit pas dépasser 0,90 R .
eg mg
7.1.4 La pression interne sur laquelle repose le calcul de l'épaisseur de paroi doit être la pression d'épreuve
hydraulique, p .
h
7.2 Limitation de la résistance à la traction
7.2.1 Lorsqu'il n'existe aucun risque de fragilisation par l'hydrogène, la valeur maximale de la résistance à
la traction est limitée par la capacité de l'acier à satisfaire aux exigences des Articles 9 et 10; mais la
résistance maximale réelle à la traction, R , doit toujours être inférieure à 1 100 MPa pour les aciers au
ma
chrome molybdène et ne doit en aucun cas être supérieure à 1 030 MPa pour les aciers au carbone
manganèse.
7.2.2 Lorsqu'il existe un risque de fragilisation à l'hydrogène (voir l'ISO 11114-1), la valeur maximale de la
résistance à la traction, calculée selon 10.2, doit être soit 880 MPa, soit 950 MPa si le rapport R /R
ea ma
n'excède pas 0,9. Une autre possibilité est que la valeur maximale de la résistance à la traction soit établie en
utilisant les données dérivées des essais conformes à l'ISO 11114-4.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 7
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 9809-1
ISO/TC 58/SC 3 Secrétariat: BSI
Début de vote: Vote clos le:
2006-09-20 2007-02-20
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure — Conception, construction et essais —
Partie 1:
Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la
traction inférieure à 1 100 MPa
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
[Révision de la première édition (ISO 9809-1:1999)]
ICS 23.020.30
ENQUÊTE PARALLÈLE ISO/CEN
Le Secrétaire général du CEN a informé le Secrétaire général de l'ISO que le présent ISO/DIS couvre un
sujet présentant un intérêt pour la normalisation européenne. Conformément au mode de
collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de Vienne, une consultation
sur cet ISO/DIS a la même portée pour les membres du CEN qu'une enquête au sein du CEN sur
un projet de Norme européenne. En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base
des observations reçues, sera soumis en parallèle à un vote de deux mois sur le FDIS au sein de l'ISO et
à un vote formel au sein du CEN.
La présente version française de ce document correspond à la version anglaise qui a été
distribuée précédemment, conformément aux dispositions de la Résolution du Conseil 15/1993.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee secretariat.
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OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
© Organisation internationale de normalisation, 2006
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ISO/DIS 9809-1
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ISO/DIS 9809-1
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.2
5 Contrôles et essais.3
6 Matériaux.4
7 Conception.7
8 Construction et exécution .11
9 Mode opératoire pour l’essai de prototype.13
10 Essais par lot .15
11 Essais sur chaque bouteille .24
12 Certificats .25
13 Marquage.25
Annexe A (normative) Description, évaluation des défauts de fabrication et des critères de rejet
des bouteilles à gaz en acier sans soudure, au moment de l'examen final effectué par le
fabricant .26
Annexe B (normative) Examen aux ultrasons.34
Annexe C (informative) Certificat d'approbation de type.40
Annexe D (informative) Certificat d'essai de production .41
Bibliographie.43
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ISO/DIS 9809-1
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 9809-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité SC 3,
Construction des bouteilles et par le comité technique CEN/TC 23, Bouteilles à gaz transportables en
collaboration.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (EN ISO 9809-1:1999), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 9809 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Bouteilles à gaz — Bouteilles à
gaz rechargeables en acier sans soudure - Conception, construction et essais:
⎯ Partie 1 : Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction inférieure à 1 100 MPa
⎯ Partie 2 : Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction supérieure ou égale
à 1 100 MPa
⎯ Partie 3 : Bouteilles en acier normalisé
Les Annexes A et B font partie intégrante de l'ISO 9809. Les Annexes C et D sont données uniquement à titre
d'information.
La présente Norme internationale a été élaborée pour aborder les exigences générales de la Section 6.2.1 du
règlement type NU concernant le transport des matières dangereuses ST/SG/AC.10/1/Rev.13. Elle est
destinée à être utilisée dans le cadre de divers régimes de réglementation mais s'applique également aux
spécifications relatives au système d'évaluation de la conformité énoncées au 6.2.2.5 du règlement type
indiqué ci-dessus.
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ISO/DIS 9809-1
Introduction
L'objet de l'ISO 9809 est d'offrir une spécification sur la conception, la fabrication, le contrôle et l'essai des
bouteilles en acier sans soudure pour usage international. L'objectif est d'arriver à un équilibre entre les
considérations de conception et de rendement économique d’une part et les exigences d’acceptabilité
internationale et d'utilité universelle d’autre part.
La présente Norme vise à éliminer toute préoccupation quant au climat, aux contrôles redondants et aux
restrictions actuellement de règle du fait de l’absence de Normes internationales reconnues. Il convient de ne
pas considérer la présente Norme comme le reflet des pratiques d’une nation ou d’une région quelconque.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 9809-1
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure — Conception, construction et essais —
Partie 1:
Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la
traction inférieure à 1 100 MPa
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 9809 prescrit les exigences minimales pour certains aspects concernant le
matériau, la conception, la construction et la mise en oeuvre, le mode de fabrication et les essais au moment
de la fabrication des bouteilles à gaz rechargeables, en acier trempé et revenu sans soudure, d'une capacité
en eau comprise entre 0,5 l et 150 l inclus, pour gaz comprimés, liquéfiés ou dissous. La présente partie de
l'ISO 9809 s'applique aux bouteilles ayant une résistance maximale à la traction R inférieure à 1 100 MPa.
m
NOTE 1 Si on le désire, les bouteilles de capacité en eau inférieure à 0,5 litres peuvent être fabriquées et certifiées
conformément à la présente partie de l’ISO 9809. Si on le désire, la présente Norme peut être utilisée comme guide pour
les bouteilles d'une capacité en eau comprise entre 150 l et 500 l.
NOTE 2 Pour les bouteilles en acier trempé et revenu présentant une résistance maximale à la traction supérieure ou
égale à 1 100 MPa, se référer à l'ISO 9809-2. Pour les bouteilles en acier normalisé, se référer à l'ISO 9809-3.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 148, Acier — Essai de résilience Charpy (entaille en V).
ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1 : Méthode d'essai.
ISO 6508-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1 : Méthode d'essai.
ISO 6892, Matériaux métalliques — Essai de traction.
ISO 9329-1, Tubes sans soudure en acier pour service sous pression; conditions techniques de livraison —
Partie 1 : Aciers non alliés avec caractéristiques spécifiées à température ambiante.
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel.
ISO 11114-1, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets
avec les contenus gazeux — Partie 1 : Matériaux métalliques.
ISO 11114-4, Bouteilles à gaz transportables - Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec
les contenus gazeux — Partie 4 : Méthodes d'essai pour le choix de matériaux métalliques résistants à la
fragilisation par l'hydrogène.
ISO 13341, Bouteilles à gaz transportables — Montage des robinets sur les bouteilles à gaz.
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ISO/DIS 9809-1
ISO 13769, Bouteilles à gaz — Marquage.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 9809, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
limite d'élasticité
valeur correspondant à la limite supérieure d'élasticité R ou, pour les aciers ne présentant pas de limite
eH
définie, la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, R (allongement non proportionnel) (voir l'ISO 6892)
p0,2
3.2
trempe
traitement thermique de durcissement au cours duquel une bouteille est portée à une température uniforme
supérieure à celle du point critique supérieur, Ac , de l'acier puis, est refroidie rapidement dans un milieu
3
adapté
3.3
revenu
traitement thermique d'adoucissement qui suit la trempe et au cours duquel une bouteille est portée à une
température uniforme inférieure à celle du point critique inférieur, Ac ,de l'acier
1
3.4
lot
quantité pouvant atteindre 200 bouteilles, plus celles nécessaires aux essais destructifs, de même diamètre
nominal, de même épaisseur et de même conception, fabriquées à partir du même acier et ayant subi le
même traitement thermique pendant la même durée
3.5
pression d'épreuve
pression requise (p ) appliquée pendant un essai de pression
h
NOTE Elle est utilisée pour le calcul de l'épaisseur de la paroi de la bouteille.
3.6
facteur de contrainte théorique, (F)
rapport de la contrainte équivalente de paroi à la pression d'épreuve (p ) à la contrainte minimale
h
d'élasticité (R )
e
4 Symboles
a épaisseur minimale calculée de l'enveloppe cylindrique, exprimée en millimètres
a' épaisseur minimale garantie de l'enveloppe cylindrique, exprimée en millimètres
a épaisseur minimale garantie d'un fond concave à la jointure, exprimée en millimètres (voir Figure 2)
1
a épaisseur minimale garantie au centre d'un fond concave, exprimée en millimètres (voir Figure 2)
2
A allongement pour cent après rupture
b épaisseur minimale garantie au centre d'un fond convexe, exprimée en millimètres (voir Figure 1)
c écart maximal autorisé du profil d'éclatement, en millimètres (voir Figures 10 et 11)
D diamètre nominal extérieur de la bouteille, exprimé en millimètres (voir Figure 1)
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F facteur de contrainte théorique (variable) (voir 3.6)
h profondeur extérieure (fond concave), exprimée en millimètres (voir Figure 2)
H hauteur extérieure de la partie bombée (fond concave ou convexe) exprimée en millimètres (voir
Figure 1)
L longueur initiale entre repères, exprimée en millimètres, conformément à l'ISO 6892 (voir Figure 5)
o
1)
p pression de rupture réelle, exprimée en bars , au-dessus de la pression atmosphérique
b
p pression d'épreuve hydraulique, exprimée en bars, au-dessus de la pression atmosphérique
h
p pression de service, exprimée en bars, au-dessus de la pression atmosphérique (p =2/3 × p )
w w h
p pression à la limite élastique observée pendant l'essai d'éclatement hydraulique et exprimée en
y
bars,au dessus de la pression atmosphérique
r rayon de raccordement interne, exprimé en millimètres (voir Figures 1 et 2)
R valeur minimale garantie de la limite d'élasticité, exprimée en mégapascals (MPa) (voir 3.1)
e
R valeur réelle de la limite d'élasticité, exprimée en mégapascals (MPa), déterminée par l'essai de
ea
résistance à la traction (voir 10.2)
R valeur minimale garantie de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals (MPa)
g
R valeur réelle de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals (MPa), déterminée par l'essai
m
de résistance à la traction (voir 10.2)
S section initiale de l'éprouvette de traction, exprimée en millimètres carrés, conformément à
o
l'ISO 6892
t épaisseur réelle de l'éprouvette, exprimée en millimètres
V contenance en eau de la bouteille, exprimée en litres
w largeur de l'éprouvette de traction, exprimée en millimètres (voir Figure 5)
5 Contrôles et essais
L'évaluation de la conformité doit être effectuée conformément aux règlements du ou des pays dans lesquels
les bouteilles sont utilisées.
Afin de s'assurer que les bouteilles sont conformes à la présente partie de l’ISO 9809, elles doivent être
soumises aux contrôles et essais des Articles 9, 10 et 11, réalisés par un organisme de contrôle autorisé
(nommé "le contrôleur" par la suite) et reconnu dans les pays d'utilisation.
5 5 2
1) 1 bar = 10 Pa = 10 N/m
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ISO/DIS 9809-1
6 Matériaux
6.1 Exigences générales
6.1.1 Les matériaux utilisés pour la fabrication des bouteilles à gaz pour usage international doivent faire
partie de l'une des catégories suivantes :
a) aciers pour bouteilles reconnus au plan international ;
b) aciers pour bouteilles reconnus au plan national ;
c) nouvelles catégories d'acier pour bouteilles, résultant de progrès techniques.
Toutes ces catégories doivent respecter les exigences énoncées en 6.2.1 et 6.2.2, ainsi que les conditions
correspondantes de 6.2.3.
6.1.2 Les matériaux utilisés pour la fabrication des bouteilles à gaz doivent être des aciers autres que des
aciers effervescents, présentant des qualités de non vieillissement et doivent être calmés à l’aluminium ou au
silicium.
Lorsque le client demande la vérification des qualités de non vieillissement, les critères à prendre en compte
doivent être spécifiés d'un commun accord et apparaître dans la commande.
6.1.3 Le fabricant de bouteilles doit établir des moyens permettant d'identifier les bouteilles avec les
coulées d’acier à partir desquelles elles ont été fabriquées.
6.1.4 Les nuances d'acier utilisées pour la fabrication des bouteilles doivent être compatibles avec le
service de gaz prévu, par exemple, gaz corrosifs, gaz fragilisants (voir l'ISO 11114-1).
6.2 Contrôle de la composition chimique
6.2.1 La composition chimique de tous les aciers doit être définie au minimum par :
⎯ la teneur en carbone, manganèse et silicium, dans tous les cas ;
⎯ la teneur en chrome, nickel et molybdène ou en tous autres éléments d'alliage intentionnellement ajoutés
à l'acier ;
⎯ la teneur maximale en soufre et phosphore, dans tous les cas.
Les teneurs en carbone, manganèse, silicium et, le cas échéant, en chrome, nickel et molybdène, doivent être
données avec des tolérances telles que la différence entre les valeurs maximales et minimales sur coulée
n'excède pas les valeurs données dans le Tableau 1.
La teneur combinée des éléments suivants : vanadium, niobium, titane, bore et zirconium, ne doit pas être
supérieure à 0,15 %.
La teneur réelle de chaque élément volontairement ajouté doit être rapportée et sa teneur maximale doit être
conforme aux règles de bonne pratique applicables à la fabrication de l'acier.
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ISO/DIS 9809-1
Tableau 1 — Tolérances de composition chimique
Elément Teneur maximale Plage admissible
Carbone < 0,30 % 0,06 %
0,07 %
≥ 0,30 %
Manganèse Toutes valeurs 0,30 %
Silicium Toutes valeurs 0,30 %
Chrome < 1,50 % 0,30 %
≥ 1,50 % 0,50 %
Nickel Toutes valeurs 0,40 %
Molybdène Toutes valeurs 0,15 %
6.2.2 La teneur en soufre et en phosphore déterminée lors de l'analyse de coulée du matériau utilisé pour
la fabrication des bouteilles à gaz ne doit pas dépasser les valeurs indiquées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Limites maximales de soufre et de phosphore
R < 950 MPa 950 ≤ R < 1100
m m
Soufre 0,020 % 0,010 %
Phosphore 0,020 % 0,020 %
Soufre + Phosphore 0,030 % 0,025 %
6.2.3 Le fabricant de bouteilles doit obtenir et fournir les certificats d'analyses (thermiques) de coulée des
aciers fournis pour la fabrication des bouteilles à gaz.
Lorsque des analyses de vérification sont exigées, elles doivent être réalisées soit sur des échantillons
prélevés pendant la fabrication sur le matériau tel que fourni par l'aciériste au fabricant de bouteilles, soit sur
des bouteilles finies. Dans toute analyse de vérification, les écarts maximaux admissibles par rapport aux
limites spécifiées sur les analyses de coulée doivent être conformes aux valeurs indiquées dans l'ISO 9329-1.
6.3 Aciers types
Les deux aciers types suivants sont reconnus à l'échelle internationale pour leurs performances sur de
nombreuses années :
a) l'acier chrome molybdène (trempé et revenu) ;
b) l'acier carbone manganèse (trempé et revenu).
Les compositions chimiques de ces aciers, qui doivent être soumises aux contrôles spécifiés en 6.2.1, sont
données dans le Tableau 3.
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ISO/DIS 9809-1
Tableau 3 — Compositions d'acier reconnues à l'échelle internationale
Elément Nuances d'acier et états
CrMo (trempé et revenu) CMn (trempé et revenu)
Carbone 0,25 à 0,38 % 0,38 max. %
Silicium 0,10 à 0,40 % 0,1 à 0,35 %
Manganèse 0,40 à 1,00 % 1,35 à 1,75 %
Phosphore 0,020 max.% 0,020 max.%
Soufre 0,020 max.% 0,020 max.%
Chrome 0,8 à 1,20 %
Molybdène 0,15 à 0,40 %
NOTE La gamme réelle de chaque élément doit être conforme aux spécifications données
en 6.2.1 et en 6.2.2 et aux règles de bonne pratique applicables à la fabrication de l'acier. En
particulier, les limites indiquées dans le Tableau 2 prévalent sur les plages indiquées dans le présent
tableau.
6.4 Traitements thermiques
6.4.1 Le fabricant de bouteilles doit certifier le traitement thermique appliqué aux bouteilles finies.
6.4.2 Il est permis d'effectuer la trempe de l'acier dans un bain autre que l'huile minérale, à condition que la
méthode utilisée ne provoque pas de fissures dans les bouteilles.
Si la vitesse moyenne de refroidissement dans le bain est supérieure à 80 % de celle obtenue avec de l'eau
à 20 °C sans additifs, toutes les bouteilles de la production doivent être soumises à un essai non destructif
afin de prouver l'absence de fissures.
6.4.3 Le procédé de revenu doit permettre d'obtenir les propriétés mécaniques requises.
Pour une résistance à la traction donnée, la température réelle appliquée à un type d'acier ne doit pas
s'écarter de plus de 30 °C de celle indiquée par le fabricant de bouteilles.
6.5 Exigences relatives aux essais
Le matériau des bouteilles finies doit satisfaire aux exigences des Articles 9, 10 et 11.
6.6 Non-conformité aux exigences relatives aux essais
En cas de non-conformité aux exigences des essais, un contre-essai ou un nouveau traitement thermique
suivi d'un nouvel essai, doivent être effectués de la manière suivante :
a) Lorsqu'il est prouvé qu'une erreur a été commise dans l'exécution de l'essai ou dans le cas d'une erreur
de mesurage, un nouvel essai doit être effectué. Si ce dernier est satisfaisant, le premier essai doit être
ignoré.
b) Si l'essai a été réalisé de façon satisfaisante, la cause de la non-conformité de l'essai doit être identifiée.
1) Si la non-conformité est due au traitement thermique appliqué, le fabricant peut soumettre toutes les
bouteilles non conformes à un nouveau traitement thermique. En d'autres termes, si la non-
conformité concerne un essai de bouteilles d'un lot ou de prototypes, toutes les bouteilles
représentatives doivent faire l'objet d'un nouveau traitement thermique avant le contre-essai.
Ce nouveau traitement thermique doit consister en un nouveau revenu ou une nouvelle trempe suivie
d'un revenu.
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ISO/DIS 9809-1
Lorsque les bouteilles sont soumises à un nouveau traitement thermique, l'épaisseur minimale
garantie de la paroi doit être conservée.
Seuls les essais applicables à un prototype ou à un lot doivent être réalisés une nouvelle fois pour
prouver la conformité du nouveau lot. Si un ou plusieurs d'entre eux ne sont pas satisfaisants, même
partiellement, toutes les bouteilles du lot doivent être refusées.
2) Si la non-conformité est due à autre chose que le traitement thermique appliqué, toutes les bouteilles
défectueuses doivent être refusées ou réparées par une méthode approuvée. Si les bouteilles
réparées satisfont à l'essai ou aux essais requis pour la réparation, elles doivent être considérées
comme faisant partie du lot d'origine.
7 Conception
7.1 Exigences générales
7.1.1 Le calcul de l'épaisseur de la paroi des parties soumises à des pressions doit prendre en compte la
valeur minimale garantie de la limite d'élasticité (R ) du matériau.
e
7.1.2 Les bouteilles peuvent être conçues avec une ou deux ouvertures le long de l'axe central de la
bouteille uniquement.
7.1.3 Dans les calculs, la valeur de R ne doit pas dépasser 0,90 R .
e g
7.1.4 La pression interne, sur laquelle repose le calcul de l'épaisseur de paroi, doit être la pression d'essai
hydraulique p .
h
7.2 Limitation de la résistance à la traction
7.2.1 Lorsqu'il n'existe aucun risque de fragilisation par hydrogène, la valeur maximale de la résistance à la
traction est limitée par la capacité de l'acier à satisfaire aux exigences des Articles 9 et 10, mais la résistance
à la traction réelle maximale R ne doit en aucun cas être supérieure à 1 100 MPa pour les aciers chrome
m
molybdène ou à 1 030 MPa pour les aciers carbone manganèse.
7.2.2 Lorsqu'il existe un risque de fragilisation par l'hydrogène (voir l'ISO 11114-1), la valeur maximale de la
résistance à la traction, calculée comme indiqué en 10.2, doit être soit de 880 MPa, ou, si le rapport R /R ne
ea m
dépasse pas 0,9, de 950 MPa, ou doit être comme établie en utilisant les modes opératoires d'essai de
l'ISO 11114-1.
7.2.3 D'autres risques en termes de compatibilité gaz/matériau, comprenant le mécanisme de fragilisation
par l'hydrogène par d'autres gaz que l'hydrogène, la corrosion sous contrainte, doivent être évalués
conformément à l'ISO 11114-1 et à l'ISO 11114-4.
7.3 Calcul de l'épaisseur de l'enveloppe cylindrique
L'épaisseur minimale garantie de l'enveloppe cylindrique (a') ne doit pas être inférieure à l’épaisseur calculée
à l’aide des équations (1) et (2), et les conditions supplémentaires (3) doivent être satisfaites:
⎛ ⎞
D 10 F R - 3 p
e h
⎜ ⎟
a = 1- (1)
⎜ ⎟
2 10 F R
e
⎝ ⎠
0,65
où, la valeur de F est la plus petite valeur de ou 0,85
/
RegR
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ISO/DIS 9809-1
avec un rapport R /R qui ne doit pas dépasser 0,90.
e g
L'épaisseur de la paroi doit également satisfaire à l'équation :
D
a ≥ + 1 (2)
250
avec un minimum absolu de a = 1,5 mm.
Le rapport d'éclatement doit être satisfait par essai.
p /p ≥ 1,6 (3)
b h
NOTE Il est généralement admis que p = 1,5 × p où p est la pression de service pour les gaz permanents des
h w w
bouteilles conçues et fabriquées selon la présente partie de l'ISO 9809.
7.4 Calcul des extrémités convexes (ogives et fonds)
7.4.1 L'épaisseur, b, au centre du fond convexe ne doit pas être inférieure à celle requise pour satisfaire les
critères suivants : si le rayon de raccordement interne, r, n'est pas inférieur à 0,
...
Questions, Comments and Discussion
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