ISO 16148:2016
(Main)Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders and tubes — Acoustic emission examination (AT) and follow-up ultrasonic examination (UT) for periodic inspection and testing
Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders and tubes — Acoustic emission examination (AT) and follow-up ultrasonic examination (UT) for periodic inspection and testing
ISO 16148:2016 gives procedures for the use of acoustic emission examination (AT) and ultrasonic examination (UT) follow-up during the periodic inspection and testing of seamless steel cylinders and tubes with a water capacity of up to 3 000 l used for compressed and liquefied gases. This examination provides acoustic emission (AE) indications and locations that are evaluated by a secondary examination using UT for a possible flaw in the cylinder or tube. Methods other than UT for the secondary examination are not covered by this International Standard. ISO 16148:2016 does not cover composite cylinders. CAUTION ? Some of the tests specified in this International Standard involve the use of processes which could lead to a hazardous situation.
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure et tubes — Essais d'émission acoustique et examen ultrasonique complémentaire pour l'inspection périodique et l'essai
ISO 16148:2016 décrit des modes opératoires de l'essai d'émission acoustique (EA) suivi du contrôle par ultrasons (UT) lors du contrôle et des essais périodiques des bouteilles et tubes en acier sans soudure, d'une capacité en eau allant jusqu'à 3 000 l, utilisés pour les gaz comprimés et liquéfiés. Cet examen par émission acoustique (EA) fournit des indications et des localisations qui sont évaluées par un deuxième examen utilisant les ultrasons (UT) pour déterminer un éventuel défaut dans la bouteille ou le tube. Pour ce deuxième examen, les méthodes autres que le contrôle UT ne sont pas couvertes par l'ISO 16148:2015. ISO 16148:2016 ne couvre pas les bouteilles composites.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16148
Second edition
2016-04-15
Gas cylinders — Refillable seamless
steel gas cylinders and tubes —
Acoustic emission examination (AT)
and follow-up ultrasonic examination
(UT) for periodic inspection and testing
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure et tubes — Essais d’émission acoustique et examen
ultrasonique complémentaire pour l’inspection périodique et l’essai
Reference number
ISO 16148:2016(E)
©
ISO 2016
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ISO 16148:2016(E)
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ISO 16148:2016(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Operational principles . 3
5 Personnel qualification . 3
6 Special considerations to ensure valid tests . 4
6.1 General . 4
6.2 Acoustic emission examination methods . 4
6.3 Pressurization . 4
6.4 Safety precautions . 5
7 Acoustic emission examination equipment . 5
8 Acoustic emission examination calibration and equipment verification .7
8.1 Calibration . 7
8.2 Equipment verification . 7
9 Overall procedure. 7
10 Real-time evaluation criteria. 8
11 AT test report . 9
12 Follow-up ultrasonic examination .10
Annex A (normative) Ultrasonic examination (UT) follow-up to acoustic emission
examination (AT) .11
Annex B (normative) AT equipment specifications .17
Annex C (normative) Example instrument settings, examination methods and rejection
criteria for MAE.19
Annex D (informative) Alternative method for source location .22
Annex E (informative) Distance amplitude correction procedures .24
Bibliography .27
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ISO 16148:2016(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 58, Gas cylinders, Subcommittee SC 4,
Operational requirements for gas cylinders.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16148:2006), which has been technically
revised. The changes include
a) expansion of the scope to include tubes of water capacity up to 3 000 l used for compressed and
liquefied gases, and
b) addition of procedures for ultrasonic examination (UT) follow-up during periodic inspection, as
described in the new Annex A.
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ISO 16148:2016(E)
Introduction
In recent years, new non-destructive examination (NDE) techniques have been successfully introduced
as an alternative to the conventional testing procedures of gas cylinders, tubes and other cylinders at
the time of periodic inspection and testing.
One of the alternative NDE methods for certain applications is acoustic emission examination (AT),
which has proved to be an acceptable test method applied during periodic inspection and testing in
some countries.
The test method requires pressurization to a level greater than the normal filling pressure.
The pressurization medium can be either gas or liquid.
Acoustic emission (AE) measurements are used to detect and locate emission sources. Other NDE
methods are needed to evaluate the significance of AE detected sources. One of the alternative NDE
methods used as a follow-up to AT is ultrasonic examination (UT), which has proved to be an acceptable
testing method applied during periodic inspection and testing. The purpose of this International
Standard is to provide a procedure for locating, detecting and evaluating the relevance of AE indications
such as those from longitudinally oriented crack-like discontinuities. The shear wave (angle beam) UT
method is intended to be used immediately following AT to evaluate the significance of AE indications.
This International Standard describes two methods of AT, defined as Method A and Method B, and a
method of follow-up UT.
With the agreement of the testing and certifying body approved by the competent authority of the
country of approval, the hydraulic pressure test of cylinders and tubes can be replaced by an equivalent
AT/UT Method A or B.
This International Standard is intended to be used under a variety of national regulatory regimes, but has
[1]
been written so that it is suitable for the application of Reference. Attention is drawn to requirements
in the specified relevant national regulations of the country (countries) where the cylinders are
intended to be used that might override the requirements given in this International Standard. Where
there is any conflict between this International Standard and any applicable regulation, the regulation
always takes precedence.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16148:2016(E)
Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders and
tubes — Acoustic emission examination (AT) and follow-
up ultrasonic examination (UT) for periodic inspection
and testing
1 Scope
This International Standard gives procedures for the use of acoustic emission examination (AT) and
ultrasonic examination (UT) follow-up during the periodic inspection and testing of seamless steel
cylinders and tubes with a water capacity of up to 3 000 l used for compressed and liquefied gases.
This examination provides acoustic emission (AE) indications and locations that are evaluated by a
secondary examination using UT for a possible flaw in the cylinder or tube. Methods other than UT for
the secondary examination are not covered by this International Standard.
This International Standard does not cover composite cylinders.
CAUTION — Some of the tests specified in this International Standard involve the use of
processes which could lead to a hazardous situation.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for is application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic inspection — Vocabulary
ISO 6406, Gas cylinders — Seamless steel gas cylinders — Periodic inspection and testing
ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of NDT personnel
ISO 12716, Non-destructive testing — Acoustic emission inspection — Vocabulary
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
EN 13477-1, Non-destructive testing — Acoustic emission — Equipment characterisation — Part 1:
Equipment description
EN 13477-2, Non-destructive testing — Acoustic emission — Equipment characterisation — Part 2:
Verification of operating characteristic
ASTM E1419, Standard Practice for Examination of Seamless, Gas-Filled, Pressure Vessels using Acoustic
Emission
ASNT SNT-TC-1A, Recommended Practice for Personnel Qualification and Certification in
Nondestructive Testing
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577, ISO 12716 and the
following apply.
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ISO 16148:2016(E)
3.1
critical flaw
imperfection or damage that is large enough to exhibit unstable crack growth under certain service
conditions
3.2
working pressure
settled pressure of a compressed gas at a uniform reference temperature of 15 °C in a full gas cylinder
Note 1 to entry: In North America service pressure is often used to indicate a similar condition, usually at 21,1 °C
(70 °F).
Note 2 to entry: In East Asia, service pressure is often used to indicate a similar condition, usually at 35 °C.
[SOURCE: ISO 10286:2015, definition 736]
3.3
normal filling pressure
level to which a cylinder or tube is pressurized during filling
Note 1 to entry: This is usually greater than the marked working pressure due to the heat of compression.
3.4
acoustic emission test pressure
AT pressure
maximum pressure at which acoustic emission testing is performed
3.5
acoustic emission pressure test range
range of pressure during which acoustic emission is monitored
3.6
Method A
acoustic emission testing performed using pneumatic pressurization to at least 110 % of the normal
filling pressure
Note 1 to entry: Normally performed on an assembly of cylinders (e.g. bundle) or tubes (e.g. tube trailer).
3.7
Method B
acoustic emission testing performed during the hydrostatic proof pressurization to the re-test pressure
on each cylinder or tube
3.8
secondary AE sources
emissions not generated by actual crack propagation and plastic deformation
Note 1 to entry: Contact between the surfaces of a discontinuity as the cylinder expands, fracture or rubbing of
mill scale within a discontinuity as the cylinder expands are examples of secondary AE sources.
3.9
calibration ring
section cut from similar cylinder material used for the calibration of the follow-up UT
3.10
distance amplitude correction curve
DAC curve
curve generated during the standardization process that accounts for the loss of amplitude of the
returning signal as a result of signal travel distance
2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16148:2016(E)
3.11
shear wave ultrasonic search unit
block of material that conforms to the curvature of the surface of the test object and orients the
ultrasonic transducer at an angle which transmits and receives shear waves
3.12
ultrasonic couplant
fluid medium that forms a thin, bubble-free layer between the search unit and the test object
3.13
skip distance
in angle beam (shear wave) examination, distance along the test surface from the sound entry point to
the point at which the sound returns to the same surface
Note 1 to entry: It can be considered the top surface distance of a complete wave path of sound in the test material.
3.14
modal acoustic emission
MAE
branch of AE (acoustic emission) focused on the detection and analysis of the actual sound waves
produced at fracture sites from crack growths or surface rubbing
4 Operational principles
When cylinders or tubes containing discontinuities are pressurized, sound waves (AE) can be produced
by several different sources (e.g. secondary sources or actual propagation of cracks). These sources can
produce AE indications at pressures less than, equal to or greater than working pressure. The sound
waves travel throughout the structure.
Piezoelectric sensors mounted on a cylinder or tube surface respond to sound waves. They are
connected to a signal processor, which records the signal parameters associated with the passage of
the waves under the sensor. Sound waves travel at assumed constant speeds. With at least two sensors,
one mounted at each end of a cylinder or tube, the approximate location of event sources is derived
from the measured arrival time of sound waves at the sensors.
If measured emissions exceed the specified levels over a linear distance on the cylinder, then
such locations shall undergo a secondary inspection (e.g. by UT) in order to verify the presence of
discontinuities and to measure their dimensions. From this secondary inspection, if the depth of the
discontinuity exceeds the specified limit (that is, a limit based on a number of factors, i.e. cylinder
material, wall thickness, fatigue crack growth rate estimates, fracture critical size calculations and any
practical experience), then the cylinder shall be removed from service.
If, after the examination, a recalibration of the AT equipment proves negative, the relevant cylinder
shall be re-examined by a non-destructive examination (NDE) method other than AT Method A.
5 Personnel qualification
The AT and UT equipment shall be operated, and its operation supervised, by competent personnel who
meet the requirements of ISO 9712 or an equivalent standard (e.g., ASNT SNT TC 1A) as authorized by
the Level III operator. The operator shall meet the requirements for Level I and shall be supervised by a
Level II person. The testing organization shall retain a Level III operator (company employee or a third
party) to oversee the entire AT and UT programme.
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ISO 16148:2016(E)
6 Special considerations to ensure valid tests
6.1 General
In order to prevent invalid AT when using Method A and to overcome the Kaiser effect, the AT pressure
shall exceed that pressure previously exerted on the cylinder or tube during service, i.e. normal filling
pressure for compressed gases, and the developed pressure at the maximum service temperature (e.g.
65 °C) for liquefied gases.
NOTE 1 The Kaiser effect is characterized by the absence of AE until the previous maximum applied load level
has been exceeded.
If the pressure of the cylinder or tube exceeds 110 % of its normal filling pressure, e.g. exposure to high
ambient temperatures, it shall be recorded [see NOTE to Clause 11 d)].
After pressurization to more than the AT pressure, Method A shall not be performed within a time
period of less than one year or before a sufficient number of pressurization cycles have occurred, since
such practice can decrease the sensitivity of the examination.
NOTE 2 The number of pressurization cycles is related to the design parameters, particularly the material
composition, of the cylinder or tube undergoing periodic inspection and testing. This number of pressurization
cycles at the working pressure of the cylinder or tube is typically between 75 and 100.
If a pressure greater than the normal filling pressure has been applied and a time period equal to or
greater than one year or a sufficient number of pressurization cycles has not elapsed, then the AT shall
be 10 % above this excessive pressure, but shall not exceed the design test pressure (TP) of the cylinder
or tube. If at any stage a receptacle for liquefied gases has been overfilled, this shall be reported to the
re-tester by the cylinder or tube owner or operator. If the AT would result in a pressure greater than
TP, then Method A shall not be applied. Only Method B or a hydrostatic proof pressure test shall be
performed.
WARNING — Take appropriate measures to ensure safe operation and to contain any energy
that could be released during pressure testing. It should be noted that pneumatic pressure tests
require more precautions than hydrostatic proof pressure tests since, regardless of the size
of the container, any error in carrying out this test is highly likely to lead to a rupture under
gas pressure. Therefore, these tests should be carried out only after ensuring that the safety
measures satisfy the safety requirements.
6.2 Acoustic emission examination methods
One of the two AT methods (A or B) may be used during periodic inspection and testing of seamless
steel cylinders in accordance with this International Standard. In both methods, UT follow-up of the AE
indications shall be in accordance with the applicable test method described in Annex A.
Once a method (A or B) has been selected, its result shall be final.
6.3 Pressurization
General practice in the gas industry is to use low pressurization rates. This practice promotes safety
and reduces equipment investment. AT should be performed with pressurization rates low enough to
allow cylinder deformation to be in equilibrium with the applied load. Pressurization should proceed at
rates that do not produce noise from the pressurizing medium. For Method A, typical current practice is
1)
to use pressurization rates that approximate 35 bar/h (3,5 MPa/h) for tubes.
NOTE For smaller cylinders a higher pressurization rate can be suitable provided it is demonstrated that
all detrimental defects can be detected and the pressurization rate is slow enough to allow the pressurization
to be stopped before bursting of the cylinder. Pressure holds are not necessary; however, they can be useful for
reasons other than measurement of AE.
2 5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa = 0,1 N/mm = 10 N/m .
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ISO 16148:2016(E)
Secondary AE sources can produce emissions throughout pressurization. Crack growth normally
produces emissions at pressures higher than the normal filling pressure.
When pressure within a vessel is low and gas is the pressurizing medium, flow velocities are relatively
high. Flowing gas (turbulence) can produce measurable emissions. Considering this, acquisition of AE
data shall commence at some pressure greater than the starting pressure (for example, one-half of the
AT pressure).
Secondary sources in serious flaws can produce more AE than flaw growth. When cylinders are
pressurized, flaws can produce emissions at pressures less than normal filling pressure. An AT
pressure that is at least 10 % greater than normal filling pressure allows measurement of emissions
from secondary sources in flaws and from flaw growth.
Excess background noise can distort AE data or render them useless. Users shall be aware of the
following common sources of background noise:
— high gas fill rate (measurable flow noise);
— mechanical contact with the vessel by objects;
— electromagnetic interference and radio frequency interference from nearby broadcasting facilities
and from other sources;
— leaks at pipe or hose connections;
— airborne sand particles, insects, rain drops or snow, etc.
An AT shall not be used if background noise cannot be eliminated or sufficiently controlled.
6.4 Safety precautions
When performing the AT (especially pneumatically), safety precautions shall be taken to protect
personnel carrying out the examination because of the considerable damage potential from the stored
energy that can be released. Additionally, since AT equipment is not explosion-proof, precautions shall
be taken when the pressurization medium is a flammable gas due to the possibility of a leakage of
flammable gas.
It is essential that good, instantaneous communication exist during manual test operation between the
AT operator and the pressurization operator so pressurization can be paused or the pressure reduced
if necessary. During automated test operations, this shall be ensured by the automated test equipment.
7 Acoustic emission examination equipment
Typical features of the equipment required for both Method A and B of AT are provided in Figure 1. Full
specifications are described in Annex B.
Modal acoustic emission (MAE) can be used for the periodic inspection and testing of refillable seamless
steel gas cylinders and tubes in both Method A and Method B. The corresponding specifications for
MAE are provided in Annex C.
An optional approach for source location when Method A or B is used is specified in Annex D.
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ISO 16148:2016(E)
Key
1 pressure transducer
2 acoustic emission sensors with integral preamplifier (two for each tube)
3 tube with sensors mounted on sidewall
4 tube with sensors mounted on end flanges
5 printer
6 video monitor
7 computer
8 acoustic emission signal processor
Figure 1 — Essential features of acoustic emission examination equipment
The area of the cylinder where sensors are placed shall be clean and free from dirt and contamination.
A couplant shall be used to connect sensors acoustically to the cylinder or tube surface. Only adhesives
that have acceptable acoustic properties shall be used (see B.3). Sensors shall be held in contact with
the cylinder wall to ensure adequate acoustic coupling, e.g. with magnets, adhesive tape or other
mechanical means.
A preamplifier may be enclosed in the sensor housing or in a separate enclosure. If a separate
preamplifier is used, cable characteristics are critical (see B.4 and EN 13477-1).
Power/signal cable length — i.e. cable between the preamplifier and signal processor — shall not
exceed 150 m (see B.5 and EN 13477-1).
Signal processors are computerized instruments with independent channels that filter, measure and
convert analogue information into digital form for display and permanent storage. A signal processor
shall have speed and capacity to process data independently from all sensors simultaneously. In
addition, it shall not stop processing and shall unambiguously identify to the operator, should the
situation arise where continuous noise such as from valve leakage, flow noise or high emission rate
6 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16148:2016(E)
has rendered the signal permanently above the system threshold. The signal processor shall provide
capability to filter data for replay.
A video monitor should display processed test data in various formats. The display format may be
selected by the equipment operator.
A data storage device such as a compact disc may be used to provide data for replay or for archives.
Hard-copy capability shall be available from a graphics/line printer or equivalent device.
8 Acoustic emission examination calibration and equipment verification
8.1 Calibration
The pressure sensors shall be calibrated annually in a laboratory that meets the requirements of
ISO/IEC 17025. The sensor calibration shall include checking the proper functioning of the loading
apparatus. The Level III operator may authorize the calibration of sensors in accordance with the
practice defined in an appropriate standard, e.g., paragraph 9.1 of ASTM E2191/E2191M:2016. The
competency of personnel is defined in Clause 5.
NOTE This does not prohibit calibration of the pressure sensors off-site from the laboratory, e.g., at the
machine location.
The performance of the complete AT system shall be checked according to EN 13477-2 or an equivalent
standard (i.e. ASTM E1419) and also shall be adjusted so it conforms to the equipment manufacturer’s
specifications.
8.2 Equipment verification
Before and after the examination, the performance of the AT equipment shall be verified. Before and
after the examination, the response of each sensor with the adjoining measurement chain and source
location accuracy shall be verified by measuring the response according to an artificial, induced AE
signal. The preferred technique for conducting this verification check is the Hsu-Nielsen source (see
ISO 12716 or ASTM E1419). The diameter of the pencil lead, the distance to the sensors and the expected
peak amplitude response are interrelated; they shall be specified in the written test instructions.
The verification shall be performed at a distance where the obtained peak amplitude is within the
dynamic range of the measurement chain. The maximum variation allowed shall be ± 3 dB between all
channels. Any deviation outside the allowed range shall be corrected.
The use of an electronic pulser to check that there is no subsequent change in sensitivity, by comparison
with that obtained prior to the examination, is an acceptable alternative to the Hsu-Nielsen source check.
If the pulser is used, an approved procedu
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16148
Deuxième édition
2016-04-15
Bouteilles à gaz — Bouteilles à
gaz rechargeables en acier sans
soudure et tubes — Essais d’émission
acoustique et examen ultrasonique
complémentaire pour l’inspection
périodique et l’essai
Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders and tubes
— Acoustic emission examination (AT) and follow-up ultrasonic
examination (UT) for periodic inspection and testing
Numéro de référence
ISO 16148:2016(F)
©
ISO 2016
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ISO 16148:2016(F)
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16148:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes de fonctionnement . 3
5 Qualification du personnel . 4
6 Considérations particulières afin de garantir la validité des essais .4
6.1 Généralités . 4
6.2 Méthodes d’essai d’émission acoustique . 4
6.3 Mise sous pression . 5
6.4 Précautions de sécurité . 5
7 Equipement d’essai d’émission acoustique . 6
8 Étalonnage et vérification de l’équipement d’essai d’émission acoustique .7
8.1 Étalonnage . 7
8.2 Vérification de l’équipement . 7
9 Mode opératoire global . 8
10 Critères d’évaluation en temps réel . 9
11 Rapport d’essai EA .10
12 Contrôle ultrasons complémentaire .11
Annexe A (normative) Contrôle par ultrasons (UT) complémentaire après essai d’émission
acoustique (EA) .12
Annexe B (normative) Spécifications des équipements de l’essai EA .17
Annexe C (normative) Exemples de réglages des instruments, de méthodes d’essai et de
critères de rejet pour l’émission acoustique modale (EAM) .19
Annexe D (informative) Autre méthode de localisation des sources .23
Annexe E (informative) Méthodes de correction de l’amplitude en fonction de la distance .26
Bibliographie .29
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 16148:2016(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité
SC 4, Exigences opérationnelles pour les bouteilles à gaz.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 16148:2006), qui a fait l’objet de
révisions techniques. Les modifications apportées sont les suivantes:
a) élargissement du domaine d’application pour’ inclure les tubes d’une capacité en eau allant jusqu’à
3 000 l utilisés pour les gaz comprimés et liquéfiés, et
b) ajout des modes opératoires pour le contrôle par ultrasons (UT) complémentaire effectué lors de
l’inspection périodique, comme décrit dans la nouvelle Annexe A.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16148:2016(F)
Introduction
Ces dernières années, de nouvelles techniques d’essais non destructifs (END) ont été introduites avec
succès comme alternatives aux modes opératoires classiques d’épreuve des bouteilles à gaz, tubes et
autres récipients dans le cadre du contrôle et des essais périodiques.
Pour certaines applications, l’une de ces autres méthodes END est l’essai d’émission acoustique (EA)
qui, lorsqu’il a été mis en application lors de l’inspection et des essais périodiques dans quelques pays,
s’est révélé une méthode d’essai acceptable.
Cette méthode d’essai nécessite une mise sous pression jusqu’à un niveau supérieur à celui de la
pression de remplissage normale.
Le fluide de mise sous pression peut être du gaz ou du liquide.
Les mesures d’émission acoustique (EA) sont utilisées pour détecter et localiser les sources d’émission.
D’autres méthodes END sont nécessaires pour évaluer la signification des sources EA détectées. L’une
des méthodes END alternatives utilisée en complément de l’essai d’émission acoustique est le contrôle
ultrasons (UT) qui, lorsqu’il a été mis en application lors de l’inspection et des essais périodiques, s’est
révélé une méthode d’essai acceptable. L’objectif de la présente Norme internationale est de fournir un
mode opératoire permettant de localiser, de détecter et d’évaluer l’importance des indications EA, telles
que celles provenant de discontinuités similaires à des fissures dans le sens longitudinal. La méthode
de contrôle par ultrasons avec ondes de cisaillement (palpeur d’angle) est destinée à être utilisée
immédiatement après l’essai d’émission acoustique (EA) pour évaluer la signification des indications EA.
La présente Norme internationale décrit deux méthodes d’EA, respectivement appelée Méthode A et
Méthode B, ainsi qu’une méthode UT complémentaire.
En accord avec l’organisme d’essai et de certification agréé par l’autorité compétente du pays d’agrément,
l’essai de pression hydraulique des bouteilles et des tubes peut être remplacé par une méthode d’essai
acoustique/de contrôle ultrasons A ou B équivalente.
La présente Norme internationale est prévue pour une utilisation dans des régimes réglementaires
variés. Elle a toutefois été rédigée de manière à satisfaire à l’application de la Référence [1]. Il est rappelé
que, dans les pays où les bouteilles sont destinées à être utilisées, les exigences des règlements nationaux
spécifiques en vigueur peuvent avoir préséance sur celles de la présente Norme internationale. En cas
de conflit entre la présente Norme internationale et une réglementation applicable, la réglementation
prévaut toujours.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16148:2016(F)
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier
sans soudure et tubes — Essais d’émission acoustique et
examen ultrasonique complémentaire pour l’inspection
périodique et l’essai
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit des modes opératoires de l’essai d’émission acoustique (EA)
suivi du contrôle par ultrasons (UT) lors du contrôle et des essais périodiques des bouteilles et tubes
en acier sans soudure, d’une capacité en eau allant jusqu’à 3 000 l, utilisés pour les gaz comprimés et
liquéfiés. Cet examen par émission acoustique (EA) fournit des indications et des localisations qui sont
évaluées par un deuxième examen utilisant les ultrasons (UT) pour déterminer un éventuel défaut dans
la bouteille ou le tube. Pour ce deuxième examen, les méthodes autres que le contrôle UT ne sont pas
couvertes par la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale ne couvre pas les bouteilles composites.
ATTENTION — Certains des essais spécifiés dans la présente norme impliquent le recours à des
modes opératoires pouvant entraîner des situations dangereuses.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 5577, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Vocabulaire
ISO 6406, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz en acier sans soudure — Contrôles et essais périodiques
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel END
ISO 12716, Essais non destructifs — Contrôle par émission acoustique — Vocabulaire
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
EN 13477-1, Essais non destructifs — Émission acoustique — Caractérisation de l’équipement —
Partie 1: Description de l’équipement
EN 13477-2, Essais non destructifs — Émission acoustique — Caractérisation de l’équipement —
Partie 2: Vérifications des caractéristiques de fonctionnement
ASTM E1419, Standard Practice for Examination of Seamless, Gas-Filled, Pressure Vessels using Acoustic
Emission
ASNT SNT-TC-1A, Recommended Practice for Personnel Qualification and Certification in Non
Destructive Testing
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5577 et l’ISO 12716
ainsi que les suivants s’appliquent.
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ISO 16148:2016(F)
3.1
défaut critique
imperfection ou détérioration suffisamment importante pour entraîner la propagation des fissures
dans certaines conditions de service
3.2
pression de travail
pression stabilisée d’un gaz comprimé à une température uniforme de 15 °C pour une bouteille
pleine de gaz
Note 1 à l’article: En Amérique du Nord, la pression de service est souvent utilisée pour indiquer un état similaire,
normalement à 21,1 °C (70 F).
Note 2 à l’article: Dans les pays de l’Est asiatique, la pression de service est souvent utilisée pour indiquer un état
similaire, normalement à 35 °C.
[SOURCE: ISO 10286:2015, 736]
3.3
pression de remplissage normale
niveau auquel une bouteille ou un tube est mis(e) sous pression lors du remplissage
Note 1 à l’article: En raison de la chaleur provoquée par la compression, cette pression est généralement
supérieure à la pression de travail gravée.
3.4
pression d’essai d’émission acoustique
pression d’essai EA
pression maximale à laquelle l’essai d’émission acoustique est réalisé
3.5
plage de pressions d’essai d’émission acoustique
plage de pressions dans laquelle l’émission acoustique est enregistrée
3.6
méthode A
essai d’émission acoustique réalisé par mise sous pression pneumatique à une valeur minimale de
110 % de la pression de remplissage normale
Note 1 à l’article: Normalement réalisé sur un ensemble de bouteilles, par exemple sur un cadre, ou de tubes, par
exemple sur une remorque porte-tubes.
3.7
méthode B
essai d’émission acoustique réalisé sur chaque bouteille ou tube pendant une mise sous pression
d’épreuve hydrostatique jusqu’à la pression de réépreuve
3.8
sources EA secondaires
émissions non générées par la propagation des fissures et la déformation plastique réelles
Note 1 à l’article: Le contact entre les surfaces d’une discontinuité à mesure que la bouteille se dilate, une fracture
ou le frottement de calamine dans une discontinuité à mesure que la bouteille se dilate, sont des exemples de
sources EA secondaires.
3.9
anneau d’étalonnage
section découpée dans un matériau de bouteille similaire et utilisée pour l’étalonnage du contrôle
ultrasons complémentaire
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ISO 16148:2016(F)
3.10
courbe de correction amplitude/distance
courbe DAC
courbe obtenue au cours du processus de calibration, qui rend compte de la perte d’amplitude du signal
de retour en fonction de la distance de parcours du signal
3.11
traducteur ultrasonore d’ondes de cisaillement
bloc de matériau qui suit la courbure de la surface de l’objet soumis à essai et oriente le transducteur à
ultrasons selon un angle qui transmet et reçoit les ondes de cisaillement
3.12
couplant ultrasonique
milieu fluide qui forme une couche mince et exempte de bulles entre le traducteur et l’objet soumis à essai
3.13
pas
dans le cadre du contrôle avec palpeur d’angle (ondes de cisaillement), distance le long de la surface
d’essai entre le point d’entrée du son et le point au niveau duquel le son retourne vers la même surface
Note 1 à l’article: Elle peut être considérée comme la distance par rapport à la surface supérieure, parcourue lors
du trajet complet d’une onde acoustique dans le matériau d’essai.
3.14
émission acoustique modale
EAM
branche de l’émission acoustique (EA) qui porte sur la détection et l’analyse des ondes acoustiques
effectivement produites aux zones de fracture par les évolutions de fissure ou le frottement des surfaces
4 Principes de fonctionnement
Lorsque les bouteilles ou les tubes présentant des discontinuités sont mis sous pression, des ondes
acoustiques (EA) peuvent être produites par plusieurs sources différentes (par exemple, des sources
secondaires ou la propagation réelle des fissures). Ces sources peuvent produire des indications EA
à des pressions inférieures, égales ou supérieures à la pression de travail. Les ondes acoustiques se
propagent à travers toute la structure.
Des capteurs piézo-électriques montés à la surface de la bouteille ou du tube répondent aux ondes
acoustiques. Ils sont reliés à un système de traitement des signaux, qui enregistre les paramètres du
signal associés au passage des ondes captées. La vitesse de propagation des ondes acoustiques est
supposée constante. À l’aide d’au moins deux capteurs, montés à chaque extrémité de la bouteille ou du
tube, la localisation approximative des sources d’événement est obtenue à partir du temps d’arrivée des
ondes acoustiques mesuré au niveau des capteurs.
Si les émissions mesurées dépassent les niveaux spécifiés sur une distance linéaire sur la bouteille,
ces localisations doivent alors être soumises à un deuxième contrôle (par exemple, un contrôle par
ultrasons) afin de vérifier la présence de discontinuités et d’en mesurer les dimensions. À l’issue de ce
deuxième contrôle, si la profondeur de la discontinuité est supérieure à la limite spécifiée (c’est-à-dire
une limite basée sur un certain nombre de facteurs, à savoir le matériau de la bouteille, l’épaisseur de la
paroi, les estimations de la vitesse de propagation des fissures par fatigue, les calculs des dimensions
de la fissure critique et toute expérience pratique), la bouteille doit alors être retirée du service.
Si, à l’issue de l’examen, un réétalonnage de l’équipement d’émission acoustique s’avère négatif, la
bouteille concernée doit être soumise à un nouvel essai selon une méthode END autre que la méthode A
d’essai d’émission acoustique.
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5 Qualification du personnel
Seuls des personnels compétents répondant aux exigences de l’ISO 9712 ou d’une norme équivalente
(par exemple ASNT SNT TC 1A) autorisés par l’opérateur de niveau III doivent utiliser et superviser les
équipements d’essais EA et UT. L’opérateur doit satisfaire aux exigences du Niveau I et être supervisé
par une personne de Niveau II. L’organisme d’essai doit avoir à sa disposition un opérateur de Niveau 3
(employé de la société ou tierce partie) pour surveiller l’ensemble du programme d’essais EA et UT.
6 Considérations particulières afin de garantir la validité des essais
6.1 Généralités
Pour éviter que les essais EA soient invalidés lors de l’application de la méthode A et pour pallier l’effet
Kaiser, la pression d’essai EA doit être supérieure à la pression précédemment exercée sur la bouteille
ou le tube au cours du service, c’est-à-dire à la pression de remplissage normale pour les gaz comprimés
et la pression développée à la température de service maximale (par exemple, 65 °C) pour les gaz
liquéfiés.
NOTE 1 L’effet Kaiser est caractérisé par l’absence d’émission acoustique détectable jusqu’au dépassement de
la charge maximale précédemment appliquée.
Si la pression de la bouteille ou du tube dépasse 110 % de sa pression de remplissage normale en raison,
par exemple, de son exposition à des températures ambiantes élevées, ce fait doit être enregistré [voir
la NOTE de l’Article 11 d)).
Après une mise sous pression supérieure à la pression d’essai EA, la méthode A ne doit pas être
appliquée pendant une période de temps inférieure à un an ou avant qu’un nombre suffisant de cycles
de mise sous pression n’ait eu lieu, parce qu’une telle pratique est susceptible de diminuer la sensibilité
de l’essai.
NOTE 2 Le nombre de cycles de mise sous pression est lié aux paramètres de conception de la bouteille ou
du tube soumis à une inspection et à des essais périodiques, et en particulier à la composition du matériau.
Le nombre de cycles de mise sous pression à la pression de travail de la bouteille ou du tube est généralement
compris entre 75 et 100.
Si une pression supérieure à la pression de remplissage normale a été appliquée et s’il ne s’est pas écoulé
une période de temps égale ou supérieure à un an ou s’il n’y a pas eu un nombre suffisant de cycles de
mise sous pression, l’essai EA doit alors être effectué à 10 % de plus que cette pression excessive, mais
ne doit pas dépasser la pression d’épreuve (TP) de la bouteille ou du tube. Si, à n’importe quel moment,
un récipient pour gaz liquéfiés est trop rempli, le propriétaire de la bouteille ou du tube ou l’opérateur
doit signaler ce fait à la personne qui réalise la réépreuve. Si l’essai EA aboutit à une pression supérieure
à la TP, la méthode A ne doit pas être utilisée. Seule la méthode B ou un essai de pression d’épreuve
hydrostatique doit être appliqué(e).
AVERTISSEMENT — Toutes les mesures appropriées doivent être prises pour assurer un
fonctionnement en toute sécurité et confiner toute énergie qui pourrait être libérée pendant
l’essai de pression. Il convient de noter que les essais de pression pneumatique nécessitent de
prendre des précautions plus strictes que les essais de pression d’épreuve hydrostatique car,
quelle que soit la taille du récipient, toute erreur commise lors de la réalisation de ces essais
risque fortement d’entraîner une rupture sous pression du gaz. Par conséquent, il convient
d’effectuer ces essais uniquement après s’être assuré que les mesures de sécurité satisfont aux
exigences de sécurité.
6.2 Méthodes d’essai d’émission acoustique
L’une des deux méthodes d’essai EA (A ou B) peut être utilisée lors de l’inspection et des essais
périodiques des bouteilles en acier sans soudure, conformément à la présente Norme internationale.
Pour ces deux méthodes, le contrôle par ultrasons complémentaire des indications EA doit être
conforme à la méthode d’essai applicable décrite dans l’Annexe A.
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ISO 16148:2016(F)
Une fois que le choix de la méthode (A ou B) a été effectué, il doit être définitif.
6.3 Mise sous pression
Dans l’industrie du gaz, il est de pratique courante d’utiliser des vitesses de mise sous pression basses.
Cette pratique favorise la sécurité et réduit les investissements dans les équipements. Il convient
d’effectuer les essais EA avec des vitesses de mise sous pression suffisamment basses pour permettre
d’équilibrer la déformation de la bouteille avec la charge appliquée. Il convient de procéder à la mise
sous pression à des vitesses permettant au fluide de mise sous pression de ne pas faire de bruit. Pour
la méthode A, il est actuellement de pratique courante d’utiliser des vitesses de mise sous pression qui
1)
avoisinent les 35 bar/h (3,5 MPa/h) pour les tubes.
NOTE Une vitesse de mise sous pression plus élevée peut convenir pour les bouteilles de petites dimensions,
à condition d’apporter la preuve que tous les défauts dangereux peuvent être détectés et que la vitesse de mise
sous pression est suffisamment faible pour permettre d’arrêter la mise sous pression avant l’éclatement de la
bouteille. Il n’est pas nécessaire de prévoir des paliers de pression; toutefois, ils peuvent être utiles pour des
raisons autres que le mesurage de l’EA.
Les sources EA secondaires peuvent produire des émissions tout au long de la mise sous pression.
L’évolution des fissures produit normalement des émissions à des pressions supérieures à la pression
de remplissage normale.
Lorsque, dans un récipient, la pression est basse et que le gaz est le fluide de mise sous pression, le débit
est relativement élevé. L’écoulement de gaz (turbulence) peut produire des émissions mesurables. Pour
en tenir compte, on doit commencer à acquérir des données EA à une pression supérieure à la pression
de démarrage (par exemple, à la moitié de la pression d’essai EA).
Les sources secondaires dans les défauts importants peuvent produire plus d’EA que l’évolution du
défaut. Lorsque les bouteilles sont mises sous pression, les défauts sont susceptibles de produire des
émissions à des pressions inférieures à la pression de remplissage normale. Une pression d’essai EA qui
est au moins 10 % supérieure à la pression de remplissage normale permet d’effectuer des mesurages
d’émissions provenant de sources secondaires dans les défauts et de l’évolution du défaut.
Un bruit de fond excessif peut fausser les données EA ou les rendre inutilisables. Les utilisateurs doivent
connaître les sources courantes de bruit de fond suivantes:
— une vitesse élevée de remplissage du gaz (bruit d’écoulement mesurable);
— un contact mécanique entre le récipient et des objets;
— une interférence électromagnétique et une interférence de radiofréquence provenant d’installations
de radiodiffusion voisines ou d’autres sources;
— des fuites au niveau du tube ou des raccords flexibles;
— des particules de sable en suspension dans l’air, des insectes, des gouttes de pluie ou des flocons de
neige, etc.
L’essai EA ne doit pas être utilisé si le bruit de fond ne peut pas être éliminé ou suffisamment contrôlé.
6.4 Précautions de sécurité
Lors de la réalisation de l’essai EA (notamment pneumatique), des précautions de sécurité doivent être
prises afin de protéger le personnel qui réalise l’essai, en raison des dommages potentiels considérables
que peut causer la libération de l’énergie stockée. En outre, dans la mesure où l’équipement d’essai EA
n’est pas antidéflagrant, des précautions doivent être prises lorsque le fluide de mise sous pression est
un gaz inflammable, en raison du risque de fuite du gaz inflammable.
2 5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa = 0,1 N/mm = 10 N/m .
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ISO 16148:2016(F)
Il est essentiel que l’opérateur de l’essai EA et l’opérateur de la mise sous pression communiquent de
manière satisfaisante et instantanée lors de l’essai manuel, afin que la mise sous pression puisse être
suspendue ou la pression réduite, si nécessaire. Lors de l’essai automatisé, ceci doit être assuré par
l’équipement d’essai automatisé.
7 Equipement d’essai d’émission acoustique
Les caractéristiques générales des équipements nécessaires pour les Méthodes A et B de l’essai
d’émission acoustique sont indiquées dans la Figure 1. Les spécifications complètes sont décrites à
l’Annexe B.
L’émission acoustique modale (EAM) peut être utilisée pour le contrôle et les essais périodiques des
bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure et des tubes, aussi bien avec la Méthode A qu’avec
la Méthode B. Les spécifications correspondantes pour l’EAM sont données à l’Annexe C.
Une démarche facultative pour l’emplacement de la source avec la Méthode A ou la Méthode B est décrite
à l’Annexe D.
Légende
1 capteur de pression
2 capteurs EA à préamplificateur intégral (deux pour chaque tube)
3 tube avec capteurs montés sur la paroi latérale
4 tube avec capteurs montés sur les brides d’extrémité
5 imprimante
6 écran
7 ordinateur
8 unité de traitement des signaux EA
Figure 1 — Caractéristiques essentielles de l’équipement d’examen EA
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ISO 16148:2016
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 16148
ISO/TC 58/SC 4 Secrétariat: ANSI
Début de vote Vote clos le
2013-05-09 2013-10-09
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure et tubes — Contrôle par émission acoustique et suivi
par contrôle par ultrasons pour contrôles et essais périodiques
Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders and tubes — Acoustic emission examination (AT) and
follow-up ultrasonic examination (UT) for periodic inspection and testing
[Révision de la première édition (ISO 16148:2008)]
ICS 23.020.30
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l'Organisation internationale de normalisation (ISO)
et soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de
Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités
membres du CEN pour enquête de cinq mois.
En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera
soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein
du CEN.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
© Organisation Internationale de Normalisation, 2013
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ISO/DIS 16148
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2013
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur l’internet ou sur un
Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à l’adresse ci-après ou au
comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Tel. + 41 22 749 01 11
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 16148
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principes de fonctionnement . 3
5 Qualification du personnel . 4
6 Considérations particulières afin de garantir la validité des essais . 4
7 Appareillage d’essai d’émission acoustique . 6
8 Étalonnage et vérification de l’équipement d’essai d’émission acoustique . 8
9 Mode opératoire global . 8
10 Critères d’évaluation en temps réel . 10
11 Rapport d’essai d’émission acoustique . 11
12 Contrôle ultrasons complémentaire . 12
Annexe A (normative) Contrôle ultrasons (UT) suite à l’essai d’émission acoustique (AT) . 13
Annexe B (normative) Spécification de l’appareillage . 19
Annexe C (informative) Exemple de réglages de l’appareillage, de méthodes d’essai et de critères
de rejet pour l’émission acoustique modale (EAM) . 21
Annexe D (informative) Autre méthode de localisation des sources . 24
Annexe E (informative) Méthodes de correction de l’amplitude en fonction de la distance . 27
Bibliographie . 30
© ISO 2013 – Tous droits réservés iii
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ISO/DIS 16148
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16148 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, sous-comité SC 4,
Contraintes de service des bouteilles à gaz.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 16148:2006), qui fait l’objet des
principales révisions techniques suivantes :
a) modification du domaine d’application pour inclure les tubes d’une capacité en eau allant jusqu’à 3 000 l,
utilisés pour les gaz comprimés et liquéfiés ;
b) ajout des modes opératoires pour le contrôle ultrasons (UT) complémentaire effectué lors de l’inspection
périodique, comme décrit dans la nouvelle Annexe A (normative).
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 16148
Introduction
Ces dernières années, de nouvelles techniques d’essais non destructifs (END) ont été introduites avec
succès comme alternative aux méthodes classiques d’épreuve des bouteilles à gaz, tubes et autres récipients
dans le cadre de l’inspection et des essais périodiques.
L’une des méthodes END alternatives pour certaines applications est l’essai d’émission acoustique (AT) qui,
lorsqu’il a été mis en application lors de l’inspection et des essais périodiques dans quelques pays, s’est
révélé une méthode d’essai acceptable.
Cette méthode d’essai nécessite une mise sous pression jusqu’à un niveau supérieur à celui de la pression
de remplissage normale.
Le fluide de mise sous pression peut être du gaz ou du liquide.
Les mesures d’émission acoustique (EA) sont utilisées pour détecter et localiser les sources d’émission.
D’autres méthodes END sont nécessaires pour évaluer la signification des sources EA détectées. L’une des
méthodes END alternatives utilisée en complément de l’essai d’émission acoustique est le contrôle
ultrasons (UT) qui, lorsqu’il a été mis en application lors de l’inspection et des essais périodiques, s’est révélé
une méthode d’essai acceptable. L’objectif de la présente Norme internationale est de fournir une méthode
permettant de localiser, de détecter et d’évaluer l’importance des indications EA, telles que celles provenant
de discontinuités similaires à des fissures dans le sens longitudinal. La méthode de contrôle ultrasons avec
ondes de cisaillement (palpeur d’angle) est destinée à être utilisée immédiatement après l’essai d’émission
acoustique (AT) pour évaluer la signification des indications EA.
La présente Norme internationale comprend deux méthodes d’essai d’émission acoustique et deux méthodes
de contrôle ultrasons complémentaire qui, pour être différenciées, sont désignées « méthode A » et
« méthode B » (voir l’Article 3).
En accord avec l’organisme d’essai et de certification agréé par l’autorité compétente du pays d’agrément,
l’essai de pression hydraulique des bouteilles et des tubes peut être remplacé par une méthode d’essai
acoustique/de contrôle ultrasons A ou B équivalente.
La présente Norme internationale traite des exigences générales relatives à l’inspection et aux essais
périodiques des récipients sous pression des Recommandations des Nations Unies relatives au transport des
marchandises dangereuses : Règlement type.
En cas de conflit entre la présente Norme internationale et une réglementation applicable, la réglementation
prévaut toujours.
© ISO 2013 – Tous droits réservés v
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 16148
Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans
soudure et tubes — Essais d’émission acoustique, suivis par
contrôles ultrasons pour inspection et essais périodiques
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit des méthodes d’utilisation de l’essai d’émission acoustique (AT), suivi
par contrôle ultrasons (UT) lors de l’inspection et des essais périodiques des bouteilles et tubes en acier sans
soudure, d’une capacité en eau allant jusqu’à 3 000 l, utilisés pour les gaz comprimés et liquéfiés. L’essai
fournit des indications EA et des localisations qui sont évaluées par un deuxième contrôle utilisant la
technique ultrasons pour déterminer un éventuel défaut dans la bouteille ou le tube. Il est possible d’utiliser
d’autres méthodes que la technique ultrasons pour le deuxième contrôle, mais celles-ci ne sont pas traitées
dans la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale ne couvre pas les bouteilles composites.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris les éventuels amendements)
s'applique.
ISO 6406, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz en acier sans soudure — Contrôles et essais périodiques
ISO 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel END
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
EN 1330-9, Essais non-destructifs — Terminologie — Partie 9 : Termes utilisés en contrôle par émission
acoustique
EN 13477-1, Essais non destructifs — Émission acoustique — Caractérisation de l'équipement —
Partie 1 : Description de l'équipement
EN 13477-2, Essais non destructifs — Émission acoustique — Caractérisation de l'équipement —
Partie 2 : Vérifications des caractéristiques de fonctionnement
ASTM E1419, Standard Practice for Examination of Seamless, Gas-Filled, Pressure Vessels using Acoustic
Emission
ASNT SNT-TC-1A, Recommended Practice for Personnel Qualification and Certification in Nondestructive
Testing
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’EN 1330-9 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
défaut critique
imperfection ou détérioration suffisamment importante pour entraîner la propagation des fissures dans
certaines conditions de service
3.2
pression de travail
pression stabilisée d’un gaz comprimé à une température uniforme de 15 °C pour une bouteille pleine de gaz
NOTE 1 à l’article : En Amérique du Nord, la pression de service est souvent utilisée pour indiquer une condition similaire,
normalement à 21,1 °C (70 °F).
NOTE 2 à l’article : Dans les pays de l’Est asiatique, la pression de service est souvent utilisée pour indiquer une
condition similaire, normalement à 35 °C.
[ISO 10286:2007, définition A.2.8]
3.3
pression de remplissage normale
niveau auquel une bouteille ou un tube est mis(e) sous pression lors du remplissage
NOTE 1 à l’article : En raison de la chaleur provoquée par la compression, cette pression est généralement supérieure à
la pression de travail gravée.
3.4
pression d’essai d’émission acoustique
pression d’essai EA
pression maximale à laquelle l’essai d’émission acoustique est réalisé
3.5
pression maximale autorisée
pression maximale qu’un récipient peut supporter
NOTE 1 à l’article : Pour les gaz liquéfiés, il s’agit de la pression développée à la température de service maximale (par
exemple 65 °C).
3.6
plage de pressions d’essai d’émission acoustique
plage de pressions dans laquelle l’émission acoustique est enregistrée
3.7
méthode A
essai d’émission acoustique normalement réalisé sur un ensemble de bouteilles (par exemple cadre de
bouteilles) ou de tubes (par exemple remorque porte-tubes), par mise sous pression pneumatique jusqu’à au
moins 110 % de la pression de remplissage normale
3.8
méthode B
essai d’émission acoustique réalisé sur chaque bouteille ou tube pendant une mise sous pression d’épreuve
hydrostatique jusqu’à la pression de réépreuve
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3.9
sources EA secondaires
émissions autres que la propagation des fissures et la déformation plastique réelles
NOTE 1 à l’article : Le contact entre les surfaces de défaut à mesure que la bouteille se dilate, une fracture ou le
frottement de calamine dans un défaut à mesure que la bouteille se dilate sont des exemples de sources EA secondaires.
3.10
anneau d’étalonnage
section découpée dans un matériau de bouteille similaire et utilisée pour l’étalonnage du contrôle ultrasons
complémentaire
3.11
courbe de correction amplitude/distance (DAC)
courbe obtenue au cours du processus de calibration, qui rend compte de la perte d’amplitude du signal de
retour en fonction de la distance de parcours du signal
3.12
traducteur ultrasonore d’ondes de cisaillement
bloc de matériau qui suit la courbure de la surface de l’objet soumis à essai et oriente le transducteur à
ultrasons selon un angle qui transmet et reçoit les ondes de cisaillement
3.13
couplant ultrasonique
milieu fluide qui forme une couche mince et exempte de bulles entre le traducteur et l’objet soumis à essai
3.14
pas
dans le cadre du contrôle avec palpeur d’angle (ondes de cisaillement), distance le long de la surface d’essai
entre le point d’entrée du son et le point au niveau duquel le son retourne vers la même surface
NOTE 1 à l’article : Elle peut être considérée comme la distance par rapport à la surface supérieure, parcourue lors du
trajet complet d’une onde acoustique dans le matériau d’essai.
4 Principes de fonctionnement
Lorsque les bouteilles ou les tubes présentant des défauts sont mis(es) sous pression, des ondes acoustiques
(émission acoustique [EA]) peuvent être produites par plusieurs sources différentes (par exemple des sources
secondaires ou la propagation réelle des fissures). Ces sources peuvent produire des indications EA à des
pressions inférieures, égales ou supérieures à la pression de travail. Les ondes acoustiques se propagent à
travers toute la structure.
Des capteurs piézo-électriques montés à la surface de la bouteille ou du tube répondent aux ondes
acoustiques. Ils sont reliés à un système de traitement des signaux, qui enregistre les paramètres du signal
associés au passage des ondes captées. Les ondes acoustiques se propagent à vitesse moyenne. À l’aide
d’au moins deux capteurs, montés à chaque extrémité de la bouteille ou du tube, la localisation approximative
des sources d’événement est obtenue à partir du temps d’arrivée des ondes acoustiques mesuré au niveau
des capteurs.
Si les émissions mesurées dépassent les niveaux spécifiés sur une distance linéaire sur la bouteille, ces
localisations doivent alors être soumises à un deuxième contrôle (par exemple un contrôle ultrasons) afin de
vérifier la présence de défauts et d’en mesurer les dimensions. À partir de ce deuxième contrôle, si la
profondeur du défaut est supérieure à la limite spécifiée (c’est-à-dire une limite basée sur un certain nombre
de facteurs, à savoir le matériau de la bouteille, l’épaisseur de la paroi, les estimations de la vitesse de
propagation des fissures par fatigue, les calculs des dimensions du défaut critique dû à la rupture et toute
expérience pratique), la bouteille doit alors être retirée du service.
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Si, à l’issue de l’essai, un réétalonnage de l’essai d’émission acoustique s’avère négatif, la bouteille
concernée doit être soumise à un nouvel essai selon une méthode END autre que la méthode A d’essai
d’émission acoustique.
5 Qualification du personnel
Seul un personnel qualifié et expérimenté conformément aux normes appropriées telles qu’homologuées par
l’autorité compétente (par exemple ISO 9712, ASNT SNT-TC-1A) doit exploiter et surveiller le fonctionnement
des équipements d’essai d’émission acoustique et de contrôle ultrasons. L’opérateur d’essai doit être certifié
Niveau 1 et doit être supervisé par un opérateur de Niveau 2. L’organisme d’essai doit avoir à sa disposition
un opérateur de Niveau 3 (employé de la société ou tierce partie) pour surveiller l’ensemble du programme
d’essai d’émission acoustique.
6 Considérations particulières afin de garantir la validité des essais
6.1 Généralités
Pour éviter que les essais EA soient invalidés lors de l’application de la méthode A et pour pallier l’effet
Kaiser, la pression d’essai EA doit être supérieure à la pression précédemment exercée sur la bouteille ou le
tube au cours du service, c’est-à-dire à la pression de remplissage normale pour les gaz comprimés et la
pression développée à la température de service maximale (par exemple 65 °C) pour les gaz liquéfiés.
NOTE 1 L’effet Kaiser est caractérisé par l’absence d’émission acoustique détectable jusqu’au dépassement de la
charge maximale précédemment appliquée.
Si la pression de la bouteille ou du tube dépasse 110 % de sa pression de remplissage normale en raison, par
exemple, de son exposition à des températures ambiantes élevées, ce fait doit être enregistré (voir NOTE
de 11 d)).
Après une mise sous pression supérieure à la pression d’essai EA, la méthode A ne doit pas être appliquée
pendant une période de temps inférieure à un an ou avant qu’un nombre suffisant de cycles de mise sous
pression n’ait eu lieu, parce qu’une telle pratique est susceptible de diminuer la sensibilité de l’essai.
NOTE 2 Le nombre de cycles de mise sous pression est lié aux paramètres de conception de la bouteille ou du tube
soumis(e) à une inspection et à des essais périodiques, et en particulier à la composition du matériau. Le nombre de
cycles de mise sous pression à la pression de travail de la bouteille ou du tube est généralement compris entre 75 et 100.
Si une pression supérieure à la pression de remplissage normale a été appliquée et s’il ne s’est pas écoulé
une période de temps égale ou supérieure à un an ou s’il n’y a pas eu un nombre suffisant de cycles de mise
sous pression, l’essai EA doit alors être effectué à 10 % de plus que cette pression excessive, mais ne doit
pas dépasser la pression d’épreuve (TP) de la bouteille ou du tube. Si à n’importe quel moment un récipient
pour gaz liquéfiés est trop rempli, le propriétaire de la bouteille ou du tube ou l’opérateur doit signaler ce fait à
la personne qui réalise la réépreuve. Si l’essai EA aboutit à une pression supérieure à la TP, la méthode A ne
doit pas être utilisée. Seule la méthode B ou un essai de pression d’épreuve hydrostatique doit être
appliqué(e).
AVERTISSEMENT — Prendre des mesures appropriées pour assurer un fonctionnement en toute
sécurité et confiner toute énergie qui pourrait être libérée pendant l’épreuve hydraulique. Il convient
de noter que les essais de pression pneumatique nécessitent de prendre des précautions plus strictes
que les essais de pression d’épreuve hydrostatique car, quelle que soit la taille du récipient, toute
erreur commise lors de la réalisation de ces essais risque fortement d’entraîner une rupture sous
pression du gaz. Par conséquent, il convient d’effectuer ces essais uniquement après s’être assuré
que les mesures de sécurité satisfont aux exigences de sécurité.
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6.2 Méthodes d’essai d’émission acoustique
L’une des deux méthodes d’essai EA (A ou B) peut être utilisée lors de l’inspection et des essais périodiques
des bouteilles en acier sans soudure, conformément à la présente Norme internationale. Pour ces
deux méthodes, le contrôle ultrasons complémentaire des indications EA doit être conforme à la méthode
d’essai applicable décrite dans l’Annexe A.
Une fois que le choix de la méthode (A ou B) a été effectué, il doit être définitif.
6.3 Mise sous pression
Dans l’industrie du gaz, il est de pratique courante d’utiliser des vitesses de mise sous pression basses. Cette
pratique favorise la sécurité et réduit les investissements dans les équipements. Il convient d’effectuer les
essais EA avec des vitesses de mise sous pression suffisamment basses pour permettre d’équilibrer la
déformation de la bouteille avec la charge appliquée. Il convient de procéder à la mise sous pression à des
vitesses permettant au fluide de mise sous pression de ne pas faire de bruit. Pour la méthode A, il est
actuellement de pratique courante d’utiliser des vitesses de mise sous pression qui avoisinent les 35 bar/h
(3,5 MPa/h) pour les tubes.
NOTE Une vitesse de mise sous pression plus élevée peut convenir pour les bouteilles de petites dimensions, à
condition d’apporter la preuve que tous les défauts dangereux peuvent être détectés et que la vitesse de mise sous
pression est suffisamment faible pour permettre d’arrêter la mise sous pression avant l’éclatement de la bouteille. Il n’est
pas nécessaire de prévoir des paliers de pression ; toutefois, ils peuvent être utiles pour des raisons autres que le
mesurage de l’EA.
Les sources EA secondaires peuvent produire des émissions tout au long de la mise sous pression.
L’évolution du défaut produit normalement des émissions à des pressions supérieures à la pression de
remplissage normale.
Lorsque, dans un récipient, la pression est basse et que le gaz est le fluide de mise sous pression, le débit est
relativement élevé. L’écoulement de gaz (turbulence) peut produire des émissions mesurables. Pour en tenir
compte, on doit commencer à acquérir des données EA à une pression supérieure à la pression de départ
(par exemple à la moitié de la pression d’essai EA).
NOTE Conformément à l’Article 3, la pression d’essai EA est la pression maximale à laquelle l’essai EA est réalisé.
Les sources secondaires dans les défauts importants peuvent produire plus d’EA que l’évolution du défaut.
Lorsque les bouteilles sont mises sous pression, les défauts sont susceptibles de produire des émissions à
des pressions inférieures à la pression de remplissage normale. Une pression d’essai EA qui est au moins
10 % supérieure à la pression de remplissage normale permet d’effectuer des mesurages d’émissions
provenant de sources secondaires dans les défauts et de l’évolution du défaut.
Un bruit de fond excessif peut fausser les données EA ou les rendre inutilisables. Les utilisateurs doivent
connaître les sources courantes de bruit de fond suivantes :
⎯ une vitesse élevée de remplissage du gaz (bruit d’écoulement mesurable) ;
⎯ un contact mécanique entre le récipient et des objets ;
⎯ une interférence électromagnétique et une interférence de radiofréquence provenant d’installations de
radiodiffusion voisines ou d’autres sources ;
⎯ des fuites au niveau du tube ou des raccords flexibles ;
⎯ des particules de sable en suspension dans l’air, des insectes, des gouttes de pluie ou des flocons de
neige, etc.
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L’essai EA ne doit pas être utilisé si le bruit de fond ne peut pas être éliminé ou suffisamment contrôlé.
6.4 Précautions de sécurité
Lors de la réalisation de l’essai EA (notamment pneumatique), des précautions de sécurité doivent être prises
afin de protéger le personnel qui réalise l’essai, en raison des dommages potentiels considérables que peut
causer la libération de l’énergie stockée. En outre, dans la mesure où l’équipement d’essai EA n’est pas
antidéflagrant, des précautions doivent être prises lorsque le fluide de mise sous pression est un gaz
inflammable, en raison du risque de fuite du gaz inflammable.
Il est essentiel que l’opérateur de l’essai EA et l’opérateur de la mise sous pression communiquent de
manière satisfaisante et instantanée lors de l’essai manuel, afin que la mise sous pression puisse être
suspendue ou la pression réduite, si nécessaire. Lors de l’essai automatique, ceci doit être assuré par
l’équipement d’essai automatique.
7 Appareillage d’essai d’émission acoustique
Les caractéristiques essentielles de l’appareillage requis pour les méthodes d’essai EA A et B sont indiquées
à la Figure 1. Les spécifications complètes sont données dans l’Annexe B. Des méthodes optionnelles de
localisation des sources sont décrites dans les Annexes C et D.
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Légende
1 capteur de pression
2 capteurs EA à préamplificateur intégral (deux pour chaque tube)
3 tube avec capteurs montés sur la paroi latérale
4 tube avec capteurs montés sur les brides d’extrémité
5 imprimante
6 écran
7 calculateur
8 système de traitement des signaux EA
a alimentation
Figure 1 — Caractéristiques essentielles de l’appareillage d’essai EA
La zone de la bouteille sur laquelle les capteurs sont placés doit être propre et exempte de salissures et de
contamination.
Un couplant doit être utilisé afin d’assurer la liaison acoustique entre les capteurs et la surface de la bouteille
ou du tube. Seuls des adhésifs possédant des propriétés acoustiques acceptables doivent être utilisés
(voir B.3). Le contact doit être maintenu entre les capteurs et la paroi de la bouteille afin de garantir un
couplage acoustique approprié, par exemple à l’aide d’aimants, de ruban adhésif ou d’autres moyens
mécaniques.
Un préamplificateur peut être intégré au boîtier du capteur ou dans une enceinte séparée. Si un
préamplificateur distinct est utilisé, les caractéristiques du câble sont critiques (voir B.4 et EN 13477-1).
La longueur du câble d’alimentation/audio (c’est-à-dire le câble entre le préamplificateur et le système de
traitement des signaux) ne doit pas dépasser 150 m (voir B.5 et EN 13477-1).
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Les systèmes de traitement des signaux sont des appareils informatiques munis de canaux indépendants qui
filtrent, mesurent et convertissent l’information analogique en information numérique afin d’en permettre
l’affichage et le stockage permanent. Un système de traitement des signau
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.