ISO 9809-3:2019

Gas cylinders - Design, construction and testing of refillable seamless steel gas cylinders and tubes - Part 3: Normalized steel cylinders and tubes

This document specifies minimum requirements for the material, design, construction and workmanship, manufacturing processes, examination and testing at the time of manufacture for refillable seamless steel gas cylinders and tubes with water capacities up to and including 450 l. It is applicable to cylinders and tubes for compressed, liquefied and dissolved gases and for normalized or normalized and tempered steel cylinders and tubes.

Bouteilles à gaz — Conception, construction et essais des bouteilles à gaz et des tubes rechargeables en acier sans soudure — Partie 3: Bouteilles et tubes en acier normalisé

Le présent document spécifie les exigences minimales concernant le matériau, la conception, la construction et la mise en œuvre, les procédés de fabrication, les examens et les essais au moment de la fabrication des bouteilles à gaz et des tubes rechargeables en acier sans soudure d'une contenance en eau inférieure ou égale à 450 l. Il s'applique aux bouteilles et tubes pour les gaz comprimés, liquéfiés et dissous, ainsi qu'aux bouteilles et tubes en acier normalisé, ou normalisé et revenu.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 21-Aug-2019
• ICS: 23.020.30 - Pressure vessels, gas cylinders
• ICS: 23.020.35 - Gas cylinders
• Technical Committee: ISO/TC 58/SC 3 - Cylinder design
• Drafting Committee: ISO/TC 58/SC 3/WG 26 - Refillable seamless steel gas cylinders (except stainless steel)
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 05-Feb-2025
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidates: ISO 4548-12:2017 - Methods of test for full-flow lubricating oil filters for internal combustion engines - Part 12: Filtration efficiency using particle counting and contaminant retention capacity
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 9809-3:2010 - Gas cylinders - Refillable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 3: Normalized steel cylinders
• Effective Date: 12-Dec-2015

Overview

ISO 9809-3:2019 - "Gas cylinders - Design, construction and testing of refillable seamless steel gas cylinders and tubes - Part 3: Normalized steel cylinders and tubes" - specifies minimum requirements for the material, design, construction, workmanship, manufacturing processes, examination and testing at the time of manufacture for refillable seamless steel gas cylinders and tubes. It applies to normalized or normalized and tempered steel cylinders and tubes with water capacities up to and including 450 l, intended for compressed, liquefied and dissolved gases.

Key topics and technical requirements

This standard covers the full manufacturing and quality regime for seamless steel gas cylinders, including:

• Materials and heat treatment: controls on chemical composition and heat treatment requirements for normalized steels.
• Design requirements: shell thickness, convex/concave ends, neck and foot rings, neck threads and design drawings.
• Manufacturing quality and workmanship: wall thickness, surface imperfection criteria, straightness, out-of-roundness and mean diameter.
• Non-destructive testing (NDT): ultrasonic examination procedures and acceptance criteria (see Annex B).
• Prototype and type approval tests: hydraulic burst, pressure cycling, bend/flattening (bend retained for prototype tests), base check and thread tests.
• Batch and per-cylinder tests: tensile, impact, hardness, hydraulic (proof pressure and volumetric expansion), leak testing and capacity checks.
• Certification and marking: type approval and acceptance certificate examples (informative annexes) and stamp marking requirements.
• Annexes: manufacturing imperfections (Annex A), ultrasonic guidance (Annex B), and calculation examples for stresses and threads (Annexes E–F).

Practical applications and who uses it

ISO 9809-3:2019 is essential for stakeholders involved in the lifecycle of refillable steel gas cylinders:

• Cylinder manufacturers - to design and produce cylinders that meet international safety and quality benchmarks.
• Quality control and NDT laboratories - for inspection, ultrasonic testing and batch acceptance testing procedures.
• Certification and approval bodies - to issue type approval and acceptance certificates based on standardized prototype and batch tests.
• Gas suppliers and distributors - to ensure cylinder compatibility, safety and regulatory compliance for compressed, liquefied or dissolved gases.
• Regulators and transport authorities - for referencing in national regulations and the UN Model Regulations on transport of dangerous goods.

Related standards

ISO 9809-3 references and aligns with other key documents, including:

• ISO 9809-1 (quenched & tempered steels)
• ISO 10286 (terminology)
• ISO 11114-1 / ISO 11114-4 (compatibility and hydrogen embrittlement)
• ISO 13341 (valve fitting) and ISO 13769 (stamp marking)
• Test method standards such as ISO 6892-1 (tensile), ISO 148-1 (Charpy impact), ISO 6506 / 6508 (hardness)

Keywords: ISO 9809-3:2019, gas cylinders, normalized steel cylinders, seamless steel tubes, cylinder testing, hydraulic test, ultrasonic examination, type approval, cylinder manufacture.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9809-3
Third edition
2019-08
Gas cylinders — Design, construction
and testing of refillable seamless steel
gas cylinders and tubes —
Part 3:
Normalized steel cylinders and tubes
Bouteilles à gaz — Conception, construction et essais des bouteilles à
gaz et des tubes rechargeables en acier sans soudure —
Partie 3: Bouteilles et tubes en acier normalisé
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Fax: [phone]
Email: [e-mail]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 3
5 Inspection and testing . 4
6 Materials . 4
6.1 General requirements . 4
6.2 Controls on chemical composition . 5
6.3 Heat treatment . 6
6.4 Failure to meet test requirements . 6
7 Design . 7
7.1 General requirements . 7
7.2 Design of cylindrical shell thickness . 7
7.3 Design of convex ends (heads and bases). 8
7.4 Design of concave base ends .10
7.5 Neck design .10
7.6 Foot rings .11
7.7 Neck rings .11
7.8 Design drawing .11
8 Construction and workmanship .11
8.1 General .11
8.2 Wall thickness .11
8.3 Surface imperfections .11
8.4 Ultrasonic examination .12
8.5 Out-of-roundness .12
8.6 Mean diameter .12
8.7 Straightness .12
8.8 Verticality and stability .12
8.9 Neck threads .13
9 Type approval procedure .13
9.1 General requirements .13
9.2 Prototype tests .14
9.2.1 General requirements .14
9.2.2 Hydraulic burst test .15
9.2.3 Pressure cycling test .18
9.2.4 Base check .18
9.2.5 Bend test and flattening test .19
9.2.6 Torque test for taper thread only .20
9.2.7 Shear stress calculation for parallel threads .20
9.3 Type approval certificate.21
10 Batch tests .21
10.1 General requirements .21
10.2 Tensile test .22
10.3 Impact test .23
11 Tests/examinations on every cylinder .25
11.1 General .25
11.2 Hydraulic test .25
11.2.1 Proof pressure test .25
11.2.2 Volumetric expansion test .25
11.3 Hardness test .26
11.4 Leak test .26
11.5 Capacity check .26
12 Certification .26
13 Marking .27
Annex A (normative) Description and evaluation of manufacturing imperfections in
seamless gas cylinders .28
Annex B (normative) Ultrasonic examination .42
Annex C (informative) Example of type approval certificate .47
Annex D (informative) Example of acceptance certificate .48
Annex E (informative) Bend stress calculation.51
Annex F (informative) An example of shear strength calculation for parallel threads .52
Bibliography .54
iv © ISO 2019 – All rights reserved

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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee SC 3,
Cylinder design.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 9809-3:2010), which has been technically
revised. The changes compared to the previous edition are as follows:
— water capacity extended from below 0,5 l and up to and including 450 l;
— batch size for tubes now introduced;
— bend test retained only for prototype tests;
— test requirements for check analysis (tolerances modified);
— new test requirements for threads introduced including an informative Annex F;
— original European Annexes now incorporated into the body of this document;
— Annex A "Manufacturing imperfections" now aligned with ISO/TR 16115.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
Introduction
This document provides a specification for the design, manufacture, inspection and testing of a
seamless steel cylinder and tube. 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 document is intended to be used under a variety of regulatory regimes and has been written so
[7]
that it is suitable to be referenced in the UN Model Regulations .
vi © ISO 2019 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 9809-3:2019(E)
Gas cylinders — Design, construction and testing of
refillable seamless steel gas cylinders and tubes —
Part 3:
Normalized steel cylinders and tubes
1 Scope
This document specifies minimum requirements for the material, design, construction and
workmanship, manufacturing processes, examination and testing at the time of manufacture for
refillable seamless steel gas cylinders and tubes with water capacities up to and including 450 l.
It is applicable to cylinders and tubes for compressed, liquefied and dissolved gases and for normalized
or normalized and tempered steel cylinders and tubes.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of NDT personnel
ISO 10286, Gas cylinders — Terminology
ISO 9809-1, Gas cylinders — Design, construction and testing of refillable seamless steel gas cylinders and
tubes— Part 1: Quenched and tempered steel cylinders and tubes with tensile strength less than 1 100 MPa
ISO 11114-1, 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 steels resistant to hydrogen embrittlement
ISO 13341, Gas cylinders — Fitting of valves to gas cylinders
ISO 13769, Gas cylinders — Stamp marking
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10286 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
batch
quantity of up to 200 for cylinders and up to 50 for tubes, plus cylinders/tubes 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
Note 1 to entry: In this document where not specifically mentioned for “cylinder/tube” only the term “cylinder”
will be used.
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
normalizing
heat treatment in which a cylinder is heated to a uniform temperature above the upper critical point,
Ac , of the steel and then cooled in still air
3.5
reject
cylinder that has been set aside (Level 2 or Level 3) and not allowed to enter into service
3.6
rendered unserviceable
cylinder that has been treated in such a way as to render it impossible for it to enter into service
Note 1 to entry: Examples for acceptable methods to render cylinders unserviceable can be found in ISO 18119.
Any actions on cylinders rendered unserviceable are outside the scope of this document.
3.7
repair
action to return a rejected cylinder to a Level 1 condition
3.8
tempering
toughening heat treatment which follows normalizing, in which the cylinder is heated to a uniform
temperature below the lower critical point, Ac , of the steel
3.9
test pressure
p
h
required pressure applied during a pressure test
Note 1 to entry: Test pressure is used for cylinder wall thickness calculation.
3.10
working pressure
settled pressure of a compressed gas at a uniform reference temperature of 15 °C in a full gas cylinder
2 © ISO 2019 – All rights reserved

3.11
yield strength
stress value corresponding to the lower yield strength, R or for steels which do not exhibit a defined
eL
yield, the 0,2 % proof strength (non-proportional extension), R
p0,2
Note 1 to entry: See ISO 6892-1.
4 Symbols
A percentage elongation after fracture
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)
a guaranteed minimum thickness, in millimetres, at the centre of a concave base (see Figure 2)
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 Figure 5)
D nominal design outside diameter of the cylinder, in millimetres, (see Figure 1 and Figure 2)
D diameter, in millimetres, of former (see Figure 6)
f
F design stress factor (variable), see 7.2
H outside height, in millimetres, of domed part (convex head or base end), (see Figure 1)
h outside depth (concave base end), in millimetres (see Figure 2)
l1 length of cylindrical part of the cylinder, in millimetres (see Figure 3)
L original gauge length, in millimetres, as defined in ISO 6892-1 (see Figure 8)
o
n ratio of the diameter of the bend test former to actual thickness of test piece, t
p measured burst pressure, in bars above atmospheric pressure
b
NOTE 1 bar = 10 Pa = 0,1 MPa.
p hydraulic test pressure, in bars, above atmospheric pressure
h
p observed pressure when cylinder starts yielding during hydraulic bursting test, in bars
y
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
eg
cylinder
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 the tensile strength, in megapascals, as determined by the tensile test
ma
(see 10.2)
S original cross-sectional area of tensile test piece, in square millimetres according to
o
ISO 6892-1
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 8)
5 Inspection and testing
Assessment of conformity to this international standard shall take into account the applicable
regulations of the countries of use.
To ensure that cylinders conform to this document, they shall be subject to inspection and testing in
accordance with Clauses 9, 10 and 11.
Tests and examinations performed to demonstrate compliance with this document shall be conducted
using instruments calibrated before being put into service and thereafter according to an established
programme.
6 Materials
6.1 General requirements
6.1.1 Materials for the manufacture of normalized or normalized and tempered gas cylinders shall be
those generically classified as carbon-steels or carbon-manganese steels. The maximum actual tensile
strength, R , for cylinders made from those steels shall not exceed 800 MPa.
ma
Other steels specified in ISO 9809-1 or ISO 9809-2 for quenched and tempered cylinders may be used
and subjected to normalizing and tempering as specified in 6.3 provided that they additionally pass the
impact test requirements given in ISO 9809-1, and the maximum actual tensile strength, R , does not
ma
exceed 950 MPa.
The steel used 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.
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. If only aluminium is
used for killing, the metallic aluminium content shall be at least 0,015 %.
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.
4 © ISO 2019 – All rights reserved

6.1.4 Grades of steel used for cylinder manufacture shall be compatible with the intended gas service,
e.g. corrosive gases, embrittling gases (see ISO 11114-1 and ISO 11114-4).
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 9.2.4).
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 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.
Table 1 — Chemical composition tolerances
Element Maximum content Permissible range Check analysis
(mass fraction) (mass fraction)
Deviation from the limits
specified for the cast analy-
ses (mass fraction)
% % %
Carbon <0,30 % 0,06 ±0,02
≥0,30 % 0,07 ±0,02
≤1,00 ± 0,04
Manganese All values 0,30
>1,00 ≤ 1,70 ± 0,05
Silicon All values 0,30 ±0,03
The actual content of any element deliberately added shall be reported and their maximum content
shall be representative of good steel making practice.
6.2.2 Except for steels conforming to ISO 9809-1 or ISO 9809-2, the limits on carbon, manganese and
other alloying elements, given in Table 2, shall not be exceeded in the cast analysis of material used.
Table 2 — Limits on carbon, manganese and other alloying elements (mass fraction)
Element Cast analysis Check analysis
(mass fraction) Deviation from the limits
specified for the cast
analyses (mass fraction)
% %
Carbon 0,45 See Table 1
Manganese 1,70 See Table 1
Chromium 0,20 +0,05
Molybdenum 0,20 +0,03
Nickel 0,20 +0,05
Copper 0,20 +0,05
Table 2 (continued)
Element Cast analysis Check analysis
(mass fraction) Deviation from the limits
specified for the cast
analyses (mass fraction)
% %
Combined value of micro alloying elements:
0,15
i.e. V, Nb, Ti, B, Zr, Sn
6.2.3 The limits on sulfur and phosphorus, given in Table 3, shall not be exceeded in the cast analysis of
material used.
Table 3 — Maximum sulfur and phosphorus limits (mass fraction)
Sulfur 0,015 %
Phosphorus 0,020 %
Sulfur and phosphorus 0,030 %
6.2.4 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 Tables 1 and 2.
6.3 Heat treatment
The heat treatment process applied to the finished cylinder shall be either normalizing or normalizing
and tempering. The cylinder manufacturer shall certify the heat treatment process applied.
The heat treatment 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.
6.4 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.
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 representing the nature of the failure to only one 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.
This heat treatment shall consist of re-normalizing or re-normalizing and tempering or re-
tempering.
Whenever cylinders are reheat treated, the minimum guaranteed wall thickness shall be
maintained.
6 © ISO 2019 – All rights reserved

Only the relevant prototype or batch tests needed to prove the acceptability of the batch shall
be performed again. If one or more of these retests 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 shall 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 0,75 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 Design of cylindrical shell thickness
The guaranteed minimum thickness of the cylindrical shell, a′, shall not be less than that calculated
using Formulae (1) and (2). Additionally, Formula (3) shall be satisfied:
 
10FR − 3p
D
eg h
 
a=−1 (1)
 
2 10FR
 
eg
 
where F ≤ 0,85.
The wall thickness shall also satisfy Formula (2):
D
a≥+1 (2)
with an absolute minimum of a = 1,5 mm.
The burst ratio shall be satisfied by test as given in Formula (3):
pp/,≥122/(RR/) (3)
bh eg mg
NOTE 1 It is generally assumed that p = 1,5 times working pressure for compressed gases for cylinders
h
designed and manufactured to this document.
NOTE 2 For some applications such as tubes assembled in batteries to equip trailers or skids (ISO modules) or
MEGCs for the transportation and distribution of gases, it is important that stresses associated with mounting
the tube (e.g. bending stresses, see Annex E, torsional stresses, dynamic loadings) are considered by the assembly
manufacturer and the tube manufacturer.
NOTE 3 In addition, during hydraulic pressure testing, tubes could be supported or lifted by their necks;
therefore, it should be necessary to consider potential bending stresses. For general guidance, see Annex E.
7.3 Design of convex ends (heads and bases)
7.3.1 When convex base ends (see Figure 1) are used 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 0,075 D, then:
b ≥ 1,5 a for 0,40 > H/D ≥ 0,20
b ≥ a for H/D ≥ 0,40
To obtain a satisfactory stress distribution in the region where the end joins the shell, any thickening
of the end when 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) in Figure 1 shall not be excluded from this requirement.
8 © ISO 2019 – All rights reserved

a) b) c)
d) e) f)
Key
1 cylindrical part
Figure 1 — Typical convex ends
7.3.2 The cylinder manufacturer shall prove by the pressure cycling test detailed in 9.2.3 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.
7.4 Design of concave base ends
7.4.1 When concave base ends (see Figure 2) are used, the following design values are recommended:
a ≥ 2a
a ≥ 2a
h ≥ 0,12D
r ≥ 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.
7.4.2 The cylinder manufacturer shall in any case prove by the pressure cycling test detailed in 9.2.3
that the design is satisfactory.
Figure 2 — Concave base end
7.5 Neck design
7.5.1 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 valve / fitting
type (e.g. plugs), 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.
7.5.2 In establishing the minimum thickness, the thickness of wall in the cylinder neck shall 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
10 © ISO 2019 – All rights reserved

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 a 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 (see 9.2.6 and 9.2.7).
7.6 Foot rings
When a foot ring is provided, it shall be made of material compatible with that of the cylinder. The shape
should preferably be cylindrical and shall give the cylinder stability. The foot ring shall be secured to
the cylinder by a method other than welding, brazing or soldering. Any gaps which can form water
traps shall be sealed by a method other than welding, brazing or soldering.
7.7 Neck rings
When a neck ring is provided, it shall be of material compatible with that of the cylinder and shall be
securely attached by a method other than welding, brazing or soldering.
The manufacturer shall ensure that the axial load to remove the neck ring is greater than 10 times
the weight of the empty cylinder and not less than 1 000 N and that the torque to turn the neck ring is
greater than 100 Nm.
7.8 Design drawing
A fully dimensioned drawing shall be prepared, which includes the specification of the material and
details relevant to the design of the permanent fittings. Dimensions of non-safety related fittings can be
agreed between the customer and manufacturer and need not be shown on the design drawing.
Consideration shall be given to the minimum required impact values at the lowest service temperature,
which may be either − 20 °C or − 50 °C (see 10.4, Table 5). The minimum permissible service temperature
shall be specified on the drawing.
8 Construction and workmanship
8.1 General
The cylinder shall be produced by
a) forging or drop forging from a solid ingot or billet,
b) manufacturing from seamless tube, or
c) pressing from a flat plate.
Metal shall not be added in the process of closure of the end. Manufacturing defects shall not be
corrected by the plugging of bases (e.g. addition of metal by welding).
8.2 Wall thickness
During production, each cylinder or semi-finished shell shall be examined for thickness. The wall
thickness at any point shall be not less than the minimum thickness specified.
8.3 Surface imperfections
The internal and external surfaces of the finished cylinder shall be free from imperfections which could
adversely affect the safe working of the cylinder. For examples of imperfections and assistance in their
evaluation, see Annex A.
8.4 Ultrasonic examination
8.4.1 After completion of the final heat treatment and after the final cylindrical wall thickness has been
achieved, each cylinder intended to be used for hydrogen, other embrittling gases, toxic or corrosive
gases with a test pressure greater than 60 bar, shall be ultrasonically examined for internal, external and
sub-surface imperfections in accordance with Annex B.
8.4.2 In addition to the ultrasonic examination as specified in 8.4.1, the cylindrical area to be closed
(that creates the shoulder and in case of cylinders made from tube also the base) shall be ultrasonically
examined prior to the forming process to detect any defects that after closure could be positioned in the
cylinder ends.
In case of cylinders produced from tube (provided that the thickness of the tube is unaltered) this
additional test is not required if the tube is 100 % ultrasonically tested before closure of the ends in
accordance with Annex B.
The test shall be performed as close as possible to the open end of the shell.
The untested area shall extend to a length of not more than 40 mm from the open end of the shell.
In both 8.4.1 and 8.4.2 it is not required to perform the ultrasonic examination for small cylinders with
a cylindrical length of less than 200 mm or where the product of p × V < 600 bar · l.
h
NOTE This examination does not necessarily cover the tests required in 6.4.
8.5 Out-of-roundness
The out-of-roundness of the cylindrical shell, i.e. the difference between the maximum and minimum
outside diameters at the same cross-section, shall not exceed 2 % of the mean of these diameters.
8.6 Mean diameter
The mean outside diameter of the cylindrical part outside the transition zones on a cross-section shall
not deviate by more than ±1 % from the nominal outside diameter.
8.7 Straightness
The maximum deviation (b) of the cylindrical part of the shell (l ) from a straight line shall not exceed
3 mm per metre length (see Figure 3).
8.8 Verticality and stability
For a cylinder designed to stand on its base, the deviation from the vertical (a) shall not exceed 10 mm
per metre length (l ) (see Figure 3) and the outer diameter of the surface in contact with the ground is
recommended to be greater than 75 % of the nominal outside diameter.
12 © ISO 2019 – All rights reserved

a
Maximum 0,01 × l (see 8.8).
b
Maximum 0,003 × l (see 8.7).
Figure 3 — Deviation of cylindrical part of shell from a straight line and from vertical
8.9 Neck threads
The internal neck threads shall conform to a recognized standard agreed on between the parties to
permit the use of a corresponding valve, thus minimizing neck stresses following the valve torqueing
operation. Internal neck threads shall be checked using gauges corresponding to the agreed neck
thread or by an alternative method agreed on between the parties.
NOTE For example, where the neck thread is specified to be in accordance with ISO 11363-1, the
corresponding gauges are specified in ISO 11363-2.
Particular care shall be taken to ensure that neck threads are accurately cut, of full form and free of any
sharp profiles, e.g. burrs.
9 Type approval procedure
9.1 General requirements
A technical specification of each new design of cylinders or cylinder family as defined in f), including
design drawing, design calculations, steel details, manufacturing processes and heat treatment details,
shall be submitted by the manufacturer to the inspector. The type approval tests detailed in 9.2 shall be
carried out on each new design under the supervision of the inspector.
A cylinder shall be considered to be of a new design, compared with an existing approved design, when
at least one of the following applies:
a) it is manufactured in a different factory;
b) it is manufactured by a different process (see 8.1); this includes the case when major process
changes are made during the production period, e.g. end forging to spinning, change in type of heat
treatment etc.;
c) it is manufactured from a steel of different specified chemical composition range as defined in 6.2.1;
d) it is given a different heat treatment beyond the limits stipulated in 6.3;
e) the base profile has been changed, e.g. concave, convex, hemispherical or also if there is a change in
base thickness/cylinder diameter ratio;
f) the overall length of the cylinder has been increased by more than 50 % (cylinders with a length/
diameter ratio less than 3 shall not be used as reference cylinders for any new design with this
ratio greater than 3);
g) the nominal outside diameter has been changed;
h) the guaranteed minimum thickness has been changed;
i) the hydraulic test pressure, p , has been increased (where a cylinder is to be used for lower pressure
h
duty than that for which design approval has been given, it shall not be deemed to be a new design);
NOTE When the test pressure has decreased a revision of the approval certificate could be needed
j) the guaranteed minimum yield strength, R and/or the guarante
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 9809-3
Troisième édition
2019-08
Bouteilles à gaz — Conception,
construction et essais des bouteilles
à gaz et des tubes rechargeables en
acier sans soudure —
Partie 3:
Bouteilles et tubes en acier normalisé
Gas cylinders — Design, construction and testing of refillable
seamless steel gas cylinders and tubes —
Part 3: Normalized steel cylinders and tubes
Numéro de référence
©
ISO 2019
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
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
6.1 Exigences générales . 4
6.2 Contrôle de la composition chimique. 5
6.3 Traitement thermique . 6
6.4 Non-respect des exigences relatives aux essais. 7
7 Conception . 7
7.1 Exigences générales . 7
7.2 Conception de l’épaisseur de l’enveloppe cylindrique . 7
7.3 Conception des extrémités convexes (ogives et fonds) . 8
7.4 Conception des fonds concaves .10
7.5 Conception du goulot .10
7.6 Frettes de pied .11
7.7 Collerettes .11
7.8 Plan de conception .11
8 Construction et exécution .11
8.1 Généralités .11
8.2 Épaisseur de la paroi.12
8.3 Imperfections de surface .12
8.4 Contrôle ultrasons .12
8.5 Ovalisation .12
8.6 Diamètre moyen.12
8.7 Rectitude .12
8.8 Verticalité et stabilité .12
8.9 Filetage du goulot .13
9 Procédure d’approbation de type .13
9.1 Exigences générales .13
9.2 Essais de prototype .14
9.2.1 Exigences générales .14
9.2.2 Essai de rupture hydraulique .15
9.2.3 Essai de cyclage en pression .18
9.2.4 Vérification du fond .18
9.2.5 Essai de pliage et essai d’aplatissement .19
9.2.6 Essai de serrage pour filetage conique uniquement .20
9.2.7 Calcul de la contrainte de cisaillement pour les filetages parallèles .20
9.3 Certificat d’approbation de type .21
10 Essais par lot .21
10.1 Exigences générales .21
10.2 Essai de traction .23
10.3 Essai de résistance aux chocs .23
11 Essais/examens sur chaque bouteille .25
11.1 Généralités .25
11.2 Essai hydraulique .26
11.2.1 Essai de résistance à la pression .26
11.2.2 Essai d’expansion volumétrique .26
11.3 Essai de dureté .26
11.4 Essai de fuites . .27
11.5 Vérification de la contenance.27
12 Certification .27
13 Marquage .27
Annexe A (normative) Description et évaluation des imperfections de fabrication des
bouteilles à gaz sans soudure.28
Annexe B (normative) Contrôle ultrasons .44
Annexe C (informative) Exemple de certificat d’approbation de type.49
Annexe D (informative) Exemple de certificat d’essai de production .50
Annexe E (informative) Calcul des contraintes de flexion .53
Annexe F (informative) Exemple de calcul de la résistance au cisaillement pour des
filetages parallèles .55
Bibliographie .57
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation 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 attirée 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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité SC 3,
Construction des bouteilles.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 9809-3:2010), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— extension de la contenance en eau, de moins de 0,5 l à 450 l inclus;
— introduction de la taille du lot pour les tubes;
— maintien de l’essai de pliage uniquement pour les essais de prototype;
— exigences d’essai pour l’analyse de vérification (modification des tolérances);
— nouvelles exigences d’essai applicables aux filetages, avec ajout de l’Annexe F informative;
— intégration des annexes européennes au corps du présent document;
— alignement de l’Annexe A, relative aux imperfections de fabrication, avec l’ISO/TR 16115.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
Introduction
Le présent document fournit une spécification pour la conception, la fabrication, le contrôle et les
essais des bouteilles et tubes en acier sans soudure. L’objectif est de parvenir à un équilibre entre les
aspects liés à la conception et au 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 les préoccupations actuelles concernant le climat,
les contrôles redondants et les restrictions actuellement imposées du fait de l’absence de Normes
internationales reconnues.
Le présent document est destiné à être utilisé dans le cadre de divers régimes de règlementation et a
[7]
été élaboré de sorte à pouvoir être référencé dans le Règlement type des Nations Unies .
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NORME INTERNATIONALE ISO 9809-3:2019(F)
Bouteilles à gaz — Conception, construction et essais des
bouteilles à gaz et des tubes rechargeables en acier sans
soudure —
Partie 3:
Bouteilles et tubes en acier normalisé
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les exigences minimales concernant le matériau, la conception, la
construction et la mise en œuvre, les procédés de fabrication, les examens et les essais au moment de la
fabrication des bouteilles à gaz et des tubes rechargeables en acier sans soudure d’une contenance en
eau inférieure ou égale à 450 l.
Il s’applique aux bouteilles et tubes pour les gaz comprimés, liquéfiés et dissous, ainsi qu’aux bouteilles
et tubes en acier normalisé, ou normalisé et revenu.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 148-1, 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
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d’essai à température ambiante
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel END
ISO 10286, Bouteilles à gaz — Terminologie
ISO 9809-1, Bouteilles à gaz — Conception, construction et essais des bouteilles à gaz et des tubes
rechargeables en acier sans soudure — Partie 1: Bouteilles et tubes en acier trempé et revenu ayant une
résistance à la traction inférieure à 1 100 MPa
ISO 11114-1, Bouteilles à gaz — 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 et des robinets avec les
contenus gazeux — Partie 4: Méthodes d'essai pour le choix des aciers résistants à la fragilisation par
l'hydrogène
ISO 13341, Bouteilles à gaz — Montage des robinets sur les bouteilles à gaz
ISO 13769, Bouteilles à gaz — Marquage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 10286 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/.
3.1
lot
quantité pouvant atteindre 200 bouteilles et 50 tubes, plus ceux nécessaires aux essais destructifs, de
même diamètre nominal, de même épaisseur, de même longueur et de même conception, fabriqués 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
Note 1 à l'article: Dans le présent document, lorsque la bouteille ou le tube n’est pas spécifiquement sous-entendu,
seul le terme «bouteille» sera utilisé.
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, p , à la contrainte minimale
h
d’élasticité garantie, R
eg
3.4
recuit de normalisation
traitement thermique au cours duquel une bouteille est portée à une température uniforme supérieure
à celle du point critique supérieur de l’acier, Ac , puis est refroidie en air calme
3.5
rejeter
mettre une bouteille de côté (niveau 2 ou 3) et refuser sa mise en service
3.6
rendre inutilisable
traiter une bouteille de manière à rendre impossible sa mise en service
Note 1 à l'article: Des exemples de méthodes acceptables pour rendre les bouteilles inutilisables peuvent
être trouvés dans l’ISO 18119. Le présent document ne couvre pas les actions visant à rendre les bouteilles
inutilisables.
3.7
réparer
ramener l’état d’une bouteille rejetée au niveau 1
3.8
revenu
traitement thermique d’adoucissement qui suit le recuit de normalisation et au cours duquel une bouteille
est portée à une température uniforme inférieure à celle du point critique inférieur de l’acier, Ac
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3.9
pression d’épreuve
p
h
pression requise appliquée pendant un essai de pression
Note 1 à l'article: La pression d’épreuve est utilisée pour le calcul de l’épaisseur de la paroi de la bouteille.
3.10
pression de service
pression établie d’un gaz comprimé à une température de référence uniforme de 15 °C dans une
bouteille à gaz pleine
3.11
limite d’élasticité
valeur de contrainte correspondant à la limite inférieure d’élasticité, R ou, pour les aciers ne présentant
eL
pas de limite définie, limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % (allongement non proportionnel), R
p0,2
Note 1 à l'article: Voir l’ISO 6892-1.
4 Symboles
A allongement après rupture, exprimé en pourcents
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)
a épaisseur minimale garantie au centre d’un fond concave, exprimée en millimètres
(voir Figure 2)
b épaisseur minimale garantie au centre d’un fond convexe, exprimée en millimètres
(voir Figure 1)
c écart maximal autorisé du profil de rupture, exprimé en millimètres (voir Figure 5)
D diamètre nominal extérieur de la bouteille, exprimé en millimètres (voir Figure 1 et Figure 2)
D diamètre du mandrin, exprimé en millimètres (voir Figure 6)
f
F facteur de contrainte théorique (variable) (voir 7.2)
H hauteur extérieure de la partie bombée (fond concave ou convexe), exprimée en millimètres
(voir Figure 1)
h profondeur extérieure (fond concave), exprimée en millimètres (voir Figure 2)
l1 longueur de la partie cylindrique de la bouteille, exprimée en millimètres (voir Figure 3)
L longueur initiale entre repères, exprimée en millimètres, comme définie dans l’ISO 6892-1
o
(voir Figure 8)
n rapport du diamètre du mandrin de l’essai de pliage à l’épaisseur réelle de l’éprouvette, t
p pression de rupture réelle, exprimée en bars, au-dessus de la pression atmosphérique
b
NOTE 1 bar = 10 Pa = 0,1 MPa.
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 expri-
y
mée en bars
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 bou-
eg
teille finie
R valeur réelle de la limite d’élasticité, exprimée en mégapascals, 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, pour la
mg
bouteille finie
R valeur réelle de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals, déterminée par l’essai
ma
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 6892-1
t épaisseur réelle de l’éprouvette, exprimée en millimètres
t épaisseur moyenne de la paroi d’une bouteille dans la zone de l’essai d’aplatissement, expri-
m
mée en millimètres
u rapport de la distance entre les bords du couteau ou des plateaux pour l’essai d’aplatisse-
ment 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 8)
5 Contrôles et essais
L’évaluation de la conformité à la présente Norme internationale doit prendre en compte la
règlementation applicable dans les pays d’utilisation.
Afin de s’assurer que les bouteilles sont conformes au présent document, elles doivent être soumises
aux contrôles et essais des Articles 9, 10 et 11.
Les essais et examens visant à démontrer la conformité au présent document doivent être effectués à
l’aide d’instruments étalonnés avant leur mise en service et réalisés selon un programme établi.
6 Matériaux
6.1 Exigences générales
6.1.1 Les matériaux utilisés pour la fabrication des bouteilles à gaz en acier normalisé, ou normalisé
et revenu, doivent être ceux généralement classés dans la catégorie des aciers au carbone ou aciers au
carbone-manganèse. La résistance maximale réelle à la traction, R , pour les bouteilles fabriquées à
ma
partir de ces aciers ne doit pas dépasser 800 MPa.
D’autres aciers spécifiés dans l’ISO 9809-1 ou l’ISO 9809-2 pour les bouteilles en acier trempé et revenu
peuvent être utilisés et soumis à un recuit de normalisation et à un revenu tels que ceux spécifiés en
6.3, à condition qu’ils satisfassent également aux exigences de l’essai de résistance aux chocs stipulées
dans l’ISO 9809-1, et que la résistance maximale réelle à la traction, R , ne dépasse pas 950 MPa.
ma
4 © ISO 2019 – Tous droits réservés

L’acier utilisé doit 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.
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. La teneur en aluminium doit être d’au moins 0,015 % si les
matériaux sont calmés uniquement à l’aluminium.
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
type de gaz prévu, par exemple gaz corrosifs et gaz fragilisants (voir l’ISO 11114-1 et l’ISO 11114-4).
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 9.2.4).
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 et silicium 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.
Tableau 1 — Tolérances de composition chimique
Élément Teneur maximale Plage admissible Analyse de vérification
(fraction massique) (fraction massique)
Écart par rapport aux limites spécifiées
pour les analyses de coulées (frac-
tion massique)
% % %
Carbone < 0,30 % 0,06 ±0,02
≥ 0,30 % 0,07 ±0,02
≤ 1,00 ± 0,04
Manganèse Toutes valeurs 0,30
> 1,00 ≤ 1,70 ± 0,05
Silicium Toutes valeurs 0,30 ±0,03
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.
6.2.2 Sauf pour les aciers conformes à l’ISO 9809-1 ou à l’ISO 9809-2, les limites en carbone, manganèse
et autres éléments d’alliage indiquées dans le Tableau 2 ne doivent pas être dépassées dans l’analyse sur
coulée du matériau utilisé.
Tableau 2 — Limites en carbone, manganèse et autres éléments d’alliage (fraction massique)
Élément Analyse sur coulée Analyse de vérification
(fraction massique) Écart par rapport aux limites spé-
cifiées pour les analyses de coulées
(fraction massique)
% %
Carbone 0,45 Voir Tableau 1
Manganèse 1,70 Voir Tableau 1
Chrome 0,20 +0,05
Molybdène 0,20 +0,03
Nickel 0,20 +0,05
Cuivre 0,20 +0,05
Valeur combinée de microéléments d’alliage:
c’est-à-dire V, Nb, Ti, B, Zr, Sn 0,15
6.2.3 Les limites en soufre et phosphore indiquées dans le Tableau 3 ne doivent pas être dépassées
dans l’analyse sur coulée du matériau utilisé.
Tableau 3 — Limites maximales en soufre et phosphore (fraction massique)
Soufre 0,015 %
Phosphore 0,020 %
Soufre et phosphore 0,030 %
6.2.4 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 les
Tableaux 1 et 2.
6.3 Traitement thermique
Le procédé de traitement thermique appliqué aux bouteilles finies doit être soit un recuit de
normalisation seul, soit un recuit de normalisation et un revenu. Le fabricant de bouteilles doit certifier
le procédé de traitement thermique appliqué.
Le procédé de traitement thermique 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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6.4 Non-respect des exigences relatives aux essais
En cas de non-respect des exigences des essais, un contre-essai ou un nouveau traitement thermique
suivi d’un nouvel essai doivent être effectués comme suit.
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 mesure, 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 du résultat 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 seul nouveau traitement thermique. Par exemple, 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 recuit de normalisation, ou en
un nouveau recuit de normalisation suivi d’un revenu, ou en un nouveau revenu.
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 un autre facteur 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 doivent 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 0,75 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 Conception 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 Formules (1) et (2). La Formule (3) doit également être satisfaite:
 
10FR − 3p
D
eg h
 
a=−1 (1)
 
2 10FR
eg
 
où F ≤ 0,85.
L’épaisseur de la paroi doit également satisfaire à la Formule (2):
D
a≥+1 (2)
avec un minimum absolu a = 1,5 mm.
Le rapport de rupture doit être satisfait par essai selon la Formule (3):
pp/,≥122/(RR/) (3)
bh eg mg
NOTE 1 Il est généralement admis que, pour les gaz comprimés, p = 1,5 fois la pression de service, pour des
h
bouteilles conçues et fabriquées selon le présent document.
NOTE 2 Pour certaines applications telles que des tubes assemblés en batteries pour équiper des remorques
ou des plates-formes (modules ISO) ou des CGEM destinés au transport et à la distribution de gaz, il est important
que l’assembleur et le fabricant des tubes tiennent compte des contraintes associées au montage des tubes (par
exemple les contraintes de flexion (voir l’Annexe E), les contraintes de torsion, les charges dynamiques).
NOTE 3 De plus, pendant les essais de pression hydraulique, les tubes pourraient être supportés ou soulevés
par leurs goulots; par conséquent, il convient de tenir compte des contraintes de flexion potentielles. Pour obtenir
des recommandations générales, voir l’Annexe E.
7.3 Conception des extrémités convexes (ogives et fonds)
7.3.1 Lorsque les bouteilles sont à fond convexe (voir Figure 1), l’épaisseur b au centre du fond
convexe ne doit pas être inférieure à celle requise pour satisfaire aux critères suivants: si le rayon de
raccordement r n’est pas inférieur à 0,075 D alors:
b ≥ 1,5 a pour 0,40 > H/D ≥ 0,20
b ≥ a pour H/D ≥ 0,40
Afin d’obtenir une répartition satisfaisante des contraintes dans la zone de raccordement de l’extrémité
à la partie cylindrique, toute augmentation de l’épaisseur du fond qui est requise doit être progressive
à partir du point de raccordement, en particulier au fond. Pour l’application de cette règle, le point de
raccordement, à la Figure 1, entre la partie cylindrique et l’extrémité est défini par la ligne horizontale
indiquant la cote H.
La forme b) à la Figure 1 ne doit pas être exclue de cette exigence.
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a) b) c)
d) e) f)
Légende
1 partie cylindrique
Figure 1 — Extrémités convexes types
7.3.2 Le fabricant de bouteilles doit prouver, par l’essai de cyclage en pression détaillé en 9.2.3, que la
conception est satisfaisante.
La Figure 1 montre des configurations types d’ogives et de fonds convexes. Les formes a), b), d) et e)
représentent des fonds, les formes c) et f) des ogives.
7.4 Conception des fonds concaves
7.4.1 Lorsque les bouteilles sont à fond concave (voir Figure 2), il est recommandé d’utiliser les valeurs
de conception suivantes:
a ≥ 2a
a ≥ 2a
h ≥ 0,12D
r ≥ 0,075D
Le plan de conception doit au moins indiquer les valeurs de a , a , h et r.
1 2
Afin d’obtenir une répartition satisfaisante des contraintes, l’épaisseur de la paroi de la bouteille doit
augmenter progressivement dans la zone de transition entre la partie cylindrique et le fond.
7.4.2 Le fabricant de bouteilles doit dans tous les cas prouver, par l’essai de cyclage en pression détaillé
en 9.2.3, que la conception est satisfaisante.
Figure 2 — Fond concave
7.5 Conception du goulot
7.5.1 Le diamètre extérieur du goulot et l’épaisseur de sa paroi doivent être compatibles avec le couple
appliqué lors du montage du robinet sur la bouteille. Ce couple peut varier selon le type de robinet/
accessoire (par exemple bouchons), le diamètre ou la forme du filetage, ainsi que le moyen d’étanchéité
utilisé dans le montage du robinet.
NOTE Pour de plus amples informations sur les couples, voir l’ISO 13341.
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7.5.2 Lors de la détermination de l’épaisseur minimale, l’épaisseur de paroi du goulot de la bouteille
doit empêcher toute dilatation permanente du goulot au cours du montage initial ou des montages
ultérieurs du robinet sur la bouteille, sans aide d’une pièce rapportée. Le diamètre extérieur et l’épaisseur
du goulot de la bouteille ne doivent pas être endommagés (aucune déformation permanente ou fissure)
du fait de l’application du couple maximal requis pour fixer le robinet sur la bouteille (voir l’ISO 13341)
et des contraintes exercées lorsque la bouteille est soumise à sa pression d’épreuve. Dans des cas
spécifiques (par exemple bouteilles à paroi très mince) où ces contraintes ne peuvent pas être supportées
par le goulot lui-même, ce dernier peut être conçu pour être équipé d’un renfort, tel qu’une collerette ou
une bague frettée, à condition que le matériau et les dimensions du renfort soient clairement spécifiés
par le fabricant et que cette configuration fasse partie de la procédure d’approbation de type (voir 9.2.6
et 9.2.7).
7.6 Frettes de pied
Lorsqu’une frette de pied est fournie, elle doit être réalisée dans un matériau compatible avec celui de
la bouteille. Il convient que sa forme soit de préférence cylindrique et elle doit donner de la stabilité à
la bouteille. La frette de pied doit être fixée sur la bouteille par une méthode autre que le soudage, le
brasage dur ou le brasage tendre. Tous les interstices pouvant constituer des retenues d’eau doivent
être rendus étanches par une méthode autre que le soudage, le brasage dur ou le brasage tendre.
7.7 Collerettes
Lorsqu’une collerette est prévue, elle doit être réalisée dans un matériau compatible avec celui de la
bouteille et doit être fixée par une méthode autre que le soudage, le brasage dur ou le brasage tendre.
Le fabricant doit s’assurer que la charge axiale à appliquer pour retirer la collerette est supérieure à
10 fois la masse de la bouteille vide et au moins égale à 1 000 N, et que le couple nécessaire pour faire
tourner la collerette est supérieur à 100 Nm.
7.8 Plan de conception
Un plan indiquant toutes les cotes ainsi que les spécifications du matériau et les détails relatifs à la
conception des raccords permanents doit être réalisé. Les dimensions des raccords non liés à la sécurité
peuvent être convenues entre le client et le fabricant, il n’est donc pas utile de les indiquer dans le plan
de conception.
Les valeurs minimales requises de résistance aux chocs doivent être prises en considération à la
température de service la plus basse, qui peut être de − 20 °C ou − 50 °C (voir 10.4, Tableau 5). La
température de service minimale admissible doit être spécifiée sur le plan.
8 Construction et exécution
8.1 Généralités
La bouteille doit être réalisée:
a) par forgeage ou matriçage à partir d’une billette ou d’un lingot massif;
b) à partir d’un tube sans soudure; ou
c) par emboutissage d’une tôle.
Le procédé de fermeture du fond ne doit comporter aucun apport de métal. Le colmatage des défauts de
fabrication au niveau des fonds (par exemple ajout de métal par soudage) n’est pas autorisé.
8.2 Épaisseur de la paroi
Pendant la production, l’épaisseur de chaque bouteille ou enveloppe semi-finie doit être vérifiée.
L’épaisseur de la paroi ne doit, en aucun point, être inférieure à l’épaisseur minimale spécifiée.
8.3 Imperfections de surface
Les surfaces interne et externe de la bouteille finie doivent être exemptes d’imperfections susceptibles
de nuire à la sécurité de la bouteille en service. Se reporter à l’Annexe A pour obtenir des exemples
d’imperfections et une aide pour leur évaluation.
8.4 Contrôle ultrasons
8.4.1 Après le traitement thermique final de la bouteille et l’obtention de l’épaisseur finale de la paroi
cylindrique, chaque bouteille destinée à être utilisée avec de l’hydrogène, d’autres gaz fragilisants,
toxiques ou corrosifs à une pression d’épreuve supérieure à 60 bar, doit être examinée aux ultrasons
pour rechercher les imperfections internes, externes et sous-jacentes conformément à l’Annexe B.
8.4.2 En sus du contrôle ultrasons spécifié en 8.4.1, la surface cylindrique devant être fermée (pour
créer l’ogive et, dans le cas de bouteilles fabriquées à partir de tube, également le fond) doit subir un
contrôle ultrasons avant le procédé de formage afin de détecter tout défaut qui, après la fermeture,
pourrait être situé dans les extrémités de la bouteille.
Dans le cas de bouteilles produites à partir de tube (sous réserve que l’épaisseur du tube reste
inchangée), cet essai supplémentaire n’est pas requis si le tube est intégralement soumis à un contrôle
ultrasons avant la fermeture des extrémités conformément à l’Annexe B.
L’essai doit être réalisé aussi près que possible de l’extrémité ouverte de l’enveloppe.
La zone non soumise à essai doit s’étendre jusqu’à une longueur de 40 mm au maximum de l’extrémité
ouverte de l’enveloppe.
En 8.4.1 et 8.4.2, l
...