ISO 7866:1999
(Main)Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders — Design, construction and testing
Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders — Design, construction and testing
Bouteilles à gaz — Bouteilles sans soudure en alliage d'aluminium destinées à être rechargées — Conception, construction et essais
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7866
First edition
1999-06-15
Gas cylinders — Refillable seamless
aluminium alloy gas cylinders — Design,
construction and testing
Bouteilles à gaz — Bouteilles sans soudure en alliage d'aluminium
destinées à être rechargées — Conception, construction et essais
A
Reference number
ISO 7866:1999(E)
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ISO 7866:1999(E)
Contents Page
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.2
5 Inspection and testing.3
6 Materials .3
7 Design.6
8 Construction and workmanship.10
9 Type approval procedure.11
10 Batch tests.13
11 Tests on every cylinder.18
12 Certification.20
13 Marking .20
Annex A (normative) Corrosion tests .21
Annex B (normative) Test method to determined sustained-load-cracking resistance of aluminium alloy
cylinders.31
(informative)
Annex C Typical type approval certificate .38
Annex D (informative) Acceptance certificate .39
Bibliography.41
© ISO 1999
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 the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
ii
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© ISO
ISO 7866:1999(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 7866 was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee
SC 3, Cylinder design.
Annexes A and B form a normative part of this International Standard. Annexes C and D are for information only.
iii
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ISO 7866:1999(E)
Introduction
The purpose of this International Standard is to provide a specification for the design, manufacture, inspection and
testing of a seamless aluminium cylinder for worldwide usage. The objective is to balance design and economic
efficiency against international acceptance and universal utility.
This International Standard aims to eliminate the concern about climate, duplicate inspections and restrictions currently
existing because of lack of definitive International Standards. This International Standard should not be construed as
reflecting on the suitability of the practices of any nation or region.
iv
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INTERNATIONAL STANDARD © ISO ISO 7866:1999(E)
Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas
cylinders — Design, construction and testing
1 Scope
This International Standard specifies minimum requirements for the material, design, construction and workmanship,
manufacturing processes and tests at manufacture of refillable seamless aluminium alloy gas cylinders of water
capacities from 0,5 l up to and including 150 l for compressed, liquefied and dissolved gases for worldwide use
(normally up to + 65 °C).
NOTE If so desired, cylinders of water capacity less than 0,5 l may be manufactured and certified to this International
Standard.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. For dated references, subsequent amendments to or revisions of, any of these publications do
not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references,
the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of
currently valid International Standards.
1
)
ISO 6506:1981 , .
Metallic materials — Hardness test — Brinell test
2)
ISO 6508:1986 , Metallic materials — Hardness test — Rockwell test (scales A - B - C - D - E -F - G - H - K).
ISO 6892:1998, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature.
ISO 7438:1985, Metallic materials — Bend test.
ISO 7539-6:1989, Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 6: Preparation and use of pre-
cracked specimens.
ISO 11114-1:1997, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents —
Part 1: Metallic materials.
ISO 13341:1997, Transportable gas cylinders — Fitting of valves to gas cylinders.
3)
ISO 13769 , Gas cylinders — Stamp marking.
1)
To be withdrawn and replaced by ISO 6506-1, ISO 6506-2 and ISO 6506-3.
2
)
To be withdrawn and replaced by ISO 6508-1, ISO 6508-2 and ISO 6508-3.
3)
To be published.
1
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ISO 7866:1999(E)
3 Terms and definitions
For the purpose of this International Standard the following terms and definitions apply.
3.1
yield stress
value corresponding to the 0,2 % proof stress (non-proportional elongation), R
p0,2
3.2
solution heat treatment
thermal treatment which consists of heating the products to a suitable temperature and holding at that temperature
long enough to allow constituents to enter into solid solution
3.3
quenching
controlled rapid cooling in a suitable medium to retain the solute phase in solid solution
3.4
artificial ageing
heat treatment process in which the solute phase is precipitated to give an increased yield stress and tensile strength
3.5
batch
quantity of up to 200 cylinders, plus cylinders for destructive testing, of the same nominal diameter, thickness and
design, made successively from the same cast of aluminium alloy and subjected to the same heat treatment for the
same duration of time
NOTE The lengths of the cylinders in a batch may vary by up to 12 %.
3.6
design stress factor (F)(variable)
ratio of equivalent wall stress at test pressure (p ) to the guaranteed minimum yield stress (R )
h e
3.7
IAA
registration record of international alloy designations and chemical composition limits for wrought aluminium and
4)
wrought aluminium alloys as published by the Aluminum Association
4 Symbols
a Calculated minimum thickness, in millimetres, of the cylindrical shell (see Figure 1)
a' Guaranteed minimum thickness, in millimetres, of the cylindrical shell
A Percentage elongation
b Guaranteed minimum thickness, in millimetres, at the centre of a convex base (see Figure 1)
D Nominal outside diameter, in millimetres, of the cylinder (see Figure 1)
D Diameter, in millimetres, of former (see Figure 5)
f
Modulus of elasticity in MPa
E
F Design stress factor (variable) (see 3.6)
4)
Aluminum Association Inc., 900, 19th Street N.W., Washington D.C., 20006-2168, USA.
2
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ISO 7866:1999(E)
Outside height, in millimetres, of domed part (convex head or base end) (see Figure 1)
H
L Original gauge length, in millimetres, as defined in ISO 6892 (see Figure 4)
o
n Ratio of the diameter of the bend test former to the actual thickness of the test piece (t)
5)
p Actual burst pressure, in bar above atmospheric pressure
b
p Hydraulic test pressure, in bar, above atmospheric pressure
h
p Observed pressure when cylinder starts yielding during hydraulic bursting test, in bar, above atmospheric
y
pressure
r Inside knuckle radius, in millimetres (see Figure 1)
r Inside crown radius, in millimetres (see Figure 1)
i
Minimum guaranteed value of yield stress (see 3.1), in MPa
R
e
R Actual value of the yield stress, in MPa, as determined by the tensile test specified in 10.2
ea
R Minimum guaranteed value of tensile strength, in MPa
g
R Actual value of the tensile strength, in MPa, as determined by the tensile test specified in 10.2
m
S Original cross-sectional area of tensile test piece, in square millimetres, in accordance with ISO 6892
o
t Actual thickness of the test specimen, in millimetres
t Average cylinder wall thickness, in millimetres, at the position of test (see Table 2)
m
u Ratio of the distance between knife edges to the average cylinder wall thickness t at the position of test
m
w Width, in millimetres, of the tensile test piece (see Figure 4)
5 Inspection and testing
Evaluation of conformity is required to be performed in accordance with the relevant regulations of the country(ies)
where the cylinders are used.
In order to ensure that the cylinders are in compliance with this International Standard they shall be subject to
inspection and testing in accordance with clauses 9, 10 and 11 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
cylinders.
6 Materials
6.1 General requirements
6.1.1 The chemical composition limits for alloys for the fabrication of gas cylinders shall be as specified in Table 1.
5 5 2
5)
1 bar = 10 Pa = 10 N/m .
3
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Table 1 — Chemical composition of materials
4
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NOTE Other aluminium alloy(s) may be used to produce gas cylinders provided that they satisfy the requirements of the
corrosion resistance tests defined in annex A, meet all other requirements of this International Standard and are approved by
the relevant statutory authorities of the countries in which the cylinders are to be used. Such new alloys may be used provided
they have been used for the manufacture of either at least 20 000 cylinders in satisfactory service for two years, or at least 5 000
cylinders manufactured from not less than ten casts of aluminium and in satisfactory service for two years. Evidence of this
satisfactory service is to be submitted to ISO for discussion by the appropriate Technical Committee. Once accepted by this
committee, the new alloy will be added to Table 1 and the standard revised or amended. At this stage, cylinders manufactured from
this alloy may be marked in accordance with this International Standard. Satisfactory service is defined as having no failures in
service.
6.1.2 The cylinder manufacturer shall identify the cylinders with the particular casts of the alloy from which they are
made, and shall obtain and provide certificates of the analyses of the casts used. If check analyses are required,
they shall be carried out either on test pieces taken from material in the form supplied by the producer of the
aluminium alloy or from finished cylinders.
6.1.3 Grades of aluminium alloy used for cylinder manufacture shall be compatible with the intended gas service,
e.g. corrosive gases, embrittling gases (see ISO 11114-1).
6.2 Thermal treatments
6.2.1 Heat treatable alloys (see Table 1, groups 1 and 3)
The manufacturer shall specify on the type approval documentation, the solution heat treatment and artificial ageing
temperatures and the minimum times for which the cylinders have been held at those temperatures. The medium used
for quenching after solution heat treatment shall be identified.
6.2.2 Non-heat treated alloys (see Table 1, group 2)
The manufacturer shall specify on the type approval documentation, the type of metal-forming operation carried out
(extrusion, drawing, ironing, head forming, etc).
Unless the alloy is subjected to a temperature in excess of 400 °C during the forming process, a stabilizing heat
treatment shall be carried out at a temperature above 220 °C, and the temperature and time at temperature shall be
identified by the manufacturer.
6.2.3 Control of specified heat treatment
During the heat treatment the manufacturer shall comply with the specified temperature for the solution, artificial ageing
and stabilizing treatments within a range of 20 °C.
6.3 Testing requirements
The material of the finished cylinders shall satisfy the requirements of clauses 9, 10 and 11.
6.4 Failure to meet test requirements
6.4.1 In the event of failure to meet test requirements, retesting or re-heat treatment and retesting shall be carried
out as follows:
a) If there is evidence of a fault in carrying out a test, or an error of measurement, a second test shall be
performed, on the same cylinder if possible. If the result of this test is satisfactory, the first test shall be ignored.
b) If the test has been carried out in a satisfactory manner and the failure is in a test representing the prototype or
batch cylinders, the procedure detailed in either 6.4.2 or 6.4.3 shall be followed.
c) If the test has been carried out in a satisfactory manner and the failure is in a test applied to every cylinder then
only those cylinders which fail the test require retesting or re-heat treatment and retesting. If the failure is due to
the heat treatment applied, then the failed cylinders shall be subject to the procedure in 6.4.3. If the failure is
due to a cause other than the heat treatment applied, all defective cylinders shall be rejected.
5
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Two further cylinders selected at random from the same batch shall be subjected to the tests specified in
6.4.2
10.1.2.a) and 10.1.2.b). If both cylinders meet the specified requirements, the batch shall be accepted. Should
either cylinder fail to meet the specified requirements, the batch shall
a) be rejected or
b) be treated in accordance with 6.4.3.
6.4.3 The batch of cylinders shall be reheat treated and two further cylinders shall be tested in accordance with
10.1.2.a) and 10.1.2.b). If both cylinders meet the specified requirements, the batch shall be accepted. Should
either cylinder fail to meet the specified requirements, the batch shall be rejected.
6.4.4 Where it can be established that the heat treatment was at fault, the cylinders may be re-solution treated and
artificially aged, or alternatively additional time at the ageing treatment temperature may be given. Cylinders that
have been subject to re-heat treatment may only be presented to the inspector once more for testing.
7 Design
7.1 General requirements
7.1.1 The calculation of the wall thickness of the pressure-containing parts shall be related to the yield stress (R )
e
of the material.
7.1.2 For calculation purposes, the value of the yield stress (R ) is limited to a maximum of 0,90 R for aluminium
e g
alloys.
7.1.3 The internal pressure upon which the calculation of wall-thickness is based shall be the hydraulic test
pressure (p ).
h
7.2 Calculation of cylindrical-shell thickness
The guaranteed minimum thickness of the cylindrical shell (a’) shall not be less than the thickness calculated using
equations (1) and (2), and additionally condition (3) shall be satisfied:
10FR 3 p
D-eh
a=-1 (1)
2 10FR
eŁł
06, 5
Where the value of F is the lesser of or 085
,
RR
/
eg
R /R shall not exceed 0,90.
e g
NOTE Regional international agreements may limit the magnitude of the 'F' factor used for design.
The wall thickness shall also satisfy the formula
D
a > + 1mm (2)
100
with an absolute minimum of 1,5 mm
The burst ratio shall be satisfied by test
p /p > 1,6 (3)
b h
NOTE It is generally assumed that p = 1,5 3 service pressure for permanent gases for cylinders designed and
h
manufactured to this Internatioinal Standard.
6
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7.3 Design of convex ends (heads and bases)
The thickness and shape of the base and head of the cylinders shall be such as to meet the requirements of
7.3.1
the tests laid down in 10.4 (hydraulic bursting test) and 9.2.3 (pressure cycling test).
In order to achieve satisfactory stress distribution, the cylinder wall thickness shall increase progressively in the
transition zone between the cylindrical shell and the ends, particularly the base, e.g. typical shapes of convex heads
and base ends are shown in Figure 1.
7.3.2 The thickness at the centre of a convex end shall be not less than the minimum wall thickness of the
cylindrical part.
The base shall have a hemispherical, torispherical or semi-ellipsoidal profile.
7.3.3 The inside crown radius r should be not greater than 1,2 3 the inside diameter of the shell, and the knuckle
i
radius r should be not less than 10 % of the inside diameter of the shell.
Where these conditions are not fulfilled, the cylinder manufacturer shall prove by the prototype tests as required in
9.1 that the design is satisfactory.
7.4 Neck design
7.4.1 The external diameter and thickness of the formed neck end of the cylinder shall be adequate for the torque
applied in fitting the valve to the cylinder. The torque may vary according to the diameter of thread, the form and the
sealant used in fitting the valve. The torques specified in ISO 13341 shall not be exceeded, since this would result in
permanent damage to the cylinder.
7.4.2 In establishing the minimum thickness, consideration shall be given to obtaining a thickness of the wall in the
cylinder neck that will prevent permanent expansion of the neck during the initial and subsequent fittings of the
valve into the cylinder without support of an attachment, such as a neck ring.
7.5 Foot-rings
When a foot-ring is provided, it shall be sufficiently strong and made of material compatible with that of the cylinder.
The shape should preferably be cylindrical and shall give the cylinder sufficient stability. The foot-ring shall be
secured to the cylinder by a method other than welding, brazing or soldering. in order to prevent ingress of water,
any gaps which may form water traps shall be sealed by a method other than welding or brazing.
7.6 Neck-rings
When a neck-ring is provided, it shall be sufficiently strong and made of material compatible with that of the cylinder,
and shall be securely attached by a method other than welding, brazing or soldering.
The manufacturer shall ensure that the axial load to remove the neck-ring is greater than 10 3 the weight of the
empty cylinder and that the minimum torque to rotate the neck ring is 100 Nm.
7.7 Design
A fully dimensioned drawing shall be prepared which includes the specification of the material and makes reference
to this International Standard.
7
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Figure 1 — Typical convex ends
8
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Figure 1 — Typical convex ends (concluded)
9
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8 Construction and workmanship
8.1 General
The cylinder shall be produced by
a) cold or hot extrusion from cast (see 8.3) or extruded or rolled billet;
b) cold or hot extrusion, followed by cold drawing from cast (see 8.3) or extruded or rolled billet;
c) cupping, flow forming, spinning and cold drawing sheet or plate;
d) open necking at both ends of an extruded or cold-drawn tube (see Figure 2).
Plugging to correct manufacturing defects is not permitted.
8.2 End forming
The ends shall be formed by an appropriate method, e.g. forging, swaging and spinning. Prior to and/or after the
closing-in operation, all significant remnants of the as-cast structure shall be removed from the open end(s) area(s).
Where heat has to be applied to form the cylinder's neck/shoulder, it shall be ensured that a uniform heat
distribution is achieved prior to the forming operation e.g. by means of induction heating. This approach shall be
used independent of the method employed for the manufacture of the shell.
Regardless of the method used for the closing-in operation, the tools used for the head forming process shall
facilitate metal flow and result in smooth surfaces of the cylinder, especially in the neck/shoulder areas. There shall
be no sudden contour changes or significant folds, (see 11.6), which may act as stress raisers during the cylinder's
eventual service conditions.
8.3 Wall thickness
Each cylinder shall be examined, before the closing-in operations, for thickness and for external and internal surface
defects. The wall thickness at any point shall be not less than the minimum thickness specified.
8.4 Surface defects
The internal and external surfaces of the finished cylinder shall be free from defects which would adversely affect
the safe working of the cylinder.
The wall thickness of any dressed areas shall not be less than that of the minimum thickness specified.
8.5 Neck threads
The internal neck threads shall conform to the design specification to permit the use of a corresponding valve thus
minimising neck stresses following the valve torquing operation. Particular care shall be taken to ensure that neck
threads are accurately cut, are of full form and free from any sharp profiles e.g. burrs.
8.6 Out-of-roundness
The out-of-roundness of the cylindrical shell, i.e. the difference between the maximum and minimum outside
diameters in the same cross-section, shall not exceed 2 % of the mean of these diameters.
8.7 Exposure to heat
Any exposure to heat after the heat treatment or stabilization treatment shall not modify the characteristics of the
aluminium alloy used.
10
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Figure 2 — Necked ends from tube
9 Type approval procedure
9.1 General requirements
A technical specification of each new design of cylinder (or cylinder family as defined in f) below) including design
drawing, design calculations, alloy details and heat treatment, shall be submitted by the manufacturer to the
inspector. The type approval tests detailed in 9.2 shall be carried out on each new design under the supervision of
the inspector.
A cylinder shall be considered to be of a new design compared with an existing approved design, when:
a) it is manufactured in a different factory; or
b) it is manufactured by a different process (see 8.1); or
c) it is manufactured from an alloy of different composition limits from that used in the original prototype tests; or
d) it is given a different heat treatment that is outside the temperature ranges specified in 6.2.3 and/or for times
shorter than those used for the original type approval less 10 %; or
e) the base profile and the base thickness have changed relative to the cylinder diameter and calculated minimum
wall thickness; or
f) the overall length of the cylinder has increased by more than 50 % (cylinders with a length/diameter ratio less
than three shall not be used as reference cylinders for any new design with this ratio greater than three); or
g) the nominal outside diameter has changed; or
h) the design wall thickness has changed; or
i) the hydraulic test pressure has been increased (where a cylinder is to be used for lower-pressure duty than
that for which design approval has been given, it shall not be deemed to be a new design); or
j) the guaranteed minimum yield stress (R ) and/or the guaranteed minimum tensile strength (R ) have changed.
e g
11
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9.2 Prototype tests
9.2.1 General
A minimum of 50 cylinders which are guaranteed by the manufacturer to be representative of the new design heat
treated no more than the minimum times 1 10 % required in 6.2, shall be made available for prototype testing.
However, if the total number of cylinders required is less than 50, enough cylinders shall be made to complete the
prototype tests required, in addition to the production quantity, but in this case the approval validity is limited to this
particular production batch.
9.2.2 Inspection
In the course of the type approval process, the inspector shall select the necessary cylinders for testing and
a) verify that:
the design conforms to the requirements of clause 7;
the thicknesses of the walls and ends on two of the cylinders taken for tests meet the requirements of 7.3
and 7.4, the measurements being taken on three transverse sections of the cylindrical part and over the
whole of a longitudinal section of the base and the head;
the requirements of clause 6 (Materials) are complied with;
the requirements of 7.5, 7.6 and 8.2 to 8.6 inclusive are complied with for all cylinders selected by the
inspector;
the material meets the requirements of the intercrystalline and stress corrosion tests specified in annex A;
the sustained load cracking test has been completed satisfactorily in accordance with annex B.
b) supervise the following tests on the cylinders selected:
the tests specified in 10.1.2 a) (mechanical testing) on two cylinders, the test pieces being identifiable with
the batch;
the tests specified in 10.1.2 b) (hydraulic burst test) on two cylinders, the cylinders bearing representative
stamp markings;
the tests specified in 9.2.3 (pressure cycling test) on three cylinders, the cylinders bearing representative
stamp markings.
9.2.3 Pressure cycling test
This test shall be carried out with a non-corrosive liquid subjecting the cylinders to successive reversals at an upper
cyclic pressure which is equal to the hydraulic test pressure (p ). The cylinders shall withstand 12 000 cycles
h
without failure.
For cylinders with hydraulic test pressure (p ) . 450 bar, the upper cyclic pressure may be reduced to two-thirds of
h
the test pressure. In this case the cylinders shall withstand 80 000 cycles without failure.
The value of the lower cyclic pressure shall not exceed 10 % of the upper cyclic pressure, but with an absolute
maximum of 30 bar.
The cylinder shall actually experience the maximum and minimum cyclic pressures during the test.
The frequency of reversals of pressure shall not exceed 0,25 Hz (15 cycles/min.) The temperature measured on the
outside surface of the cylinder shall not exceed 50 °C during the test.
After the test the cylinder bases shall be sectioned in order to measure the thickness and to ensure that this
thickness is sufficiently close to the minimum thickness prescribed in the design and shall be within the usual
12
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ISO 7866:1999(E)
production tolerances. In no case shall the actual base thickness exceed that specified on the drawing by more than
15 %.
The test shall be considered satisfactory if the cylinder attains the required number of cycles without developing a
leak.
9.3 Type approval certificate
If the results of the checks according to 9.2
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7866
Première édition
1999-06-15
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz
rechargeables sans soudure en alliage
d'aluminium — Conception, construction et
essais
Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders —
Design, construction and testing
Numéro de référence
ISO 7866:1999(F)
©
ISO 1999
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ii © ISO 1999 – Tous droits réservés
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Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Symboles.2
5 Contrôles et essais.3
6 Matériaux .4
7 Conception .6
8 Construction et mise en œuvre.10
9 Modes opératoires pour l'approbation de type .12
10 Essais par lot.14
11 Essais sur chaque bouteille .20
12 Certificats .22
13 Marquage.22
Annexe A (normative) Essais de corrosion.23
Annexe B (normative) Méthode d'essai pour déterminer la résistance à la fissuration sous charge
statique des bouteilles en alliage d'aluminium .33
Annexe C (informative) Exemple de certificat d'approbation de type .40
Annexe D (informative) Certificat d'agrément .41
Bibliographie .43
© ISO 1999 – Tous droits réservés iii
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ISO 7866:1999(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.
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 Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 7866 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité
SC 3, Construction des bouteilles.
Les annexes A et B constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale. Les annexes C et D
sont données uniquement à titre d'information.
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ISO 7866:1999(F)
Introduction
L’objet de la présente Norme internationale est de fournir une spécification sur la conception, la fabrication, le
contrôle et l'essai des bouteilles à gaz sans soudure en aluminium pour usage international. L'objectif est d'arriver
à équilibrer l'efficacité conceptuelle et économique par rapport aux critères d'acceptation internationaux et d'utilité
universelle.
Il est aussi d'éliminer les difficultés liées au climat, aux contrôles doubles et aux restrictions existantes dues à
l'absence de Normes internationales définitives. La présente Norme internationale ne devrait normalement pas être
considérée comme le reflet des pratiques d’une nation ou d’une région quelconque.
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NORME INTERNATIONALE ISO 7866:1999(F)
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables sans soudure
en alliage d'aluminium — Conception, construction et essais
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit les exigences minimales concernant le matériau, la conception, la
construction et l'exécution, les modes de fabrication et les essais au moment de la fabrication des bouteilles à gaz
rechargeables sans soudure, en alliage d'aluminium, d'une capacité en eau comprise entre 0,5 l et 150 l inclus,
pour gaz comprimés, liquéfiés ou dissous pour usage international (normalement jusqu'à + 65 �C).
NOTE Si on le désire, les bouteilles de capacité en eau inférieure à 0,5 l peuvent être fabriquées et certifiées
conformément à la présente Norme internationale.
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 Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l’ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
1�
ISO 6506:1981 , Matériaux métalliques — Essai de dureté — Essai Brinell.
2�
ISO 6508:1986 , Matériaux métalliques — Essai de dureté — Essai Rockwell (échelles A – B – C – D – E – F –
G–H– K).
ISO 6892:1998, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante.
ISO 7438:1985, Matériaux métalliques — Essai de pliage.
ISO 7539-6:1989, Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 6: Préparation
et utilisation des éprouvettes préfissurées.
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 13341:1997, Bouteilles à gaz transportables — Montage des robinets sur les bouteilles à gaz.
3�
ISO 13769:— , Bouteilles à gaz — Marquage.
1�
Sera annulée et remplacée par l'ISO 6506-1, l'ISO 6506-2 et l'ISO 6506-3.
2�
Sera annulée et remplacée par l'ISO 6508-1, l'ISO 6508-2 et l'ISO 6508-3.
3�
À publier.
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ISO 7866:1999(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
limite d'élasticité
valeur correspondant à la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, (allongement non proportionnel), R
p0,2
3.2
recuit de mise en solution
traitement thermique qui consiste à chauffer les produits à une température appropriée et à maintenir cette
température pendant une période suffisamment longue pour permettre aux composants de passer à l'état de
solution solide
3.3
trempe
refroidissement rapide contrôlé, dans un milieu approprié, pour maintenir le soluté en solution solide
3.4
revenu
traitement thermique au cours duquel la phase solutée est précipitée afin d'obtenir une augmentation de la limite
d'élasticité et de la résistance à la traction
3.5
lot
quantité pouvant atteindre 200 bouteilles, plus celles destinées aux essais destructifs, de même diamètre, même
épaisseur nominale et de même conception, fabriquées successivement à partir de la même coulée d'alliage
d'aluminium et ayant subi le même traitement thermique pendant la même durée
NOTE La longueur des bouteilles, dans un lot, peut varier jusqu'à 12 %.
3.6
facteur de contrainte théorique (variable)
F
rapport de la contrainte équivalente de paroi à la pression d'épreuve (p ) à la valeur minimale garantie de limite
h
d'élasticité (R )
e
3.7
IAA
registre des désignations internationales et des limites des compositions chimiques d'alliage pour l'aluminium
4�
corroyé et les alliages d'aluminium corroyés comme publié par l'Aluminum Association
4 Symboles
� a Épaisseur minimale calculée de l'enveloppe cylindrique, en millimètres (voir Figure 1)
� a� Épaisseur minimale garantie de l'enveloppe cylindrique, en millimètres
� A Allongement pour cent
� b Épaisseur minimale garantie au centre d'un fond convexe, en millimètres (voir Figure 1)
� D Diamètre nominal extérieur de la bouteille, en millimètres (voir Figure 1)
4� th
Aluminum Association Inc. 900 19 Street N.W. Washington D.C. 20006-2168, USA.
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� D Diamètre du mandrin de formage, en millimètres (voir Figure 5)
f
� E Module d'élasticité, en mégapascals
� F Facteur de contrainte théorique (variable) (voir 3.6)
� H Hauteur extérieure de la partie bombée (fond concave ou convexe), en millimètres (voir Figure 1)
� L Longueur initiale entre repères, en millimètres, conformément à l'ISO 6892 (voir Figure 4)
o
� n Rapport du diamètre du mandrin de l'essai de pliage à l'épaisseur réelle de l'éprouvette (t)
5�
� p Pression de rupture réelle, en bars , au-dessus de la pression atmosphérique
b
5)
� p Pression d'épreuve hydraulique, en bars , au-dessus de la pression atmosphérique
h
5)
� p Pression observée à la limite élastique de la bouteille pendant l'essai de rupture hydraulique, en bars ,
y
au-dessus de la pression atmosphérique
� r Rayon de raccordement interne, en millimètres (voir Figure 1)
� r Rayon interne de la couronne, en millimètres (voir Figure 1)
i
� R Valeur minimale garantie de la limite d'élasticité (voir 3.1), en mégapascals
e
� R Valeur réelle de la limite d'élasticité, en mégapascals, déterminée par l'essai de résistance à la traction
ea
spécifié en 10.2
� R Valeur minimale garantie de la résistance à la traction, en mégapascals
g
� R Valeur réelle de la résistance à la traction, en mégapascals, déterminée par l'essai de résistance à la
m
traction spécifié en 10.2
� S Section initiale de l'éprouvette de traction, en millimètres carrés, conformément à l'ISO 6892
o
� t Épaisseur réelle de l'éprouvette, en millimètres
� t Épaisseur moyenne de la bouteille, en millimètres, en position d'essai (voir Tableau 2)
m
� u Rapport de la distance entre les bords des plateaux à l'épaisseur moyenne t de la paroi de la bouteille,
m
en position d'essai
� w Largeur de l'éprouvette de traction, en millimètres (voir Figure 4)
5 Contrôles et essais
L'évaluation de la conformité doit être effectuée conformément aux règlements du ou des pays dans lesquels ces
bouteilles sont utilisées.
Afin de s'assurer que les bouteilles sont conformes à la présente Norme internationale, elles doivent être soumises
aux contrôles et essais des articles 9, 10 et 11, réalisés par une autorité de contrôle autorisée (nommée «le
5�
5 5 2
1 bar = 10 Pa = 10 N/m .
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ISO 7866:1999(F)
contrôleur» par la suite) et reconnue dans les pays d'utilisation. Le contrôleur doit posséder les compétences
nécessaires au contrôle des bouteilles.
6 Matériaux
6.1 Dispositions générales
6.1.1 Les limites de composition chimique des alliages entrant dans la fabrication des bouteilles à gaz doivent
être conformes au Tableau 1.
NOTE D'autres alliages d'aluminium peuvent être utilisés pour fabriquer des bouteilles à gaz, à condition qu'ils respectent
les exigences des essais de résistance à la corrosion définis dans l'annexe A, qu'ils soient conformes à toutes les autres
exigences de la présente Norme internationale et qu'ils soient approuvés par les autorités réglementaires compétentes des
pays où les bouteilles doivent être utilisées. Il est admis d'utiliser ces nouveaux alliages à condition qu'ils aient été utilisés dans
la fabrication d'au moins 20 000 bouteilles, utilisées de manière satisfaisante pendant deux ans, ou au moins 5 000 bouteilles
fabriquées à partir d'un minimum de dix coulées d'aluminium et utilisées de manière satisfaisante pendant deux ans. La preuve
de ces utilisations satisfaisantes doit être apportée à l'ISO qui la soumettra au comité technique approprié. Une fois accepté par
ce comité, le nouvel alliage sera ajouté au Tableau 1 et la norme révisée ou amendée. À ce stade, les bouteilles fabriquées à
partir de cet alliage, peuvent être marquées conformément à la présente Norme internationale. Une utilisation satisfaisante se
caractérise par une absence de défaillances lors de l’utilisation.
6.1.2 Le fabricant de bouteilles doit identifier les bouteilles par rapport aux coulées particulières de l'alliage dont
elles sont faites et doit obtenir et fournir les certificats d'analyse des coulées utilisées. Si des analyses de
vérification sont nécessaires, elles doivent être effectuées sur des éprouvettes provenant soit du matériau de
l'alliage d'aluminium dans la forme fournie par le fabricant, soit de bouteilles finies.
6.1.3 Les nuances d'alliages d'aluminium utilisées pour la fabrication des bouteilles doivent être compatibles
avec le service de gaz prévu, par exemple, gaz corrosifs, gaz fragilisants (voir l'ISO 11114-1).
6.2 Traitements thermiques
6.2.1 Alliages destinés à subir un traitement thermique (voir Tableau 1, groupes 1 et 3)
Le fabricant doit préciser sur le document d'approbation de type les températures du traitement de mise en solution
et de revenu et les durées de maintien des bouteilles à ces températures. Les milieux utilisés pour la trempe après
mise en solution doivent être indiqués.
6.2.2 Alliages non destinés à subir un traitement thermique (voir Tableau 1, groupe 2)
Le fabricant doit préciser sur le document d'approbation de type le type de transformation du métal utilisé
(extrusion, étirage, emboutissage, ogivage, etc.).
À moins que l'alliage ne soit soumis à une température supérieure à 400 �C lors de la transformation, un traitement
thermique au-dessus de 220 �C doit être effectué et la température et la durée de maintien doivent être indiquées
par le fabricant.
6.2.3 Contrôle du traitement thermique spécifié
Lors du traitement thermique, le fabricant doit se conformer à une plage de températures de 20 �C pour la solution,
le revenu et les températures de stabilisation.
6.3 Exigences relatives aux essais
Le matériau des bouteilles finies doit satisfaire aux exigences des articles 9, 10 et 11.
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Tableau 1 — Composition chimique des matériaux
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6.4 Non-conformité aux exigences relatives aux essais
6.4.1 En cas de non-conformité aux exigences des essais, un contre-essai ou un nouveau traitement thermique
suivi d'un nouvel essai, doivent être effectués de la manière suivante:
a) lorsqu'il est prouvé qu'une erreur a été commise dans l'exécution de l'essai ou en cas d'erreur de mesurage,
un nouvel essai doit être effectué si possible sur la même bouteille. Si ce dernier est satisfaisant, le premier
essai doit être ignoré;
b) si l'essai a été réalisé de façon satisfaisante et que la non-conformité est due à un essai des bouteilles du lot
ou du prototype, le mode opératoire détaillé soit en 6.4.2 ou en 6.4.3 doit être suivi;
c) si l'essai a été réalisé de façon satisfaisante et que la non-conformité est due à un essai appliqué à chaque
bouteille, seules les bouteilles non conformes aux exigences des essais doivent subir un contre-essai ou un
nouveau traitement thermique suivi d'un nouvel essai. Si la non-conformité est due au traitement thermique
appliqué, les bouteilles non conformes doivent être soumises au mode opératoire indiqué en 6.4.3. Si la non-
conformité est due à une cause autre que le traitement thermique appliqué, toutes les bouteilles défectueuses
doivent être rejetées.
6.4.2 Deux nouvelles bouteilles sélectionnées de manière aléatoire dans le même lot doivent être soumises aux
essais spécifiés en 10.1.2 a) et 10.1.2 b). Si les deux bouteilles sont conformes aux exigences spécifiées, le lot doit
être accepté. Si l'une des bouteilles n'était pas conforme aux exigences, le lot doit:
a) être mis au rebut; ou
b) être traité conformément au 6.4.3.
6.4.3 Le lot de bouteilles doit être de nouveau traité à chaud et deux nouvelles bouteilles doivent être soumises
à un essai conformément à 10.1.2 a) et 10.1.2 b). Si les deux bouteilles sont conformes aux exigences, le lot doit
être accepté. Si l'une des bouteilles n'était pas conforme aux exigences spécifiées, le lot doit être mis au rebut.
6.4.4 S'il est établi que le traitement thermique était défectueux, les bouteilles peuvent subir une nouvelle mise
en solution et être soumises au revenu, ou il est possible d'allonger la durée de traitement à la température de
revenu. Les bouteilles ayant fait l'objet d'un nouveau traitement thermique ne peuvent être présentées au
contrôleur que pour un seul nouvel essai.
7 Conception
7.1 Exigences générales
7.1.1 Le calcul de l'épaisseur de la paroi des parties soumises à pression doit prendre en compte la valeur de la
limite d'élasticité (R ) du matériau.
e
7.1.2 Dans les calculs, la valeur de la limite d'élasticité (R ) est limitée à 0,90 R pour les alliages d'aluminium.
e g
7.1.3 La pression interne, sur laquelle repose le calcul de l'épaisseur de paroi, doit être la pression d'épreuve
hydraulique (p ).
h
7.2 Calcul de l'épaisseur de l'enveloppe cylindrique
L'épaisseur minimale garantie de la paroi de l'enveloppe cylindrique (a') ne doit pas être inférieure à la valeur
donnée par les équations (1) et (2), et des conditions supplémentaires (3) doivent être remplies:
F I
10FR � 3 p
D
eh
a��G1 J (1)
G J
2 10FR
e
H K
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06, 5
où, F est la plus petite des deux valeurs: ou 0,85
RR/
eg
R /R ne doit pas être supérieur à 0,90.
e g
NOTE Les accords internationaux régionaux peuvent limiter l'importance du facteur «F» utilisé pour la conception.
L'épaisseur de la paroi doit également satisfaire à l'équation:
D
a> + 1mm (2)
100
avec un minimum absolu de 1,5 mm
Le rapport d'éclatement doit être garanti par essai
p /p W 1,6 (3)
b h
NOTE On considère généralement que p =1,5 fois la pression de service pour les gaz permanents pour les bouteilles
h
conçues et fabriquées conformément à la présente Norme internationale.
7.3 Conception des extrémités convexes (ogives et fonds)
7.3.1 L'épaisseur et la forme du fond et de l'ogive de la bouteille doivent être conformes aux exigences des
essais définis en 10.4 (essai de rupture hydraulique) et en 9.2.3 (essai cyclique de pression).
Pour obtenir une bonne répartition des contraintes, l'épaisseur de paroi de la bouteille dans la zone de
raccordement de l'enveloppe cylindrique avec les extrémités doit augmenter progressivement, en particulier du
côté du fond.
La Figure 1 donne des exemples de formes typiques d'ogives convexes et d'extrémités.
7.3.2 L'épaisseur au centre du fond convexe ne doit pas être inférieure à l'épaisseur minimale de la partie
cylindrique.
Le fond doit avoir un profil hémisphérique, torisphérique ou semi-ellipsoïdal.
7.3.3 Il convient que le rayon du disque interne, r , ne soit pas supérieur à 1,2 fois le diamètre interne de
i
l'enveloppe, et que le rayon du carré, r, ne soit pas inférieur à 10 % du diamètre interne de l'enveloppe.
Si ces conditions ne sont pas remplies, le fabricant de bouteilles doit prouver, en effectuant un essai de prototype
comme requis en 9.1, que la conception est satisfaisante.
7.4 Conception du goulot
7.4.1 Le diamètre extérieur du goulot et l'épaisseur de sa paroi doivent être compatibles avec le couple appliqué
lors du montage du robinet sur la bouteille. Le couple peut varier selon le diamètre, la forme du filetage ainsi que
selon le mode d'étanchéité utilisé dans le montage du robinet. Les couples stipulés dans l'ISO 13341 ne doivent
pas être dépassés, car cela causerait des dégâts permanents à la bouteille.
7.4.2 Lors de la détermination de l'épaisseur minimale de la paroi du goulot, il faut prendre en considération le
fait que cette épaisseur doit empêcher toute dilatation permanente du goulot au cours du montage initial et des
montages ultérieurs du robinet sur la bouteille, sans aide d'une pièce rapportée, telle qu'une bague de goulot.
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Figure 1 — Exemples d'extrémités convexes
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Figure 1 — Exemples d'extrémités convexes (fin)
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7.5 Frettes de pied
Lorsqu'une frette de pied est prévue, elle doit être suffisamment résistante et réalisée dans un matériau compatible
avec celui de la bouteille. Il convient que sa forme soit de préférence cylindrique et qu'elle donne à la bouteille une
stabilité suffisante. La frette de pied doit être fixée sur la bouteille par une méthode autre que le soudage, le
brasage dur ou le brasage tendre. Tous les interstices pouvant constituer des retenues d'eau doivent être rendus
étanches par une méthode autre que le soudage ou le brasage dur.
7.6 Bagues de goulot (collerettes)
Lorsqu'une bague de goulot est prévue, elle doit être suffisamment résistante et réalisée dans un matériau
compatible avec celui de la bouteille et doit être fixée de manière sûre sur la bouteille par une méthode autre que
le soudage, le brasage dur ou le brasage tendre.
La fabricant doit s'assurer que la charge axiale à appliquer pour retirer la bague est supérieure à 10 fois la masse
de la bouteille vide et que le couple minimal pour la faire tourner est de 100 N�m.
7.7 Conception
Un dessin indiquant toutes les cotes ainsi que les spécifications du matériau et faisant référence à la présente
Norme internationale doit être réalisé.
8 Construction et mise en œuvre
8.1 Généralités
La bouteille doit être produite par:
a) filage à froid ou à chaud d'une billette coulée ou filée (voir 8.3);
b) filage à froid ou à chaud, suivi d'un étirage à froid d'une billette coulée ou filée (voir 8.3);
c) emboutissage, formage, fluotournage et étirage à froid d'une tôle ou d'un flanc;
d) ogivage des extrémités d'un tube filé ou étiré à froid (voir Figure 2).
Il n'est pas autorisé de procéder à une obturation pour corriger les défauts dus à la fabrication.
8.2 Formage des extrémités
Les extrémités doivent être formées par une méthode appropriée, telle que le forgeage, le matriçage et le
fluotournage. Avant et/ou après l'opération d'ogivage, tous les restes significatifs de structure brute de coulée
doivent être éliminés de l'extrémité ou des extrémités ouvertes.
Lorsque le goulot ou l'ogive de la bouteille est formé à chaud, il faut s'assurer que l'on obtient une distribution
uniforme de la chaleur avant l'opération d'ogivage, par exemple au moyen d'un chauffage par induction. Cette
approche doit être utilisée indépendamment de la méthode de fabrication de l'enveloppe.
Quelle que soit la méthode utilisée pour l'opération de fermeture, les outils utilisés pour l'ogivage doivent faciliter la
mise en forme du métal et permettre d'obtenir des surfaces de bouteilles lisses, tout particulièrement dans la zone
du goulot et de l'ogive. Il ne doit pas y avoir de brusque changement de profil ou de plis significatifs (voir 11.6) qui
pourraient avoir pour effet d'augmenter les contraintes dans les conditions de service éventuelles de la bouteille.
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ISO 7866:1999(F)
8.3 Épaisseur de la paroi
Chaque bouteille doit être examinée, avant les opérations de fermeture pour s'assurer de l'absence de défauts
d'épaisseur et de surface interne et externe. L'épaisseur de la paroi doit en tout point être supérieure ou égale à
l'épaisseur minimale spécifiée.
Figure 2 — Extrémités ogivées d'un tube
8.4 Défauts de surface
Les surfaces internes et externes de la bouteille finie doivent être exemptes de défauts susceptibles de nuire à la
sécurité de fonctionnement de la bouteille.
L'épaisseur de la paroi de toute surface dressée doit être supérieure ou égale à l'épaisseur minimale spécifiée.
8.5 Filetages du goulot
Les filetages internes du goulot doivent être conformes aux spécifications de conception afin de permettre
l'utilisation d'un robinet correspondant et de réduire les contraintes au niveau du goulot lors des opérations de
serrage du robinet. Il est indispensable de s'assurer que les filetages du goulot sont réalisés avec précision, qu'ils
sont entièrement formés et qu'ils ne présentent aucunes aspérités, telles que des ébarbures.
8.6 Ovalisation
L'ovalisation de l'enveloppe cylindrique, c'est-à-dire la différence entre les diamètres extérieurs maximal et minimal
d'une même section, ne doit pas être supérieure à 2 % de la valeur moyenne de ces diamètres.
8.7 Exposition à la chaleur
Toute exposition à la chaleur après le traitement thermique ou le traitement de stabilisation ne doit pas modifier les
caractéristiques de l'alliage d'aluminium utilisé.
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9 Modes opératoires pour l'approbation de type
9.1 Exigences générales
Une spécification technique de chaque nouveau type de bouteille [ou de la famille de bouteilles, comme défini en f)
ci-après] comprenant le dessin, les calculs de conception, les caractéristiques de l'alliage et le traitement thermique
appliqué, doit être fournie par le fabricant à l'inspecteur. Les essais d'approbation de type détaillés
...
Questions, Comments and Discussion
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