ISO 11119-3:2002
(Main)Gas cylinders of composite construction — Specification and test methods — Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with non-load-sharing metallic or non-metallic liners
Gas cylinders of composite construction — Specification and test methods — Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with non-load-sharing metallic or non-metallic liners
ISO 11119-3 specifies requirements for composite gas cylinders up to and including 450 l water capacity, for the storage and conveyance of compressed or liquefied gases with test pressures ranging up to and including 650 bar. ISO 11119-3 applies to: Fully wrapped composite cylinders with a non-load-sharing metallic or non-metallic liner (i.e. a liner that does not share the load of the overall cylinder design) and a design life from 10 years to non-limited life. Composite cylinders without liners (including cylinders without liners manufactured from two parts joined together) and with a test pressure of less than 60 bar. The cylinders are constructed: in the form of a disposable mandrel overwrapped with carbon fibre or aramid fibre or glass fibre (or a mixture thereof) in a resin matrix to provide longitudinal and circumferential reinforcement; in the form of two filament wound shells joined together. ISO 11119-3 does not address the design, fitting and performance of removable protective sleeves.
Bouteilles à gaz composites — Spécifications et méthodes d'essai — Partie 3: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées par des liners métalliques ou des liners non métalliques ne transmettant pas la charge
L'ISO 11119-3:2002 spécifie les exigences concernant les bouteilles à gaz composites, d'une contenance en eau inférieure ou égale à 450 l pour le stockage et le transport de gaz comprimés ou liquéfiés à des pressions d'essai inférieures ou égales à 650 bar. L'ISO 11119-3:2002 s'applique aux: Bouteilles entièrement bobinées, en matériau composite, avec un liner métallique ou non métallique ne transmettant pas la charge (c'est-à-dire un liner qui ne participe pas à la répartition de la charge s'exerçant sur la totalité de la bouteille), d'une durée de vie allant de 10 ans à une période illimitée. Bouteilles composites sans liner (y compris les bouteilles sans liner fabriquées en deux parties assemblées) ayant une pression d'épreuve inférieure à 60 bar. Les bouteilles sont construites par enroulement autour d'un mandrin jetable de fibres de carbone, d'aramide ou de verre (ou d'un mélange de ces fibres) enrobées dans une matrice de résine assurant le renfort longitudinal et circonférentiel; par assemblage de deux coques à enroulement filamentaire. L'ISO 11119-3:2002 ne concerne pas la conception, l'assemblage ou les performances des manchons de protection amovibles.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11119-3
First edition
2002-09-15
Gas cylinders of composite construction —
Specification and test methods —
Part 3:
Fully wrapped fibre reinforced composite
gas cylinders with non-load-sharing
metallic or non-metallic liners
Bouteilles à gaz composites — Spécifications et méthodes d'essai —
Partie 3: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées par
des liners non métalliques ou des liners métalliques ne transmettant pas la
charge
Reference number
ISO 11119-3:2002(E)
©
ISO 2002
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ISO 11119-3:2002(E)
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ISO 11119-3:2002(E)
Contents Page
Foreword . iv
Introduction. v
1 Scope. 1
2 Normative references. 2
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols. 4
5 Inspection and testing . 4
6 Materials. 5
6.1 Liner materials. 5
6.2 Composite materials. 5
7 Design and manufacture . 5
7.1 General . 5
7.2 Design submission . 6
7.3 Manufacturing. 8
8 Type approval procedure . 8
8.1 General requirements . 8
8.2 Prototype tests . 8
8.3 New design . 9
8.4 Design variant. 10
8.5 Qualification test procedures and criteria. 12
8.6 Failure of qualification tests. 24
9 Batch inspection and testing . 24
9.1 Liner. 24
9.2 Failure of liner batch tests. 25
9.3 Overwrap materials. 26
9.4 Composite cylinder . 26
9.5 Failure of qualification or batch tests . 27
10 Cylinder marking . 27
10.1 General . 27
10.2 Additional marking. 27
Annex A (informative) Examples of design approval certificate. 29
Annex B (informative) Specimen test reports. 30
Bibliography. 33
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ISO 11119-3:2002(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11119 may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11119-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee SC 3, Cylinder
design.
ISO 11119 consists of the following parts, under the general title Gas cylinders of composite construction —
Specification and test methods:
— Part 1: Hoop wrapped composite gas cylinders
— Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with load-sharing metal liners
— Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with non-load-sharing metallic or non-metallic
liners
Annexes A and B of this part of ISO 11119 are for information only.
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ISO 11119-3:2002(E)
Introduction
The purpose of ISO 11119 is to provide a specification for the design, manufacture, inspection and testing of
cylinders for world-wide usage. The objective is to balance design and economic efficiency against international
acceptance and universal utility.
ISO 11119 aims to eliminate the concern about climate, duplicate inspection and restrictions currently existing
because of lack of definitive International Standards and should not be construed as reflecting on the suitability of
the practice of any nation or region.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11119-3:2002(E)
Gas cylinders of composite construction — Specification and test
methods —
Part 3:
Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with
non-load-sharing metallic or non-metallic liners
1 Scope
This part of ISO 11119 specifies requirements for composite gas cylinders up to and including 450 l water capacity,
for the storage and conveyance of compressed or liquefied gases with test pressures ranging up to and including
1)
650 bar .
This part of ISO 11119 applies to:
a) Fully wrapped composite cylinders with a non-load-sharing metallic or non-metallic liner (i.e. a liner that does
not share the load of the overall cylinder design) and a design life from 10 years to non-limited life. For
cylinders with a design life in excess of 15 years, re-qualification is recommended in order for these cylinders
to remain in service beyond 15 years.
The cylinders are constructed in the form of a liner over-wrapped with carbon fibre or aramid fibre or glass fibre
(or a mixture thereof) in a resin matrix to provide longitudinal and circumferential reinforcement.
b) Composite cylinders without liners (including cylinders without liners manufactured from two parts joined
together) and with a test pressure of less than 60 bar. For cylinders with a design life in excess of 15 years, re-
qualification is recommended in order for these cylinders to remain in service beyond 15 years.
The cylinders are constructed:
1) in the form of a disposable mandrel overwrapped with carbon fibre or aramid fibre or glass fibre (or a
mixture thereof) in a resin matrix to provide longitudinal and circumferential reinforcement;
2) in the form of two filament wound shells joined together.
ISO 11439 applies to cylinders intended for use as fuel containers on natural gas vehicles.
ISO 11623 covers periodic inspection and re-testing of composite cylinders.
This part of ISO 11119 does not address the design, fitting and performance of removable protective sleeves.
Where these are fitted they should be considered separately.
5
1) 1 bar = 10 Pa.
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ISO 11119-3:2002(E)
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 11119. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 11119 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 527-1:1993, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
ISO 527-2:1993, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and
extrusion plastics
ISO 6506-1:1999, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1:1999, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G,
H, K, N, T)
ISO 6892:1998, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
ISO 7225:1994, Gas cylinders — Precautionary labels
ISO 11114-1:1997, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents —
Part 1: Metallic materials
ISO 11114-2:2000, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents —
Part 2: Non-metallic materials
ISO 11439:2000, Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for
automotive vehicles
ISO 13341:1997, Transportable gas cylinders — Fitting of valves to gas cylinders
ISO 13769:2002, Gas cylinders — Stamp marking
ASTM D 2343-95, Standard Test Method for Tensile Properties of Glass Fiber Strands, Yarns and Rovings Used in
Reinforced Plastics
ASTM D 4018-99, Standard Test Methods for Properties of Continuous Filament Carbon and Graphite Fiber Tows
SACMA SRM 16R-94, Recommended Test Method for Tow Tensile Testing of Carbon Fibers
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 11119, the following terms and definitions apply.
3.1
aramid fibre
continuous filaments of aramid laid up in tow form, used for reinforcement
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ISO 11119-3:2002(E)
3.2
batch
collective term for a set of homogeneous items or material
NOTE The number of items in a batch may vary according to the context in which the term is used.
3.3
batch of metallic liners
quantity of liners of the same nominal diameter, length, thickness and design, from the same material cast and heat
treated to the same conditions of temperature and time
3.4
batch of non-metallic liners
quantity of liners of the same nominal diameter, length, thickness and design, made successively from the same
batch of materials and subjected to the same manufacturing process
3.5
batch of finished cylinders
production quantity of up to 200 finished cylinders successively produced (plus finished cylinders required for
destructive testing), of the same nominal diameter, length, thickness and design
NOTE The batch of finished cylinders may contain different batches of liners, fibres and matrix materials.
3.6
burst pressure
highest pressure reached in a cylinder during a burst test
3.7
carbon fibre
continuous filaments of carbon laid up in tow form, used for reinforcement
3.8
composite overwrap
combination of fibres and matrix
3.9
dedicated gas service
service in which a cylinder is to be used only with a specified gas or gases
3.10
equivalent fibre
fibre manufactured from the same nominal raw materials, using the same process of manufacture and having the
same physical structure and the same nominal physical properties, and where the average tensile strength and
modulus is within ± 5 % of the fibre properties in an approved cylinder design
NOTE Carbon fibres made from the same precursor can be equivalent, but aramid, carbon and glass fibres are not
equivalent.
3.11
equivalent liner
liner equivalent to a liner in a previously prototype tested cylinder when any of the following apply:
the liner is of the prototype tested design except that it has been manufactured in a different factory;
the liner is of the prototype tested design except that it has been manufactured using a significantly different
process to that used to produce the prototype tested design;
the liner is of the prototype tested design except that it has been given a heat treatment outside the limits
specified in the prototype tested design
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ISO 11119-3:2002(E)
3.12
exterior coating
layers of material applied to the cylinder as protection or for cosmetic purposes
NOTE The coating may be clear or pigmented.
3.13
fully-wrapped cylinder
cylinder reinforced with fibres in a resin matrix to take both circumferential and longitudinal stress
3.14
glass fibre
continuous filaments of glass laid up in tow form, used for reinforcement
3.15
liner
inner portion of the composite cylinder, comprising a metallic or non-metallic vessel, whose purpose is both to
contain the gas and transmit the gas pressure to the fibres
3.16
matrix
material which is used to bind and hold the fibres in place
3.17
non-load-sharing liner
liner which has a burst pressure less than 5 % of the nominal burst pressure of the finished composite cylinder
4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations
Symbol Designation Unit
p Burst pressure of finished cylinder bar
b
p Test pressure bar
h
p Maximum developed pressure at 65 °C bar
max
p Working pressure bar
W
5 Inspection and testing
Evaluation of conformance is required to be performed in accordance with the relevant regulations of the countries
where the cylinders are used.
In order to ensure that the cylinders conform to this part of ISO 11119 they shall be subject to inspection and
testing in accordance with clauses 6, 7, 8 and 9 by an authorized inspection body (hereafter referred to as “the
inspector”) recognized in the countries of use. The inspector shall be competent for inspection of composite
cylinders.
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ISO 11119-3:2002(E)
6 Materials
6.1 Liner materials
6.1.1 The liner (including metal boss) shall be manufactured from a material suitable for the gas to be contained.
See ISO 11114-1 and ISO 11114-2. Furthermore, the liner materials shall be evaluated by the manufacturer and
approved by the inspector as suitable for the specific application. Metal bosses attached to a non-metallic liner
shall fulfil the performance requirements of this part of ISO 11119.
6.1.2 The materials used shall be of uniform and consistent quality. The composite cylinder manufacturer shall
verify that each new batch of materials has the correct properties and is of satisfactory quality, and maintain
records from which the batch of materials used for the manufacture of each cylinder can be identified. A certificate
of conformance from the liner material manufacturer is considered acceptable for the purposes of verification.
6.2 Composite materials
6.2.1 The overwrap materials shall be carbon fibre or aramid fibre or glass fibre, or any mixture thereof.
6.2.2 The resin matrix and, for cylinders manufactured in two halves, the adhesive, shall be a polymer suited to
the application, environment and intended life of the product, e.g. epoxy or modified epoxy with amine or anhydride
curing agent, vinyl esters or polyesters.
6.2.3 The suppliers of the filament material, the resin matrix component material and, if applicable, the adhesive
component material shall provide sufficient documentation for the composite cylinder manufacturer to be able to
identify fully the batch of materials used in the manufacture of each cylinder.
6.2.4 The materials used shall be of uniform and consistent quality. The composite cylinder manufacturer shall
verify that each new batch of materials has the correct properties and is of satisfactory quality, and maintain
records from which the batch of materials used for the manufacture of each cylinder can be identified. A certificate
of conformance from the material manufacturer is considered acceptable for the purposes of verification.
6.2.5 Batches of materials shall be identified and documented to the satisfaction of the inspector.
6.2.6 The manufacturer shall ensure that there is no adverse reaction between the liner and the reinforcing fibre
by the application of a suitable protective coating to the liner prior to the wrapping process (if necessary).
7 Design and manufacture
7.1 General
7.1.1 A fully-wrapped composite gas cylinder with non-load-sharing metallic or non-metallic liner or no liner shall
comprise the following parts:
for cylinders with a liner, an internal metal or non-metallic liner which carries no significant load;
metallic boss(es) for thread connections, where these are part of the design;
a composite overwrap formed by layers of continuous fibres in a matrix; when no liner is used this overwrap
may be manufactured in two halves subsequently joined together;
an optional exterior coating to provide external protection; when this is an integral part of the design it shall be
permanent.
NOTE The cylinder may also include additional parts such as rings, bases etc.
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ISO 11119-3:2002(E)
7.1.2 Cylinders may be designed with one or two openings along the central axis only. Parallel threads shall
extend completely through the neck or have sufficient threads to allow full engagement of the valve.
7.1.3 The composite cylinder shall be certified by the inspector. The inspector shall certify that the design,
manufacture, inspection and testing were carried out in accordance with this part of ISO 11119. Examples of
certificates are shown in annexes A and B.
7.1.4 The cylinders shall be designed for high reliability under sustained load and cyclic loading. Therefore it is
necessary to take account of the properties of the individual composite fibres and to establish their respective
minimum fibre stress ratios.
The fibre stress ratio is defined as the fibre stress at calculated design minimum burst pressure divided by the fibre
stress at 2/3 times test pressure.
The minimum fibre stress ratios shall be as follows:
glass 3,4
aramid 3,1
carbon 2,4
7.1.5 For cylinders without liners and which are manufactured from two parts joined together, the following
minimum design requirements shall be met:
bond line angle of joint shall be less than 10°;
adhesive thickness shall be less than 0,25 mm;
the length (width) of the adhesive joint shall be greater than or equal to 10 times the minimum wall thickness of
the cylindrical part.
7.2 Design submission
7.2.1 The design submission for each new design of cylinder shall include a detailed drawing, along with
documentation of the design including stress analysis, manufacturing and inspection particulars as detailed in
7.2.2, 7.2.3, 7.2.4 and 7.2.5.
7.2.2 Documentation for the liner and metal boss(es) shall include:
a) material(s), including limits of chemical analysis;
b) dimensions, minimum thickness, straightness and out-of-roundness with tolerances;
c) process and specification of manufacture;
d) heat-treatment, temperatures, duration and tolerances;
e) inspection procedures (minimum requirements);
f) material properties;
g) dimensional details of valve threads and any other permanent features;
h) method of sealing boss to liner for bonded bosses.
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ISO 11119-3:2002(E)
7.2.3 Documentation for composite overwrap shall include:
a) fibre material, specification and mechanical properties requirements;
b) fibre construction, strand-geometry and treatment;
c) resin system, main components and resin bath temperature where applicable;
d) resin system, curing agent, materials and specifications where applicable;
e) resin system, accelerator, materials and specifications where applicable;
f) overwrap construction including the number of strands used and details of pre-stressing where applicable;
g) curing process, temperatures, duration and tolerances;
h) adhesive system, main components and specifications where applicable;
i) adhesive system, curing agent, materials and specifications where applicable;
j) adhesive system, accelerator, materials and specifications where applicable;
k) for cylinders without liners where comprised of two wound shells, dimensions of adhesive bond (length, angle
of bond, thickness of adhesive).
7.2.4 Documentation for the composite cylinder shall include:
a) water capacity in litres;
b) list of intended contents if intended for dedicated gas service;
c) composite cylinder test pressure, p ;
h
d) working pressure, p (if applicable) not exceeding 2/3 times test pressure;
w
e) maximum developed pressure at 65 °C for specific dedicated gas(es), p ;
max
f) design minimum burst pressure [see 8.5.3.2)];
g) tensioning of the fibre at winding (where applicable);
h) design life in years;
i) for cylinders without liners, the method of sealing the boss to cylinder (if applicable).
7.2.5 Stress analysis shall be carried out and documentation shall be provided in accordance with the following.
The stresses in the composite material(s) and in the liner shall be calculated using appropriate finite element stress
analysis or other stress analysis programmes, which take account of the non-linear material behaviour of the liner.
The nominal thickness and nominal properties of the respective materials shall be used for the calculations.
A table summarizing the stresses at 2/3 times test pressure, test pressure and design minimum burst pressure
shall be provided. The fibre stress ratio(s) for the design shall exceed those stated in 7.1.4.
NOTE There is no standardized calculation method for the stress analysis. Therefore the objective of this clause is to
demonstrate only that the design stress ratios have been met.
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ISO 11119-3:2002(E)
7.3 Manufacturing
7.3.1 The liner and metal bosses, where incorporated, shall be manufactured in accordance with the
manufacturer's design (see 7.2.2).
7.3.2 For composite cylinders fabricated from a non-load-sharing liner, or fabricated on a disposable mandrel,
fully over-wrapped with layers of resin-impregnated continuous fibres, winding shall be applied in the longitudinal
and the circumferential direction applied under controlled tension to develop the design composite thickness and as
specified in 7.2.3. Liners may be stripped and re-wound provided that the overwrap has not been cured. The liner
shall not be over-wrapped if it has been damaged or scored by the stripping process.
For cylinders without liners, manufactured from two parts joined together, the individual parts shall be wound to
develop the required composite thickness before being joined with appropriate adhesive.
7.3.3 After winding is completed the composite shall be cured (if appropriate) using a controlled temperature
profile as specified in the documentation in 7.2.3. The maximum temperature shall be such that the mechanical
properties of the liner material, if fitted, and composite overwrap are not adversely affected.
7.3.4 If cylinders are subjected to fibre tensioning during winding the tensioning shall be recorded or monitored.
8 Type approval procedure
8.1 General requirements
The design submission of each new design of cylinder shall be submitted by the manufacturer to the inspector. The
type approval tests detailed in 8.2 shall be carried out on each new design or design variant under the supervision
of the inspector.
8.2 Prototype tests
8.2.1 A minimum of 30 cylinders that are guaranteed by the manufacturer to be representative of the new design
shall be made available for prototype testing.
8.2.2 If, for special applications, the total number of cylinders required is less than 30, enough cylinders shall be
made to complete the prototype tests required, in addition to the production quantity. Then the approval validity is
limited to this batch only.
8.2.3 For a limited design change (design variant), in accordance with Table 2, a reduced number of cylinders
may be selected by the inspector.
8.2.4 The inspector shall verify that the batch of liners, prior to being wrapped, complies with the design
requirements and is inspected and tested in accordance with 9.1.
8.2.5 The inspector shall verify that the composite material(s), prior to the cylinders being wrapped, comply with
the design requirements and are tested in accordance with 9.3.
8.2.6 The inspector shall verify that all cylinders in the batch produced for new design approval comply with the
design submission and are tested in accordance with 9.4.
8.2.7 The inspector shall supervise the following tests on the cylinders selected:
a) hydraulic proof pressure test, in accordance wit
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11119-3
Première édition
2002-09-15
Bouteilles à gaz composites —
Spécifications et méthodes d'essai —
Partie 3:
Bouteilles à gaz composites entièrement
bobinées renforcées par des liners
métalliques ou des liners non métalliques
ne transmettant pas la charge
Gas cylinders of composite construction — Specification and test
methods —
Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders with non-
load-sharing metallic or non-metallic liners
Numéro de référence
ISO 11119-3:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO 11119-3:2002(F)
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Version française parue en 2003
Publié en Suisse
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ISO 11119-3:2002(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 2
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles . 4
5 Contrôle et essais . 4
6 Matériaux . 5
6.1 Matériaux des liners. 5
6.2 Matériaux composites . 5
7 Conception et fabrication. 5
7.1 Généralités. 5
7.2 Dossier soumettant le prototype. 6
7.3 Fabrication. 8
8 Procédure d'approbation de prototype . 8
8.1 Exigences générales. 8
8.2 Essais de prototype. 8
8.3 Nouvelle conception. 9
8.4 Variantes de conception. 10
8.5 Mode opératoire et critères d’essais d’homologation . 13
8.6 Non-satisfaction aux essais de qualification . 27
9 Contrôle et essai des lots . 27
9.1 Liner. 27
9.2 Non-satisfaction aux essais de lots de liners . 28
9.3 Matériaux de l’enveloppe . 28
9.4 Bouteille en matériau composite. 28
9.5 Non-satisfaction à la qualification ou aux essais de lot . 29
10 Marquage de la bouteille . 30
10.1 Généralités. 30
10.2 Inscriptions complémentaires . 30
Annexe A (informative) Exemples de certificats d’approbation de modèle . 31
Annexe B (informative) Rapports d'essai relatifs aux éprouvettes. 32
Bibliographie . 35
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ISO 11119-3:2002(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 11119 peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11119-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité SC 3,
Construction des bouteilles.
L'ISO 11119 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Bouteilles à gaz composites —
Spécifications et méthodes d'essai:
Partie 1: Bouteilles à gaz frettées en matériau composite
Partie 2: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées par des liners métalliques
transmettant la charge
Partie 3: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées par des liners métalliques ou des
liners non métalliques ne transmettant pas la charge
Les annexes A et B de la présente partie de l’ISO 11119 sont données uniquement à titre d’information.
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ISO 11119-3:2002(F)
Introduction
La présente Norme Internationale a pour objet de présenter une spécification sur la conception, la fabrication,
le contrôle et les essais d’une bouteille à usage international. Son objectif est d'équilibrer l’efficacité
conceptuelle et économique par rapport aux critères d’acceptation internationaux et d’utilité universelle.
La présente partie de l’ISO 11119 vise à faire abstraction du climat, des contrôles redondants et des
restrictions de règles existant actuellement du fait de l’absence de Normes internationales reconnues. Il
convient de ne pas considérer la présente Norme internationale comme le reflet des pratiques d’une nation ou
d’une région quelconque.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11119-3:2002(F)
Bouteilles à gaz composites — Spécifications et méthodes
d'essai —
Partie 3:
Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées
par des liners métalliques ou des liners non métalliques ne
transmettant pas la charge
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les exigences concernant les bouteilles à gaz composites, d’une
contenance en eau inférieure ou égale à 450 l pour le stockage et le transport de gaz comprimés ou liquéfiés
1)
à des pressions d’essai inférieures ou égales à 650 bar .
La présente partie de l’ISO 11119 s’applique aux
a) Bouteilles entièrement bobinées, en matériau composite, avec un liner métallique ou non métallique ne
transmettant pas la charge (c’est-à-dire un liner qui ne participe pas à la répartition de la charge
s’exerçant sur la totalité de la bouteille), d’une durée de vie allant de 10 ans à une période illimitée. Afin
que les bouteilles ayant une durée de vie à la conception supérieure à 15 ans puissent rester en
circulation au-delà de cette limite, il est recommandé de les soumettre à une requalification.
Les bouteilles sont constituées d’un liner enrobé de fibre de carbone, de fibre d’aramide ou de fibre de
verre (ou d’un mélange de ces matériaux) contenu dans une matrice en résine pour obtenir un renfort
longitudinal ou circonférentiel.
b) Bouteilles composites sans liner (y compris les bouteilles sans liner fabriquées en deux parties
assemblées) ayant une pression d’épreuve inférieure à 60 bar. Afin que les bouteilles ayant une durée de
vie à la conception supérieure à 15 ans puissent rester en circulation au-delà de cette limite, il est
recommandé de les soumettre à une requalification.
Les bouteilles sont construites
1) par enroulement autour d’un mandrin jetable de fibres de carbone, d’aramide ou de verre (ou d’un
mélange de ces fibres) enrobées dans une matrice de résine assurant le renfort longitudinal et
circonférentiel;
2) par assemblage de deux coques à enroulement filamentaire.
L'ISO 11439 s'applique aux bouteilles destinées à être utilisées comme réservoirs à carburant sur les
véhicules fonctionnant au gaz naturel.
L'ISO 11623 traite du contrôle périodique et des réépreuves des bouteilles composites.
5
1) 1 bar = 10 Pa.
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ISO 11119-3:2002(F)
La présente partie de l’ISO 11119 ne concerne pas la conception, l’assemblage ou les performances des
manchons de protection amovibles. Lorsque ceux-ci sont assemblés, il convient de les considérer séparément.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 11119. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties
prenantes aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 11119 sont invitées à rechercher la possibilité
d'appliquer les éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non
datées, la dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI
possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
ISO 527-1:1993, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux
ISO 527-2:1993, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 2: Conditions d’essai des
plastiques pour moulage et extrusion
ISO 6506-1:1999, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d’essai
ISO 6508-1:1999, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d'essai (échelles A,
B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 6892:1998, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
ISO 7225:1994, Bouteilles à gaz — Étiquettes de risque
ISO 11114-1:1997, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des
robinets avec les contenus gazeux — Partie 1: Matériaux métalliques
ISO 11114-2:2000, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des
robinets avec les contenus gazeux — Partie 2: Matériaux non métalliques
ISO 11439:2000, Bouteilles à gaz — Bouteilles haute pression pour le stockage de gaz naturel utilisé comme
carburant à bord des véhicules automobiles
ISO 13341:1997, Bouteilles à gaz transportables — Montage des robinets sur les bouteilles à gaz
ISO 13769:2002, Bouteilles à gaz — Marquage
ASTM D 2343-95, Standard Test Method for Tensile Properties of Glass Fiber Strands, Yarns and Rovings Used
in Reinforced Plastics
ASTM D 4018-99, Standard Test Methods for Properties of Continuous Filament Carbon and Graphite Fiber
Tows
SACMA SRM 16R-94, Recommended Test Method for Tow Tensile Testing of Carbon Fibers
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 11119, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
fibre d’aramide
filaments continus d'aramide disposés sous forme de filasse, utilisés comme renfort
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ISO 11119-3:2002(F)
3.2
lot
terme collectif désignant un ensemble homogène d'articles ou de matériaux
NOTE Le nombre d'unités d’un lot peut varier selon le contexte d’utilisation du terme.
3.3
lot de liners métalliques
ensemble de liners de diamètre nominal, de longueur, d'épaisseur et de conception identiques, provenant de
la même coulée de matériau et ayant subi le même traitement thermique dans des conditions de température
et de durée identiques
3.4
lot de liners non métalliques
ensemble de liners de diamètre nominal, de longueur, d'épaisseur et de conception identiques, provenant du
même lot de matériaux et ayant subi le même procédé de fabrication
3.5
lot de bouteilles finies
ensemble de fabrication constitué au maximum de 200 bouteilles finies (plus les bouteilles finies requises
pour les essais destructifs), de diamètre nominal, de longueur, d'épaisseur et de conception identiques
NOTE Le lot de bouteilles finies peut contenir différents lots de liners, de fibres et de matériaux de matrice.
3.6
pression de rupture
pression maximale obtenue à l’intérieur d’une bouteille au cours d’un essai de rupture
3.7
fibre de carbone
filaments continus de carbone disposés sous forme de filasse, employés comme renfort
3.8
enveloppe composite
combinaison de fibres et d’une matrice
3.9
service de gaz spécialisé
utilisation d’une bouteille dédiée à un ou à des gaz spécifiques
3.10
fibre équivalente
fibre fabriquée à partir du même matériau brut, par le même procédé de fabrication, ayant la même structure
et les mêmes propriétés nominales physiques, et dont la résistance moyenne à la traction et le module
correspondent à ± 5 % aux propriétés de la fibre utilisée dans une conception de bouteille approuvée
NOTE Les fibres de carbone faites avec le même prototype peuvent être équivalentes, mais les fibres d’aramide, les
fibres de carbone et les fibres de verre ne sont pas équivalentes.
3.11
liner équivalent
liner équivalent au liner d’une bouteille préalablement soumise à un essai de prototype et qui peut être
de même conception que le prototype essayé, sauf qu’il est fabriqué dans une usine différente;
de même conception que le prototype essayé, sauf qu’il est fabriqué selon un procédé très différent de
celui utilisé pour le prototype essayé;
de même conception que le prototype essayé, sauf qu’il a reçu un traitement thermique en dehors des
limites spécifiées pour le prototype essayé
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ISO 11119-3:2002(F)
3.12
revêtement extérieur
couches de matériaux appliquées sur la bouteille comme protection ou dans un but esthétique
NOTE Le revêtement peut être clair ou pigmenté.
3.13
bouteille entièrement bobinée
bouteille renforcée par des fibres dans une matrice en résine permettant de supporter des contraintes aussi
bien longitudinales que circonférentielles
3.14
fibre de verre
filaments de verre continus, disposés sous forme de filasse, utilisés comme renfort
3.15
liner
partie interne de la bouteille composite, constituée d'un récipient métallique ou non métallique et destinée à
contenir le gaz et à transmettre la pression du gaz aux fibres
3.16
matrice
matériau utilisé pour lier et maintenir les fibres en place
3.17
liner ne transmettant pas la charge
liner ayant une pression de rupture inférieure à 5 % de la pression de rupture nominale de la bouteille
composite finie
4 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Les symboles et leurs désignations
Symbole Désignation Unité
p
Pression de rupture de la bouteille finie
bar
b
p Pression d’épreuve
bar
h
p Pression maximale développée à 65 °C
bar
max
p
Pression de travail
bar
w
5 Contrôle et essais
L’évaluation de la conformité doit être effectuée en accord avec les règlements en vigueur des pays dans
lesquels les bouteilles sont utilisées.
Afin que les bouteilles soient conformes à la présente partie de l’ISO 11119, elles doivent être contrôlées et
soumises à des essais effectués conformément aux articles 6, 7, 8 et 9 par un organisme de contrôle agréé
(ci-après dénommé «contrôleur») reconnu dans les pays d'utilisation. Ce contrôleur doit être habilité pour le
contrôle des bouteilles.
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ISO 11119-3:2002(F)
6 Matériaux
6.1 Matériaux des liners
6.1.1 Les liners (y compris les bossages métalliques) doivent être fabriqués dans un matériau compatible
avec le gaz à contenir. Voir ISO 11114-1 et ISO 11114-2. De plus, les matériaux de liner doivent être évalués
par le fabricant et approuvés par le contrôleur comme étant adaptés à l’application spécifique. Les bossages
métalliques attachés à un liner non métallique doivent satisfaire aux exigences requises dans la présente
partie de l’ISO 11119.
6.1.2 Les matériaux utilisés doivent être de qualité uniforme et constante. Le fabricant des bouteilles en
matériau composite doit vérifier que chaque nouveau lot de matériaux possède les propriétés voulues et est
de qualité satisfaisante. Il doit tenir les registres à partir desquels il est possible d’identifier le lot de matériaux
utilisés pour la fabrication de chaque bouteille. Un certificat de conformité délivré par le fabricant de matériau
du liner est considéré comme acceptable dans le cadre du contrôle.
6.2 Matériaux composites
6.2.1 Les matériaux des filaments de l’enveloppe doivent être en fibres de carbone, d’aramide ou de verre
ou un mélange de ces matériaux.
6.2.2 La matrice en résine et, dans le cas de bouteilles en deux parties, l’adhésif doivent être un polymère
adapté à l’application, à l’environnement et à la durée de vie prévue du produit, par exemple un époxy ou un
époxy modifié par un agent durcisseur à l'amine ou à l’anhydride, des esters de vinyle et des polyesters.
6.2.3 Les fournisseurs du matériau du filament, du constituant de la matrice en résine et, le cas échéant, du
matériau constitutif de l’adhésif doivent mettre à la disposition du fabricant de bouteilles composites une
documentation suffisamment complète pour qu'il soit en mesure d’identifier entièrement le lot des matériaux
utilisés pour la fabrication de chaque bouteille.
6.2.4 Les matériaux utilisés doivent être de qualité uniforme et logique. Le fabricant des bouteilles
composites doit vérifier que chaque nouveau lot de matériaux possède les propriétés voulues et qu'il est de
qualité satisfaisante. De plus, il doit tenir des registres à partir desquels il est possible d’identifier le lot des
matériaux utilisés pour la fabrication de chaque bouteille. Un certificat de conformité délivré par le fabricant du
matériau est considéré comme acceptable dans le cadre du contrôle.
6.2.5 Les lots des matériaux doivent être identifiés et leur traçabilité doit être trouvée à la demande du
contrôleur.
6.2.6 Le fabricant doit s’assurer qu’il n'y a aucune réaction défavorable entre le liner et la fibre de
renforcement par application d'un revêtement de protection adapté sur le liner, avant de procéder à
l’enroulement (si nécessaire).
7 Conception et fabrication
7.1 Généralités
7.1.1 Une bouteille à gaz composite entièrement bobinée avec un liner métallique ou un liner non
métallique ne transmettant pas la charge ou sans liner doit comporter les parties suivantes:
pour les bouteilles avec un liner, un liner métallique ou non métallique interne ne transmettant aucune
charge significative;
un (des) bossage(s) métallique(s) pour les raccordements filetés, lorsque cela est prévu dans la
conception;
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une enveloppe composite constituée de couches de fibres continues dans une matrice; si aucun liner
n’est utilisé, cette enveloppe peut être constituée de deux parties réunies ultérieurement;
un revêtement extérieur facultatif conférant une protection externe; ce revêtement doit être permanent
lorsqu’il fait partie intégrante de la conception.
NOTE La bouteille peut également inclure des pièces complémentaires telles que bagues, socles, etc.
7.1.2 Les bouteilles peuvent être conçues avec une ou deux ouvertures le long de l'axe central uniquement.
Des filetages cylindriques doivent se prolonger complètement dans la collerette ou avoir suffisamment de
filets pour permettre un engagement total du robinet.
7.1.3 La bouteille composite doit être certifiée par le contrôleur. Ce dernier doit garantir que la conception,
la fabrication, le contrôle et les essais ont été exécutés conformément à la présente partie de l’ISO 11119.
Des exemples de certificats sont présentés à titre d’exemple dans les annexes A et B.
7.1.4 Les bouteilles doivent être conçues pour garantir une fiabilité élevée dans des conditions de charges
de longue durée et sous effort cyclique. Par conséquent, il est nécessaire de tenir compte des propriétés des
différentes fibres composites et d’établir leur taux minimal de contrainte par fibre.
Le taux de contrainte de la fibre se définit comme le rapport de la contrainte qui s’exerce dans la fibre à la
pression de rupture minimale de conception calculée à celle qui s’exerce aux 2/3 de la pression d’épreuve.
Les taux minimaux de contrainte des fibres doivent être les suivants:
pour le verre: 3,4
pour l’aramide: 3,1
pour le carbone: 2,4
7.1.5 Les bouteilles sans liner fabriquées par l’assemblage de deux parties séparées doivent être
conformes aux exigences de conception minimales suivantes:
l’angle de ligne de jointage doit être inférieur à 10°;
l’épaisseur de l’adhésif doit être inférieure à 0,25 mm;
la longueur (largeur) du joint adhésif doit être égale ou supérieure à 10 fois l’épaisseur minimale de paroi
de la partie cylindrique de la bouteille.
7.2 Dossier soumettant le prototype
7.2.1 Pour chaque nouveau prototype de bouteille, le dossier doit inclure un schéma détaillé et la
documentation relative au prototype comprenant l'analyse des contraintes, les renseignements concernant la
fabrication et le contrôle, comme détaillé en 7.2.2, en 7.2.3, en 7.2.4 et en 7.2.5.
7.2.2 La documentation relative au liner et au(x) bossage(s) métallique(s) doit inclure:
a) le(s) matériau(x), y compris les limites de l'analyse chimique;
b) les dimensions, l’épaisseur minimale et les tolérances de rectitude et d’ovalisation;
c) le procédé et la spécification de fabrication;
d) le traitement thermique, les températures, la durée et les tolérances;
e) les modes opératoires de contrôle (exigences minimales);
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ISO 11119-3:2002(F)
f) les propriétés du matériau;
g) les détails dimensionnels des filetages de robinet et toutes les autres caractéristiques permanentes;
h) la méthode d’étanchéité du bossage au liner pour les bossages collés.
7.2.3 La documentation relative à l’enveloppe composite doit inclure:
a) le matériau constitutif des fibres, la spécification et les exigences en matière de propriétés mécaniques;
b) la construction des fibres, la géométrie des brins et le traitement;
c) le système de résine, les principaux composants et la température du bain de résine le cas échéant;
d) le système de résine, l’agent de traitement, les matériaux et les spécifications le cas échéant;
e) le système de résine, l’accélérateur, les matériaux et les spécifications le cas échéant;
f) la construction de l’enveloppe y compris le nombre de brins employés et le détail des précontraintes le
cas échéant;
g) la méthode de traitement, les températures, la durée et les tolérances;
h) le système adhésif, les principaux composants et les spécifications le cas échéant:
i) le système adhésif, l’agent de traitement, les matériaux et les spécifications le cas échéant;
j) le système adhésif, l’accélérateur, les matériaux et les spécifications le cas échéant;
k) les dimensions du joint adhésif (la longueur, l’angle de jointage et l’épaisseur de l’adhésif) pour les
bouteilles sans liner faites de deux coques assemblées.
7.2.4 La documentation des bouteilles en matériau composite doit inclure:
a) la contenance en eau, exprimée en litres;
b) la liste des contenus prévus dans les cas de bouteilles dédiées à un service de gaz spécialisé;
c) la pression d’épreuve, p , de la bouteille composite;
h
d) la pression de travail, p (le cas échéant) qui ne doit pas dépasser les 2/3 de la pression d’épreuve;
w
e) la pression maximale développée à 65 °C dans le cas de bouteilles dédiées à des gaz spécialisés, p ;
max
f) la pression de rupture minimale de conception (voir 8.5.3.2);
g) la mise en tension de la fibre lors de l’enroulement filamentaire (le cas échéant);
h) la durée de vie théorique en années;
i) la méthode d’étanchéité du bossage pour les bouteilles sans liner (le cas échéant).
7.2.5 L'analyse des contraintes doit être exécutée et la documentation fournie conformément à ce qui suit.
Les contraintes dans le ou les matériaux en composite et dans le liner doivent être calculées d’après une
analyse appropriée des contraintes, selon la méthode des éléments finis, ou en utilisant d'autres programmes
d'analyse des contraintes qui tiennent compte du comportement non linéaire du matériau du liner. Les
épaisseurs et propriétés nominales des matériaux respectifs doivent être prises en compte pour les calculs.
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ISO 11119-3:2002(F)
Un tableau résumant les contraintes aux 2/3 de la pression d’épreuve, à la pression d’épreuve et à la pression
de rupture minimale de conception doit être fourni. Le(s) taux de contrainte des fibres du prototype doi(ven)t
être supérieur(s) à celui (ceux) spécifié(s) en 7.1.4.
NOTE Il n'existe aucune méthode de calcul normalisée pour l'analyse des contraintes. Par conséquent, le présent
paragraphe ne vise qu’à démontrer que les taux de cont
...
Questions, Comments and Discussion
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