ANHANG 3

FAHRZEUGINTERNE SPEICHERUNG VON ERDGAS ALS KRAFTSTOFF FÜR KRAFTFAHRZEUGE

1. ANWENDUNGSBEREICH

1.1. In Anhang 3A sind Mindestanforderungen für leichte wiederbefüllbare Gaszylinder festgelegt. Die Zylinder sind nur für die fahrzeuginterne Speicherung von unter Hochdruck stehendem komprimiertem Erdgas als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge bestimmt, in denen die Zylinder zu befestigen sind. Die Zylinder können aus Stahl, Aluminium oder einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen und in einer Ausführung oder nach einem Verfahren hergestellt sein, das für die speziellen Betriebsbedingungen geeignet ist. Dieser Anhang gilt auch für Metallinnenbehälter aus rostfreiem Stahl in nahtloser oder geschweißter Ausführung.

1.2. Anhang 3B enthält Mindestanforderungen für wiederbefüllbare Tanks für Flüssigerdgas (LNG) zur Verwendung in Fahrzeugen sowie die erforderlichen Prüfverfahren.

ANHANG 3A

GASZYLINDER — HOCHDRUCKZYLINDER FÜR DIE FAHRZEUGINTERNE SPEICHERUNG VON KOMPRIMIERTEM ERDGAS (CNG) ALS KRAFTSTOFF FÜR KRAFTFAHRZEUGE

1. ANWENDUNGSBEREICH

Zylinder nach diesem Anhang sind der Klasse 0 nach der Beschreibung in Absatz 3 dieser Regelung zugeordnet und wie folgt beschaffen:

CNG-1 : Metall, CNG-2 : Metallinnenbehälter, mit harzgetränkter Endlosfaser verstärkt (in Richtung des Umfangs umwickelt), CNG-3 : Metallinnenbehälter, mit harzgetränkter Endlosfaser verstärkt (vollständig umwickelt), CNG-4 : harzgetränkte Endlosfaser mit nichtmetallischem Innenbehälter (Vollverbundkonstruktion).

Die Betriebsbedingungen, denen die Zylinder ausgesetzt sind, sind in Absatz 4 dieses Anhangs ausführlich beschrieben. In diesem Anhang werden bei Erdgas als Kraftstoff ein Arbeitsdruck von 20 MPa bei einer stabilisierten Temperatur von 15 °C und ein maximaler Fülldruck von 26 MPa zugrunde gelegt. Bei anderen Arbeitsdrücken kann der Druck durch Multiplizieren mit dem jeweiligen Faktor (Verhältniszahl) angepasst werden. So sind z. B. bei einer Anlage, die für einen Arbeitsdruck von 25 MPa ausgelegt ist, die Druckwerte mit 1,25 zu multiplizieren.

Die Betriebsdauer eines Zylinders ist vom Hersteller festzulegen und kann je nach Verwendungszweck unterschiedlich sein. Bei der Festlegung der Betriebsdauer werden 1 000 Nachfüllungen des Zylinders pro Jahr und 15 000 Nachfüllungen insgesamt zugrunde gelegt. Die maximale Betriebsdauer beträgt 20 Jahre.

Bei Metallzylindern und Zylindern mit Metallinnenbehälter wird bei der Festlegung der Betriebsdauer die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ermüdungsrisse zugrunde gelegt. Jeder Zylinder oder Innenbehälter ist mit Ultraschall oder nach einer gleichwertigen anderen Methode zu prüfen, damit sichergestellt ist, dass keine Fehler vorhanden sind, deren Ausdehnung das zulässige Maß überschreitet. So ist eine optimale Konstruktion und Fertigung leichter Zylinder für den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Erdgas möglich.

Bei Zylindern in Vollverbundkonstruktion mit nicht metallischen, nicht Druck tragenden Innenbehältern wird die „gesicherte Betriebsdauer“ durch geeignete Bemessungsverfahren, Konstruktionszulassungsprüfungen und Fertigungskontrollen nachgewiesen.

2. REFERENZDOKUMENTE (siehe Absatz 2 dieser Regelung)

3. BEGRIFFSBESTIMMUNGEN (siehe Absatz 4 dieser Regelung)

4. BETRIEBSBEDINGUNGEN

4.1. Allgemeines

4.1.1. Normale Betriebsbedingungen

Die in diesem Abschnitt beschriebenen normalen Betriebsbedingungen sollen als Grundlage für die Konstruktion, die Fertigung, die Qualitätskontrolle, die Prüfung und die Genehmigung von Zylindern dienen, die dauerhaft in Fahrzeuge eingebaut und zum Speichern von Erdgas als Kraftstoff bei Umgebungstemperatur verwendet werden sollen.

4.1.2. Verwendung der Zylinder

Mit den hier beschriebenen Betriebsbedingungen sollen außerdem Hinweise für die sichere Verwendung der nach dieser Regelung hergestellten Zylinder gegeben werden; sie sind bestimmt für

a) Zylinderhersteller,

b) Besitzer von Zylindern,

c) Konstrukteure oder Vertragsfirmen, die für den Einbau von Zylindern verantwortlich sind,

d) Konstrukteure oder Besitzer von Einrichtungen, die zum Füllen von Zylindern in Fahrzeugen verwendet werden,

e) Erdgaslieferanten und

f) Aufsichtsbehörden, die die Verwendung von Zylindern überwachen.

4.1.3. Betriebsdauer

Die Zeit, während der ein Zylinder sicher betrieben werden kann, ist von seinem Konstrukteur unter Berücksichtigung der in dieser Regelung beschriebenen Betriebsbedingungen festzulegen. Die maximale Betriebsdauer beträgt 20 Jahre.

4.1.4. Regelmäßige Eignungsüberprüfung

Empfehlungen für die regelmäßige Eignungsüberprüfung durch Sichtprüfung oder andere Prüfungen während der Betriebsdauer sind vom Zylinderhersteller unter Berücksichtigung der in dieser Regelung beschriebenen Betriebsbedingungen zu geben. Jeder Zylinder ist nach seiner Inbetriebnahme am Fahrzeug (Zulassung des Fahrzeugs) mindestens alle 48 Monate und bei einem Wiedereinbau visuell auf äußere Schäden zu prüfen, und zwar auch unter den Halterungen. Die Sichtprüfung ist von einer von der Aufsichtsbehörde zugelassenen oder anerkannten Stelle nach den Angaben des Herstellers durchzuführen. Zylinder ohne Typschild mit den vorgeschriebenen Angaben oder mit einem Typschild, auf dem Angaben unleserlich sind, sind auszusondern. Ist der Zylinder anhand der Herstellernummer oder der laufenden Nummer eindeutig identifizierbar, kann ein Ersatzschild angebracht und der Zylinder weiter verwendet werden.

4.1.4.1. Zylinder nach einer Fahrzeugkollision

Nach einer Fahrzeugkollision müssen die Zylinder von einer vom Hersteller autorisierten Stelle erneut geprüft werden, sofern die zuständige Behörde nichts anderes anordnet. Zylinder, die bei dem Aufprall nicht beschädigt worden sind, dürfen weiter verwendet werden, andernfalls muss der betreffende Zylinder zur Begutachtung an den Hersteller zurückgesandt werden.

4.1.4.2. Zylinder nach der Einwirkung von Feuer

Zylinder, die dem Feuer ausgesetzt waren, müssen von einer vom Hersteller autorisierten Stelle erneut geprüft oder ausgesondert werden.

4.2. Höchstdrücke

Der Zylinderdruck muss auf folgende Werte begrenzt sein:

a) einen Druck, der sich bei einer stabilisierten Temperatur von 15 °C auf 20 MPa stabilisiert,

b) 26 MPa unmittelbar nach dem Füllen, unabhängig von der Temperatur.

4.3. Maximale Anzahl der Füllzyklen

Die Zylinder sind so ausgelegt, dass sie bei einer stabilisierten Gastemperatur von 15 °C bis zu 1 000 Mal je Betriebsjahr bis zu einem stabilisierten Druck von 20 MPa (200 bar) gefüllt werden können.

4.4. Temperaturspanne

4.4.1. Stabilisierte Gastemperatur

Die stabilisierte Gastemperatur in Zylindern kann zwischen einem Mindestwert von – 40 °C und einem Höchstwert von 65 °C liegen.

4.4.2. Zylindertemperaturen

Die Temperatur der Zylinderwerkstoffe darf zwischen – 40 °C und + 82 °C liegen.

Außer in dem in Absatz 4.4.3 genannten Fall dürfen Temperaturen über + 65 °C nur so örtlich begrenzt oder kurzzeitig auftreten, dass die Gastemperatur im Zylinder nie + 65 °C übersteigt;

4.4.3. Übergangstemperaturen

Die während des Füllens oder des Entleerens erreichten Gastemperaturen können außerhalb der in Absatz 4.4.1 genannten Grenzen liegen.

4.5. Gaszusammensetzung

Methanol und/oder Glykol dürfen dem Erdgas nicht absichtlich zugesetzt werden. Die Zylinder müssen so beschaffen sein, dass sie mit Erdgas nach einer der nachstehenden drei Spezifikationen gefüllt werden können:

a) SAE J1616,

b) Trockengas. Der Wasserdampfgehalt beträgt in der Regel weniger als 32 mg/m3, wobei der Drucktaupunkt bei 20 MPa bei –9 °C liegt. Mengenbegrenzungen bestehen bei Trockengas nur für folgende Bestandteile: Hydrogensulfid und andere lösliche Sulfide: 23 mg/m3, Sauerstoff: 1 Volumenprozent. Sind die Zylinder aus Stahl mit einer Zugfestigkeit über 950 MPa hergestellt, darf der Wasserstoffgehalt höchstens 2 Volumenprozent betragen.

c) Nassgas Bei Gas mit einem höheren Wassergehalt als unter Buchstabe b angegeben werden in der Regel folgende Grenzwerte eingehalten: Hydrogensulfid und andere lösliche Sulfide: 23 mg/m3, Sauerstoff: 1 Volumenprozent, Kohlendioxid: 4 Volumenprozent, Wasserstoff: 0,1 Volumenprozent. Bei Nassgas ist zum Schutz der Metallzylinder oder -innenbehälter mindestens 1 mg Kompressoröl je kg Gas erforderlich.

4.6. Außenflächen

Die Zylinder dürfen nicht ständig mechanischen oder chemischen Beanspruchungen ausgesetzt sein (wie aus dem Fahrzeug austretendes Ladegut und durch den Straßenzustand bedingter starker Abrieb) und müssen nach anerkannten Regeln eingebaut sein. Ihre Außenflächen können jedoch gelegentlich folgenden Einflüssen ausgesetzt sein:

a) Wasser, entweder durch wiederholtes Eintauchen oder durch Spritzwasser,

b) Salz, wenn das Fahrzeug in Meeresnähe oder an Orten betrieben wird, an denen Auftausalz verwendet wird,

c) ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts,

d) Steinschlag,

e) Lösungsmittel, Säuren und Laugen, Dünger und

f) Betriebsflüssigkeiten von Kraftfahrzeugen wie Kraftstoff, Hydraulikflüssigkeit, Glykol und Öle.

4.7. Permeation oder Entweichen von Gas

Die Zylinder dürfen sich längere Zeit in geschlossenen Räumen befinden. Die Permeation von Gas durch die Zylinderwand oder das Entweichen von Gas zwischen den Endanschlüssen und dem Innenbehälter ist bei der Konstruktion zu berücksichtigen.

5. KONSTRUKTIONSGENEHMIGUNG

5.1. Allgemeines

Mit dem Antrag auf Genehmigung muss der Konstrukteur des Zylinders folgende Unterlagen und Angaben bei der Typgenehmigungsbehörde einreichen:

a) Betriebserklärung (Absatz 5.2),

b) Konstruktionsdaten (Absatz 5.3),

c) Fertigungsdaten (Absatz 5.4),

d) Qualitätsmanagementsystem (Absatz 5.5),

e) Bruchverhalten und Defektgröße für zerstörungsfreie Prüfungen (Absatz 5.6),

f) Datenblatt (Absatz 5.7),

g) ergänzende Daten (Absatz 5.8).

Für nach ISO 9809 konstruierte Zylinder brauchen eine Spannungsberechnung nach Absatz 5.3.2 oder die Angaben nach Absatz 5.6 nicht vorgelegt zu werden.

5.2. Betriebserklärung

Die Betriebserklärung dient zur Anleitung derjenigen, die die Zylinder einbauen oder verwenden, und zur Information der Typgenehmigungsbehörde oder des von ihr benannten Vertreters. Sie muss folgende Angaben enthalten:

a) die Erklärung, dass der Zylinder der betreffenden Bauart während seiner Betriebsdauer für die Verwendung unter den in Absatz 4 genannten Betriebsbedingungen geeignet ist,

b) Angabe der Betriebsdauer,

c) Mindestanforderungen an die Prüfung und Überprüfung während der Nutzung,

d) Angaben über die erforderlichen Druckentlastungsvorrichtungen und/oder die erforderliche Isolierung,

e) Angaben über Halterungen, Schutzüberzüge usw., die erforderlich sind, aber nicht mitgeliefert werden,

f) Beschreibung der Zylinderausführung,

g) weitere Angaben, die für die sichere Verwendung und Überprüfung des Zylinders erforderlich sind.

5.3. Konstruktionsdaten

5.3.1. Zeichnungen

Die Zeichnungen müssen mindestens folgende Angaben enthalten:

a) Titel, Bezugsnummer, Ausgabedatum und Nummern der Neuausgaben, gegebenenfalls mit Ausgabedatum,

b) Bezugnahme auf diese Regelung und Zylindertyp,

c) alle Maße mit Toleranzen, ausführliche Darstellung der Endverschlüsse mit Mindestdicken und Öffnungen,

d) Masse der Zylinder mit Toleranzen,

e) Werkstoffangaben mit Mindestwerten oder Toleranzbereichen für die mechanischen und chemischen Eigenschaften; bei Metallzylindern oder Metallinnenbehältern den festgelegten Härtebereich,

f) weitere Angaben wie Bereich des Autofrettagedrucks, niedrigster Prüfdruck, Einzelheiten des Feuerschutzsystems und des äußeren Schutzüberzugs.

5.3.2. Spannungsberechnung

Eine Finite-Elemente-Analyse oder eine andere Art von Spannungsberechnung ist vorzulegen.

Eine Tabelle, in der die errechneten Spannungen zusammengefasst sind, ist vorzulegen.

5.3.3. Werkstoffprüfdaten

Eine ausführliche Beschreibung der verwendeten Werkstoffe und der Toleranzen ihrer Eigenschaften ist vorzulegen. Außerdem sind Prüfdaten vorzulegen, die die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe und ihre Eignung für den Betrieb unter den in Absatz 4 genannten Bedingungen charakterisieren.

5.3.4. Daten der Konstruktionszulassungsprüfung

Der Werkstoff, die Konstruktion, die Fertigung und die Prüfung des Zylinders müssen für den vorgesehenen Betrieb geeignet sein; dies wird dadurch nachgewiesen, dass die Anforderungen der für die betreffende Zylinderbauart vorgeschriebenen und nach den in Anlage A zu diesem Anhang durchgeführten Prüfungen erfüllt sind.

Die Prüfdaten müssen außerdem die Abmessungen, Wanddicken und Gewichte aller geprüften Zylinder umfassen.

5.3.5. Feuerschutz

Die Anordnung der Druckentlastungsvorrichtungen, die den Zylinder vor plötzlichem Bruch schützen, wenn er bei einem Brand den in Anlage A Absatz A.15 dieses Anhangs beschriebenen Bedingungen ausgesetzt ist, ist anzugeben. Mit den Prüfdaten muss die Wirksamkeit des vorgesehenen Feuerschutzsystems nachgewiesen werden.

5.3.6. Zylinderhalterungen

Einzelheiten der Zylinderhalterungen oder der Anforderungen an die Halterungen sind nach den Vorschriften von Absatz 6.11 dieses Anhangs anzugeben.

5.4. Fertigungsdaten

Es sind ausführliche Beschreibungen aller Fertigungsverfahren, zerstörungsfreien Prüfungen, Fertigungsprüfungen und Prüfungen von Produktionslosen vorzulegen. Die zulässigen Abweichungen für sämtliche Produktionsprozesse einschließlich Wärmebehandlung, Formung, Harzmischverhältnis, Wickelspannung und -geschwindigkeit, Dauer und Temperatur der Aushärtung sowie Autofrettageverfahren müssen spezifiziert werden. Weiterhin sind Angaben zur Oberflächenbehandlung, zu den verwendeten Wicklungen, den Abnahmekriterien für Ultraschallabtastung (oder ein gleichwertiges Verfahren) sowie die maximalen Losgrößen für Partieprüfungen zu machen.

5.5. (frei)

5.6. Bruchverhalten und Defektgröße für zerstörungsfreie Prüfungen

5.6.1. Bruchverhalten

Der Hersteller muss das Leck-vor-Bruch-Verhalten des Zylinders der betreffenden Bauart nach den Vorschriften des Absatzes 6.7 nachweisen.

5.6.2. Defektgröße für zerstörungsfreie Prüfungen

Der Hersteller muss nach dem in Absatz 6.15.2 beschriebenen Verfahren die maximale Defektgröße für zerstörungsfreie Prüfungen ermitteln, wodurch vermieden wird, dass der Zylinder während seiner Betriebsdauer durch Ermüdung oder Bruch ausfällt.

5.7. Datenblatt

Für jede Zylinderausführung sind auf einem Datenblatt die Unterlagen aufzuführen, die die Angaben nach Absatz 5.1 enthalten. Für jede Unterlage sind der Titel, die Bezugsnummer, die Nummern der Neuausgaben sowie das Ausgabedatum der Ursprungsfassung und der anderen Fassungen anzugeben. Alle Unterlagen müssen vom Hersteller unterschrieben oder abgezeichnet sein. Das Datenblatt muss mit einer Nummer und gegebenenfalls den Nummern der Neuausgaben versehen sein, die zur Bezeichnung der Zylinderausführung verwendet werden können, und die Unterschrift des Technikers tragen, der für die Konstruktion verantwortlich ist. Auf dem Datenblatt muss ein Feld für einen Stempel vorgesehen sein, aus dem die Bauartgenehmigung hervorgeht.

5.8. Ergänzende Daten

Gegebenenfalls sind zur Ergänzung des Antrags weitere Daten zu übermitteln wie die Herkunft des vorgesehenen Werkstoffs oder Angaben zur Verwendung einer bestimmten Zylinderausführung unter anderen Betriebsbedingungen.

5.9. Genehmigung und Bescheinigung

5.9.1. Überprüfung und Prüfung

Die Übereinstimmung der Produktion ist nach den Vorschriften von Absatz 9 dieser Regelung zu überprüfen.

Damit sichergestellt ist, dass die Zylinder den Vorschriften dieser internationalen Regelung entsprechen, sind sie nach den Bestimmungen der Absätze 6.13 und 6.14 von der Typgenehmigungsbehörde zu überprüfen.

5.9.2. Prüfbescheinigung

Sind die Ergebnisse der Prototypprüfung gemäß Abschnitt 6.13 zufriedenstellend, muss die Typgenehmigungsbehörde eine Prüfbescheinigung ausstellen. Ein Muster einer Prüfbescheinigung ist in Anlage D dieses Anhangs wiedergegeben.

5.9.3. Bescheinigung über die Annahme eines Produktionsloses

Die zuständige Typgenehmigungsbehörde muss eine Abnahmebescheinigung gemäß Anlage D dieses Anhangs ausstellen.

6. VORSCHRIFTEN FÜR ALLE ZYLINDERTYPEN

6.1. Allgemeines

Die nachstehenden Vorschriften gelten allgemein für Zylinder der in den Absätzen 7 bis 10 dieses Anhangs genannten Typen. Bei der Zylinderkonstruktion ist alles zu berücksichtigen, was notwendig ist, um sicherzustellen, dass jeder nach den Konstruktionsunterlagen hergestellte Zylinder während der angegebenen Betriebsdauer für seinen Zweck geeignet ist. Stahlzylinder des Typs CNG-1, die nach der ISO-Norm 9809 hergestellt sind und alle ihre Anforderungen erfüllen, brauchen nur den Vorschriften von Absatz 6.3.2.4 sowie der Absätze 6.9 bis 6.13 zu entsprechen.

6.2. Konstruktion

In dieser Regelung sind weder Konstruktionsformeln noch zulässige Beanspruchungen und Spannungen angegeben, es ist jedoch vorgeschrieben, dass die Eignung der Konstruktion nachgewiesen wird: durch Berechnungen und dadurch, dass die Zylinder die in dieser Regelung vorgeschriebenen Werkstoff-, Konstruktionszulassungs-, Fertigungs- und Produktionslosprüfungen regelmäßig bestehen. Bei allen Ausführungen muss sichergestellt sein, dass am Zylinder bei einer möglichen Ermüdung der druckbeaufschlagten Teile bei normalem Betrieb „Leck vor Bruch“ entsteht. Wird ein Metallzylinder oder Metallinnenbehälter undicht, darf das nur durch Ausbreitung eines Ermüdungsrisses geschehen.

6.3. Werkstoffe

6.3.1. Die verwendeten Werkstoffe müssen für den Betrieb unter den in Absatz 4 dieses Anhangs beschriebenen Betriebsbedingungen geeignet sein. Ein Zylinder darf nicht so konstruiert sein, dass unverträgliche Werkstoffe miteinander in Berührung kommen. Die Anforderungen für die Werkstoffzulassungsprüfung sind in Tabelle 6.1 zusammengefasst.

6.3.2. Stahl

6.3.2.1. Zusammensetzung

Stähle müssen aluminium- oder siliziumberuhigt und vorwiegend feinkörnig sein. Die chemische Zusammensetzung aller Stähle ist anzugeben, wobei mindestens folgende Werte aufzuführen sind:

a) in allen Fällen der Kohlenstoff-, Mangan-, Aluminium- und Siliziumgehalt,

b) der Nickel-, Chrom-, Molybdän-, Bor- und Vanadiumgehalt sowie der Gehalt an allen weiteren absichtlich zugesetzten Legierungselementen. Folgende Grenzwerte dürfen bei der Analyse der Schmelze nicht überschritten werden: Zugfestigkeit < 950 MPa ≥ 950 MPa Schwefel 0,020 % 0,010 % Phosphor 0,020 % 0,020 % Schwefel und Phosphor 0,030 % 0,025 %

Wird Kohlenstoff-Bor-Stahl verwendet, ist am ersten und letzten Gussblock oder der ersten und letzten Bramme einer Schmelze eine Härtbarkeitsprüfung nach ISO 642 durchzuführen. Die Härte ist in einem Abstand von 7,9 mm vom abgeschreckten Ende zu messen; sie muss zwischen 33 HRC und 53 HRC oder zwischen 327 HV und 560 HV liegen und ist vom Werkstoffhersteller zu bestätigen.

6.3.2.2. Zugeigenschaften

Die Zugeigenschaften des Stahls sind an einer aus dem fertigen Zylinder oder Innenbehälter entnommenen Probe nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.1 dieses Anhangs zu bestimmen. Die Dehnung des Stahls muss mindestens 14 % betragen.

6.3.2.3. Eigenschaften bei Aufprall

Die Zugeigenschaften des Stahls sind an einer aus dem fertigen Zylinder oder Innenbehälter entnommenen Probe nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.2 dieses Anhangs zu prüfen. Die Messwerte dürfen nicht unter den in Tabelle 6.2 angegebenen Werten liegen.

6.3.2.4. Biegeverhalten

Das Biegeverhalten des geschweißten rostfreien Stahls des fertigen Innenbehälters ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.3 dieses Anhangs zu bestimmen.

6.3.2.5. Sichtprüfung der Schweißnähte

Für jede Art Schweißverfahren ist eine Sichtprüfung der Schweißnähte durchzuführen. Dabei muss eine vollständige Verschmelzung festgestellt werden, und es dürfen im Hinblick auf das Qualitätsniveau C entsprechend der Norm EN ISO 5817 keine Fügefehler oder unannehmbaren Mängel vorhanden sein.

6.3.2.6. Spannungsrissbeständigkeit bei Prüfung in Sulfidlösung

Liegt die Obergrenze der für den Stahl angegebenen Zugfestigkeit über 950 MPa, muss eine aus dem fertigen Zylinder entnommene Probe nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.3 dieses Anhangs in einer Sulfidlösung auf Spannungsrissbeständigkeit geprüft werden und den dort genannten Anforderungen entsprechen.

6.3.3. Aluminium

6.3.3.1. Zusammensetzung

Die Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen ist nach den Regeln der Aluminium Association für ein bestimmtes Legierungssystem anzugeben. Die Verunreinigung einer Aluminiumlegierung durch Blei und Wismut darf höchstens 0,003 % betragen.

6.3.3.2. Korrosionsprüfungen

Aluminiumlegierungen müssen den Anforderungen der in Anlage A Absatz A.4 dieses Anhangs genannten Korrosionsprüfungen entsprechen.

6.3.3.3. Prüfung der Rissbildung bei Dauerbelastung

Aluminiumlegierungen müssen den Anforderungen der in Anlage A Absatz A.5 dieses Anhangs genannten Prüfung der Rissbildung bei Dauerbelastung entsprechen.

6.3.3.4. Zugeigenschaften

Die Zugeigenschaften der Aluminiumlegierung sind an einer aus dem fertigen Zylinder oder Innenbehälter entnommenen Probe nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A1 dieses Anhangs zu prüfen. Die Dehnung der Legierung muss mindestens 12 % betragen.

6.3.4. Harze

6.3.4.1. Allgemeines

Als Imprägnierstoff können warm aushärtende oder thermoplastische Harze verwendet werden. Geeignete Grundstoffe sind beispielsweise Epoxidharz, modifiziertes Epoxidharz, warm aushärtende Kunststoffe wie Polyester und Vinylester sowie Thermoplaste wie Polyethylen und Polyamid.

6.3.4.2. Scherfestigkeit

Harzwerkstoffe sind in Übereinstimmung mit Anlage A Abschnitt A.26 dieses Anhangs zu prüfen und müssen die darin festgelegten Anforderungen erfüllen.

6.3.4.3. Verglasungstemperatur

Die Verglasungstemperatur des Harzwerkstoffs ist nach der Norm ASTM D3418 zu bestimmen.

6.3.5. Fasern

Als Verstärkungsfasern sind Glas-, Aramid- oder Kohlenstofffasern zu verwenden. Werden Kohlenstofffasern verwendet, muss sichergestellt sein, dass eine galvanische Korrosion der Metallteile des Zylinders nicht möglich ist. Zu den vom Hersteller aufzubewahrenden Unterlagen gehören die veröffentlichten technischen Vorschriften für Verbundwerkstoffe, die Angaben des Werkstoffherstellers zu Lagerung und Lagerfähigkeit sowie die Bestätigung des Werkstoffherstellers, dass jede Lieferung den technischen Vorschriften entspricht. Der Faserhersteller muss bescheinigen, dass die Eigenschaften des Faserwerkstoffs seinen Angaben für das Produkt entsprechen.

6.3.6. Kunststoffinnenbehälter

Die Streckgrenze und die Bruchdehnung des Werkstoffs sind nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.22 dieses Anhangs zu bestimmen. In Versuchen ist das Duktilitätsverhalten des Werkstoffs für die Kunststoffauskleidungen bei Temperaturen von – 50 °C oder darunter dadurch nachzuweisen, dass es den vom Hersteller spezifizierten Werten entspricht; der Werkstoff muss für die in Absatz 4 dieses Anhangs beschriebenen Betriebsbedingungen geeignet sein. Entsprechend dem in Anlage A Absatz A.23 dieses Anhangs genannten Verfahren muss die Erweichungstemperatur mindestens 90 °C und die Schmelztemperatur mindestens 100 °C betragen.

6.4. Prüfdruck

Der Prüfdruck bei der Herstellung muss mindestens 30 MPa betragen.

6.5. Berstdrücke und Spannungsverhältnisse der Fasern

Bei allen Zylindertypen darf der tatsächliche Mindestberstdruck nicht unter den in Tabelle 6.3 dieses Anhangs angegebenen Werten liegen. Bei Zylindern der Typen CNG-2, CNG-3 und CNG-4 muss die Verbundwerkstoff-Umwicklung für eine hohe Betriebssicherheit bei Dauerbelastung und zyklischer Belastung ausgelegt sein. Diese Betriebssicherheit besteht, wenn die in Tabelle 6.3 dieses Anhangs angegebenen Werte für die Spannungsverhältnisse der Verstärkungsfasern des Verbundwerkstoffs erreicht oder überschritten werden. Das Spannungsverhältnis wird definiert als der Quotient aus der Spannung in der Faser beim festgelegten Mindestberstdruck und der Spannung in der Faser bei Arbeitsdruck. Das Berstverhältnis wird definiert als der tatsächliche Berstdruck des Zylinders dividiert durch den Arbeitsdruck. Bei den Konstruktionen des Typs CNG-4 sind Spannungsverhältnis und Berstverhältnis identisch. Bei Zylindern der Typen CNG-2 und CNG-3 (mit Metallinnenbehälter und Verbundwerkstoff-Umwicklung) ist bei der Berechnung des Spannungsverhältnisses Folgendes zu beachten:

a) Das Analyseverfahren muss für Werkstoffe mit nicht linearem Verhalten geeignet sein (spezielles Rechnerprogramm oder Programm für Finite-Elemente-Analyse);

b) die elasto-plastische Spannungs-Dehnungskurve für den Werkstoff des Innenbehälters muss bekannt und richtig wiedergegeben sein;

c) die mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe müssen richtig wiedergegeben sein;

d) die Berechnungen sind bei Autofrettagedruck, Nulldruck nach Autofrettage, Arbeits- und Mindestberstdruck vorzunehmen;

e) Vorbeanspruchungen durch Wicklungsspannung müssen bei der Analyse berücksichtigt werden;

f) der Mindestberstdruck ist so zu wählen, dass der Quotient aus berechneter Spannung bei Mindestberstdruck und berechneter Spannung bei Arbeitsdruck dem für die verwendete Faser vorgeschriebenen Spannungsverhältnis entspricht;

g) bei Zylindern mit zwei oder mehr verschiedenen Verstärkungsfasertypen ist die Lastverteilung zu berücksichtigen, die sich aus den unterschiedlichen Elastizitätsmodulen der Fasertypen ergibt. Für jeden einzelnen Fasertyp muss das Spannungsverhältnis den Angaben in Tabelle 6.3 dieses Anhangs entsprechen. Die Spannungsverhältnisse können auch mithilfe von Dehnungsmessstreifen überprüft werden. Ein mögliches Verfahren ist in der der Information dienenden Anlage E dieses Anhangs beschrieben.

6.6. Spannungsberechnung

Zur Bestimmung der Mindest-Konstruktionswanddicken ist eine Spannungsberechnung vorzunehmen. Bei Verbundkonstruktionen sind dabei auch die Spannungen in den Innenbehältern und den Fasern zu ermitteln.

6.7. Beurteilung des Leck-vor-Bruch-Verhaltens

Bei Zylindern der Typen CNG-1, CNG-2 und CNG-3 ist das Leck-vor-Bruch-Verhalten zu prüfen. Diese Prüfung ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.6 durchzuführen Die Prüfung des Leck-vor-Bruch-Verhaltens ist nicht erforderlich bei Zylinderausführungen, bei denen die Prüfung nach Anlage A Absatz A.13 dieses Anhangs eine Dauerfestigkeit von mehr als 45 000 Druckzyklen ergeben hat. Zwei Verfahren zur Beurteilung des Leck-vor-Bruch-Verhaltens sind in Anlage F dieses Anhangs beschrieben.

6.8. Überprüfung und Prüfung

Im Rahmen der Fertigungskontrolle sind Programme und Verfahren anzugeben für:

a) die Fertigungskontrolle, Prüfungen und Annahmekriterien und

b) die regelmäßige Überprüfung während der Nutzung, Prüfungen und Annahmekriterien. Die Zeitabstände zwischen den regelmäßigen Sichtprüfungen der Zylinderaußenflächen müssen den Vorschriften von Absatz 4.1.4 dieses Anhangs entsprechen, sofern die Typgenehmigungsbehörde nichts anderes bestimmt. Der Hersteller muss die Kriterien für die Zurückweisung bei der regelmäßigen Sichtprüfung anhand der Ergebnisse von Druckzyklusprüfungen festlegen, die an Zylindern mit Rissen durchgeführt wurden. Hinweise für die Gestaltung der Anweisungen des Herstellers für Handhabung, Verwendung und Überprüfung der Zylinder finden sich in Anlage G zu diesem Anhang.

6.9. Feuerschutz

Alle Zylinder müssen durch Druckentlastungsvorrichtungen gegen Feuer geschützt sein. Der Zylinder, seine Werkstoffe, die Druckentlastungsvorrichtungen und gegebenenfalls eine zusätzliche Isolierung oder zusätzliches Schutzmaterial müssen so ausgelegt sein, dass sie bei der in Anlage A Absatz A.15 dieses Anhangs beschriebenen Feuerschutzprüfung gemeinsam eine ausreichende Sicherheit gewährleisten.

Druckentlastungsvorrichtungen sind nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.24 dieses Anhangs zu prüfen.

6.10. Öffnungen

6.10.1. Allgemeines

Öffnungen sind nur an den Stirnseiten zulässig. Die Mittellinie der Öffnungen muss mit der Längsachse des Zylinders zusammenfallen. Gewinde müssen glatt geschnitten, gleichmäßig, ohne Oberflächenfehler und lehrenhaltig sein.

6.11. Zylinderhalterungen

Der Hersteller muss angeben, mit welchen Mitteln die Zylinder am Fahrzeug befestigt werden. Er muss ferner Einbauanweisungen für die Halterungen mitliefern, in denen die Spannkraft und das Anzugsdrehmoment angegeben sind, mit denen die erforderliche Haltekraft erreicht wird, ohne dass der Zylinder übermäßig beansprucht oder seine Oberfläche beschädigt wird.

6.12. Äußerer Schutz gegen Umwelteinflüsse

Die Außenfläche der Zylinder muss den in Anlage A Absatz A.14 dieses Anhangs genannten Anforderungen für die Prüfung unter Umgebungsbedingungen entsprechen. Der äußere Schutz kann gewährleistet werden durch:

a) eine Oberflächenbehandlung, durch die ein ausreichender Schutz erreicht wird (z. B. auf Aluminium aufgesprühte Metallbeschichtung, Eloxierung) oder

b) Verwendung eines geeigneten Faser- und Grundmaterials (z. B. Kohlenstofffaser in Harz) oder

c) einen Schutzüberzug (z. B. organischer Überzug, Farbe), der den Anforderungen von Anlage A Absatz A.9 dieses Anhangs entspricht.

Durch das Aufbringen von Überzügen auf Zylinder dürfen deren mechanische Eigenschaften nicht nachteilig beeinflusst werden. Durch den Überzug soll die spätere Überprüfung während der Nutzung erleichtert werden, wobei der Hersteller angeben muss, wie ein solcher Überzug bei der Überprüfung zu behandeln ist, damit Schäden am Zylinder ausgeschlossen sind.

Die Hersteller werden auf die der Information dienende Anlage H zu diesem Anhang verwiesen; darin wird eine Prüfung des Zylinders unter Umgebungsbedingungen beschrieben, bei der u. a. die Eignung von Überzügen beurteilt wird.

6.13. Konstruktionszulassungsprüfungen

Für die Genehmigung eines Zylindertyps muss nachgewiesen werden, dass der Werkstoff, die Konstruktion, die Fertigung und die Prüfung für die vorgesehene Verwendung geeignet sind; dazu müssen die Anforderungen der in Tabelle 6.1 dieses Anhangs zusammengefassten Werkstoffzulassungsprüfungen und der in Tabelle 6.4 dieses Anhangs zusammengefassten Zylinderzulassungsprüfungen erfüllt sein, wobei diese Prüfungen nach den in Anlage A dieses Anhangs beschriebenen Verfahren durchzuführen sind. Die zuständige Behörde wählt die Prüfzylinder oder -innenbehälter aus und überwacht die Prüfungen. Wenn mehr als die in diesem Anhang vorgesehenen Zylinder oder Innenbehälter geprüft werden, sind alle Ergebnisse aufzuzeichnen.

6.14. Produktionslosprüfungen

Die in diesem Anhang für jeden Zylindertyp angegebenen Produktionslosprüfungen sind an Zylindern oder Innenbehältern durchzuführen, die jedem Los von fertigen Zylindern oder Innenbehältern zu entnehmen sind. Wärmebehandelte Proben, die nachweislich für fertige Zylinder oder Innenbehälter repräsentativ sind, können ebenfalls verwendet werden. Die für jeden Zylindertyp vorgeschriebenen Produktionslosprüfungen sind in Tabelle 6.5 dieses Anhangs aufgeführt.

6.15. Produktionskontrollen und -prüfungen

6.15.1. Allgemeines

Produktionskontrollen und -prüfungen sind an allen Zylindern eines Produktionsloses durchzuführen. Jeder Zylinder ist während der Fertigung und nach der Fertigstellung folgendermaßen zu prüfen:

a) durch Ultraschallabtastung von Metallzylindern und Metallinnenbehältern nach BS 5045 Teil 1 Anhang B (oder ein nachweislich gleichwertiges Verfahren), um zu bestätigen, dass die vorhandene maximale Defektgröße kleiner ist als in den Konstruktionsunterlagen angegeben;

b) durch eine Nachprüfung, um festzustellen, ob bei den entscheidenden Abmessungen und der Masse des fertigen Zylinders und gegebenenfalls bei denen des Innenbehälters und der Umhüllung die Konstruktionstoleranzen eingehalten sind;

c) durch eine Nachprüfung, um festzustellen, ob die angegebene Oberflächenbehandlung vorgenommen wurde, wobei besonders auf tiefgezogene Oberflächen und Falze oder Nähte am Hals oder am Ansatz von geschmiedeten oder im Schleudergussverfahren hergestellten Böden oder Öffnungen zu achten ist;

d) Überprüfung der Aufschriften;

e) Härteprüfungen an Metallzylindern und Metallinnenbehältern nach Anlage A Absatz A.8 dieses Anhangs sind nach der abschließenden Wärmebehandlung durchzuführen, die dabei ermittelten Werte müssen in dem für die jeweilige Konstruktion angegebenen Bereich liegen;

f) hydrostatische Druckprüfung nach Anlage A Absatz A.11 dieses Anhangs.

Eine Zusammenfassung der Prüfungen wesentlicher Merkmale, die im Rahmen der Produktionskontrolle an jedem Zylinder vorzunehmen sind, findet sich in Tabelle 6.6 dieses Anhangs.

6.15.2. Maximale Defektgröße

Bei Zylindern der Typen CNG-1, CNG-2 und CNG-3 ist für jede Stelle des Metallzylinders oder Metallinnenbehälters die maximale Größe des Defekts zu bestimmen, der während der angegebenen Betriebsdauer nicht auf eine kritische Größe wächst. Die kritische Defektgröße wird als der kleinste Defekt in der Wanddicke des Zylinders oder Innenbehälters definiert, der ein Austreten von Gas ohne Bruch des Zylinders ermöglicht. Defektgrößen, die als Kriterien für die Zurückweisung bei der Ultraschallprüfung oder einer anderen gleichwertigen Prüfung festgelegt werden, müssen kleiner als die maximal zulässigen Defektgrößen sein. Bei Zylindern der Typen CNG-2 und CNG-3 ist anzunehmen, dass der Verbundwerkstoff durch zeitabhängige Vorgänge nicht geschädigt wird; die zulässige Defektgröße für zerstörungsfreie Prüfungen ist nach einem geeigneten Verfahren zu bestimmen. Zwei dieser Verfahren sind in der der Information dienenden Anlage F dieses Anhangs beschrieben.

6.16. Nichterfüllung der Prüfanforderungen

Werden Prüfanforderungen nicht erfüllt, ist eine erneute Prüfung oder eine erneute Wärmebehandlung mit anschließender Prüfung wie folgt durchzuführen:

a) Gibt es Hinweise darauf, dass bei der Prüfung fehlerhaft vorgegangen wurde oder ein Messfehler aufgetreten ist, ist eine weitere Prüfung vorzunehmen. Ist das Ergebnis dieser Prüfung zufriedenstellend, wird die erste Prüfung nicht berücksichtigt;

b) wurde bei der Prüfung korrekt vorgegangen, ist zu ermitteln, warum ihre Anforderungen nicht erfüllt wurden.

Wird angenommen, dass die Nichterfüllung auf die Wärmebehandlung zurückzuführen ist, kann der Hersteller alle Zylinder des betroffenen Produktionsloses einer weiteren Wärmebehandlung unterziehen.

Ist die Nichterfüllung nicht auf die Wärmebehandlung zurückzuführen, sind alle fehlerhaften Zylinder zurückzuweisen oder nach einem anerkannten Verfahren instandzusetzen. Die nicht zurückgewiesenen Zylinder gelten dann als neues Produktionslos.

In beiden Fällen ist das neue Produktionslos erneut zu prüfen. Alle zum Nachweis der Annehmbarkeit des neuen Produktionsloses erforderlichen Typ- und Losprüfungen sind zu wiederholen. Ist das Ergebnis einer oder mehrerer Prüfungen auch nur teilweise nicht zufriedenstellend, sind alle Zylinder des Produktionsloses zurückzuweisen.

6.17. Konstruktionsänderung

Eine Konstruktionsänderung ist jede Änderung der Werkstoffe oder der Abmessungen, die nicht im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen liegt.

Bei der Zulassung kleinerer Konstruktionsänderungen kann mit einem reduzierten Prüfprogramm gearbeitet werden. Bei den in Tabelle 6.7 aufgeführten Konstruktionsänderungen sind die dort angegebenen Konstruktionszulassungsprüfungen durchzuführen.

Tabelle 6.1

Werkstoffzulassungsprüfung

Entsprechender Absatz dieses Anhangs Stahl Aluminium Harze Fasern Kunststoffinnenbehälter Zugeigenschaften 6.3.2.2 6.3.3.4 6.3.5 6.3.6 Eigenschaften bei Aufprall 6.3.2.3 Biegeverhalten 6.3.2.4 Prüfung der Schweißnähte 6.3.2.5 Spannungsrissbeständigkeit bei Prüfung in Sulfidlösung 6.3.2.6 Prüfung der Rissbildung bei Dauerbelastung 6.3.3.3 Spannungsrisskorrosion 6.3.3.2 Scherfestigkeit 6.3.4.2 Verglasungstemperatur 6.3.4.3 Erweichungs-/Schmelztemperatur 6.3.6 Bruchmechanik (1) 6.7 6.7





Tabelle 6.2

Annahmegrenzwerte für die Aufprallprüfung

Zylinderdurchmesser D (mm) > 140 ≤ 140 Prüfrichtung quer längs Breite des Prüfstücks (mm) 3-5 > 5-7,5 > 7,5-10 3 bis 5 Prüftemperatur [°C] – 50 – 50 Aufprallfestigkeit (J/cm2) Mittelwert von 3 Prüfstücken 30 35 40 60 Einzelnes Prüfstück 24 28 32 48





Tabelle 6.3

Mindestwerte des tatsächlichen Berstdrucks und des Spannungsverhältnisses

CNG-1 Ganzmetallkonstruktion CNG-2 In Richtung des Umfangs umwickelt CNG-3 Vollständig umwickelt CNG-4 Vollverbundkonstruktion Berstdruck (MPa) Spannungsverhältnis (MPa) Berstdruck (MPa) Spannungsverhältnis (MPa) Berstdruck (MPa) Spannungsverhältnis (MPa) Berstdruck (MPa) Ganzmetallkonstruktion 45 Glas 2,75 50 1 3,65 70 1 3,65 73 Aramid 2,35 47 3,10 60 1 3,1 62 Kohlenstoff 2,35 47 2,35 47 2,35 47 Hybridwerkstoff 2 2 2 Anmerkung 1 — Tatsächlicher Mindestberstdruck. Außerdem sind Berechnungen nach den Vorschriften von Absatz 6.5 dieses Anhangs anzustellen, um zu bestätigen, dass die vorgeschriebenen Mindestwerte des Spannungsverhältnisses eingehalten sind. Anmerkung 2 — Die Werte für das Spannungsverhältnis und den Berstdruck sind nach den Vorschriften von Absatz 6.5 dieses Anhangs zu berechnen.





Tabelle 6.4

Zylinderzulassungsprüfungen

Prüfung und entsprechender Anhang Zylindertyp CNG-1 CNG-2 CNG-3 CNG-4 A.12 Berstprüfung X * X X X A.13 Zyklusprüfung bei Umgebungstemperatur X * X X X A.14 Prüfung unter Säureeinwirkung X X X A.15 Feuersicherheitsprüfung X X X A.16 Durchschlagprüfung X X X X A.17 Risstoleranzprüfung X X X X A.18 Zeitstandsprüfung bei hoher Temperatur X X X A.19 Spannungsbruch X X X A.20 Fallprüfung X X A.21 Permeationsprüfung X A.24 Anforderungen an Druckentlastungsvorrichtungen X X X A.25 Verdrehungsfestigkeitsprüfung für Anschlussstutzen X X A.27 Erdgas-Zyklusprüfung X A.6 Beurteilung des Leck-vor-Bruch-Verhaltens X X A.7 Zyklusprüfung bei extremen Temperaturen X X X X X = Vorgeschrieben. * = Nicht erforderlich für Zylinder nach ISO 9809 (diese Prüfungen sind in ISO 9809 bereits vorgeschrieben).





Tabelle 6.5

Produktionslosprüfungen

Prüfung und entsprechender Anhang Zylindertyp CNG-1 CNG-2 CNG-3 CNG-4 A.12 Berstprüfung X X X X A.13 Zyklusprüfung bei Umgebungstemperatur X X X X A.1 Zugprüfung X X † X † A.2 Aufprallprüfung (Stahl) X X † X † A.9.2 Überzug* X X X X X = Vorgeschrieben. * = Außer wenn kein Schutzüberzug vorhanden ist. † = Prüfungen am Werkstoff des Innenbehälters.





Tabelle 6.6

Prüfungen wesentlicher Merkmale

Typ Zylindertyp Zu prüfendes Merkmal CNG-1 CNG-2 CNG-3 CNG-4 Entscheidende Abmessungen X X X X Oberflächenbehandlung X X X X Risse (Ultraschallprüfung oder gleichwertiges Verfahren) X X X Härte der Metallzylinder und Metallinnenbehälter X X X Druckfestigkeit (hydrostatische Prüfung) X X X X Dichtigkeit X Aufschriften X X X X X = Vorgeschrieben.





Tabelle 6.7

Konstruktionsänderung

Konstruktionsänderung Art der Prüfung Hydrostatische Berstprüfung A.12 Zyklusprüfung bei Umgebungstemperatur A.13 Prüfung unter Säureeinwirkung A.14 Feuersicherheitsprüfung A.15 Durchschlagprüfung A.16 Risstoleranzprüfung A.17 Zeitstandprüfung bei hohen Temperaturen A.18 Spannungsbruch A.19 Fallprüfung A.20 Permeationsprüfung A.21 CNG Verdrehfestigkeitsprüfung für Anschlussstutzen A.25 Zyklusprüfung A.27 Anforderungen an Druckentlastungsvorrichtungen A.24 Faserhersteller X X X * X † Werkstoff des Metallzylinders oder Metallinnenbehälters X X X * X X * X X * Werkstoff des Kunststoffinnenbehälters X X X † Faserwerkstoff X X X X X X X X † Harzwerkstoff X X X X Durchmesseränderung ≤ 20 % X X Durchmesseränderung > 20 % X X X X * X Längenänderung ≤ 50 % X X ‡ Längenänderung > 50 % X X X ‡ Änderung des Arbeitsdrucks ≤ 20 %@ X X Form des Endbodens X X X † Größe der Öffnung X X Änderung des Überzugs X Ausführung des Anschlussstutzens X † Änderung des Fertigungsverfahrens X X Druckentlastungsvorrichtung X X X = Vorgeschrieben. * Prüfung für Ganzmetallkonstruktionen (CNG-1) nicht vorgeschrieben. † Prüfung nur für Ausführungen in Vollverbundkonstruktion (CNG-4) vorgeschrieben. ‡ Prüfung nur bei Vergrößerung der Länge vorgeschrieben. @ Nur bei Änderung der Wanddicke proportional zur Änderung des Durchmessers und/oder des Drucks.

7. METALLZYLINDER TYP CNG-1

7.1. Allgemeines

In den Konstruktionsunterlagen ist die maximale Größe eines an beliebiger Stelle des Zylinders zulässigen Defekts anzugeben, der bei Betrieb des Zylinders mit dem Arbeitsdruck bis zur nächsten fälligen Prüfung oder, falls keine erneute Prüfung vorgesehen ist, während der Betriebsdauer nicht auf eine kritische Größe wächst. Das Leck-vor-Bruch-Verhalten ist nach den in Anlage A Absatz A.6 dieses Anhangs beschriebenen Verfahren zu ermitteln. Die zulässige Defektgröße ist nach den Vorschriften von Absatz 6.15.2 zu bestimmen.

Bei Zylindern, die nach der ISO-Norm 9809 konstruiert sind und allen Anforderungen dieser Norm entsprechen, brauchen nur die Anforderungen der Werkstoffprüfung nach Absatz 6.3.2.4 und der Zylinderzulassungsprüfung nach Absatz 7.5 (ausgenommen Absätze 7.5.2 und 7.5.3) erfüllt zu sein.

7.2. Spannungsberechnung

Die Spannungen im Zylinder sind für 2 MPa und 20 MPa, den Prüfdruck und den Konstruktionsberstdruck zu berechnen. Bei den Berechnungen sind geeignete, auf der Theorie dünner Schalen beruhende Analyseverfahren anzuwenden, bei denen zur Ermittlung der Spannungsverteilung am Hals, in Übergangsbereichen und am zylindrischen Teil die Biegebeanspruchung der Zylinderschale senkrecht zur Schalenebene berücksichtigt wird.

7.3. Vorschriften für Fertigungs- und Produktionsprüfungen

7.3.1. Allgemeines

Die Enden von Aluminiumzylindern dürfen nicht durch Umformen geschlossen werden. Die durch Umformen geschlossenen unteren Enden von Stahlzylindern sind zerstörungsfreien Prüfungen oder gleichwertigen Prüfungen zu unterziehen; dies gilt nicht für Zylinder, die nach ISO 9809 konstruiert sind. Zum Schließen der Enden darf kein zusätzliches Metall verwendet werden. An jedem Zylinder müssen vor dem Formen der Enden die Wanddicke und die Oberflächenbehandlung geprüft werden.

Nach dem Formen der Enden sind die Zylinder einer Wärmebehandlung zu unterziehen, bei der sie auf eine Härte in dem für die Ausführung angegebenen Bereich gebracht werden. Eine örtliche Wärmebehandlung ist nicht zulässig.

Sind ein Ring am oberen oder unteren Ende oder Halterungen vorgesehen, so müssen sie aus einem Werkstoff bestehen, der mit dem des Zylinders verträglich ist, und fest angebracht sein, jedoch nicht durch Schweißen, Hart- oder Weichlöten.

7.3.2. Zerstörungsfreie Prüfungen

Folgende Prüfungen sind an jedem Metallzylinder durchzuführen:

a) Härteprüfung nach Anlage A Absatz A.8 dieses Anhangs,

b) Ultraschallprüfung nach BS 5045, Teil 1 Anhang I oder andere nachweislich gleichwertige zerstörungsfreie Prüfung, um sicherzustellen, dass die maximale Defektgröße nicht größer ist als die nach Absatz 6.15.2 bestimmte und in den Konstruktionsunterlagen angegebene.

7.3.3. Hydrostatische Druckprüfung

An jedem fertigen Zylinder ist eine hydrostatische Druckprüfung nach Anlage A Absatz A.11 dieses Anhangs durchzuführen.

7.4. Produktionslosprüfungen an Zylindern

Produktionslosprüfungen sind an fertigen Zylindern durchzuführen, die für die normale Produktion repräsentativ und mit allen Kennzeichnungen versehen sind. Jedem Los sind zwei nach dem Zufallsprinzip ausgewählte Zylinder zu entnehmen. Auch wenn mehr als die in diesem Anhang vorgesehenen Zylinder geprüft werden, sind alle Ergebnisse aufzuzeichnen. An diesen Zylindern sind mindestens folgende Prüfungen durchzuführen:

a) Werkstoffprüfungen (Losprüfungen). Ein Zylinder oder eine für einen fertigen Zylinder repräsentative wärmebehandelte Probe wird folgenden Prüfungen unterzogen: i) einer Überprüfung der entscheidenden Abmessungen anhand der Konstruktionsunterlagen; ii) einer Zugprüfung nach Anlage A Absatz A.1 dieses Anhangs, wobei die in den Konstruktionsunterlagen angegebenen Werte erreicht werden müssen; iii) bei Stahlzylindern drei Aufprallprüfungen nach Anlage A Absatz A.2 dieses Anhangs, wobei die Anforderungen von Absatz 6.3.2.3 zu erfüllen sind; iv) ist ein Schutzüberzug Teil der Konstruktion, so ist er nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs zu prüfen. Bei allen Zylindern, die die Anforderungen einer Produktionslosprüfung nicht erfüllen, ist vorzugehen wie in Absatz 6.16 beschrieben. Erfüllt der Überzug nicht die Anforderungen von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs, ist das Los zu 100 % zu prüfen, damit ähnlich fehlerhafte Zylinder ausgesondert werden können. An allen fehlerhaften Zylindern darf der Überzug entfernt und neu aufgebracht werden. Anschließend ist die Produktionslosprüfung des Überzugs zu wiederholen;

b) Berstprüfung (Losprüfung). Ein Zylinder wird nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.12 dieses Anhangs bis zum Bersten unter hydrostatischen Druck gesetzt. Liegt der Berstdruck unter dem niedrigsten errechneten Wert, ist vorzugehen wie in Absatz 6.16 beschrieben.

c) Regelmäßige Druckzyklusprüfung. An fertigen Zylindern wird eine Druckzyklusprüfung nach Anlage A Absatz A.13 dieses Anhangs mit folgender Häufigkeit vorgenommen: i) Ein Zylinder aus jedem Los muss für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer 1 000 Mal zyklisch unter Druck gesetzt werden, wobei insgesamt mindestens 15 000 Zyklen erreicht werden müssen; ii) wenn bei 10 nacheinander hergestellten Produktionslosen einer Bauartfamilie (ähnliche Werkstoffe und Fertigungsverfahren) keiner der nach Ziffer i zyklisch unter Druck gesetzten Zylinder bei weniger als 1 500 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer (insgesamt mindestens 22 500 Zyklen) undicht wird oder bricht, kann die Druckzyklusprüfung auf einen Zylinder aus jeweils 5 Losen einer Produktion beschränkt werden; iii) wenn bei 10 nacheinander hergestellten Produktionslosen einer Bauartfamilie keiner der nach Ziffer i zyklisch unter Druck gesetzten Zylinder bei weniger als 2 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer (insgesamt mindestens 30 000 Zyklen) undicht wird oder bricht, kann die Druckzyklusprüfung auf einen Zylinder aus jeweils 10 Losen einer Produktion beschränkt werden; iv) wenn seit der Herstellung des letzten Produktionsloses mehr als 6 Monate vergangen sind, ist ein Zylinder des nächsten Loses einer Druckzyklusprüfung zu unterziehen, damit die geringere Prüfungshäufigkeit nach den Ziffern ii und iii beibehalten werden kann; v) ist nach Ziffer ii oder iii die Druckzyklusprüfung mit geringerer Häufigkeit zulässig und hält ein Prüfzylinder der vorgeschriebenen Zahl von Druckzyklen (mindestens 22 500 bzw. 30 000) nicht stand, muss für mindestens 10 Lose zur Prüfungshäufigkeit nach Ziffer i zurückgekehrt werden, damit die Voraussetzungen für eine geringere Prüfungshäufigkeit nach Ziffer ii oder iii wieder erfüllt werden; vi) wenn ein Zylinder bei der Prüfung nach Ziffer i, ii oder iii der vorgeschriebenen Zahl von 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer (mindestens 15 000 Zyklen) nicht standhält, ist die Ursache dafür zu ermitteln und nach dem Verfahren von Absatz 6.16 dieses Anhangs zu beseitigen. Die Druckzyklusprüfung ist dann an drei zusätzlichen Zylindern des betreffenden Loses zu wiederholen. Hält einer dieser zusätzlich geprüften Zylinder den vorgeschriebenen 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer nicht stand, ist das Los zurückzuweisen.

7.5. Zylinderzulassungsprüfungen

7.5.1. Allgemeines

Zulassungsprüfungen sind an fertigen Zylindern durchzuführen, die für die normale Produktion repräsentativ und mit allen Kennzeichen versehen sind. Für die Auswahl der Zylinder, die Überwachung der Prüfungen und die Aufzeichnung der Ergebnisse gelten die Vorschriften von Absatz 6.13.

7.5.2. Hydrostatische Druckprüfung (Berstprüfung)

Drei für die Produktion repräsentative Zylinder sind nach Anlage A Absatz A.12 dieses Anhangs bis zum Bersten unter hydrostatischen Druck zu setzen. Der Berstdruck muss größer sein als der bei der Spannungsberechnung für die Bauart ermittelte Mindestberstdruck und mindestens 45 MPa betragen.

7.5.3. Druckzyklusprüfung bei Umgebungstemperatur.

Zwei fertige Zylinder werden nach Anlage A Absatz A.13 dieses Anhangs bei Umgebungstemperatur so lange zyklisch unter Druck gesetzt, bis sie versagen oder mindestens 45 000 Zyklen erreicht sind. Die Zylinder dürfen nicht versagen, bevor 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer erreicht sind. Zylinder, die mehr als 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer überstehen, dürfen durch Leckage, aber nicht durch Bruch versagen. Zylinder, die nach 45 000 Zyklen nicht versagen, sind bis zum Versagen weiter zu prüfen oder bis zum Bersten hydrostatisch unter Druck zu setzen. Die Zahl der Zyklen bis zum Versagen und die entsprechende Stelle am Zylinder sind aufzuzeichnen.

7.5.4. Feuerschutzprüfung

Die Prüfungen sind nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.15 dieses Anhangs durchzuführen, die dort angegebenen Prüfanforderungen müssen erfüllt werden.

7.5.5. Durchschlagprüfung

Die Prüfung ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.16 dieses Anhangs durchzuführen, die dort angegebenen Prüfanforderungen müssen erfüllt werden.

7.5.6. Leck-vor-Bruch-Verhalten

Bei Zylinderbauarten, bei denen die Prüfung nach Absatz 7.5.3 mit nicht mehr als 45 000 Zyklen durchgeführt wurde, sind die Prüfungen des Leck-vor-Bruch-Verhaltens nach Anlage A Absatz A.6 dieses Anhangs durchzuführen, und die dort angegebenen Prüfanforderungen müssen erfüllt werden.

8. IN RICHTUNG DES UMFANGS UMWICKELTE ZYLINDER DES TYPS CNG-2

8.1. Allgemeines

Während der Druckbeaufschlagung verhalten Zylinder dieser Bauart sich so, dass die Verschiebungen der Verbundwerkstoff-Umwicklung und des Metallinnenbehälters linear überlagert sind. Weil die Fertigungsverfahren unterschiedlich sind, ist in diesem Anhang keine bestimmte Konstruktionsmethode angegeben.

Das Leck-vor-Bruch-Verhalten ist nach den in Anlage A Absatz A.6 dieses Anhangs beschriebenen Verfahren zu ermitteln. Die zulässige Defektgröße ist nach den Vorschriften von Absatz 6.15.2 zu bestimmen.

8.2. Vorschriften für die Konstruktion

8.2.1. Metallinnenbehälter

Der tatsächliche Berstdruck des Metallinnenbehälters muss mindestens 26 MPa betragen.

8.2.2. Verbundwerkstoff-Umwicklung

Die Zugspannung in den Fasern muss den Vorschriften von Absatz 6.5 entsprechen.

8.2.3. Spannungsberechnung

Es sind die Spannungen im Verbundwerkstoff und im Innenbehälter nach Vorbeanspruchung zu berechnen. Die diesen Berechnungen zugrunde gelegten Drücke sind Null, 2 MPa, 20 MPa (Prüfdruck) und der Konstruktionsberstdruck. Bei den Berechnungen sind geeignete, auf der Theorie dünner Schalen beruhende Analyseverfahren anzuwenden, bei denen zur Ermittlung der Spannungsverteilung am Hals, in Übergangsbereichen und am zylindrischen Teil das nicht lineare Verhalten des Werkstoffs berücksichtigt wird.

Bei Ausführungen, bei denen die Vorspannung durch Autofrettage erzeugt wird, sind die Grenzwerte zu berechnen, zwischen denen der Autofrettagedruck liegen muss.

Bei Ausführungen, bei denen die Vorspannung durch Umwickeln unter kontrollierter Spannung erzeugt wird, sind die Temperatur, bei der die Umwicklung ausgeführt wird, die in jeder Schicht des Verbundwerkstoffs erforderliche Zugspannung und die sich daraus ergebende Vorspannung im Innenbehälter zu berechnen.

8.3. Vorschriften für die Fertigung

8.3.1. Allgemeines

Verbundzylinder sind durch Umwickeln eines Innenbehälters mit Endlosfaser herzustellen. Das Wickeln der Faser muss durch einen Rechner oder mechanisch gesteuert werden. Die Faser wird unter kontrollierter Spannung aufgewickelt. Nach Abschluss der Wicklung müssen warm aushärtende Harze in einem vorher festgelegten und kontrollierten Zeit-Temperatur-Verlauf durch Erwärmen ausgehärtet werden.

8.3.2. Innenbehälter

Bei der Fertigung von Metallinnenbehältern sind die für die betreffende Ausführung geltenden Vorschriften von Absatz 7.3 zu beachten.

8.3.3. Umwicklung

Die Zylinder werden in einer Fadenwickelmaschine hergestellt. Während des Wickelvorgangs sind die wesentlichen Variablen auf Einhaltung der festgelegten Toleranzen zu überwachen und die Werte aufzuzeichnen. Zu diesen Variablen gehören unter anderem:

a) Fasertyp einschließlich Schlichte,

b) Art der Imprägnierung,

c) Wickelspannung,

d) Wickelgeschwindigkeit,

e) Zahl der Rovings,

f) Breite des Bandes,

g) Art und Zusammensetzung des Harzes,

h) Temperatur des Harzes,

i) Temperatur des Innenbehälters.

8.3.3.1. Aushärtung warm aushärtender Harze

Wird ein warm aushärtendes Harz verwendet, muss es nach dem Wickeln der Faser ausgehärtet werden. Der Zeit-Temperatur-Verlauf während des Aushärtens ist aufzuzeichnen.

Die Härtetemperatur muss überwacht werden und darf die Eigenschaften des Innenbehälterwerkstoffs nicht nachteilig beeinflussen. Für Zylinder mit Aluminiuminnenbehältern beträgt die höchste zulässige Härtetemperatur 177 °C.

8.3.4. Autofrettage

Wird das Autofrettageverfahren angewandt, muss das vor der hydrostatischen Druckprüfung geschehen. Der Autofrettagedruck muss innerhalb der in Absatz 8.2.3 genannten Grenzwerte liegen, und der Hersteller muss das Verfahren zur Überprüfung des Autofrettagedrucks angeben.

8.4. Vorschriften für Produktionsprüfungen

8.4.1. Zerstörungsfreie Prüfungen

Zerstörungsfreie Prüfungen sind nach einer anerkannten ISO-Norm oder einer gleichwertigen Norm durchzuführen. Folgende Prüfungen sind an jedem metallischen Innenbehälter durchzuführen:

a) Härteprüfung nach Anlage A Absatz A.8 dieses Anhangs,

b) Ultraschallprüfung nach BS 5045 Teil 1 Anhang 1B oder andere nachweislich gleichwertige zerstörungsfreie Prüfung, um sicherzustellen, dass die maximale Defektgröße nicht größer ist als die in den Konstruktionsunterlagen angegebene.

8.4.2. Hydrostatische Druckprüfung

An jedem fertigen Zylinder ist eine hydrostatische Druckprüfung nach Anlage A Absatz A.11 dieses Anhangs durchzuführen. Der Hersteller muss für den verwendeten Prüfdruck den Grenzwert der bleibenden Volumenvergrößerung angeben, diese darf aber in keinem Fall mehr als 5 % der gesamten Volumenvergrößerung bei Prüfdruck betragen. Zylinder, die den festgelegten Annahmegrenzwert überscheiten, sind zurückzuweisen und entweder zu vernichten oder für Produktionslosprüfungen zu verwenden.

8.5. Produktionslosprüfungen an Zylindern

8.5.1. Allgemeines

Produktionslosprüfungen sind an fertigen Zylindern durchzuführen, die für die normale Produktion repräsentativ und mit allen Kennzeichnungen versehen sind. Aus jedem Los sind zwei Zylinder bzw. ein Zylinder und ein Innenbehälter nach dem Zufallsprinzip zu entnehmen. Auch wenn mehr als die in diesem Anhang vorgesehenen Zylinder oder Innenbehälter geprüft werden, sind alle Ergebnisse aufzuzeichnen. An den Zylindern sind mindestens folgende Prüfungen durchzuführen:

Wenn vor der Autofrettage oder der hydrostatischen Druckprüfung Defekte in der Umwicklung festgestellt werden, kann diese vollständig entfernt und ersetzt werden,

a) Werkstoffprüfungen (Losprüfungen). Ein Zylinder, ein Innenbehälter oder eine für einen fertigen Zylinder repräsentative wärmebehandelte Probe wird folgenden Prüfungen unterzogen: i) einer Überprüfung der entscheidenden Abmessungen anhand der Konstruktionsunterlagen; ii) einer Zugprüfung nach Anlage A Absatz A.1 dieses Anhangs, wobei die in den Konstruktionsunterlagen angegebenen Werte erreicht werden müssen; iii) bei Stahlzylindern drei Aufprallprüfungen nach Anlage A Absatz A.2 dieses Anhangs, wobei die in den Konstruktionsunterlagen genannten Anforderungen zu erfüllen sind; iv) ist ein Schutzüberzug Teil der Konstruktion, so ist er nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs zu prüfen. Bei allen Zylindern oder Innenbehältern, die die Anforderungen einer Produktionslosprüfung nicht erfüllen, ist vorzugehen wie in Absatz 6.16 beschrieben. Erfüllt der Überzug nicht die Anforderungen von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs, ist das Los zu 100 % zu prüfen, damit ähnlich fehlerhafte Zylinder ausgesondert werden können. Bei allen fehlerhaften Zylindern darf der Überzug nach einem Verfahren entfernt werden, bei dem die Verbundwerkstoff-Umwicklung nicht beschädigt wird, und es darf ein neuer Überzug aufgebracht werden. Anschließend ist die Produktionslosprüfung des Überzugs zu wiederholen;

b) Berstprüfung (Losprüfung). Ein Zylinder ist nach den Vorschriften des Absatzes 7.4 Buchstabe b zu prüfen;

c) regelmäßige Druckzyklusprüfung. Nach den Vorschriften von Absatz 7.4 Buchstabe c.

8.6. Zylinderzulassungsprüfungen

8.6.1. Allgemeines

Zulassungsprüfungen sind an fertigen Zylindern durchzuführen, die für die normale Produktion repräsentativ und mit allen Kennzeichnungen versehen sind. Für die Auswahl der Zylinder, die Überwachung der Prüfungen und die Aufzeichnung der Ergebnisse gelten die Vorschriften von Absatz 6.13.

8.6.2. Hydrostatische Druckprüfung (Berstprüfung)

a) Ein Innenbehälter wird nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.12 dieses Anhangs bis zum Bersten unter hydrostatischen Druck gesetzt. Der Berstdruck muss größer sein als der für die Ausführung des Innenbehälters angegebene Mindestberstdruck;

b) drei Zylinder werden nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.12 dieses Anhangs bis zum Bersten unter hydrostatischen Druck gesetzt. Die Berstdrücke müssen größer sein als der durch Spannungsberechnung in Übereinstimmung mit Tabelle 6.3 für die Bauart ermittelte Mindestberstdruck und dürfen in keinem Fall unter dem Wert liegen, der erforderlich ist, damit das in Absatz 6.5 vorgeschriebene Spannungsverhältnis erreicht wird.

8.6.3. Druckzyklusprüfung bei Umgebungstemperatur

Zwei fertige Zylinder werden nach Anlage A Absatz A.13 dieses Anhangs bei Umgebungstemperatur so lange zyklisch unter Druck gesetzt, bis sie versagen oder mindestens 45 000 Zyklen erreicht sind. Die Zylinder dürfen nicht versagen, bevor 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer erreicht sind. Zylinder, die mehr als 1 000 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer überstehen, dürfen durch Leckage, aber nicht durch Bruch versagen. Zylinder, die nach 45 000 Zyklen nicht versagen, sind bis zum Versagen weiter zu prüfen oder bis zum Bersten hydrostatisch unter Druck zu setzen. Zylinder, die mehr als 45 000 Zyklen standhalten, dürfen durch Bruch versagen. Die Zahl der Zyklen bis zum Versagen und die entsprechende Stelle am Zylinder sind aufzuzeichnen.

8.6.4. Prüfung unter Säureeinwirkung

Ein Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.14 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen. Eine freigestellte Prüfung unter Umgebungsbedingungen ist in der der Information dienenden Anlage H dieses Anhangs beschrieben.

8.6.5. Feuerschutzprüfung

Fertige Zylinder sind nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.15 dieses Anhangs zu prüfen und müssen die dort genannten Anforderungen erfüllen.

8.6.6. Durchschlagprüfung

Ein fertiger Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.16 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

8.6.7. Risstoleranzprüfungen

Ein fertiger Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.17 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

8.6.8. Zeitstandsprüfung bei hohen Temperaturen

Bei Ausführungen, bei denen die Verglasungstemperatur des Harzes die konstruktiv festgelegte maximale Werkstofftemperatur um weniger als 20 °C übersteigt, ist ein Zylinder nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.18 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

8.6.9. Beschleunigter Spannungsbruch

Ein fertiger Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.19 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

8.6.10. Leck-vor-Bruch-Verhalten

Bei Zylinderbauarten, bei denen die Prüfung nach Absatz 8.6.3 mit nicht mehr als 45 000 Zyklen durchgeführt wurde, sind die Prüfungen des Leck-vor-Bruch-Verhaltens nach Anlage A Absatz A.6 dieses Anhangs durchzuführen, und die dort angegebenen Prüfanforderungen müssen erfüllt werden.

8.6.11. Druckzyklusprüfung bei extremen Temperaturen

Ein fertiger Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.7 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

9. VOLLSTÄNDIG UMWICKELTE ZYLINDER TYP CNG-3

9.1. Allgemeines

Während der Druckbeaufschlagung zeigen Zylinder dieser Bauart ein Verhalten, bei dem die Verschiebungen der Verbundwerkstoff-Umwicklung und des Innenbehälters überlagert sind. Weil die Fertigungsverfahren unterschiedlich sind, ist in diesem Anhang keine bestimmte Konstruktionsmethode angegeben; das Leck-vor-Bruch-Verhalten ist nach dem Verfahren gemäß Anlage A Absatz A.6 dieses Anhangs zu ermitteln. Die zulässige Defektgröße ist nach den Vorschriften von Absatz 6.15.2 zu bestimmen.

9.2. Vorschriften für die Konstruktion

9.2.1. Metallinnenbehälter

Die Druckspannung im Innenbehälter unter Nulldruck und bei 15 °C darf kein Verbeulen oder Welligwerden des Innenbehälters bewirken.

9.2.2. Verbundwerkstoff-Umwicklung

Die Zugspannung in den Fasern muss den Vorschriften von Absatz 6.5 entsprechen.

9.2.3. Spannungsanalyse

Zu berechnen sind die Spannungen im Verbundwerkstoff und im Innenbehälter in tangentialer Richtung und in Längsrichtung des Zylinders nach der Druckbeaufschlagung. Die den Berechnungen zugrunde liegenden Drücke sind der Nulldruck, der Arbeitsdruck, 10 % des Arbeitsdrucks, der Prüfdruck und der Konstruktionsberstdruck. Die Grenzwerte, zwischen denen der zurückgegangene Autofrettagedruck liegen muss, sind zu berechnen. Bei den Berechnungen sind geeignete, auf der Theorie dünner Schalen beruhende Analyseverfahren anzuwenden, bei denen zur Ermittlung der Spannungsverteilung am Hals, in Übergangsbereichen und am zylindrischen Teil des Innenbehälters das nicht lineare Verhalten des Werkstoffs berücksichtigt wird.

9.3. Vorschriften für die Fertigung

Für die Herstellung gelten die Vorschriften des Absatzes 8.3 mit dem Zusatz, dass die Umwicklung auch schraubenförmig gewickelte Fasern enthalten muss.

9.4. Vorschriften für Produktionsprüfungen

Für die Produktionsprüfungen gelten die Vorschriften des Absatzes 8.4.

9.5. Produktionslosprüfungen an Zylindern

Für die Produktionslosprüfungen gelten die Vorschriften des Absatzes 8.5.

9.6. Zylinder-Konstruktionszulassungsprüfungen

Für die Konstruktionszulassungsprüfungen gelten die Vorschriften der Absätze 8.6 und 9.6.1; der Innenbehälter braucht jedoch nicht, wie in Absatz 8.6 vorgeschrieben, zum Bersten gebracht werden.

9.6.1. Fallprüfung

Ein oder mehrere fertige Zylinder sind einer Fallprüfung nach Anlage A Absatz A.30 dieses Anhangs zu unterziehen.

10. ZYLINDER DES TYPS CNG-4 IN VOLLVERBUNDKONSTRUKTION

10.1. Allgemeines

Wegen der Vielfalt der möglichen Zylinderausführungen wird hier keine bestimmte Methode für die Konstruktion von Zylindern mit Polymerinnenbehältern angegeben.

10.2. Vorschriften für die Konstruktion

Die Eignung der Konstruktion ist anhand von Berechnungen nachzuweisen. Die Zugspannung in den Fasern muss den Vorschriften von Absatz 6.5 entsprechen.

An Metallanschlussstutzen sind konische Gewinde nach Absatz 6.10.2 oder gerade Gewinde nach Absatz 6.10.3 vorzusehen.

Metallanschlussstutzen mit Gewindeöffnungen müssen einem Drehmoment von 500 Nm standhalten, ohne dass die Verbindung mit dem nichtmetallischen Innenbehälter beschädigt wird. Mit dem nichtmetallischen Innenbehälter verbundene Metallanschlussstutzen müssen aus einem Werkstoff bestehen, der für die in Absatz 4 dieses Anhangs beschriebenen Betriebsbedingungen geeignet ist.

10.3. Spannungsanalyse

Zu berechnen sind die Spannungen im Verbundwerkstoff und im Innenbehälter in tangentialer Richtung und in Längsrichtung des Zylinders. Die den Berechnungen zugrunde liegenden Drücke sind der Nulldruck, der Arbeitsdruck, der Prüfdruck und der Konstruktionsberstdruck. Bei der Berechnung sind geeignete Analyseverfahren anzuwenden, mit denen die Spannungsverteilung im gesamten Zylinder ermittelt wird.

10.4. Vorschriften für die Fertigung

Für die Fertigung gelten die Vorschriften des Absatzes 8.3, jedoch muss bei warm aushärtenden Harzen die Härtungstemperatur mindestens 10 °C unter der Erweichungstemperatur des Kunststoffinnenbehälters liegen.

10.5. Vorschriften für Produktionsprüfungen

10.5.1. Hydrostatische Druckprüfung

An jedem fertigen Zylinder ist eine hydrostatische Druckprüfung nach Anlage A Absatz A.11 dieses Anhangs durchzuführen. Der Hersteller muss den Grenzwert der elastischen Dehnung für den verwendeten Prüfdruck angeben, die elastische Dehnung darf aber bei keinem Zylinder den Durchschnittswert für das Los um mehr als 10 % übersteigen. Zylinder, die den festgelegten Annahmegrenzwert überschreiten, sind zurückzuweisen und entweder zu vernichten oder für Produktionslosprüfungen zu verwenden.

10.5.2. Dichtigkeitsprüfung

Jeder fertige Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.10 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

10.6. Produktionslosprüfungen an Zylindern

10.6.1. Allgemeines

Produktionslosprüfungen sind an fertigen Zylindern durchzuführen, die für die normale Produktion repräsentativ und mit allen Kennzeichen versehen sind. Jedem Los ist ein Zylinder nach dem Zufallsprinzip zu entnehmen. Auch wenn mehr als die in diesem Anhang vorgesehenen Zylinder geprüft werden, sind alle Ergebnisse aufzuzeichnen. An diesen Zylindern sind mindestens folgende Prüfungen durchzuführen:

a) Werkstoffprüfungen (Losprüfungen) Ein Zylinder, ein Innenbehälter oder eine für einen fertigen Zylinder repräsentative Probe sind folgenden Prüfungen zu unterziehen: i) einer Überprüfung der entscheidenden Abmessungen anhand der Konstruktionsunterlagen; ii) einer Zugprüfung am Kunststoffinnenbehälter nach Anlage A Absatz A.22 dieses Anhangs, wobei die in den Konstruktionsanlagen angegebenen Werte erreicht werden müssen; iii) einer Prüfung der Schmelztemperatur des Kunststoffinnenbehälters nach Anlage A Absatz A.23 dieses Anhangs, wobei die in den Konstruktionsunterlagen angegebenen Werte erreicht werden müssen; iv) ist ein Schutzüberzug Teil der Konstruktion, ist er nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs zu prüfen. Erfüllt der Überzug nicht die Anforderungen von Anlage A Absatz A.9.2 dieses Anhangs, ist das Los zu 100 % zu prüfen, damit ähnlich fehlerhafte Zylinder ausgesondert werden können. Bei allen fehlerhaften Zylindern darf der Überzug nach einem Verfahren entfernt werden, bei dem die Verbundwerkstoff-Umwicklung nicht beschädigt wird, und es darf ein neuer Überzug aufgebracht werden. Anschließend ist die Produktionslosprüfung des Überzugs zu wiederholen.

b) Berstprüfung (Losprüfung) Ein Zylinder ist nach den Vorschriften des Absatzes 7.4 Buchstabe b zu prüfen;

c) regelmäßige Druckzyklusprüfung an einem Zylinder ist der Anschlussstutzen nach Anlage A Absatz A.25 dieses Anhangs mit einem Drehmoment von 500 Nm auf Verdrehfestigkeit zu prüfen. Anschließend ist der Zylinder wie in Absatz 7.4 Buchstabe c beschrieben einer Druckzyklusprüfung zu unterziehen. Nach der vorgeschriebenen Druckzyklusprüfung ist der Zylinder nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.10 dieses Anhangs auf Dichtigkeit zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

10.7. Zylinderzulassungsprüfungen

10.7.1. Allgemeines

Für die Konstruktionszulassungsprüfungen gelten die Vorschriften der Absätze 8.6, 10.7.2, 10.7.3 und 10.7.4 dieses Anhangs, die Prüfung des Leck-vor-Bruch-Verhaltens nach Absatz 8.6.10 kann jedoch entfallen.

10.7.2. Verdrehungsfestigkeitsprüfung für Anschlussstutzen

Ein Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.25 dieses Anhangs zu prüfen.

10.7.3. Permeationsprüfung

Ein Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.21 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

10.7.4. Erdgas-Zyklusprüfung

Ein fertiger Zylinder ist nach den Vorschriften von Anlage A Absatz A.27 dieses Anhangs zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen.

11. AUFSCHRIFTEN

11.1. Anbringung der Aufschriften

An jedem Zylinder muss der Hersteller deutlich lesbare, dauerhafte Aufschriften anbringen, die mindestens 6 mm hoch sind. Das geschieht mit in einen Harzüberzug eingebetteten oder aufgeklebten Schildern, mit Stempeln, die mit geringer Krafteinwirkung an den verdickten Enden der Zylindertypen CNG-1 und CNG-2 angebracht werden, oder mit einer Kombination aus diesen Möglichkeiten. Klebeschilder und ihre Anbringung müssen der Norm ISO 7225 oder einer gleichwertigen Norm entsprechen. Die Anbringung mehrerer Schilder ist zulässig; diese sollten so angeordnet werden, dass sie nicht durch Halterungen verdeckt werden. Jeder Zylinder, der den Vorschriften dieses Anhangs entspricht, ist mit folgenden Aufschriften zu versehen:

a) Vorgeschriebene Angaben: i) „NUR FÜR CNG“; ii) „NICHT NACH XX/XXXX VERWENDEN“, wobei XX/XXXX den Verfallsmonat und das Verfallsjahr angibt (2); iii) Herstellerkennzeichnung; iv) Zylinderkennzeichnung (gültige Teilenummer und eine für jeden Zylinder nur einmal vergebene laufende Nummer); v) Arbeitsdruck und -temperatur; vi) Nummer der ECE-Regelung zusammen mit Zylindertyp und Registrierungsnummer; vii) für die Verwendung mit dem Zylinder zugelassene Druckentlastungsvorrichtungen und/oder Überdruckventile oder ein Hinweis für die Beschaffung von Information über zugelassene Feuerschutzsysteme; viii) werden Schilder verwendet, so muss jeder Zylinder eine eigene Kennnummer tragen, die an gut sichtbarer Stelle in eine Metalloberfläche eingeschlagen ist, damit die Rückverfolgung möglich ist, wenn das Schild unkenntlich ist.

b) Nicht zwingend vorgeschriebene Angaben: Auf einem oder mehreren getrennten Schildern kann Folgendes angegeben werden: i) Gastemperaturbereich, z. B. – 40 °C bis 65 °C; ii) mit Wasser ermitteltes Nennvolumen des Zylinders auf zwei signifikante Stellen genau, z. B. 120 Liter; iii) Datum der ersten Druckprüfung (Monat und Jahr). Die Aufschriften müssen in der hier angegebenen Reihenfolge angebracht werden, im Einzelfall kann ihre Anordnung jedoch den Platzverhältnissen entsprechend verändert werden. Die vorgeschriebenen Angaben können zum Beispiel wie folgt aufgeführt werden: NUR FÜR CNG NICHT NACH …/… VERWENDEN Herstellernummer/Teilenummer/laufende Nummer 20 MPa/15 °C ECE R 110 CNG-2 (Registrierungsnummer …) „Nur vom Hersteller zugelassene Druckentlastungsvorrichtungen verwenden“

12. VORBEREITUNG FÜR DEN VERSAND

Vor dem Versand aus dem Herstellerwerk muss jeder Zylinder innen sauber und trocken sein. Bei Zylindern, die nicht sofort durch ein Ventil oder durch Sicherheitsvorrichtungen verschlossen werden, sind alle Öffnungen mit Stopfen zu verschließen, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern und die Gewinde zu schützen. In Stahlzylinder und Stahlinnenbehälter ist vor dem Versand ein Korrosionsschutzmittel (das z. B. Öl enthält) zu sprühen.

Die Betriebserklärung des Herstellers und alle erforderlichen Angaben zur richtigen Handhabung und Verwendung des Zylinders und zu seiner Überprüfung während der Nutzung sind für den Käufer mitzuliefern. Die Erklärung muss dem Muster in Anlage D zu diesem Anhang entsprechen.

(1) Nicht erforderlich, wenn nach Anlage A Absatz A.7 dieses Anhangs gerissene Zylinder verwendet werden.

(2) Das Verfallsdatum darf die angegebene Betriebsdauer nicht überschreiten. Es kann ab dem Zeitpunkt der Auslieferung festgelegt werden, wenn der Zylinder trocken und ohne Innendruck gelagert wurde.

Anlage A PRÜFVERFAHREN A.1. ZUGPRÜFUNGEN FÜR STAHL UND ALUMINIUM Eine Zugprüfung ist an dem Werkstoff aus dem zylindrischen Teil des fertigen Zylinders vorzunehmen, wobei ein rechteckiges Prüfstück verwendet wird, das nach dem in der ISO-Norm 9809 für Stahl und in der ISO-Norm 7866 für Aluminium beschriebenen Verfahren geformt worden ist. Bei Zylindern mit geschweißten Innenbehältern aus rostfreiem Stahl sind Zugprüfungen auch an dem Werkstoff vorzunehmen, der nach dem in der EN-Norm 13322-2 Absatz 8.4 beschriebenen Verfahren aus den Schweißnähten entnommen worden ist. Die beiden Flächen der Prüfstücke, die jeweils die Innen- und die Außenfläche des Zylinders darstellen, dürfen nicht bearbeitet sein. Die Zugprüfung ist nach den Vorschriften der ISO-Norm 6892 durchzuführen. Anmerkung — Zu beachten ist das in der ISO-Norm 6892 beschriebene Verfahren zur Dehnungsmessung, speziell in Fällen, in denen das Prüfstück kegelförmig ist und eine Bruchstelle außerhalb der Mitte der Messlänge entsteht. A.2. SCHLAGPRÜFUNG FÜR STAHLZYLINDER UND STAHLINNENBEHÄLTER Die Schlagprüfung ist an dem Werkstoff aus dem zylindrischen Teil des fertigen Zylinders an drei Prüfstücken nach den Vorschriften der ISO-Norm 148 vorzunehmen. Die Prüfstücke für die Schlagprüfung müssen in der in der Tabelle 6.2 des Anhangs 3A angegebenen Richtung aus der Zylinderwand entnommen sein. Bei Zylindern mit geschweißten Innenbehältern aus rostfreiem Stahl sind Schlagprüfungen auch an dem Werkstoff vorzunehmen, der nach dem in der EN-Norm 13322-2 Absatz 8.6 beschriebenen Verfahren aus den Schweißnähten entnommen worden ist. Die Kerbe muss senkrecht zur Außenfläche des Zylinders verlaufen. Bei Prüfungen in Längsrichtung muss das Prüfstück ganzflächig (an sechs Flächen) bearbeitet sein; wenn die Wanddicken eine Endbreite des Prüfstücks von 10 mm nicht zulassen, muss die Breite möglichst nahe an der Nenndicke der Zylinderwand liegen. Bei den Prüfstücken, die in Querrichtung entnommen sind, dürfen nur vier Flächen bearbeitet sein, die Innen- und die Außenfläche der Zylinderwand müssen unbearbeitet sein. A.3. PRÜFUNG DER SPANNUNGSRISSBESTÄNDIGKEIT IN SULFIDLÖSUNG FÜR STAHL Vorbehaltlich nachfolgender Bestimmungen ist die Prüfung gemäß Methode A der NACE-Norm Zugprüfungen durchzuführen, wie in der NACE-Norm TM0177-96 beschrieben. Die Prüfungen sind an mindestens drei Zugproben mit einem Normdurchmesser von 3,81 mm (0,150 Zoll) durchzuführen, die aus der Wand eines fertigen Zylinders oder Innenbehälters entnommen wurden. Die Proben sind mit einer ständigen Zugbelastung von 60 % der angegebenen Mindeststreckfestigkeit für Stahl zu belasten und werden in eine Lösung aus destilliertem Wasser eingetaucht, das mit 0,5 % (Masse- %) Natrium-Acetat-Trihydrat abgepuffert und unter Zuhilfenahme von Essigsäure auf einen Anfangs-pH-Wert von 4,0 eingestellt wurde. Die Lösung ist bei Raumtemperatur und einem Druck von 0,414 kPa (0,06 psia) mit Schwefel-Wasserstoff (Stickstoff-Gleichgewicht) kontinuierlich zu sättigen. Die geprüften Proben dürfen während einer Prüfung von 144 Stunden Dauer nicht versagen. A.4. KORROSIONSPRÜFUNGEN VON ALUMINIUM Korrosionsprüfungen von Aluminiumlegierungen sind nach ISO/DIS 7866 Anhang A durchzuführen; die darin genannten Anforderungen müssen erfüllt werden. A.5. PRÜFUNG DER RISSBILDUNG BEI DAUERBELASTUNG VON ALUMINIUM Die Prüfung der Beständigkeit gegen Rissbildung bei Dauerbelastung ist nach ISO/DIS 7866 Anhang D durchzuführen; die darin genannten Anforderungen müssen erfüllt werden. A.6. PRÜFUNG DES LECK-VOR-BRUCH-VERHALTENS Drei fertige Zylinder sind mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa, einem oberen Druckwert von mindestens 30 MPa und einer Frequenz von höchstens 10 Zyklen pro Minute zyklisch zu belasten. Alle Zylinder müssen infolge Leckage versagen. A.7. DRUCKZYKLUSPRÜFUNG BEI EXTREMEN TEMPERATUREN Fertige Zylinder, deren Verbundwerkstoff-Umwicklung nicht mit einem Schutzüberzug versehen ist, sind unter den nachstehenden Bedingungen einer Druckzyklusprüfung zu unterziehen, bei der kein Bruch, keine Leckage und kein Aufdrehen der Faser auftreten dürfen: a) Konditionierung während 48 Stunden bei Nulldruck, mindestens 65 °C und mindestens 95 % relativer Luftfeuchtigkeit. Diese Bedingung gilt als erfüllt, wenn in einer Prüfkammer, in der die Temperatur auf 65 °C gehalten wird, ein feiner Wassernebel oder -dunst versprüht wird; b) hydrostatische Druckbeaufschlagung in 500 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa und einem oberen Druckwert von mindestens 26 MPa bei mindestens 65 °C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit; c) Stabilisierung bei Nulldruck und Umgebungstemperatur; d) anschließend Druckbeaufschlagung in 500 Zyklen für jedes Jahr der angegebenen Betriebsdauer mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa und einem oberen Druckwert von mindestens 20 MPa bei – 40 °C oder darunter. Beim Prüfschritt b dürfen nicht mehr als 10 Druckzyklen pro Minute durchgeführt werden. Beim Prüfschritt d dürfen nicht mehr als 3 Druckzyklen pro Minute durchgeführt werden, sofern nicht ein Druckwandler unmittelbar in den Zylinder eingebaut ist. Mit geeigneten Aufzeichnungsgeräten ist zu überwachen, dass bei der Prüfung mit niedriger Temperatur die Mindesttemperatur des Fluids aufrechterhalten wird. Nach der Druckzyklusprüfung bei extremen Temperaturen sind die Zylinder nach den Vorschriften für die hydrostatische Berstprüfung so lange hydrostatisch unter Druck zu setzen, bis sie versagen; der Berstdruck muss dabei mindestens 85 % des Mindest-Konstruktionsberstdrucks betragen. Zylinder des Typs CNG-4 sind vor der hydrostatischen Berstprüfung nach Absatz A.10 auf Dichtigkeit zu prüfen. A.8. BRINELL-HÄRTEPRÜFUNG Härteprüfungen sind bei jedem Zylinder oder Innenbehälter an der parallelen Wand in der Mitte und an einem gewölbten Ende nach ISO 6506 durchzuführen. Die Prüfung ist nach der letzten Wärmebehandlung durchzuführen; die dabei ermittelten Härtewerte müssen in dem für die Ausführung angegebenen Bereich liegen. A.9. PRÜFUNGEN DER ÜBERZÜGE (VORGESCHRIEBEN, WENN ANHANG 3A ABSATZ 6.12 BUCHSTABE c ANWENDUNG FINDET) A.9.1. Prüfungen des Verhaltens des Überzugs Die Überzüge sind nach den folgenden Prüfverfahren oder nach gleichwertigen nationalen Normen zu beurteilen. a) Prüfung des Haftvermögens nach ISO 4624, Verfahren A oder B. Der Überzug muss je nach Einzelfall den Haftwert 4A oder 4B haben; b) Prüfung der Biegsamkeit nach der ASTM-Norm D522 „Dornbiegeprüfung an aufgebrachten organischen Überzügen nach dem Prüfverfahren B mit einem Dorn von 12,7 mm (0,5 Zoll) Durchmesser bei der angegebenen Dicke bei – 20 °C“. Die Proben für die Prüfung der Biegsamkeit sind nach ASTM D522 vorzubereiten. Es dürfen keine sichtbaren Risse vorhanden sein; c) Prüfung der Schlagfestigkeit nach dem Verfahren für die Prüfung von organischen Überzügen auf Beständigkeit gegen schnelle Verformung (Schlagbeanspruchung) gemäß ASTM D2794. Der Überzug muss bei Raumtemperatur einem Schlagversuch von 18 J (160 in-lbs) standhalten; d) Prüfung der Chemikalienbeständigkeit nach ASTM D1308 (Bestimmung der Wirkung von Haushaltschemikalien auf klaren und pigmentierten organischen Überzugslack). Die Prüfungen sind nach dem Prüfverfahren für offene Stellen (Open Spot Test Method) durchzuführen, wobei die Prüfstücke 100 Stunden der Einwirkung einer 30 %igen Schwefelsäurelösung (Batteriesäure mit einer Dichte von 1,219) und 24 Stunden der Einwirkung von Polyalkylenglykol (z. B. Bremsflüssigkeit) ausgesetzt werden. Dabei darf der Überzug sich nicht ablösen, keine Blasen bilden oder weich werden. Das Haftvermögen muss den Wert 3 erreichen, wenn die Prüfung nach ASTM D3359 durchgeführt wird; e) Mindestdauer der Prüfung auf Beständigkeit gegen Licht und Feuchtigkeit nach ASTM G53 „Practice for Operating Light- and Water-Exposure Apparatus (Fluorescent W-Condensation Type) for Exposure of non-metallic Materials“: 1 000 Stunden. Es dürfen sich keine Blasen bilden, und das Haftvermögen muss den Wert 3 erreichen, wenn die Prüfung nach ISO 4624 durchgeführt wird. Der zulässige Glanzverlust darf höchstens 20 % betragen; f) Mindestdauer bei der Salznebelprüfung nach dem Prüfverfahren von ASTM B117: 500 Stunden. Die Unterwanderung darf an der Ritzstelle nicht mehr als 3 mm betragen, es dürfen sich keine Blasen bilden, und das Haftvermögen muss den Wert 3 erreichen, wenn die Prüfung nach ASTM D3359 durchgeführt wird; g) Prüfung der Beständigkeit von Überzügen gegen Abplatzen bei Raumtemperatur nach ASTM D3170. Bei dem Überzug muss ein Wert von mindestens 7A erreicht werden, und der Untergrund darf an keiner Stelle freiliegen. A.9.2. Produktionslosprüfungen an Überzügen a) Dicke des Überzugs Die Dicke des Überzugs muss den für die Ausführung vorgeschriebenen Werten entsprechen, wenn die Prüfung nach ISO 2808 durchgeführt wird. b) Haftvermögen des Überzugs Das Haftvermögen des Überzugs ist nach ISO 4624 zu messen und muss bei der Messung nach dem Verfahren A oder B mindestens den Wert 4 erreichen. A.10. DICHTIGKEITSPRÜFUNG Zylinder des Typs CNG-4 sind nach folgendem Verfahren (oder einem annehmbaren anderen Verfahren) auf Dichtigkeit zu prüfen: a) Die Zylinder werden gründlich getrocknet und bis zum Erreichen des Arbeitsdrucks mit Trockenluft oder Stickstoff gefüllt, die (der) ein nachweisbares Gas wie Helium enthält; b) eine an beliebiger Stelle gemessene Leckage von mehr als 0,004 Ncm3/h ist ein Grund für die Zurückweisung. A.11. HYDRAULISCHE PRÜFUNG Die hydraulische Prüfung ist nach einem der beiden nachstehend beschriebenen Verfahren durchzuführen: Verfahren 1: Prüfung im Wassermantel a) Der Zylinder ist mit mindestens dem 1,5fachen des Arbeitsdrucks hydrostatisch zu prüfen. In keinem Fall darf der Prüfdruck über dem Autofrettagedruck liegen. b) Der Druck muss so lange (mindestens 30 Sekunden) aufrechterhalten werden, bis die vollständige Ausdehnung erreicht ist. Wird nach der Autofrettage und vor der hydrostatischen Prüfung Innendruck aufgebracht, darf dieser 90 % des hydrostatischen Prüfdrucks nicht übersteigen. Kann der Prüfdruck wegen des Versagens der Prüfeinrichtung nicht aufrechterhalten werden, so darf die Prüfung bei einem um 700 kPa höheren Druck wiederholt werden. Es dürfen nicht mehr als zwei dieser Wiederholungsprüfungen durchgeführt werden. c) Der Hersteller muss für den verwendeten Prüfdruck den Grenzwert der bleibenden Volumenvergrößerung angeben, diese darf aber in keinem Fall mehr als 5 % der Volumenvergrößerung bei Prüfdruck betragen. Für Zylinder vom Typ CNG-4 muss der Hersteller die elastische Dehnung angeben. Zylinder, die den festgelegten Annahmegrenzwert überschreiten, sind zurückzuweisen und entweder zu vernichten oder für Produktionslosprüfungen zu verwenden. Verfahren 2: Druckprüfung Der hydrostatische Druck im Zylinder ist stetig zu erhöhen, bis der Prüfdruck (mindestens das 1,5fache des Arbeitsdrucks) erreicht ist. Der Prüfdruck im Zylinder muss so lange (mindestens 30 Sekunden) aufrechterhalten werden, bis sicher ist, dass der Druck nicht sinkt und der Behälter dicht ist. A.12. HYDROSTATISCHE DRUCKPRÜFUNG (BERSTPRÜFUNG) a) Bei Drücken über 80 % des Konstruktionsberstdrucks darf die Drucksteigerungsrate 1,4 MPa pro Sekunde (200 psi/Sekunde) nicht übersteigen. Übersteigt bei Drücken über 80 % des Konstruktionsberstdrucks die Drucksteigerungsrate 350 kPa/Sekunde (50 psi/Sekunde), so muss entweder der Zylinder zwischen der Druckquelle und dem Druckmessgerät platziert werden oder der Druck muss bei Erreichen des Mindest-Konstruktionsberstdrucks 5 Sekunden konstant gehalten werden; b) der vorgeschriebene (berechnete) Mindestberstdruck muss mindestens 45 MPa betragen und darf in keinem Fall unter dem Wert liegen, der erforderlich ist, damit das vorgeschriebene Spannungsverhältnis erreicht wird. Der tatsächliche Berstdruck ist aufzuzeichnen. Ein Bruch kann im zylindrischen oder im gewölbten Teil des Zylinders auftreten. A.13. DRUCKZYKLUSPRÜFUNG BEI UMGEBUNGSTEMPERATUR Die Druckzyklusprüfung ist nach folgendem Verfahren durchzuführen: a) Der zu prüfende Zylinder wird mit einem nichtkorrosiven Fluid (z. B. Öl, stabilisiertes Wasser oder Glykol) gefüllt. b) Der Zylinder wird mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa, einem oberen Druckwert von mindestens 26 MPa und einer Frequenz von höchstens 10 Zyklen pro Minute zyklisch unter Druck gesetzt. Die Zahl der Zyklen bis zum Versagen ist zusammen mit der Stelle und der Beschreibung der Rissauslösung aufzuzeichnen. A.14. PRÜFUNG UNTER SÄUREEINWIRKUNG Ein fertiger Zylinder ist nach folgendem Verfahren zu prüfen: a) Auf der Oberfläche des Zylinders wird eine Fläche mit einem Durchmesser von 150 mm 100 Stunden der Einwirkung einer 30 %igen Schwefelsäurelösung (Batteriesäure mit einer Dichte von 1,219) ausgesetzt, während der Druck im Zylinder auf 26 MPa gehalten wird. b) Der Zylinder ist dann nach dem in Absatz A.12 beschriebenen Verfahren zum Bersten zu bringen, wobei der Berstdruck mehr als 85 % des Mindest-Konstruktionsberstdrucks betragen muss. A.15. FEUERSICHERHEITSPRÜFUNG A.15.1. Allgemeines Bei den Feuersicherheitsprüfungen soll nachgewiesen werden, dass fertige Zylinder, die mit dem in den Konstruktionsunterlagen angegebenen Feuersicherheitssystem (Zylinderventil, Druckentlastungsvorrichtungen und/oder integrierte Wärmeisolierung) versehen sind, nicht bersten, wenn sie unter den genannten Prüfbedingungen einem Feuer ausgesetzt werden. Falls der Zylinder bei der Prüfung bricht, muss mit äußerster Vorsicht vorgegangen werden. A.15.2. Anordnung der Zylinder Die Zylinder sind waagerecht so anzuordnen, dass sich die Unterseite des Zylinders ungefähr 100 mm über der Wärmequelle befindet; die Zylinderventile, Armaturen und/oder Druckentlastungsvorrichtungen sind mit einer Metallabschirmung vor direkter Flammeneinwirkung zu schützen. Die Metallabschirmung darf das Feuersicherheitssystem (Druckentlastungsvorrichtungen oder Zylinderventil) nicht direkt berühren. Versagt bei der Prüfung ein Ventil, ein Anschlussstück oder ein Rohr, das nicht Teil des für die Ausführung bestimmten Schutzsystems ist, so ist das Ergebnis ungültig. A.15.3. Wärmequelle Mit einer homogenen Wärmequelle mit einer Länge von 1,65 m muss eine direkte Flammeneinwirkung auf die Zylinderoberfläche über den gesamten Durchmesser des Zylinders erreicht werden. Für die Wärmequelle kann jeder beliebige Brennstoff verwendet werden, sofern er eine gleichmäßige Wärme erzeugt, die ausreicht, um die vorgeschriebenen Prüftemperaturen aufrechtzuerhalten, bis der Zylinder entlüftet wird. Bei der Wahl des Brennstoffs sollte die Luftverunreinigung berücksichtigt werden. Die Anordnung der Wärmequelle ist so genau zu beschreiben, dass die Wärmezufuhr zum Zylinder reproduzierbar ist. Bei Ausfall der Wärmequelle oder ungleichmäßiger Wärmezufuhr während einer Prüfung ist das Ergebnis ungültig. A.15.4. Temperatur- und Druckmessungen Die Oberflächentemperaturen sind mit mindestens drei Thermoelementen zu überwachen, die an der Unterseite des Zylinders in einem Abstand von nicht mehr als 0,75 m voneinander angebracht sind. Die Thermoelemente sind mit einer Metallabschirmung vor direkter Flammeneinwirkung zu schützen. Alternativ können die Thermoelemente auch in weniger als 25 mm2 große Metallblöcke eingesetzt sein. Der Druck im Zylinder ist mit einem Druckfühler zu messen, ohne dass die Gestaltung der geprüften Anlage verändert wird. Die von den Thermoelementen angezeigten Temperaturen und der Zylinderdruck sind während der Prüfung alle 30 Sekunden oder in kürzeren Abständen aufzuzeichnen. A.15.5. Allgemeine Prüfvorschriften Die Zylinder sind unter Druck mit Erdgas zu füllen und in waagerechter Lage sowohl a) bei Arbeitsdruck als auch b) bei 25 % des Arbeitsdrucks zu prüfen. Unmittelbar nach der Zündung müssen die Flammen über die gesamte Länge der Wärmequelle von 1,65 m Länge und über den gesamten Durchmesser des Zylinders auf die Oberfläche des Zylinders einwirken. Innerhalb von 5 Minuten nach der Zündung muss mindestens ein Thermoelement eine Temperatur von mindestens 590 °C direkt unter dem Behälter anzeigen. Diese Mindesttemperatur muss für die weitere Dauer der Prüfung aufrechterhalten werden. A.15.6. Zylinder mit einer Länge bis 1,65 m Der Zylinder ist mittig über der Wärmequelle anzubringen. A.15.7. Zylinder mit einer Länge über 1,65 m Ist an einem Ende des Zylinders eine Druckentlastungsvorrichtung angebracht, muss die Einwirkung der Wärmequelle am entgegengesetzten Ende beginnen. Sind an beiden Enden des Zylinders oder an mehr als einer Stelle in Längsrichtung Druckentlastungsvorrichtungen angebracht, muss die Wärmequelle so ausgerichtet werden, dass sie mittig zwischen den Druckminderern liegt, die in der Waagerechten den größten Abstand voneinander haben. Ist der Zylinder zusätzlich durch eine Wärmeisolierung geschützt, sind zwei Brandprüfungen bei Betriebsdruck durchzuführen: eine, bei der die Wärmequelle in Längsrichtung des Zylinders mittig ausgerichtet ist, und eine zweite, bei der die Einwirkung der Wärmequelle an einem Ende des Zylinders beginnt. A.15.8. Annehmbare Ergebnisse Der Zylinder muss über eine Druckentlastungsvorrichtung entlüftet werden. A.16. DURCHSCHLAGPRÜFUNG Ein Zylinder, der bis zu einem Druck von 20 MPa ± 1 MPa mit komprimiertem Gas gefüllt worden ist, wird mit einem Hartkerngeschoss vom Kaliber ≥ 7,62 mm beschossen. Das Geschoss muss mindestens eine Seitenwand des Zylinders vollständig durchschlagen. Bei Zylindern der Typen CNG-2, CNG-3 und CNG-4 muss das Geschoss die Seitenwand in einem Winkel von ungefähr 45° durchschlagen. Der Zylinder darf nicht aufgrund von Splitterbildung versagen. Der Verlust kleiner Materialstücke, die jeweils nicht mehr als 45 Gramm wiegen, stellt keine Nichterfüllung der Prüfanforderungen dar. Die ungefähre Größe und die Lage des Ein- und Ausschusses sind aufzuzeichnen. A.17. RISSTOLERANZPRÜFUNGEN AM VERBUNDWERKSTOFF Bei einem fertigen Zylinder mit Schutzüberzug (nur Ausführungen der Typen CNG-2, CNG-3 und CNG-4) müssen in Längsrichtung Risse in den Verbundwerkstoff eingeschnitten sein. Die Risse müssen größer sein als die vom Hersteller für die Sichtprüfung angegebenen maximalen Rissgrößen. Der Zylinder mit Rissen wird dann mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa und einem oberen Druckwert von mindestens 26 MPa zyklisch unter Druck gesetzt, wobei 3 000 Zyklen durchgeführt werden; anschließend werden weitere 12 000 Zyklen bei Umgebungstemperatur durchgeführt; der Zylinder darf während der ersten 3 000 Zyklen nicht undicht werden oder brechen, während der letzten 12 000 Zyklen darf er aber infolge Leckage versagen. Alle Zylinder, an denen diese Prüfung durchgeführt worden ist, sind zu vernichten. A.18. ZEITSTANDPRÜFUNG BEI HOHEN TEMPERATUREN Diese Prüfung ist für alle Konstruktionen vom Typ CNG-4 erforderlich, sowie für alle Konstruktionen vom Typ CNG-2 und CNG-3, bei denen die Verglasungstemperatur der Harzmatrix die in Anhang 3A Absatz 4.4.2 angegebene Konstruktionshöchsttemperatur nicht um mindestens 20 °C übersteigt. Ein fertiger Zylinder ist wie folgt zu prüfen: a) Der Zylinder wird mit 26 MPa unter Druck gesetzt, und die Temperatur wird mindestens 200 Stunden auf 100 °C gehalten; b) nach der Prüfung muss der Zylinder den Vorschriften für die hydrostatische Druckprüfung nach Absatz A.11, die Dichtigkeitsprüfung nach Absatz A.10 und die Berstprüfung nach Absatz A.12 entsprechen. A.19. BESCHLEUNIGTER SPANNUNGSBRUCH Ein Zylinder ohne Schutzüberzug (nur Ausführungen der Typen CNG-2, CNG-3 und CNG-4), der in Wasser mit einer Temperatur von 65 °C getaucht ist, wird mit 26 MPa unter hydrostatischen Druck gesetzt. Dieser Druck und diese Temperatur müssen 1 000 Stunden aufrechterhalten werden. Der Zylinder ist dann nach dem in Absatz A.12 beschriebenen Verfahren zum Bersten zu bringen, wobei der Berstdruck mehr als 85 % des Mindest-Konstruktionsberstdrucks betragen muss. A.20. FALLPRÜFUNG Ein oder mehrere fertige Zylinder sind bei Umgebungstemperatur ohne Innendruck und ohne Ventile einer Fallprüfung zu unterziehen. Die Fläche, auf die die Zylinder fallen, muss eine ebene, waagerechte Betonplatte oder ein ebener, waagerechter Betonfußboden sein. Ein Zylinder wird in waagerechter Lage fallengelassen, wobei sich seine Unterkante 1,8 m über der Fläche befindet, auf die er fällt. Ein Zylinder muss in vertikaler Lage auf jedes Ende aus einer Höhe über dem Boden oder der Platte fallengelassen werden, die so groß ist, dass die potenzielle Energie 488 J erreicht; in keinem Fall darf das untere Ende jedoch mehr als 1,8 m über der Aufprallfläche liegen. Ein Zylinder wird in einem Winkel von 45° auf eine Wölbung fallen gelassen, wobei die Fallhöhe so zu wählen ist, dass der Schwerpunkt in einer Höhe von 1,8 m liegt; liegt das untere Ende jedoch weniger als 0,6 m über dem Boden, so ist ein anderer Winkel zu wählen, damit die Mindesthöhe von 0,6 m und die Schwerpunkthöhe von 1,8 m eingehalten werden. Nach dem Aufschlag werden die Zylinder mit einem unteren Druckwert von höchstens 2 MPa und einem oberen Druckwert von mindestens 26 MPa für jedes Jahr der angegebenen Lebensdauer 1 000mal zyklisch unter Druck gesetzt. Die Zylinder dürfen während der Druckzyklusprüfung undicht werden, aber nicht brechen. Alle Zylinder, an denen die Druckzyklusprüfung durchgeführt worden ist, sind zu vernichten. A.21. DURCHLÄSSIGKEITSPRÜFUNG Diese Prüfung ist nur für Zylinder vom Typ CNG-4 vorgeschrieben. Ein fertiger Zylinder ist bis zum Erreichen des Arbeitsdrucks mit komprimiertem Erdgas oder einem Gasgemisch aus 90 % Stickstoff und 10 % Helium zu füllen, in eine umschlossene, abgedichtete Kammer mit Umgebungstemperatur zu stellen und so lange auf Leckage zu prüfen, bis eine stabile Permeationsrate bestimmt werden kann. Die Permeationsrate muss weniger als 0,25 ml Erdgas oder Helium pro Stunde und pro Liter des mit Wasser ermittelten Zylindervolumens betragen. A.22. ZUGEIGENSCHAFTEN VON KUNSTSTOFFEN Die Streckgrenze und die Bruchdehnung des Werkstoffs des Kunststoffinnenbehälters sind nach ISO 3628 bei – 50 °C zu bestimmen und müssen den Vorschriften von Anhang 3A Absatz 6.3.6 entsprechen. A.23. SCHMELZTEMPERATUR VON KUNSTSTOFFEN Polymerwerkstoffe von fertigen Innenbehältern sind nach dem in ISO 306 beschriebenen Verfahren zu prüfen und müssen den Vorschriften von Anhang 3A Absatz 6.3.6 entsprechen. A.24. ANFORDERUNGEN AN DRUCKENTLASTUNGSVORRICHTUNGEN Bei den vom Hersteller angegebenen Druckentlastungsvorrichtungen muss mit Hilfe der nachstehenden Eignungsprüfungen nachgewiesen werden, dass sie mit den in Anhang 3A Absatz 4 aufgeführten Betriebsbedingungen kompatibel sind: a) Bei einem Prüfstück sind 24 Stunden lang eine kontrollierte Temperatur von mindestens 95 °C und ein Druck, der nicht unter dem Prüfdruck (30 MPa) liegt, aufrechtzuerhalten. Am Ende dieser Prüfung darf keine Leckage feststellbar sein, und eventuell verwendetes Schmelzmetall darf nicht sichtbar herausgepresst sein. b) Ein Prüfstück ist mit höchstens 4 Druckzyklen pro Minute wie folgt auf Ermüdung zu prüfen: i) Durchführung von 10 000 Druckzyklen zwischen 2 MPa und 26 MPa bei 82 °C; ii) Durchführung von 10 000 Druckzyklen zwischen 2 MPa und 20 MPa bei – 40 °C. Am Ende dieser Prüfung darf keine Leckage feststellbar sein, und eventuell verwendetes Schmelzmetall darf nicht sichtbar herausgepresst sein. c) Ungeschützte Bauteile von Druckentlastungsvorrichtungen, die aus Messing bestehen und zur Aufrechterhaltung des Drucks dienen, müssen ohne Spannungsrisskorrosion einer Prüfung mit Quecksilbernitrat nach ASTM B154 standhalten. Dabei ist die Druckentlastungsvorrichtung 30 Minuten lang in eine wässrige Quecksilbernitratlösung einzutauchen, die 10 g Quecksilbernitrat und 10 ml Salpetersäure pro Liter Lösung enthält. Nach dem Tauchvorgang ist die Druckentlastungsvorrichtung einer Dichtigkeitsprüfung zu unterziehen, bei der eine Minute lang ein Luftdruck von 26 MPa aufgebracht wird, und in dieser Zeit ist das Bauteil auf äußere Leckage zu prüfen, wobei die Leckagerate 200 cm3/h nicht überschreiten darf. d) Ungeschützte Bauteile von Druckentlastungsvorrichtungen, die aus rostfreiem Stahl bestehen und zur Aufrechterhaltung des Drucks dienen, müssen aus einer Legierung hergestellt sein, die gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion beständig ist. A.25. VERDREHFESTIGKEITSPRÜFUNG FÜR ANSCHLUSSSTUTZEN Der Zylindermantel wird gegen Verdrehen gesichert, und auf jeden Anschlussstutzen des Zylinders wird ein Drehmoment von 500 Nm aufgebracht, und zwar zuerst in der Richtung, in der ein Gewindeanschluss festgezogen wird, dann in entgegengesetzter Richtung und zum Schluss noch einmal in der Richtung, in der er festgezogen wird. A.26. SCHERFESTIGKEIT DER HARZWERKSTOFFE Harzwerkstoffe sind nach ASTM D2344 oder einer gleichwertigen nationalen Norm an einem Probestück zu prüfen, das für die Verbundwerkstoff-Umwicklung repräsentativ ist. Nachdem die Probe 24 Stunden in siedendem Wasser gelegen hat, muss der Verbundwerkstoff eine Mindestscherfestigkeit von 13,8 MPa aufweisen. A.27. ERDGAS-ZYKLUSPRÜFUNG Ein fertiger Zylinder wird mit Erdgas 300mal zyklisch unter Druck gesetzt, wobei der untere Druckwert bei höchstens 2 MPa liegt und der Höchstdruck gleich dem Arbeitsdruck ist. Ein Zyklus aus Füllen und Entlüften des Zylinders darf nicht länger als eine Stunde dauern. Jeder fertige Zylinder ist nach den Vorschriften von Absatz A.10 auf Dichtigkeit zu prüfen und muss die dort genannten Anforderungen erfüllen. Nach der Erdgas-Zyklusprüfung ist der Zylinder zu zerschneiden und die Anschlussstelle am Innenbehälter für Anschlussstutzen ist auf Schäden wie Ermüdungsrisse oder Spuren elektrostatischer Entladung zu untersuchen. Anmerkung: Bei der Durchführung dieser Prüfung muss besonders auf Sicherheit geachtet werden. Vor dieser Prüfung müssen die Zylinder dieser Bauart die hydrostatische Druck-Berstprüfung nach Absatz A.12, die Druckzyklusprüfung bei Umgebungstemperatur nach Anhang 3A Absatz 8.6.3 und die Permeationsprüfung nach Absatz A.21 bestanden haben. Vor dieser Prüfung müssen die bestimmten zu prüfenden Zylinder die Dichtigkeitsprüfung nach Absatz A.10 bestanden haben. A.28. BIEGEPRÜFUNG FÜR GESCHWEISSTE INNENBEHÄLTER AUS ROSTFREIEM STAHL Biegeprüfungen sind an dem Werkstoff vorzunehmen, der nach dem in der Norm EN 13322-2 Absatz 8.5 beschriebenen Verfahren aus dem zylindrischen Teil eines geschweißten Innenbehälters aus rostfreiem Stahl entnommen und geprüft worden ist. Das Prüfstück darf nicht reißen, wenn es so lange nach innen um einen Former gebogen wird, bis der Abstand der Innenkanten nicht größer als der Durchmesser des Formers ist.

Anlage B (frei)

Anlage C (frei)

Anlage D FORMBLÄTTER FÜR BERICHTE Anmerkung: Diese Anlage ist kein verbindlicher Teil dieses Anhangs. Folgende Formblätter sollen verwendet werden: 1. Bericht des Herstellers und Übereinstimmungsbescheinigung — diese Unterlagen sind unter Verwendung des Formblatts 1 klar und übersichtlich zu erstellen. 2. Bericht (1) über die chemische Analyse des Werkstoffs für Metallzylinder, Metallinnenbehälter oder Metallanschlussstutzen — er muss Angaben über Zusammensetzung, Kennzeichnung usw. enthalten. 3. Bericht (1) über die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs für Metallzylinder und Metallinnenbehälter — es sind alle nach dieser Regelung erforderlichen Prüfungen aufzuführen. 4. Bericht (1) über die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe für nichtmetallische Innenbehälter — es sind alle nach dieser Regelung erforderlichen Prüfungen aufzuführen und Angaben zu machen. 5. Bericht (1) über die Verbundwerkstoff-Analyse — es sind alle nach dieser Regelung erforderlichen Prüfungen aufzuführen und Daten anzugeben. 6. Bericht (1) über hydrostatische Prüfungen, regelmäßige Druckzyklus- und Berstprüfungen — die Prüfung sowie die Daten, die nach dieser Regelung erforderlich sind, sind anzugeben. Formblatt 1: Bericht des Herstellers und Übereinstimmungsbescheinigung Hersteller: Standort: Registrierungsnummer: Fabrikmarke und Herstellernummer: Seriennummer: von … bis … einschließlich Beschreibung des Zylinders GRÖSSE: Außendurchmesser: … mm; Länge: … mm; Aufschriften, die im Schulterbereich des Zylinders eingeschlagen sind oder sich auf den Schildern befinden: a) „Nur für CNG“… b) „NICHT NACH …/… VERWENDEN“ … c) „Fabrikmarke“:… d) Laufende Nummer und Teilenummer: … e) Arbeitsdruck in MPa: … f) Regelung: … g) Art des Feuersicherheitssystems: … h) Datum der ersten Prüfung (Monat und Jahr): … i) Leergewicht des Zylinders (in kg): … j) Zeichen der amtlich zugelassenen Stelle oder des Prüfers: … k) Mit Was