ISO 11439:2000
(Main)Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles
Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for automotive vehicles
Bouteilles à gaz — Bouteilles haute pression pour le stockage de gaz naturel utilisé comme carburant à bord des véhicules automobiles
La présente Norme internationale spécifie les spécifications minimales des bouteilles à gaz rechargeables, légères, produites en série, conçues uniquement pour le stockage de gaz naturel comprimé haute pression, utilisé comme carburant à bord des véhicules automobiles sur lesquels elles sont montées. Les conditions de services ne couvrent pas les charges externes que peuvent provoquer des collisions entre véhicules, etc. La présente Norme internationale couvre les bouteilles fabriquées en n'importe quel type d'acier, d'aluminium ou de matériau non métallique, de tout type de conception ou méthode de fabrication approprié aux conditions d'utilisation spécifiées. Elle ne couvre pas les bouteilles en acier inoxydable ou de construction soudée. Les bouteilles couvertes par la présente Norme internationale sont désignées de la façon suivante: CNG-1 Métal CNG-2 Liner métallique renforcé par un filament continu imprégné de résine (bobiné sur la partie cylindrique) CNG-3 Liner métallique renforcé par un filament continu imprégné de résine (entièrement bobiné) CNG-4 Filament continu imprégné de résine avec liner non métallique (tout-composite) NOTE Les bouteilles construites conformément à l'ISO 9809-1, à l'ISO 9809-2 et à l'ISO 9809-3 peuvent être utilisées pour ce service pourvu que leur conception satisfasse aux spécifications additionnelles de la présente Norme internationale.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11439
First edition
2000-09-15
Gas cylinders — High pressure cylinders
for the on-board storage of natural gas as a
fuel for automotive vehicles
Bouteilles à gaz — Bouteilles haute pression pour le stockage de gaz
naturel utilisé comme carburant à bord des véhicules automobiles
Reference number
ISO 11439:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 11439:2000(E)
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ISO 11439:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Service conditions.5
5 Approval and certification .7
6 Requirements for type CNG-1 metal cylinders.10
7 Requirements for type CNG-2 hoop-wrapped cylinders.17
8 Requirements for type CNG-3 fully-wrapped cylinders.27
9 Requirements for type CNG-4 all-composite cylinders .37
10 Marking .46
11 Preparation for dispatch .47
Annex A (normative) Test methods and criteria .48
Annex B (normative) Ultrasonic inspection .56
Annex C (informative) Approval and certification procedures.60
Annex D (informative) NDE defect size by flawed cylinder cycling .62
Annex E (informative) Report forms.63
Annex F (informative) Environmental test .66
Annex G (informative) Verification of stress ratios using strain gauges .71
Annex H (informative) Manufacturer’s instructions for handling, use and inspection of cylinders .72
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ISO 11439:2000(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 3.
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 International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 11439 was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee
SC 3, Cylinder design.
Annexes A and B form a normative part of this International Standard. Annexes C to H are for information only.
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ISO 11439:2000(E)
Introduction
Cylinders for the on-board storage of fuel for natural gas vehicle service are required to be light-weight, at the same
time maintaining or improving on the level of safety currently existing for other pressure vessels. These
requirements are achieved by:
a) specifying service conditions precisely and comprehensively as a firm basis for both cylinder design and use;
b) using an appropriate method to assess cyclic pressure fatigue life and to establish allowable defect sizes in
metal cylinders or liners;
c) requiring design qualification tests;
d) requiring non-destructive testing and inspection of all production cylinders;
e) requiring destructive tests on cylinders and cylinder material taken from each batch of cylinders produced;
f) requiring manufacturers to have a comprehensive quality system documented and implemented;
g) requiring periodic re-inspection and, if necessary, retesting in accordance with the manufacturer’s instructions;
h) requiring manufacturers to specify as part of their design, the safe service life of their cylinders.
Cylinder designs that meet the requirements of this International Standard:
a) will have a fatigue life which exceeds the specified service life;
b) when pressure cycled to failure, will leak but not rupture;
c) when subject to hydrostatic burst tests, will have factors of “stress at burst pressure” over “stress at working
pressure” that exceed the values specified for the type of design and the materials used.
Owners or users of cylinders designed to this International Standard should note that the cylinders are designed to
operate safely if used in accordance with specified service conditions for a specified finite service life only. The
expiry date is marked on each cylinder and it is the responsibility of owners and users to ensure that cylinders are
not used after that date, and that they are inspected in accordance with the manufacturer’s instructions.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11439:2000(E)
Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage
of natural gas as a fuel for automotive vehicles
1 Scope
This International Standard specifies minimum requirements for serially produced light-weight refillable gas
cylinders intended only for the on-board storage of high pressure compressed natural gas as a fuel for automotive
vehicles to which the cylinders are to be fixed. The service conditions do not cover external loadings which may
arise from vehicle collisions, etc.
This International Standard covers cylinders of any steel, aluminium or non-metallic material construction, using
any design or method of manufacture suitable for the specified service conditions. This International Standard does
not cover cylinders of stainless steel or of welded construction.
Cylinders covered by this International Standard are designated as follows:
CNG-1 Metal
CNG-2 Metal liner reinforced with resin impregnated continuous filament (hoop wrapped)
CNG-3 Metal liner reinforced with resin impregnated continuous filament (fully wrapped)
CNG-4 Resin impregnated continuous filament with a non-metallic liner (all composite)
NOTE Cylinders designed in accordance with ISO 9809-1, ISO 9809-2, ISO 9809-3 and ISO 7866 can be used for this
service provided these designs meet additional requirements as specified in this International Standard.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 148:1983, Steel — Charpy impact test (V-notch).
ISO 306:1994, Plastics — Thermoplastic materials — Determination of Vicat softening temperature (VST).
ISO 527-2:1993, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and
extrusion plastics (incorporating Technical Corrigendum 1:1994).
ISO 2808:1997, Paints and varnishes — Determination of film thickness.
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ISO 11439:2000(E)
1)
ISO 4624:— , Paints and varnishes — Pull-off test for adhesion.
ISO 6506-1:1999, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method.
ISO 6892:1998, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature.
ISO 7225, Gas cylinders — Precautionary labels.
ISO 7866:1999, Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders — Design, construction and
testing.
ISO 9227:1990, Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests.
ISO 9712:1999, Non-destructive testing — Qualification and certification of personnel.
ISO 9809-1:1999, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —
Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1 100 MPa.
ISO 9809-2:2000, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —
Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa.
2)
ISO 9809-3:— , Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —
Part 3: Normalized steel cylinders.
ISO 14130:1997, Fibre-reinforced plastic composites — Determination of apparent interlaminar shear strength by
short-beam method.
ASTM D522-93a, Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings.
ASTM D1308-87(1998), Standard Test Method for Effect of Household Chemicals on Clear and Pigmented Organic
Finishes.
ASTM D2794-93(1999)e1, Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid
Deformation (Impact).
ASTM D3170-87(1996)e1, Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings.
ASTM D3418-99, Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Differential Scanning
Calorimetry.
3)
ASTM G53-93 , Standard Practice for Operating Light and Water-Exposure Apparatus (Fluorescent UV-
Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Materials.
4)
NACE TM0177-96 , Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion
Cracking in H S Environments.
2
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard the following terms and definitions shall apply:
1) To be published. (Revision of ISO 4624:1978)
2) To be published
3) To be discontinued in 2000 and replaced by G154.
4) NACE standards are available from NACE International, PO Box 218340, Houston, Texas 77218-8340, U.S.A.
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ISO 11439:2000(E)
3.1
authorized inspection authority
competent inspection authority, approved or recognized by the regulatory authority of the user country, for the
supervision of construction and testing of cylinders
3.2
auto-frettage
pressure application procedure used in manufacturing composite cylinders with metal liners, which strains the liner
past its yield point sufficient to cause permanent plastic deformation
NOTE This results in the liner having compressive stresses and the fibres having tensile stresses at zero internal pressure.
3.3
auto-frettage pressure
pressure within the over-wrapped cylinder at which the required distribution of stresses between the liner and the
over-wrap is established
3.4
batch
�composite cylinders� group of not more than 200 cylinders plus cylinders for destructive testing, or if greater, one
shift of successive production of cylinders, successively produced from qualified liners having the same size,
design, specified materials of construction and process of manufacture
3.5
batch
�of metal cylinders/liners� group of not more than 200 cylinders/liners plus cylinders/liners for destructive testing, or
if greater, one shift of successive production of metal cylinders/liners, successively produced having the same
nominal diameter, wall thickness, design, specified material of construction, process of manufacture, equipment for
manufacture and heat treatment, and conditions of time, temperature and atmosphere during heat treatment
3.6
batch
�of non-metallic liners� group of not more than 200 liners plus liners for destructive testing, or if greater, one shift of
successive production of non-metallic liners, successively produced having the same nominal diameter, wall
thickness, design, specified material of construction and process of manufacture
3.7
burst pressure
highest pressure reached in a cylinder during a burst test
3.8
composite cylinder
cylinder made of resin-impregnated continuous filament wound over a metallic or non-metallic liner
NOTE Composite cylinders using non-metallic liners are referred to as all-composite cylinders.
3.9
controlled tension winding
process used in manufacturing hoop-wrapped composite cylinders with metal liners by which compressive stresses
in the liner and tensile stresses in the over-wrap at zero internal pressure are obtained by winding the reinforcing
filaments under significant high tension
3.10
filling pressure
pressure to which a cylinder is filled
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ISO 11439:2000(E)
3.11
finished cylinders
completed cylinders which are ready for use, typical of normal production, complete with identification marks and
external coating including integral insulation specified by the manufacturer, but free from non-integral insulation or
protection
3.12
fully-wrapped cylinder
cylinder with an over-wrap having a filament-wound reinforcement both in the circumferential and axial direction of
the cylinder
3.13
gas temperature
temperature of gas in a cylinder
3.14
hoop-wrapped cylinder
cylinder with an over-wrap having a filament-wound reinforcement in a substantially circumferential pattern over the
cylindrical portion of the liner so that the filament does not carry any significant load in a direction parallel to the
cylinder longitudinal axis
3.15
liner
container that is used as a gas-tight, inner shell, on which reinforcing fibres are filament-wound to reach the
necessary strength
NOTE Two types of liner are described in this International Standard – metallic liners that are designed to share the load
with the reinforcement, and non-metallic liners that do not carry any part of the load.
3.16
manufacturer
person or organization responsible for the design, fabrication and testing of the cylinders
3.18
over-wrap
reinforcement system of filament and resin applied over the liner
3.19
prestress
process of applying auto-frettage or controlled tension winding
3.20
service life
life, in years, during which the cylinders may safely be used in accordance with the standard service conditions
3.21
settled pressure
gas pressure when a given settled temperature is reached
3.22
settled temperature
uniform gas temperature after the dissipation of any change in temperature caused by filling
3.23
test pressure
required pressure applied during a pressure test
3.24
working pressure
settled pressure of 200 bar at a uniform temperature of 15 °C
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ISO 11439:2000(E)
4 Service conditions
4.1 General
4.1.1 Standard service conditions
The standard service conditions specified in this clause are provided as the basis for the design, manufacture,
inspection, testing and approval of cylinders that are to be mounted permanently on vehicles and used to store
natural gas at ambient temperatures for use as a fuel on the vehicles.
4.1.2 Use of cylinders
The service conditions specified are also intended to provide information on how cylinders manufactured in
accordance with this International Standard may safely be used; this information is intended for
a) manufacturers of cylinders;
b) owners of cylinders;
c) designers or contractors responsible for the installation of cylinders;
d) designers or owners of equipment used to refuel vehicle cylinders;
e) suppliers of natural gas;
f) regulatory authorities who have jurisdiction over cylinder use.
4.1.3 Service life
The service life for which cylinders are safe shall be specified by the cylinder manufacturer on the basis of use
under service conditions specified herein. The maximum service life shall be 20 years.
For metal and metal-lined cylinders, the service life shall be based upon the rate of fatigue crack growth. The
ultrasonic inspection, or equivalent, of each cylinder or liner shall ensure the absence of flaws which exceed the
maximum allowable size. This approach permits the optimized design and manufacture of light weight cylinders for
natural gas vehicle service.
For all-composite cylinders with non-metallic non-load bearing liners the service life shall be demonstrated by
appropriate design methods, design qualification testing and manufacturing controls.
4.2 Maximum pressures
This International Standard is based upon a working pressure of 200 bar settled at 15 °C for natural gas as a fuel
with a maximum filling pressure of 260 bar. Other working pressures may be accommodated by adjusting the
pressure by the appropriate factor (ratio); e.g., a 250 bar working pressure system will require pressures to be
multiplied by 1,25.
Except where pressures have been adjusted in this way, the cylinder shall be designed to be suitable for the
following pressure limits:
a) a pressure that would settle to 200 bar at a settled temperature of 15 °C;
b) the maximum shall not exceed 260 bar, regardless of filling conditions or temperature.
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ISO 11439:2000(E)
4.3 Design number of filling cycles
Cylinders shall be designed to be filled up to a settled pressure of 200 bar at a settled gas temperature of 15 °Cfor
up to 1 000 times per year of service.
4.4 Temperature range
4.4.1 Gas temperature
Cylinders shall be designed to be suitable for the following gas temperature limits:
a) the settled temperature of gas in cylinders, which may vary from a low of � 40 °C to a high of � 65 °C.
b) the developed gas temperatures during filling and discharge, which may vary beyond these limits.
4.4.2 Cylinder temperatures
Cylinders shall be designed to be suitable for the following material temperature limits:
a) the temperature of the cylinder materials may vary from – 40 °Cto� 82 °C.
b) temperatures over � 65 °C shall be sufficiently local, or of short enough duration, that the temperature of gas in
the cylinder never exceeds � 65 °C, except under the conditions of 4.4.1 b).
4.5 Gas composition
4.5.1 General
Cylinders shall be designed to tolerate being filled with natural gas meeting the specification either of dry gas or wet
gas as follows. Methanol and/or glycol shall not be deliberately added to the natural gas.
4.5.2 Dry gas
3
Water vapour shall be limited to less than 32 mg/m (i.e. a pressure dewpoint of � 9 °C at 200 bar).
Constituent maximum limits shall be:
3
Hydrogen sulfide and other soluble sulfides
23 mg/m
Oxygen 1 % (volume fraction)
Hydrogen, when cylinders are manufactured from 2 % (volume fraction)
a steel with an ultimate tensile strength exceeding
950 MPa
4.5.3 Wet gas
This is gas that has a higher water content than that of dry gas.
Constituent maximum limits shall be:
3
Hydrogen sulfide and other soluble sulfides
23 mg/m
Oxygen 1 % (volume fraction)
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ISO 11439:2000(E)
Carbon dioxide 4 % (volume fraction)
Hydrogen 0,1 % (volume fraction)
4.6 External surfaces
It is not necessary for cylinders to be designed for continuous exposure to mechanical or chemical attack, e.g.
leakage from cargo that may be carried on vehicles or severe abrasion damage from road conditions. However,
cylinder external surfaces shall be designed to withstand inadvertent exposure to the following, consistent with
installation being carried out in accordance with the instructions to be provided with the cylinder:
a) water, either by intermittent immersion or road spray;
b) salt, due to the operation of the vehicle near the ocean or where ice-melting salt is used;
c) ultra-violet radiation from sunlight;
d) impact of gravel;
e) solvents, acids and alkalis, fertilizers;
f) automotive fluids, including petrol, hydraulic fluids, battery acid, glycol and oils;
g) exhaust gases.
5 Approval and certification
5.1 Inspection and testing
Evaluation of conformity is required to be performed in accordance with the relevant regulations of the country(ies)
where the cylinders are used.
In order to ensure that the cylinders are in compliance with this International Standard they shall be subject to
design approval in accordance with 5.2, and inspection and testing in accordance with either clause 6, 7, 8 or 9 as
appropriate to the construction. This shall be carried out by an authorized inspection authority (hereafter referred to
as “the Inspector”) recognized in the countries of use. The Inspector shall be competent for inspection of cylinders.
Test procedures are detailed in annex A and annex B. An example of acceptable approval and certification
procedures is included in annex C.
5.2 Type approval procedure
5.2.1 General
Type approval consists of 2 parts:
a) design approval, comprising submission of information by the manufacturer to the Inspector, as detailed in
5.2.2.
b) prototype testing, comprising testing carried out under the supervision of the Inspector. The cylinder material,
design, manufacture and examination shall be proved to be adequate for their intended service by meeting the
requirements of the prototype tests specified in 6.5, 7.5, 8.5 or 9.5, as appropriate for the particular cylinder
design.
The test data shall also document the dimensions, wall thicknesses and weights of each of the test cylinders.
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ISO 11439:2000(E)
5.2.2 Design approval
Cylinder designs shall be approved by the Inspector. The following information shall be submitted by the
manufacturer with a request to the Inspector for approval:
a) statement of service, in accordance with 5.2.3;
b) design data, in accordance with 5.2.4;
c) manufacturing data, in accordance with 5.2.5;
d) quality system, in accordance with 5.2.6;
e) fracture performance and NDE defect size, in accordance with 5.2.7;
f) specification sheet, in accordance with 5.2.8;
g) additional supporting data, in accordance with 5.2.9.
5.2.3 Statement of service
The purpose of this statement of service is to guide users and installers of cylinders as well as to inform the
Inspector. The statement of service shall include:
a) a statement that the cylinder design is suitable for use in the service conditions defined in clause 4 for the
service life of the cylinder;
b) a statement of the service life;
c) a specification for the minimum in-service test and/or inspection requirements;
d) a specification for the pressure relief devices, and insulation if provided;
e) a specification for the support methods, protective coatings and any other items required but not provided;
f) a description of the cylinder design;
g) any other information and instructions necessary to ensure the safe use and inspection of the cylinder.
5.2.4 Design data
5.2.4.1 Drawings
Drawings shall show at least the following:
a) title, reference number, date of issue, and revision numbers with dates of issue if applicable;
b) reference to this International Standard and the cylinder type;
c) all dimensions complete with tolerances, including details of end closure shapes with minimum thicknesses
and of openings;
d) mass, complete with tolerance, of cylinders;
e) material specifications, complete with minimum mechanical and chemical properties or tolerance ranges and,
for metal cylinders or metal liners, the specified hardness range;
8 © ISO 2000 – All rights reserved
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ISO 11439:2000(E)
f) other data such as, autofrettage pressure range, minimum test pressure, details of the fire protection system
and of any exterior protective coating.
5.2.4.2 Stress analysis report
A finite element stress analysis or other stress analysis shall be carried out.
A table summarizing the calculated stresses shall be provided.
5.2.4.3 Material property data
A detailed description of the materials and tolerances of the material properties used in the design shall be
provided. Test data shall also be presented characterizing the mechanical properties and the suitability of the
materials for service under the conditions specified in clause 4.
5.2.4.4 Fire protection
The arrangement of pressure relief devices, and insulation if provided, that will protect the cylinder from sudden
rupture when exposed to the fire conditions in A.15 shall be specified. Test data shall substantiate the effectiveness
of the specified fire protection system.
5.2.5 Manufacturing data
Details of all fabrication processes, non-destructive examinations, production tests and batch tests shall be
provided.
The tolerances for all production processes such as heat treatment, end forming, resin-mix ratio, filament tension
and speed for controlled tension winding, curing times and temperatures, and auto-frettage procedures shall be
specified.
Surface finish, thread details, acceptance criteria for ultrasonic scanning (or equivalent), and maximum lot sizes for
batch tests shall also be specified.
5.2.6 Quality control programmme
The manufacturer shall specify methods and procedures in accordance with a quality assurance system acceptable
to the Inspector and that will comply with any relevant regulations of the country(ies) where the cylinders are to be
used.
5.2.7 Fracture performance and non-destructive examination (NDE) defect size
The manufacturer shall specify the maximum defect size for non-destructive examination which will ensure leak
before break (LBB) fracture performance and will prevent failure of the cylinder during its service life due to fatigue,
or failure of the cylinder by rupture.
The maximum defect size shall be established by a method suitable to the design, an example of a suitable method
is given in annex D.
5.2.8 Specification sheet
A summary of the documents providing the information required in 5.2.2 shall be listed on a specification sheet for
each cylinder design. The title, reference number, revision numbers and dates of original issue and version issues
of each document shall be given. All documents shall be signed or initialled by the issuer.
© ISO 2000 – All rights reserved 9
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ISO 11439:2000(E)
5.2.9 Additional supporting data
Additional data which would support the application, su
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11439
Première édition
2000-09-15
Bouteilles à gaz — Bouteilles haute
pression pour le stockage de gaz naturel
utilisé comme carburant à bord des
véhicules automobiles
Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of
natural gas as a fuel for automotive vehicles
Numéro de référence
ISO 11439:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 11439:2000(F)
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ISO 11439:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2Références normatives .1
3Termesetdéfinitions.2
4 Conditions d'utilisation.5
5 Homologation et certification.7
6 Exigences pour les bouteilles métalliques de type CNG-1 .10
7 Exigences pour les bouteilles frettées de type CNG-2 .18
8 Exigences pour les bouteilles entièrement bobinées de type CNG-3.29
9 Exigences pour les bouteilles tout composite de type CNG-4 .40
10 Marquage.49
11 Préparation pour mise à disposition .50
Annexe A (normative) Méthodes d'essai et critères.51
Annexe B (normative) Examen aux ultrasons.60
Annexe C (informative) Procédures d'homologation et de certification .64
Annexe D (informative) Tailles de défauts détectés par CND par cyclage d’une bouteille entaillée.66
Annexe E (informative) Formulaires de rapports.67
Annexe F (informative) Essai d’environnement .70
Annexe G (informative) Vérification des rapports de contrainte en utilisant des jauges de contrainte .75
Annexe H (informative) Instructions du fabricant pour la manipulation, l'utilisation et l'inspection des
bouteilles .76
© ISO 2000 – Tous droits réservés iii
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ISO 11439:2000(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 confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
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 3.
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 delaprésente Norme internationale 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.
La Norme internationale ISO 11439 a étéélaboréepar le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz,
sous-comité SC 3, Construction des bouteilles.
Les annexes A et B constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale. Les annexes C à H
sont données uniquement à titre d’information.
iv © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11439:2000(F)
Introduction
Les bouteilles pour le stockage de gaz naturel utilisé comme carburant à bord des véhicules automobiles doivent
être légères, tout en maintenant, voire en améliorant, le niveau de sécurité requis pour d'autres récipients sous
pression. Il est possible de répondre à ces prescriptions en
a) spécifiant précisément et de façon complète les conditions d'utilisation qui serviront de base à la conception et
à l'utilisation des bouteilles;
b) utilisant une méthode appropriée pour évaluer la durée de vie de la bouteille soumise à des cycles de pression
en fatigue et déterminer les tailles acceptables des défauts dans les bouteilles ou liners métalliques;
c) imposant des essais de qualification de la conception;
d) imposant des contrôles non destructifs et une inspection de toutes les bouteilles de la production;
e) imposant des essais destructifs sur des bouteilles et sur le matériau de bouteilles prélevées sur chaque lot de
bouteilles produites;
f) exigeant des fabricants un système d'assurance de la qualité complet, documenté et mis en application;
g) imposant des contrôles périodiques et, le cas échéant, une requalification, conformément aux instructions du
fabricant;
h) exigeant des fabricants qu'ils spécifient, comme faisant partie de la conception, la duréedeviedesbouteilles.
Les bouteilles dont la conception répond à la présente Norme internationale
a) auront une duréeenfatiguesupérieure à la duréedevie enservice spécifiée;
b) fuiront mais ne se rompront pas lorsqu'elles seront soumises à des cycles de pression jusqu'à défaillance;
c) auront des rapports de «contraintes à l'éclatement» sur «contraintes en service» qui dépasseront les valeurs
spécifiées pour le type de conception et les matériaux utilisés lorsqu'elles seront soumises à des essais de
rupture hydrostatiques.
Il convient que les propriétaires ou les utilisateurs de bouteilles couvertes par la présente Norme internationale
sachent que les bouteilles sont conçues pour fonctionner en toute sécurité si elles sont utilisées conformément aux
conditions d'utilisation spécifiées, et pendant une durée de vie limitée à la duréede vie spécifiée. La date
d'expiration est indiquée sur chaque bouteille, et il est de la responsabilité des propriétaires et des utilisateurs de
s'assurer que les bouteilles ne sont pas utilisées au-delà de cette date et qu'elles sont soumises à des contrôles,
conformément aux spécifications du fabricant.
© ISO 2000 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 11439:2000(F)
Bouteilles à gaz — Bouteilles haute pression pour le stockage de
gaz naturel utilisé comme carburant à bord des véhicules
automobiles
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les spécifications minimales des bouteilles à gaz rechargeables, légères,
produites en série, conçues uniquement pour le stockage de gaz naturel comprimé haute pression, utilisé comme
carburant à bord des véhicules automobiles sur lesquels elles sont montées. Les conditions de services ne
couvrent pas les charges externes que peuvent provoquer des collisions entre véhicules, etc.
La présente Norme internationale couvre les bouteilles fabriquées en n'importe quel type d'acier, d'aluminium ou
de matériau non métallique, de tout type de conception ou méthode de fabrication approprié aux conditions
d'utilisation spécifiées. Elle ne couvre pas les bouteilles en acier inoxydable ou de construction soudée.
Les bouteilles couvertes par la présente Norme internationale sont désignées de la façon suivante:
CNG-1 Métal
CNG-2 Liner métallique renforcé par un filament continu imprégné de résine (bobiné sur la partie cylindrique)
CNG-3 Liner métallique renforcé par un filament continu imprégné de résine (entièrement bobiné)
CNG-4 Filament continu imprégné de résine avec liner non métallique (tout-composite)
NOTE Les bouteilles construites conformément à l’ISO 9809-1, à l’ISO 9809-2 et à l’ISO 9809-3 peuvent être utilisées pour
ce service pourvu que leur conception satisfasse aux spécifications additionnelles de la présente Norme internationale.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constitue des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l’ISO etdelaCEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 148:1983, Acier — Essai de résilience Charpy (entaille en V).
ISO 306:1994, Plastiques — Matières thermoplastiques — Déterminationdela température de ramollissement
Vicat (VST).
ISO 527-2:1993, Plastiques — Détermination des propriétésen traction — Partie 2: Conditions d’essai des
plastiques pour moulage et extrusion (incorporant le rectificatif technique 1: 1994).
ISO 2808:1997, Peintures et vernis — Détermination de l'épaisseur du feuil.
© ISO 2000 – Tous droits réservés 1
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ISO 11439:2000(F)
1)
ISO 4624:— , Peintures et vernis — Essai de traction.
ISO 6506-1:1999, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai.
ISO 6892:1998, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante.
ISO 7225, Bouteilles à gaz—Étiquettes de risque.
ISO 7866:1999, Bouteilles à gaz — Bouteilles sans soudure en alliage d'aluminium destinées àêtre rechargées —
Conception, construction et essais.
ISO 9227:1990, Essais de corrosion en atmosphères artificielles — Essais aux brouillards salins.
ISO 9712:1999, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel.
ISO 9809-1:1999, 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
à1100 MPa.
ISO 9809-2:2000, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,
construction et essais — Partie 2: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction
supérieure ou égale à 1100 MPa.
2)
, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,
ISO 9809-3:—
construction et essais — Partie 3: Bouteilles en acier normalisé.
ISO 14130:1997, Composites plastiques renforcésde fibres — Déterminationdela résistance au cisaillement
interlaminaire apparent par essai de flexion sur appuis rapprochés.
ASTM D522-93a, Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings.
ASTM D1308-87(1998), Standard Test Method for Effect of Household Chemicals on Clear and Pigmented Organic
Finishes.
ASTM D2794-93(1999)e1, Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid
Deformation (Impact).
ASTM D3170-87(1996)e1, Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings.
ASTM D3418-99, Standard Test Method for Transition Temperatures of Polymers by Differential Scanning
Calorimetry.
3)
ASTM G53-93 , Standard Practice for Operating Light and Water-Exposure Apparatus (Fluorescent UV-
Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Materials.
4)
NACE TM0177-96 , Laboratory Testing of Metals for Resistance to Specific Forms of Environmental Cracking in
H S Environments.
2
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
1) À publier. (Révision de l’ISO 4624:1978)
2) À publier.
3) Devant être annulée en 2000 et remplacée par l'ASTM G154.
4) Les normes NACE sont disponibles à NACE International, PO Box 218340, Houston, Texas 77218-8340, U.S.A.
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ISO 11439:2000(F)
3.1
autorité d'inspection autorisée
autorité d'inspection compétente, approuvée et reconnue par l'autorité réglementaire du pays de l'utilisateur, dont
le rôle est de superviser la construction et les essais des bouteilles
3.2
autofrettage
procédure d'application de la pression utilisée pour la fabrication des bouteilles composites avec liners métalliques,
qui consiste à porter le liner au-delà de sa limite d'élasticité, de manière à provoquer une déformation plastique
permanente
NOTE Cela entraîne des contraintes en compression dans le liner et provoque des contraintes en traction dans les fibres à
une pression interne nulle.
3.3
pression d'autofrettage
pression à l'intérieur de la bouteille bobinée, à laquelle la distribution requise des contraintes entre le liner et le
bobinage est établie
3.4
lot
�bouteilles composites� groupe composé au plus de 200 bouteilles plus les bouteilles pour les essais destructifs,
ou, si le groupe est plus important, groupe de bouteilles produites sans interruption par une même équipe à partir
de liners qualifiésayant même dimension, même conception, fabriquées avec les mêmes matériaux spécifiéset en
utilisant la même méthode de fabrication
3.5
lot
�bouteilles et liners métalliques� groupe composé au plus de 200 bouteilles ou liners métalliques plus les bouteilles
ou liners pour les essais destructifs, ou, si le groupe est plus important, groupe de bouteilles produites sans
interruption par une même équipe, de même diamètre nominal, même épaisseur de paroi, même conception,
fabriquésavec les mêmes matériaux spécifiés et en utilisant la même méthode de fabrication, le même
équipement de fabrication et le même traitement thermique, ainsi que les mêmes conditions de temps, température
et atmosphère au cours du traitement thermique
3.6
lot
�liners non métalliques� groupe composé au plus de 200 liners plus les liners pour les essais destructifs, ou, si le
groupe est plus important, groupe de liners non métalliques produits sans interruption par une même équipe, de
même diamètre nominal, même épaisseur de paroi, même conception, fabriquésavec les mêmes matériaux
spécifiés et en utilisant la même méthode de fabrication
3.7
pression de rupture
pression la plus élevée atteinte dans une bouteille durant un essai de rupture
3.8
bouteille composite
bouteille constituée d'un filament continu imprégné de résine bobiné autour d'un liner métallique ou non métallique
NOTE Les bouteilles composites avec liners non métalliques sont appelées bouteilles tout composite.
3.9
tension de bobinage contrôlée
procédé utilisé dans la fabrication des bouteilles composites frettées avec liners métalliques, dans lequel les
contraintes de compression du liner et les contraintes de traction du bobinage à une pression interne nulle sont
obtenues en bobinant les filaments de renfort avec une tension suffisamment élevée
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ISO 11439:2000(F)
3.10
pression de remplissage
pression du gaz dans la bouteille immédiatement après la fin du remplissage
3.11
bouteilles finies
bouteilles terminées et prêtes àêtre utilisées, représentatives d'une production normale, et comportant un
marquage d'identification ainsi qu'un revêtement externe, comprenant le système d'isolation intégré spécifié par le
fabricant, mais exempt de tout système d'isolation ou de protection non intégré
3.12
bouteilles avec renfort entièrement bobiné
bouteilles avec bobinage externe composé d'un filament de renfort enroulé suivant la circonférence et suivant le
sens axial de la bouteille
3.13
température du gaz
température du gaz dans une bouteille
3.14
bouteilles avec renfort bobiné sur la partie cylindrique
bouteilles avec bobinage externe constitué d'un filament enroulé suivant une direction essentiellement
circonférentielle autour de la partie cylindrique du liner de telle sorte que le filament ne reprenne aucun effort
important dans une direction parallèle à l'axe longitudinal de la bouteille
3.15
liner
récipient utilisé comme enveloppe intérieure étanche au gaz, autour de laquelle des fibres de renfort (filaments)
sont entourées, de façon à obtenir la résistance nécessaire
NOTE Deux types de liners sont décrits dans la présente Norme internationale: les liners métalliques, conçus pour
partager la charge avec le renfort, et les liners non métalliques qui ne reprennent aucun effort.
3.16
fabricant
personne ou organisme responsable de la conception, de la fabrication et des essais effectués sur les bouteilles
3.17
pression maximale exercée
pression stabiliséeexercée lorsque le gaz d'une bouteille remplie à la pression de service a atteint la température
maximale de service
3.18
bobinage
système de renfort constitué de filament et de résine appliqué autour du liner
3.19
précontrainte
procédure d'application de l'autofrettage ou de la tension d'enroulement contrôlée
3.20
durée de vie en service
duréedevie,enannées, pendant laquelle les bouteilles peuvent être utilisées en toute sécurité, conformément aux
conditions normalisées de service
3.21
pression stabilisée
pression du gaz lorsqu'une température stabiliséedonnée est atteinte
4 © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11439:2000(F)
3.22
température stabilisée
température du gaz uniforme après dissipation de toute variation de température provoquée par le remplissage
3.23
pression d'épreuve
pression à laquelle la bouteille est soumise pendant un essai de pression
3.24
pression de service
pression stabilisée de 200 bar à une température uniforme de 15 °C
4 Conditions d'utilisation
4.1 Généralités
4.1.1 Conditions d'utilisation normalisées
Les conditions d'utilisation normalisées spécifiées dans cet article servent de base à la conception, à la fabrication,
au contrôle, aux essais et à l'homologation des bouteilles destinées àêtre montées de façon permanente sur les
véhicules et utilisées pour stocker, à température ambiante, le gaz naturel utilisé comme carburant dans les
véhicules.
4.1.2 Utilisation de bouteilles
Les conditions d'utilisation spécifiées sont également conçues pour fournir des informations sur la façon dont les
bouteilles fabriquées conformément à la présente Norme internationale peuvent être utilisées en toute sécurité;ces
informations sont destinées aux
a) fabricants de bouteilles;
b) propriétaires de bouteilles;
c) concepteurs ou installateurs responsables de l'installation des bouteilles;
d) concepteurs ou propriétaires de l'équipement utilisé pour recharger les bouteilles sur les véhicules;
e) fournisseurs de gaz naturel;
f) autorités administratives réglementant l'usage des bouteilles.
4.1.3 Durée de vie en service
La durée de vie en service pour laquelle les bouteilles peuvent être utilisées en toute sécurité doit être spécifiée
par le fabricant de la bouteille en prenant comme base les conditions d'utilisation ci-incluses. La duréedevie en
service maximale doit êtrede20ans.
Pour les bouteilles métalliques et à liners métalliques, la duréedevie en service doit être basée sur la vitesse de
propagation d'une fissure en fatigue. L'examen par ultrasons, ou par une méthode équivalente, de chaque bouteille
ou liner doit permettre de s'assurer de l'absence de défauts dont la taille dépasserait la taille maximale admissible.
Cette approche permet une conception et une fabrication optimisées de bouteilles légères pour l'utilisation sur des
véhicules fonctionnant au gaz naturel.
Pour les bouteilles tout composite dont le liner ne reprend pas la charge, la durée de vie en service doit être
justifiée par des méthodes de conception appropriées, des essais qualifiant la conception et des contrôles de
fabrication.
© ISO 2000 – Tous droits réservés 5
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ISO 11439:2000(F)
4.2 Pressions maximales
La présente Norme internationale est basée sur une pression de service du gaz naturel carburant de 200 bar
stabilisée à 15 °C avec une pression maximale au remplissage de 260 bar. D'autres pressions de service peuvent
être utilisées en ajustant la pression par le facteur (rapport) approprié. Par exemple, une pression de service de
250 bar demanderait que toutes les pressions soient multipliées par 1,25.
À l'exception des cas où les pressions ont été ajustées de cette façon, la bouteille doit être conçue pour être
acceptable pour les valeurs limites suivantes de la pression:
a) une pression stabiliséede200bar à une température stabiliséede15 °C;
b) la pression maximale ne doit pas dépasser 260 bar, quelle que soient les conditions de remplissage ou de
température.
4.3 Nombre maximal de cycles de remplissage
Les bouteilles doivent être conçues pour être remplies à une pression stabilisée de 200 bar à une température
stabilisée de gaz de 15 °C, jusqu'à 1 000 fois par année de service.
4.4 Plage de températures
4.4.1 Température du gaz
Les bouteilles doivent être conçues pour être acceptables pour les valeurs limites suivantes de la température du
gaz:
a) la température stabilisée du gaz dans les bouteilles peut varier d'une valeur basse de � 40 °C à une valeur
haute de � 65 °C;
b) les températures du gaz développées durant le remplissage et la décharge peuvent varier au-delà de ces
limites.
4.4.2 Températures dans les bouteilles
Les bouteilles doivent être conçues pour les valeurs limites suivantes de la température du matériau:
a) la température des matériaux composant la bouteille peut varier de � 40 °C à � 82 °C;
b) des températures dépassant � 65 °C doivent être suffisamment localisées ou de durée suffisamment courte
pour que la température du gaz présent dans la bouteille ne dépasse jamais � 65 °C, sauf dans les conditions
définies en 4.4.1 b).
4.5 Composition du gaz
4.5.1 Généralités
Les bouteilles doivent être conçues de façon à pouvoir être remplies avec du gaz naturel conforme aux
spécifications suivantes concernant le gaz sec ou le gaz humide. Du méthanol et/ou du glycol ne doivent pas être
délibérément ajoutés au gaz naturel.
4.5.2 Gaz sec
3
La vapeur d'eau doit normalement être limitée à moins de 32 mg/m (c'est-à-direavec unpoint de roséede �� 9 °C
à 200 bar).
6 © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11439:2000(F)
Les limites maximales sur les constituants doivent être:
� Sulfure d'hydrogène et autres
3
sulfures solubles: 23 mg/m
1 % (fraction volumique)
� Oxygène:
� Hydrogène, quand les bouteilles
sont fabriquées à partir d'un
acier avec une charge de
rupture dépassant 950 MPa: 2 % (fraction volumique)
4.5.3 Gaz humide
C'est un gaz dont la teneur en eau est supérieure à celle du gaz sec.
Les limites maximales sur les constituants doivent être:
� Sulfure d'hydrogène et autres
3
sulfures solubles: 23 mg/m
� Oxygène: 1 % (fraction volumique)
� Dioxyde de carbone: 4 % (fraction volumique)
0,1 % (fraction volumique)
� Hydrogène:
4.6 Surfaces externes
Les bouteilles ne sont pas conçues pour une exposition continue aux attaques mécaniques et chimiques, par
exemple fuite d'un chargement pouvant être transporté sur des véhicules, ou dommages graves dus à l'abrasion
en raison des conditions sur la route. Cependant, eu égard à l'installation réaliséeenconformité avec les
instructions fournies avec les bouteilles, les surfaces externes des bouteilles doivent être conçues pour être
exposées par inadvertance:
a) à l'eau, en immersion intermittente ou éclaboussure provenant de la route;
b) au sel, si le véhicule est utiliséà proximité de l'océan ou si du sel est utilisé pour fondre la glace;
c) au rayonnement ultraviolet de la lumière solaire;
d) à l'impact de graviers;
e) aux solvants, aux acides et également aux alcalis et aux fertilisants;
f) aux fluides pour véhicules, y compris l'essence, les fluides hydrauliques, le glycol et les huiles;
g) aux gaz d'échappement.
5 Homologation et certification
5.1 Inspection et contrôle
L'évaluation de la conformité doit être faite suivant les réglementations du(des) pays où les bouteilles sont utilisées.
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ISO 11439:2000(F)
De façon à s'assurer que les bouteilles sont en conformité avec la présente Norme internationale, elles doivent être
soumises à une homologation de conception conformément à 5.2, et à une inspection et à des contrôles
conformément à l'un des articles 6, 7, 8 ou 9 suivant le type de conception. Cela doit être fait par une autorité
d'inspection autorisée(dénommée ci-après «l'Inspecteur») reconnue dans les pays d'utilisation. L'Inspecteur doit
être compétent pour l'inspection des bouteilles.
Les mode opératoires d'essai sont détaillés dans les annexes A et B. Un exemple de procédures acceptables pour
l'homologation et la certification est donné dans l'annexe C.
5.2 Procédure d'homologation de type
5.2.1 Généralités
L'homologation de type comprend deux parties:
a) homologation de la conception, comprenant la soumission de l'information du fabricant à l'Inspecteur, comme
détaillé en 5.2.2;
b) des essais sur prototype, comprenant les essais réalisés sous la supervision de l'Inspecteur. Le matériau des
bouteilles, la conception, la fabrication et les contrôles doivent être prouvésadéquats au service envisagé en
satisfaisant les exigences des essais sur prototype spécifiés en 6.5, 7.5, 8.5 ou 9.5, suivant la conception des
bouteilles.
Les données d’essai doivent aussi fournir les dimensions, les épaisseurs de paroi et les masses de chacune des
bouteilles d’essai.
5.2.2 Homologation de la conception
La conception des bouteilles doit être homologuée par l'Inspecteur. Les renseignements suivants doivent être
fournis par le fabricant à l'Inspecteur à l'appui d'une demande d'homologation:
a) la déclaration de service, conformément à 5.2.3;
b) les données concernant la conception, conformément à 5.2.4;
c) les données concernant la fabrication, conformément à 5.2.5;
d) le système qualité,conformément à 5.2.6;
e) la résistance à la rupture et la taille des défauts pour les contrôles non destructifs (CND), conformément à
5.2.7;
f) la feuille de spécifications, conformément à 5.2.8;
g) des données supplémentaires, conformément à 5.2.9.
5.2.3 Déclaration de service
L'objectif de cette déclaration de service est de fournir des lignes directrices aux utilisateurs et installateurs des
bouteilles ainsi que d'informer l'Inspecteur. La déclaration de service doit comprendre:
a) une déclaration indiquant que la conception de la bouteille est appropriée à son utilisation dans les conditions
de service définies dans l'article 4, pour la duréedevie enservicedelabouteille;
b) une spécification de la duréedevi
...
Questions, Comments and Discussion
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