ISO 13985:2006
(Main)Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks
Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks
ISO 13985:2006 specifies the construction requirements for refillable fuel tanks for liquid hydrogen used in land vehicles as well as the testing methods required to ensure that a reasonable level of protection from loss of life and property resulting from fire and explosion is provided. It is applicable to fuel tanks intended to be permanently attached to land vehicles.
Hydrogène liquide — Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres
General Information
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 13985
Первое издание
2006-11-01
Жидкий водород. Топливные баки
для наземного транспорта
Liquid hydrogen. Land vehicle fuel tanks
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 13985:2006(R)
©
ISO 2006
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на установку интегрированных шрифтов в компьютере, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDFоптимизированы для печати. Были приняты во внимание все меры
предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами – членами ISO. В
редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просим информировать Центральный секретариат по
адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2006
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO по адресу ниже или членов ISO в стране регистрации пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Содержание Страница
Предисловие .iv
Введение .v
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .1
3 Термины и определения .2
4 Требования .3
4.1 Общие требования .3
4.2 Механические напряжения .4
4.3 Температурные напряжения .5
4.4 Материалы .5
4.5 Конструкция.6
4.6 Изоляция .6
4.7 Вспомогательные устройства .6
4.8 Изготовление и сборка.8
5 Испытания типа .8
5.1 Утверждение новых конструктивных решений.8
5.2 Испытание внутреннего бака на разрыв под действием внутреннего давления .9
5.3 Испытание на термическую автономность.9
5.4 Проверка уровня максимального наполнения.9
5.5 Испытания типа вспомогательного устройства .9
6 Стандартные проверки и инспекция .9
6.1 Общие положения .9
6.2 Проверка под давлением.9
6.3 Проверка герметичности.10
6.4 Проверка габаритных размеров.10
6.5 Проверки сварных швов с разрушением и без разрушения образца.10
6.6 Визуальный контроль .10
7 Нанесение маркеров и этикеток .11
7.1 Метод маркировки.11
7.2 Маркировки внутреннего бака .11
7.3 Маркировки на наружной оболочке.11
7.4 Временные маркировки для первой заправки.12
Приложение A (нормативное) Рабочие диапазоны топливного бака.13
Приложение B (информативное) Водородная совместимость.14
Приложение C (нормативное) Испытания типа топливного бака .15
Приложение D (нормативное) Испытания типов вспомогательных устройств .17
© ISO 2006 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. Что касается стандартизации в области электротехники, то
ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной электротехнической комиссией (IEC).
Проекты международных стандартов разрабатываются в соответствии с правилами Директив ISO/IEC,
Часть 2.
Основная задача технических комитетов заключается в подготовке международных стандартов.
Проекты международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-
членам на голосование. Их опубликование в качестве международных стандартов требует одобрения
не менее 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы настоящего международного стандарта могут быть
объектом патентных прав. Международная организация по стандартизации не может нести
ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех патентных прав.
Международный стандарт ISO 13985 подготовил Технический комитет ISO/TC 197, Водородные
технологии.
iv © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Введение
Топливные баки, описание которых дается в настоящем международном стандарте, предназначаются
для применения во взаимодействии с системой подачи топлива. Сопряжение устройств системы питания
наземного транспорта смотрите в ISO 13984.
© ISO 2006 – Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 13985:2006(R)
Жидкий водород. Топливные баки для наземного транспорта
1 Область применения
Настоящий международный стандарт задает конструкционные требования к топливным бакам, которые
заправляются жидким водородом и используются в наземных транспортных средствах. Здесь также
определяются методы проведения испытаний, необходимых для обеспечения целесообразного уровня
предохранения людей и имущества, которым угрожает опасность в результате воспламенения и взрыва
водородного топлива.
Международный стандарт применим к топливным бакам, предназначенным для постоянной установки
на наземном транспорте.
2 Нормативные ссылки
Следующие нормативные документы являются обязательными для применения с настоящим
международным стандартом. Для жестких ссылок применяются только указанное по тексту издание.
Для плавающих ссылок необходимо использовать самое последнее издание нормативного ссылочного
документа (включая любые изменения).
ISO 188:1998, Каучук вулканизованный или термопластичный. Испытание на ускоренное старение и
теплостойкость
ISO 1431-1, Каучук вулканизованный или термопластичный. Стойкость к растрескиванию под
действием озона. Часть 1. Определение деформации в статических и динамических условиях
ISO 2768-1, Допуски общие. Часть 1: Допуски на линейные и угловые размеры без указания допусков
на отдельные размеры
ISO 6957, Сплавы медные. Испытания в среде аммиака для определения стойкости к коррозии под
напряжением
ISO 9227, Испытания на коррозию в искусственных атмосферах. Испытания в соляном тумане
ISO 13984, Водород сжиженный. Сопряжение устройств системы питания наземного транспорта
ISO 21010, Криогенные сосуды. Совместимость газа с материалами
ISO 21013-3, Сосуды криогенные. Ограничители давления для работы в криогенных условиях. Часть 3.
Определение размеров и вместимости
ISO 21014,Сосуды криогенные. Криогенная изоляция
ISO 21028-1, Сосуды криогенные. Требования к вязкости материалов при криогенной температуре.
Часть 1. Температуры ниже − 80 °C
ISO 21029-1:2004, Сосуды криогенные. Переносные, с вакуумной изоляцией, сосуды емкостью не
более 1 000 литров. Часть 1. Конструкция, изготовление и испытания
© ISO 2006 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
ISO 23208, Криогенные сосуды. Чистота для криогенного обслуживания
3 Термины и определения
В настоящем документе применяются следующие термины и определения.
3.1
вспомогательное устройство
accessory
устройство, прикрепленное непосредственно к внутренней или наружной стороне оболочки топливного
бака, например, предохранительный, отсечный, невозвратный клапан или датчик указателя уровня топлива
3.2
система управления испарением
boil-off management system
система, которая контролирует испарение газа в нормальных условиях
3.3
давление взрыва
burst pressure
давление, вызывающее разрыв сосуда под давлением, когда он подвергается постоянному
увеличению давления в течение разрушающего испытания
3.4
расчетная температура
design temperature
температура внутреннего бака, наружной оболочки и всех других вспомогательных устройств, на
которые ссылаются в рабочих чертежах и при физических измерениях, например, объема
3.5
топливный бак
fuel tank
сосуд, используемый для хранения сжиженного водорода
3.6
система преобразования водорода
hydrogen conversion system
система, рассчитанная на потребление водорода для преобразования энергии
3.7
недопустимый диапазон отказов
impermissible fault range
диапазон значений давления, в пределах которого ожидается нежелательное событие (см. Приложение A)
3.8
внутренний бак
inner tank
часть топливного бака, которая содержит жидкий водород
3.9
датчик указателя уровня топлива
level gauge
устройство, которое измеряет уровень жидкого водорода в топливном баке
2 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
3.10
максимальное допустимое рабочее давление
maximum allowable working pressure
MAWP
максимальное давление, которое рассчитывается для воздействия на компонент и которое является
основой для определения прочности рассматриваемого компонента
3.11
нормальный рабочий диапазон
normal operating range
диапазон, планируемый для значений технологических процессов (см. Приложение A)
ПРИМЕЧАНИЕ Если рассматривать внутренние баки, то нормальный рабочий диапазон давления внутри этого
бака может быть от нуля до величины давления в МПа, на которое первоначально настраивается
предохранительный клапан. Это давление устанавливается на величину ниже или равную MAWP внутреннего
бака.
3.12
наружная оболочка
outer jacket
часть топливного бака, которая окружает внутренний бак(и) и его систему изоляции
3.13
наружное давление
outer pressure
давление, действующее на наружную сторону внутреннего бака или наружную оболочку
3.14
допустимый интервал отказов
permissible fault range
интервал между нормальным рабочим диапазоном и диапазоном недопустимых отказов (см. Приложение A)
3.15
давление
pressure
манометрическое давление в сравнении с атмосферным давлением, если не заявлено иное
3.16
термическая автономность
thermal autonomy
время увеличения давления во внутреннем баке, измеренное от начального давления 0 МПа в
соответствующей точке кипения водорода (−253 °C) до MAWP внутреннего бака
ПРИМЕЧАНИЕ Термическая автономность есть мера качества изоляции топливного бака.
4 Требования
4.1 Общие требования
Топливный бак и его вспомогательные устройства должны функционировать правильно и безопасным
образом. Он должен выдерживать и оставаться газонепроницаемым при воздействии механических,
тепловых и химических напряжений, заданных в настоящем международном стандарте.
© ISO 2006 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
4.2 Механические напряжения
4.2.1 Внутреннее/наружное давление
4.2.1.1 Внутренний бак
Внутренний бак должен быть рассчитан на следующее сопротивление давлению внутри бака, которое
создается на испытании:
p = 1,3 (MAWP + 0,2)
test
где
p есть испытательное давление, выраженное в мегапаскалях (МПа);
test
MAWP есть максимальное допустимое рабочее давление внутреннего бака, выраженное в
мегапаскалях (МПа).
Внутренний бак и его вспомогательные устройства должны быть рассчитаны на сопротивление
наружному давлению 0,2 МПа.
4.2.1.2 Наружная оболочка
Наружная оболочка должна быть рассчитана на сопротивление наружному давлению 0,2 МПа.
4.2.2 Ускорения
4.2.2.1 Общие положения
Топливный бак и его вспомогательные устройства должны быть смонтированы и защищены таким
образом, что ускорения, показанные в Таблице 1, должны быть поглощены без структурного
повреждения топливного бака и его вспомогательных устройств. Не допускается какой-либо
неуправляемый выпуск водорода.
Таблица 1 – Ускорения
Категории транспортных средств Ускорения
Транспортные средства категорий M и N 20 г в направлении движения
1 1
8 г горизонтально и перпендикулярно направлению движения
Транспортные средства категорий M и N 10 г в направлении движения
2 2
5 г горизонтально и перпендикулярно направлению движения
Транспортные средства категорий M и N 6,6 г в направлении движения
3 3
10 г горизонтально и перпендикулярно направлению движения
Категории транспортных средств:
⎯ Категория M : транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, содержащие не более
1
восьми сидений в дополнение к сидению водителя.
⎯ Категория M : транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, содержащие более восьми
2
сидений в дополнение к сидению водителя и имеющие максимальную массу не свыше 5 000 кг.
⎯ Категория M : транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, содержащие более восьми
3
сидений в дополнение к сидению водителя и имеющие максимальную массу свыше 5 000 кг.
⎯ Категория N : транспортные средства, используемые для перевозки товаров и имеющие массу не свыше 3 500 кг.
1
⎯ Категория N : транспортные средства, используемые для перевозки товаров и имеющие массу свыше 3 500 кг,
2
но не свыше 12 000 кг.
⎯ Категория N : транспортные средства, используемые для перевозки товаров и имеющие максимальную
3
массу, превышающую 12 000 кг.
4 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
4.2.2.2 Внутренняя и наружная опора
Под воздействием ускорений, указанных в Таблице 1, напряжения в опорных элементах не должны
превышать 50 % минимальной кратковременной прочности при растяжении материала (величина R ,
m
вычисленная на модели линейного напряжения).
Допустимое напряжение в опорных элементах можно не рассчитывать, если есть возможность
показать, что топливный бак выдерживает ускорения, данные в Таблице 1, без структурного
повреждения внутреннего бака или его опор.
4.3 Температурные напряжения
4.3.1 Расчетная температура
Расчетная температура внутреннего бака, наружной оболочки и вспомогательных устройств должна
быть 20 °C. Дополнительно, внутренний бак, наружной оболочка и вспомогательные устройства
должны быть рассчитаны так, чтобы выдерживать диапазон температур от самой низкой до самой
высокой возможной рабочей температуры, которая может быть достигнута во время эксплуатации.
4.3.2 Температура окружающей среды
Конструкция топливного бака должна выдерживать температуру окружающей среды в диапазоне от
−40 °C до 85 °C. Если топливный бак планируется устанавливать в местах, где имеются местные
источники тепла, например, двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, то топливный
бак должен быть рассчитан на температуру окружающей среды 120 °C или меньшее значение, если
оно подтверждается вычислениями.
4.3.3 Рабочая температура
Необходимо учитывать температурные напряжения, вызванные рабочим режимом. Внутренний сосуд
и другие компоненты, которые могут быть в контакте с жидким водородом, должны быть рассчитаны
для работы при температуре − 253°C.
4.4 Материалы
Материалы топливного бака и его вспомогательные устройства должны быть совместимыми (в
подходящих случаях) с:
a) водородом;
b) другой средой и другими флюидами, которые могут присутствовать в окружении наземного
транспортного средства, например, охлаждающие жидкости и кислота аккумулятора.
ПРИМЕЧАНИЕ Рекомендации по снижению восприимчивости к водородной хрупкости даются в Приложении B.
Материалы, используемые при низких температурах, должны удовлетворять требования вязкости в
ISO 21028-1. Пригодность неметаллических материалов в условиях низкой температуры должна
оцениваться с помощью экспериментов, учитывая режим эксплуатации.
Материалы, используемые для наружной оболочки, должны обеспечивать целостность изоляционной
системы, а их удлинение при испытании на разрыв (при температуре жидкого водорода) должно
составлять, по меньшей мере, 12 %
© ISO 2006 – Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Нет необходимости в том, чтобы внутренний бак имел допуск на коррозию. Этот допуск не нужно
добавлять к другим поверхностям, если они защищены от коррозии.
Сварные швы сосудов, изготовленных сваркой, должны иметь свойства, эквивалентные свойствам
основного материала для всех температур, до которых может нагреваться этот материал.
4.5 Конструкция
4.5.1 Оценка конструктивного решения
Конструкция топливного бака должна пройти оценку в соответствии с вариантами конструктивного
решения, заданными в ISO 21029-1:2004, 10.1.
4.5.2 Внутренний бак и наружная оболочка
Если конструктивное решение не оценивается по варианту ISO 21029-1:2004, 10.1.3, то конструкция
внутреннего бака и наружной оболочки должна отвечать правилам конструирования, заданным в
ISO 21029-1:2004, 10.3. Если конструктивное решение оценивается по упомянутому выше варианту,
то должны применяться исключения, заданные в ISO 21029-1:2004, 10.1.3.
Если не указано иное, то должны применяться общие допустимые отклонения в ISO 2768-1.
4.6 Изоляция
4.6.1 Общие требования
Изоляция, установленная на топливном баке, должна удовлетворять требования ISO 21014.
Кроме участков вблизи клапанов снижения давления, не должно возникать обледенение наружной
стенки топливного бака в нормальном рабочем режиме.
При воздействии огня согласно 5.3, термическая автономия топливного бака, оснащенного вакуумной
изоляцией и противопожарной защитой (при наличии), должна составлять, по меньшей мере, 5 мин.
Изоляция дополнительных устройств должна предотвращать сжижение воздуха в контакте с
наружными поверхностями, если не планируется установка системы для сбора и испарения
сжиженного воздуха. Если предполагается использовать такую систему, то материалы
вспомогательных устройств должны быть совместимыми с атмосферой, обогащенной кислородом, в
соответствии с ISO 21010.
4.6.2 Поглотители/абсорбенты
Поглотители/абсорбенты, вступающие в реакцию для удаления газов водорода и/или влаги и
атмосферного газового загрязнения, могут быть использованы для поддержания вакуума и повышения
эффективности функционирования изоляции.
4.7 Вспомогательные устройства
4.7.1 Общие требования
Вспомогательные устройства должны иметь минимальное рабочее давление, равное MAWP
внутреннего бака.
Любое из вспомогательных устройств не должно быть изготовлено методом литья.
6 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
4.7.2 Клапаны снижения давления для внутреннего бака
Внутренний бак должен быть защищен первичным предохранительным клапаном, который
ограничивает давление внутри внутреннего бака до величины, не превышающей 121 % MAWP
внутреннего бака. Этот клапан снижения давления должен быть напрямую соединен к самой высокой
части внутреннего бака в его проектной позиции при нормальном рабочем режиме.
Внутренний бак должен быть также защищен вторичным предохранительным клапаном, который не
должен работать ниже 110 % давления, на которое отрегулирован первичный предохранительный
клапан. Вторичный предохранительный клапан должен гарантировать, что давление внутреннего бака
не должно, при любых обстоятельствах, превышать допустимый диапазон отказов внутреннего бака.
Например, для стальных внутренних баков максимальное давление, установленное на вторичном
предохранительном клапане, должно быть 136 % MAWP внутреннего бака. Для других материалов
должен быть применен эквивалентный уровень безопасности, рассчитанный на основе допустимого
диапазона отказов.
Клапаны снижения давления внутреннего бака должны закрываться после разгрузки, когда давление
достигает больше чем 90 % той величины, на которую отрегулирован клапан снижения давления, и
оставаться в закрытом положении на всех более низких значениях давления
Габаритные размеры клапанов снижения давления внутреннего бака должны соответствовать
требованиям ISO 21013-3.
Номинал клапанов снижения давления внутреннего бака должен быть четко отмечен маркером.
Свинцовый затвор или эквивалентная система должна устанавливаться на этих клапанах снижения
давления для того, чтобы обеспечивать физическое препятствие несанкционированным действиям.
4.7.3 Трубопроводы, включающие клапаны снижения давления
Разделительный клапан не должен устанавливаться между внутренним баком и его клапанами
снижения давления. Предохранительные клапаны внутреннего бака, первичный и вторичный, могут
быть подсоединены к внутреннему баку одним и тем же трубопроводом.
Трубопроводные линии спереди и позади клапанов снижения давления не должны нарушать их
функционирование.
4.7.4 Предохранение наружной оболочки
Защита наружной оболочки должна обеспечиваться с помощью устройства снижения давления,
предотвращающего разрыв наружной оболочки или деформирование внутреннего бака.
4.7.5 Автоматические отсечные и невозвратные клапаны
Топливный бак должен быть оснащен отсечными клапанами для обеспечения сохранности
трубопроводных линий заправки и линий подачи топлива в систему преобразования водорода.
Все трубопроводные линии подачи водородного топлива в систему преобразования водорода, за
исключением линий к системе управления испарением, должны быть защищены автоматическими
отсечными клапанами. Эти клапаны должны монтироваться непосредственно на топливном баке или в
его пределах.
Трубопроводная линия заправки должна быть защищена запорным клапаном, перекрывающим линию
вручную или автоматически. Он должен быть всегда закрыт за исключением периода заправки. Если
приемный патрубок заправки не смонтирован непосредственно на топливном баке, то должен быть
применен второй запорный клапан. Это может быть ручной или автоматический отсечный клапан или
невозвратный клапан. Когда требуются два запорных клапана, то один из них должен быть
смонтирован непосредственно на топливном баке или в его пределах.
© ISO 2006 – Все права сохраняются 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Автоматический отсечный клапан должен закрываться при потере движущей силы.
4.7.6 Прибор защиты от переполнения
Топливный бак должен быть оснащен измерительным прибором, который регистрирует уровень
жидкости во внутреннем баке по мере его приближения к максимуму с точностью ± 2 % емкости
внутреннего бака.
4.7.7 Уровень максимального наполнения
Должна быть предусмотрена система, предотвращающая топливный бак от переполнения. Эта
система может работать вместе с заправочной станцией.
Процесс наполнения не должен вызывать срабатывание клапана снижения давления на протяжении
процесса заправки. Процесс заполнения не должен вести к рабочему режиму, на который система
управления испарением не рассчитана и поэтому не может его контролировать.
При всех обстоятельствах и независимо от состояния топлива и максимального рабочего давления
внутреннего бака, заполняющий объем жидкого водорода не должен превышать уровень
максимального наполнения внутреннего бака, заданный в спецификации изготовителем бака.
4.7.8 Система поддержания давления
Топливный бак должен быть оборудован системой поддержания давления, способной удерживать
необходимое рабочее давление при максимальном потреблении топлива и длительной работе
согласно спецификации производителя. Сжиженный воздух, который может быть образован во время
работы системы поддержания давления, должен быть собран и слит в безопасное место.
4.7.9 Смотровые отверстия
Смотровые отверстия не должны распологаться на внутреннем баке или наружной оболочке.
4.8 Изготовление и сборка
Изготовление топливного бака (например, формовка, термическая обработка, сварка) должно
осуществляться в соответствии с ISO 21029-1:2004, Раздел 11.
На топливном баке следует иметь минимальное количество соединений. При использовании
металлических материалов соединения в пределах кольцевого пространства между внутренним баком
и наружной оболочкой должны быть сделаны сваркой.
Вспомогательные устройства должны быть смонтированы таким образом, чтобы система и ее
компоненты функционировали правильно и были газонепроницаемыми.
5 Испытания типа
5.1 Утверждение новых конструктивных решений
Испытания типа должны быть проведены на каждой новой конструкции и на готовых топливных баках,
которые представляют нормальное производство с полным набором идентификационных меток. Все
топливные баки, подвергнутые испытаниям на разрыв под действием внутреннего давления и
термическую автономность, должны быть сделаны непригодными к эксплуатации после завершения
этих испытаний.
8 © ISO 2006 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 13985:2006(R)
Производитель топливных баков должен сохранять результаты испытаний типа в течение
предполагаемого срока службы определенной конструкции топливного бака. Данные испытаний
должны также документально подтверждать габаритные размеры, толщину стенки и вес каждого
топливного бака, представленного на испытания типа. Если испытаниям подвергнуто большее число
топливных баков, чем требуется, то все результаты должны быть подтверждены документами.
5.2 Испытание внутреннего бака на разрыв под действием внутреннего давления
Один образец готового внутреннего бака должен быть подвергнут испытанию на разрыв под действием
внутреннего давления согласно разделу C.1, чтобы определить его соответствие требованиям этого раздела.
5.3 Испытание на термическую автономность
Два готовых топливных бака должны быть подвергнуты испытанию на термическую автономность
согласно C.2, чтобы определить соответствие бака требованиям этого раздела.
5.4 Проверка уровня максимального наполнения
Два готовых топливных бака должны быть подвергнуты испытанию согласно C.3, чтобы определить
уровень макс
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13985
First edition
2006-11-01
Liquid hydrogen — Land vehicle fuel
tanks
Hydrogène liquide — Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres
Reference number
ISO 13985:2006(E)
©
ISO 2006
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2006
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Requirements . 3
4.1 General requirements. 3
4.2 Mechanical stresses. 3
4.3 Thermal stresses . 4
4.4 Materials . 5
4.5 Design . 5
4.6 Insulation . 5
4.7 Accessories. 6
4.8 Manufacturing and assembly . 7
5 Type tests . 7
5.1 Approval of new designs . 7
5.2 Inner tank burst pressure test . 8
5.3 Thermal autonomy test . 8
5.4 Maximum filling level test . 8
5.5 Accessory type tests. 8
6 Routine tests and inspection. 8
6.1 General. 8
6.2 Pressure test . 8
6.3 Leak test . 9
6.4 Verification of the dimensions . 9
6.5 Destructive and non-destructive tests of welded joints. 9
6.6 Visual inspection . 9
7 Marking and labelling . 9
7.1 Marking method . 9
7.2 Inner tank markings. 9
7.3 Outer jacket markings . 10
7.4 Temporary markings for first filling. 10
Annex A (normative) Fuel tank operating ranges. 11
Annex B (informative) Hydrogen compatibility . 12
Annex C (normative) Fuel tank type tests . 13
Annex D (normative) Accessory type tests. 15
© ISO 2006 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13985 was prepared by Technical Committee ISO/TC 197, Hydrogen technologies.
iv © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
Introduction
The fuel tanks described in this International Standard are intended to be used in conjunction with the fuelling
system interface described in ISO 13984.
© ISO 2006 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13985:2006(E)
Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks
1 Scope
This International Standard specifies the construction requirements for refillable fuel tanks for liquid hydrogen
used in land vehicles as well as the testing methods required to ensure that a reasonable level of protection from
loss of life and property resulting from fire and explosion is provided.
This International Standard is applicable to fuel tanks intended to be permanently attached to land vehicles.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 188:1998, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests
ISO 1431-1, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Resistance to ozone cracking — Part 1: Static and
dynamic strain testing
ISO 2768-1, General tolerances — Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual
tolerance indications
ISO 6957, Copper alloys — Ammonia test for stress corrosion resistance
ISO 9227, Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests
ISO 13984, Liquid hydrogen — Land vehicle fuelling system interface
ISO 21010, Cryogenic vessels — Gas/materials compatibility
ISO 21013-3, Cryogenic vessels — Pressure-relief accessories for cryogenic service — Part 3: Sizing and
capacity determination
ISO 21014, Cryogenic vessels – Cryogenic insulation performance
ISO 21028-1, Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at cryogenic temperature — Part 1:
Temperatures below −80 °C
ISO 21029-1:2004, Cryogenic vessels — Transportable vacuum insulated vessels of not more than
1 000 litres volume — Part 1: Design, fabrication, inspection and tests
ISO 23208, Cryogenic vessels — Cleanliness for cryogenic service
© ISO 2006 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
accessory
device fixed directly to the inner tank or outer jacket of a fuel tank such as a pressure relief valve, shut-off
valve, non-return valve or level gauge
3.2
boil-off management system
system that controls the boil off of gas under normal conditions
3.3
burst pressure
pressure that causes the rupture of a pressure vessel subjected to a constant increase of pressure during a
destructive test
3.4
design temperature
temperature of the inner tank, the outer jacket and all other accessories to which fabrication drawings,
inspections and physical measurements such as volume are referred
3.5
fuel tank
vessel used for the storage of cryogenic hydrogen
3.6
hydrogen conversion system
system designed for the consumption of hydrogen for energy transformation
3.7
impermissible fault range
pressure range within which an unwanted event is to be expected (see Annex A)
3.8
inner tank
part of the fuel tank that contains liquid hydrogen
3.9
level gauge
device that measures the level of liquid hydrogen in the fuel tank
3.10
maximum allowable working pressure
MAWP
maximum pressure to which a component is designed to be subjected to and which is the basis for
determining the strength of the component under consideration
3.11
normal operating range
range planned for the process values (see Annex A)
NOTE In the case of inner tanks, the normal operating range of the inner tank pressure is from 0 MPa to the set
pressure of the primary pressure relief valve, which is lower than or equal to the MAWP of the inner tank.
3.12
outer jacket
part of the fuel tank that encases the inner tank(s) and its insulation system
2 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
3.13
outer pressure
pressure acting on the outside of the inner tank or outer jacket
3.14
permissible fault range
range between the normal operating range and the impermissible fault range (see Annex A)
3.15
pressure
gauge pressure against atmospheric pressure, unless otherwise stated
3.16
thermal autonomy
time of the pressure increase in the inner tank measured from a starting pressure of 0 MPa at the
corresponding boiling point of hydrogen (−253 °C) up to MAWP of the inner tank
NOTE The thermal autonomy is a measure of the quality of the insulation of the fuel tank.
4 Requirements
4.1 General requirements
The fuel tank and its accessories shall function in a correct and safe way. It shall withstand and remain gas
tight when subjected to the mechanical, thermal and chemical stresses specified in this International Standard.
4.2 Mechanical stresses
4.2.1 Inner/outer pressure
4.2.1.1 Inner tank
The inner tank shall be designed to resist the following inner test pressure:
p = 1,3 (MAWP + 0,2)
test
where
p is the test pressure, expressed in megapascals (MPa);
test
MAWP is the maximum allowable working pressure of the inner tank, expressed in megapascals (MPa).
The inner tank and its accessories shall be designed to resist an outer pressure of 0,2 MPa.
4.2.1.2 Outer jacket
The outer jacket shall be designed to resist an outer pressure of 0,2 MPa.
4.2.2 Accelerations
4.2.2.1 General
The fuel tank and its accessories shall be mounted and protected so that the accelerations shown in Table 1
can be absorbed without structural damage to the fuel tank and its accessories. No uncontrolled release of
hydrogen is permitted.
© ISO 2006 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
Table 1 — Accelerations
Vehicle categories Accelerations
Vehicles of categories M and N
20 g in the direction of travel
1 1
8 g horizontally perpendicular to the direction of travel
Vehicles of categories M and N 10 g in the direction of travel
2 2
5 g horizontally perpendicular to the direction of travel
Vehicles of categories M and N 6,6 g in the direction of travel
3 3
10 g horizontally perpendicular to the direction of travel
The vehicle categories include the following:
⎯ Category M : Vehicles used for the transportation of passengers and comprising not more than eight seats in
1
addition to the driver’s seat.
⎯ Category M : Vehicles used for the transportation of passengers, comprising more than eight seats in addition to
2
the driver’s seat, and having a maximum mass that does not exceed 5 000 kg.
⎯ Category M : Vehicles used for the transportation of passengers, comprising more than eight seats in addition to
3
the driver’s seat, and having a maximum mass exceeding 5 000 kg.
⎯ Category N : Vehicles used for the transportation of goods and having a maximum mass that does not exceed
1
3 500 kg.
⎯ Category N : Vehicles used for the transportation of goods and having a maximum mass exceeding 3 500 kg, but
2
not exceeding 12 000 kg.
⎯ Category N : Vehicles used for the transportation of goods and having a maximum mass exceeding 12 000 kg.
3
4.2.2.2 Inner and outer support
When exposed to the accelerations described in Table 1, the stress in the support elements shall not exceed
50 % of the minimum ultimate tensile strength of the material (R , calculated according with the linear stress
m
model).
The allowable stress in the support elements may not have to be calculated if it can be demonstrated that the
fuel tank supports the accelerations given in Table 1 without any structural damage to the inner tank or its
supports.
4.3 Thermal stresses
4.3.1 Design temperature
The design temperature of the inner tank, the outer jacket and the accessories shall be 20 °C. In addition, the
inner tank, the outer jacket and the accessories shall be designed to withstand a temperature range from the
lowest to the highest possible operating temperatures that will be encountered in service.
4.3.2 Ambient temperature
The fuel tank shall be designed to withstand ambient temperatures ranging from −40 °C to 85 °C. If the fuel
tank is to be installed in areas of internal heat sources such as the internal combustion engine compartment of
a vehicle, the fuel tank shall be designed for an ambient temperature of 120 °C, or a lower value if
substantiated by calculations.
4.3.3 Operating temperature
The thermal stresses produced by the operating conditions shall be considered. The inner vessel and the
other components that may be in contact with liquid hydrogen shall be designed to operate at −253 °C.
4 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
4.4 Materials
The materials of the fuel tank and its accessories shall be compatible, as applicable, with:
a) hydrogen;
b) other media and fluids found in a land vehicle environment, such as coolants and battery acid.
NOTE Recommendations for lowering the susceptibility to hydrogen embrittlement are given in Annex B.
Materials used at low temperatures shall meet the toughness requirements of ISO 21028-1. For non-metallic
materials, low temperature suitability shall be validated by an experimental method, taking into account the
service conditions.
The materials used for the outer jacket shall ensure the integrity of the insulation system, and their elongation
at fracture, at the temperature of liquid nitrogen, shall be at least 12 %.
A corrosion allowance does not need to be added for the inner tank. A corrosion allowance does not need to
be added on other surfaces, if they are protected against corrosion.
For welded vessels, welds shall have properties equivalent to those specified for the parent material for all
temperatures that the material may encounter.
4.5 Design
4.5.1 Design validation
The design of the fuel tank shall be validated in accordance with the design options specified in 10.1 of
ISO 21029-1:2004.
4.5.2 Inner tank and outer jacket
Unless the design is validated as per option 10.1.3 of ISO 21029-1:2004, the design of the inner tank and the
outer jacket shall meet all the design rules specified in 10.3 of ISO 21029-1:2004. If the design is validated as
per option 10.1.3 of ISO 21029-1:2004, the exceptions specified in 10.1.3 of ISO 21029-1:2004 shall apply.
Unless indicated otherwise, the general tolerances of ISO 2768-1 shall apply.
4.6 Insulation
4.6.1 General requirements
The insulation system installed on a fuel tank shall meet the requirements of ISO 21014.
Except in the vicinity of the pressure relief valves, no ice shall form on the outer wall of the fuel tank under
normal operating conditions.
When exposed to fire as per 5.3, the thermal autonomy of the fuel tank, equipped with vacuum insulation and
fire protection measures (if present), shall be at least 5 min.
The insulation of the accessories shall prevent liquefaction of the air in contact with the outer surfaces, unless
a system is to be provided for collecting and vaporizing the liquefied air. If such a system is to be used, the
materials of accessories shall be compatible with an atmosphere enriched with oxygen according to
ISO 21010.
© ISO 2006 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
4.6.2 Getters/absorbents
Getters/absorbents reacting with hydrogen outgas and/or moisture and atmospheric gas contaminants may be
used for vacuum maintenance and assisting the insulation performance.
4.7 Accessories
4.7.1 General requirements
Accessories shall have a minimum working pressure equal to the MAWP of the inner tank.
No casting shall be used for any of the accessories.
4.7.2 Pressure relief valves for the inner tank
The inner tank shall be protected with a primary pressure relief valve that limits the pressure inside the inner
tank to not more than 121 % of the MAWP of the inner tank. This pressure relief valve shall be connected
directly to the highest part of the inner tank in its design position under normal operating conditions.
The inner tank shall also be protected by a secondary pressure relief valve that shall not operate below 110 %
of the set pressure of the primary pressure relief valve. The secondary pressure relief valve shall ensure that
the pressure in the inner tank does not, under any circumstances, exceed the permissible fault range of the
inner tank. For example, in the case of steel inner tanks, the maximum set pressure of the secondary pressure
relief valve shall be 136 % of the MAWP of the inner tank. For other materials, an equivalent level of safety
shall be applied based on the permissible fault range.
The inner tank pressure relief valves shall, after discharge, close at a pressure higher than 90 % of the set
pressure of the pressure relief valve and remain closed at all lower pressures.
The sizing of the inner tank pressure relief valves shall be done in accordance with ISO 21013-3.
The rating of the inner tank pressure relief valves shall be clearly marked. A lead seal or equivalent system
shall be installed on these pressure relief valves in order to provide a physical impediment to tampering.
4.7.3 Lines incorporating pressure relief valves
No isolating valve shall be installed between the inner tank and its pressure relief valves. The primary and the
secondary pressure relief valves of the inner tank may be connected to the inner tank by the same line.
The lines in front of and behind the pressure relief valves shall not impede their function.
4.7.4 Protection of the outer jacket
The outer jacket shall be protected by means of a pressure relief device preventing bursting of the outer jacket
or collapsing of the inner tank.
4.7.5 Automatic shut-off valves and non-return valves
The fuel tank shall be provided with shut-off valves for the purpose of securing the refuelling lines and the fuel
supply lines to the hydrogen conversion system(s).
All hydrogen fuel supply lines to the hydrogen conversion system(s), except the lines to the boil-off
management system, shall be secured with automatic shut-off valves. These valves shall be mounted directly
on or within the fuel tank.
The refuelling line shall be secured by either a manually or an automatically operated shut-off valve, which
shall always be closed except during the refuelling process. If the fuelling connector receptacle is not mounted
6 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
directly on the fuel tank, a second isolation valve shall be used. This valve may be a manual shut-off valve, an
automatic shut-off valve or a non-return valve. When two isolation valves are required, one shall be mounted
directly on or within the fuel tank.
The automatic shut-off valves shall close with loss of motive power.
4.7.6 Overfill protection gauge
The fuel tank shall be equipped with a measuring gauge that measures the level of liquid in the inner tank as it
approaches the maximum filling level with an accuracy of ± 2 % of the inner tank capacity.
4.7.7 Maximum filling level
A system shall be provided for preventing the fuel tank from being overfilled. This system may work in
conjunction with the refuelling station.
The filling process shall not cause any pressure relief valve to operate during the filling process. The filling
process shall not lead to operating conditions that the boil-off management system is not designed for, and
therefore cannot handle.
Under all circumstances and regardless of the fuel condition and the maximum operating pressure of the inner
tank, the filling volume of liquid hydrogen shall not exceed the maximum filling level of the inner tank specified
by the fuel tank manufacturer.
4.7.8 Pressure maintaining system
The fuel tank shall be equipped with a pressure maintaining system that is capable of maintaining the fuel tank
at its required operating pressure at the maximum product consumption and duration, as specified by the
manufacturer. Liquid air that may form during the pressure maintaining system operation shall be collected
and discharged to a safe location.
4.7.9 Inspection openings
Inspection openings shall not be provided on the inner tank or the outer jacket.
4.8 Manufacturing and assembly
The manufacturing of the fuel tank (e.g. forming, heat treatment, welding) shall be carried out according to
Clause 11 of ISO 21029-1:2004.
The number of joints on the fuel tank should be minimized. For metallic materials, joints within the annular
space between the inner tank and outer jacket shall be welded.
The accessories of the fuel tank shall be mounted in a way that the system and its components function
properly and are gas tight.
5 Type tests
5.1 Approval of new designs
Type tests shall be conducted on each new design, and on finished fuel tanks that are representative of
normal production, complete with identification marks. All fuel tanks subjected to burst pressure and thermal
autonomy tests shall be made unserviceable after the tests are completed.
© ISO 2006 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
The fuel tank manufacturer shall retain the type test results for the intended life of the fuel tank design. The
test data shall also document the dimensions, wall thickness and weight of each of the test fuel tanks. If more
fuel tanks are subjected to the tests than are required, all results shall be documented.
5.2 Inner tank burst pressure test
One sample of a finished inner tank shall be subjected to a burst pressure test in accordance with C.1 and
meet the requirements therein.
5.3 Thermal autonomy test
Two finished fuel tanks shall be subjected to a thermal autonomy test in accordance with C.2 and meet the
requirements therein.
5.4 Maximum filling level test
Two finished fuel tanks shall be subjected to a maximum filling level test in accordance with C.3 and meet the
requirements therein.
5.5 Accessory type tests
Each fuel tank accessory, with the exception of pressure relief valves (see 4.7.2) and cryogenic valves (see
4.7.5), shall be subjected to type tests according to Annex D.
6 Routine tests and inspection
6.1 General
The tests and inspections specified in 6.2 to 6.6 shall be performed on each fuel tank.
6.2 Pressure test
The inner tank and the pipework situated between the inner tank and the outer jacket shall be subjected to an
inner hydrostatic pressure test at room temperature with a suitable test media.
The test pressure shall be:
p = 1,3 (MAWP + 0,2)
test
where
p is the test pressure, expressed in megapascals (MPa);
test
MAWP is the maximum allowable working pressure of the inner tank, expressed in megapascals (MPa).
The pressure test shall be performed before the outer jacket is mounted. The pressure in the inner tank shall
be increased at an even rate until the test pressure is reached. The inner tank shall remain under the test
pressure without the addition of test media for at least 10 min to establish that the pressure is not decreasing.
After the test, the inner tank shall not show any signs of visible permanent deformation nor leaks. Inner tanks
that do not pass the test because of permanent deformation shall be rejected and shall not be repaired. Inner
tanks that do not pass the test because of leakage may be accepted after repair and retesting.
Upon completion of the test, the inner tank shall be emptied, cleaned, and dried according to ISO 23208.
A test report shall be drawn up and the inner tank shall be marked if accepted.
8 © ISO 2006 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 13985:2006(E)
6.3 Leak test
After final assembly, the fuel tank shall be helium leak tested with a gas mixture containing a minimum of
10 % of helium using a mass spectrometer leak detector capable of detecting leaks ranging from
−9 3 −9 3
1 × 10 cm /s at 20 °C and 101,325 kPa to 10 × 10 cm /s at 20 °C and 101,325 kPa. There shall be no
detectable leak. The fuel tank accessories shall be leak tested in accordance with D.2, except that the test
shall be performed only at 20 °C ± 5 °C.
6.4 Verification of the dimensions
The following dimensions shall be verified:
a) for cylindrical fuel tanks, the roundness of the inner tank shall be measured and not exceed the
requirements specified in 11.5.4.2 of ISO 21029-1:2004;
b) departure from a straight line of the inner tank and outer jacket shall be measured and not exceed the
requirements specified in 11.5.4.3 of ISO 21029-1:2004.
6.5 Destructive and non-destructive tests of welded joints
The destructive and non-destructive tests
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.