国家标准英文翻译/英文版 GB/T 42536-2023 英文版 车用高压储氢气瓶组合阀门
GB/T 42536-2023 英文版 Assembly valve on high pressure hydrogen storage cylinder for vehicles
(资料图)
1 范围
本文件规定了车用高压储氢气瓶组合阀门（以下简称组合阀门）的基本型式、技术要求、试验方法与合格指标、检验规则、标志、包装、运输、贮存等要求。
本文件适用于公称工作压力不大于70 MPa、工作温度为－40℃～85℃、固定在道路车辆上用作燃料箱的车用高压储氢气瓶用组合阀门。
车用高压储氢气瓶用温度驱动安全泄压装置的型式试验可参照本文件进行。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 192 普通螺纹 基本牙型
GB/T 196 普通螺纹 基本尺寸
GB/T 197 普通螺纹 公差
GB/T 223（所有部分） 钢铁及合金化学分析方法
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定
GB/T 1220 不锈钢棒
GB/T 2941 橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序
GB/T 3191 铝及铝合金挤压棒材
GB/T 3452.2 液压气动用O形橡胶密封圈 第2部分：外观质量检验规范
GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验
GB/T 3934 普通螺纹量规 技术条件
GB/T 5720 O形橡胶密封圈试验方法
GB/T 6031 硫化橡胶或热塑性橡胶 硬度的测定（10IRHD～100IRHD）
GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法
GB/T 7758 硫化橡胶 低温性能的测定 温度回缩程序（TR试验）
GB/T 7762—2014 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验
GB/T 7999 铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法
GB/T 11170 不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法（常规法）
GB/T 13005 气瓶术语
GB/T 13893.2 色漆和清漆 耐湿性的测定 第2部分：冷凝（在带有加热水槽的试验箱内曝露）
GB/T 13979 质谱检漏仪
GB/T 20668 统一螺纹 基本尺寸
GB/T 20975（所有部分） 铝及铝合金化学分析方法
GB/T 32249 铝及铝合金模锻件、自由锻件和轧制环形锻件 通用技术条件
GB/T 34542.2 氢气储存输送系统 第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法
GB/T 34542.3 氢气储存输送系统 第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法
NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
YS/T 479 一般工业用铝及铝合金锻件
3 术语和定义、符号
3.1 术语和定义
GB/T 13005 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1 车用高压储氢气瓶组合阀门 assembly valve on high pressure hydrogen storage cylinder for vehicles
由手动截止阀、自动截止阀、单向阀、温度驱动安全泄压装置（TPRD）以及温度传感器等部件组成的安装在车用高压储氢气瓶上的阀门。
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
p：组合阀门公称工作压力， 单位为兆帕（MPa）。
4 基本型式
4.1 组合阀门应包含手动截止阀、自动截止阀、单向阀、TPRD以及温度传感器。
4.2 组合阀门型号标记由以下部分组成。
设计序号
额定电压，V
公称工作压力，MPa
车用高压储氢气瓶组合阀门
示例：公称工作压力为35MPa，额定直流电压为12V，设计序号为Ⅰ的车用高压储氢气瓶组合阀门，其型号标记为：CQZF-35-12-Ⅰ。
5 技术要求
5.1 材料
5.1.1 金属材料
5.1.1.1 组合阀门的主要零部件材料（阀体、阀杆等受压零部件）应有材料制造单位提供的质量证明书原件，或者加盖了材料经营单位公章且有经办人签字（章）的质量证明书复印件。
5.1.1.2 组合阀门的主要零部件材料应与氢气具有良好相容性，并满足相应材料标准的要求。
5.1.1.3 组合阀门的主要零部件材料宜选用6061铝合金或S31603奥氏体不锈钢。6061铝合金挤压棒材应符合GB/T 3191的规定，锻件应符合GB/T 32249或YS/T 479的规定。S31603奥氏体不锈钢棒材应符合GB/T 1220的规定，锻件应符合NB/T 47010的规定。S31603奥氏体不锈钢的Ni含量应不低于12％，断面收缩率应不小于70％；对于1.25倍公称工作压力下应力值大于25％材料抗拉强度保证值的零部件材料，还应满足Ni当量不低于28.5％（Ni当量计算公式为：Nieq＝12.6C＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.98Mo）。
5.1.1.4 对于公称工作压力大于40MPa的组合阀门，主要零部件如选用除6061铝合金、S31603奥氏体不锈钢外的材料时，应按6.1.3和6.1.4的规定进行氢相容性试验和氢脆敏感性试验。
5.1.2 非金属密封件材料
5.1.2.1 非金属密封件材料应有材料制造单位提供的质量证明书原件，或者加盖了材料经营单位公章且有经办人签字（章）的质量证明书复印件。质量证明书应包含非金属密封件材料的硬度、拉伸强度、拉断伸长率等。
5.1.2.2 非金属密封件应采用与高压氢气具有良好相容性的材料，密封件材料性能应满足6.7的要求。
5.2 设计和制造
5.2.1 用于因车体结构设计原因无法拆卸的车用高压储氢气瓶上的组合阀门，设计使用年限不少于15年；用于其他车用高压储氢气瓶上的组合阀门，设计使用年限不少于6年。
5.2.2 组合阀门应具备以下功能：
a）单向截止功能，未通电时氢气可通过组合阀门单向充入气瓶，同时防止瓶内气体反向流出；
b）安全泄压功能，在火灾等特殊情况下，气瓶内气体可通过组合阀门TPRD自动泄放；
c）温度监测功能，可监测气瓶内部气体温度；
d）手动启闭功能，可通过手动操作开启或关闭阀门；
e）自动启闭功能，可通过电信号开启或关闭阀门。
5.2.3 组合阀门阀体应进行有限元应力分析。2.5倍公称工作压力下，阀体各部位应力不应大于阀体材料的屈服强度保证值。
5.2.4 组合阀门进出气口螺纹规格应采用符合GB/T 192、GB/T 196、GB/T 197或GB/T 20668规定的直螺纹，或者其他符合相应标准规定的螺纹。
5.2.5 组合阀门螺纹应进行强度校核，螺纹在1.5倍公称工作压力下的切应力安全系数应不小于4。螺纹切应力安全系数计算方法按照附录A执行。
5.2.6 安全泄压装置应选用易熔合金或玻璃泡，动作温度为（110±5）℃，易熔合金和玻璃泡应符合相应气瓶安全泄压装置标准规定。组合阀门的安全泄压通道应独立，不应与其他功能的通道连通， 每个安全泄压通道上只可安装一个安全泄压装置。
5.2.7 阀体宜锻压成型，不应有裂纹、折皱、夹杂物、疏松、缩孔等缺陷。
5.2.8 O形圈选用前应按附录B中B.3的规定进行试验，压缩永久变形试验、硬度变化试验、氢气损伤试验和温度回缩试验应由O形圈制造单位进行并提供测试报告。
6 试验方法与合格指标
6.1 主要零部件金属材料试验
6.1.1 力学性能试验
6.1.1.1 试验方法
主要零部件材料的拉伸试样和试验方法应按GB/T 228.1的规定执行，冲击试样和试验方法按照GB/T 229执行（铝合金材料除外）。
6.1.1.2 合格指标
试验结果应符合材料标准和设计的要求。
6.1.2 化学成分分析
6.1.2.1 分析方法
6061铝合金的化学成分分析按照GB/T 7999或GB/T 20975执行，S31603奥氏体不锈钢的化学成分分析按照GB/T 223（所有部分）或GB/T 11170执行。采用其他材料时，化学成分分析按照相应的国家标准执行。
6.1.2.2 合格指标
分析结果应符合材料标准和设计的要求。
6.1.3 氢相容性试验
6.1.3.1 试验方法
材料在氢气中的拉伸性能、疲劳性能和断裂力学性能的测定应满足GB/T 34542.2的要求。
6.1.3.2 合格指标
试验结果应符合材料标准和设计的要求。
6.1.4 氢脆敏感性试验
6.1.4.1 试验方法
氢脆敏感性试验应按照GB/T 34542.3执行。
6.1.4.2 合格指标
试验结果应符合材料标准和设计的要求。
6.2 外观检查
6.2.1 试验方法
阀体外观采用目视方法检查。
6.2.2 合格指标
检查结果是否满足如下要求：
a）阀体表面不应有裂纹、折皱、夹杂物、疏松、缩孔等缺陷；
b）螺纹应光滑平整，不准许有倒牙、平牙、牙双线、牙底平、牙尖、牙阔以及螺纹表面上的明显跳动波纹。
6.3 螺纹检查
6.3.1 试验方法
采用符合GB/T 3934或相应标准的量规检查。
6.3.2 合格指标
检查结果应满足如下要求：
a）螺纹有效螺距数和表面粗糙度应符合设计要求；
b）螺纹牙型、尺寸和公差应符合相关标准规定。
6.4 气密性试验
6.4.1 试验方法
按照附录C的规定，在常温条件下分别在（2±0.5）MPa和不低于1.25p的压力下进行气密性试验，试验介质为纯氦气。根据组合阀门的结构分别进行内漏和外漏试验。
6.4.2 合格指标
氦气漏率不应超过7.5 mL/h。
6.5 TPRD试验
6.5.1 氢循环试验
6.5.1.1 试验方法
采用氢气对5个TPRD进行15 000次压力循环，循环频率应不超过10次/min，试验要求如表1所示。
表1 氢循环试验方法
循环压力 循环次数/次 试验温度/℃
下限 上限
≤2 MPa ≥1.5p 10 ≥85
≤2 MPa ≥1.25p 2240 ≥85
≤2 MPa ≥1.25p 10 000 20±5
≤2 MPa ≥0.8p 2 750 ≤－40
6.5.1.2 合格指标
氢循环试验后，TPRD应符合6.5.9泄漏试验、6.5.10动作试验和6.5.11流量试验的规定。
6.5.2 加速寿命试验
6.5.2.1 试验方法
试验步骤如下。
a）对8个TPRD进行此项试验，其中3个TPRD的试验温度为动作温度Tact，另外5个TPRD的试验温度为加速寿命温度Tlife，计算公式如下：
式中，β取273.15℃，TME取85℃，Tact取110℃。
b）将TPRD置于恒温箱或水浴箱中，试验中温度允许偏差为±1℃。
c）TPRD进气口的氢气或惰性气体压力应不低于1.25p。压力源可位于恒温箱或水浴箱的外部，并以单一或者分支管路系统为TPRD加压。若采用分支管路系统，则每个分支管路都应包含一个单向阀。
6.5.2.2 合格指标
在Tact下测试的TPRD动作时间应不超过10h。在Tlife下测试的TPRD，500 h内不应动作，试验后的TPRD应符合6.5.9泄漏试验的规定。
6.5.3 温度循环试验
6.5.3.1 试验方法
试验步骤如下:
a）将1个无内压的TPRD在温度小于或者等于－40℃的液体中静置至少2 h，然后在5 min内将其转移到温度大于或者等于85℃的液体中，并在此温度下静置至少2 h，之后在5 min内将TPRD转移到温度小于或者等于－40℃的液体中；
b）重复a）步骤，完成15次循环；
c）将TPRD在温度小于或者等于－40℃的液体中静置至少2 h，之后在小于或等于－40℃的环境温度下用氢气对TPRD进行100次压力循环，压力循环下限应不大于2 MPa，压力循环上限应不小于0.8p。
6.5.3.2 合格指标
在温度循环试验后，TPRD应符合6.5.9泄漏试验、6.5.10动作试验和6.5.11流量试验的规定，其中泄漏试验的温度应不高于－40℃。
6.5.4 耐盐雾腐蚀性试验
6.5.4.1 试验方法
试验要求如下。
a）对3个TPRD进行盐雾试验，试验前TPRD应按照使用工况封堵相应的端口。该试验为循环试验，共循环100次。一个循环包含正常环境阶段、潮湿阶段以及干燥阶段，单次循环时间为24 h，试验流程如图1所示。
b）在正常环境阶段，应控制环境箱温度为（25±3）℃、相对湿度为（45±10）％。试验时间为8 h±10 min。只在正常环境阶段对TPRD施加盐雾，正常环境阶段开始时施加第1次盐雾，共需要施加4次。施加盐雾时间间隔约为90 min。每次施加盐雾时，应使TPRD表面润湿并形成水珠。喷雾量应足够清洗掉TPRD上残留的盐痕迹。
c）在潮湿阶段，控制环境箱温度为（49±2）℃、相对湿度为100％，试验时间为7 h±10 min。
d）在干燥阶段，控制环境箱温度为（60±2）℃且相对湿度不大于30％，试验时间为5 h±10 min。
e）从正常环境阶段到潮湿阶段的转换时间应为1 h±5 min，从潮湿阶段到干燥阶段的转换时间应为3 h±10 min。
f）因周末或节假日等特殊原因需要暂停试验时，应在一个试验循环完毕后暂停，暂停期间应保持试验箱温度在（25±3）℃范围内，相对湿度在（45±10）％范围内。
g）循环腐蚀试验结束后，采用清水冲洗TPRD，待其干燥后进行评估。
h）试验设备中环境箱应符合GB/T 13893.2的要求，试验用水应符合GB/T 6682规定的三级水要求。喷洒盐溶液时，应避免喷雾对TPRD直接冲击。
i）混合盐溶液的各组分质量分数要求如下：
1）氯化钠（NaCl）：0.9％；
2）氯化钙（CaCl2）：0.1％；
3）碳酸氢钠（NaHCO3）：0.075％。
氯化钠应为试剂级或食品级。氯化钙应为试剂级。碳酸氢钠应为试剂级或食品级。配制溶液用水应符合 GB/T 6682的三级水要求。
640 mL/h。
