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.

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Status
Published
Publication Date
21-Aug-2019
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
22-Aug-2019
Completion Date
22-Aug-2019
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ISO 9809-3:2019 - Gas cylinders -- Design, construction and testing of refillable seamless steel gas cylinders and tubes
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ISO 9809-3:2019 - Bouteilles a gaz -- Conception, construction et essais des bouteilles a gaz et des tubes rechargeables en acier sans soudure
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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 9809-3:2019(E)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9809-3:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9809-3:2019(E)
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

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 9809-3:2019(E)

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
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 9809-3:2019(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.

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.
© ISO 2019 – All rights reserved v
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ISO 9809-3:2019(E)
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
---------------------- Page: 6 ----------------------
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
© ISO 2019 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 9809-3:2019(E)
— 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
highest pressure reached in a cylinder during a burst test
3.3
design stress factor

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
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
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9809-3:2019(E)
3.11
yield strength

stress value corresponding to the lower yield strength, R or for steels which do not exhibit a defined

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 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)

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
NOTE 1 bar = 10 Pa = 0,1 MPa.
p hydraulic test pressure, in bars, above atmospheric pressure

p observed pressure when cylinder starts yielding during hydraulic bursting test, in bars

r inside knuckle radius, in millimetres (see Figures 1 and 2)

R minimum guaranteed value of the yield strength (see 7.1.1), in megapascals, for the finished

cylinder

R actual value of the yield strength, in megapascals, as determined by the tensile test (see 10.2)

R minimum guaranteed value of the tensile strength, in megapascals, for the finished cylinder

R actual value of the tensile strength, in megapascals, as determined by the tensile test

(see 10.2)
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO 9809-3:2019(E)

S original cross-sectional area of tensile test piece, in square millimetres according to

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

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.

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

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
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ISO 9809-3:2019(E)

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
© ISO 2019 – All rights reserved 5
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ISO 9809-3:2019(E)
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 th
...

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 9809-3:2019(F)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9809-3:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

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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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 9809-3:2019(F)
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

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ISO 9809-3:2019(F)

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

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ISO 9809-3:2019(F)
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.
© ISO 2019 – Tous droits réservés v
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ISO 9809-3:2019(F)
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
© ISO 2019 – Tous droits réservés 1
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ISO 9809-3:2019(F)
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
pression la plus haute atteinte dans une bouteille lors d’un essai de rupture
3.3
facteur de contrainte théorique

rapport de la contrainte équivalente de paroi à la pression d’épreuve, p , à la contrainte minimale

d’élasticité garantie, R
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

2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 9809-3:2019(F)
3.9
pression d’épreuve
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

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 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

(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

NOTE 1 bar = 10 Pa = 0,1 MPa.
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ISO 9809-3:2019(F)

p pression d’épreuve hydraulique, exprimée en bars, au-dessus de la pression atmosphérique

p pression à la limite élastique observée pendant l’essai de rupture hydraulique et expri-

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-

teille finie

R valeur réelle de la limite d’élasticité, exprimée en mégapascals, déterminée par l’essai de

résistance à la traction (voir 10.2)

R valeur minimale garantie de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals, pour la

bouteille finie

R valeur réelle de la résistance à la traction, exprimée en mégapascals, déterminée par l’essai

de résistance à la traction (voir 10.2)

S section initiale de l’éprouvette de traction, exprimée en millimètres carrés, conformément à

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-

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

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.

4 © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 9809-3:2019(F)
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 s
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.