ISO 13704:2007

Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Calculation of heater-tube thickness in petroleum refineries

ISO 13704:2007 specifies the requirements and gives recommendations for the procedures and design criteria used for calculating the required wall thickness of new tubes and associated component fittings for petroleum-refinery heaters. These procedures are appropriate for designing tubes for service in both corrosive and non-corrosive applications. These procedures have been developed specifically for the design of refinery and related process-fired heater tubes (direct-fired, heat-absorbing tubes within enclosures). ISO 13704:2007 does not give recommendations for tube retirement thickness; Annex A describes a technique for estimating the life remaining for a heater tube. The procedures given in ISO 13704:2007 are not intended to be used for the design of external piping.

Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Calcul de l'épaisseur des tubes de fours de raffineries de pétrole

L'ISO 13704:2007 spécifie les exigences et donne des recommandations pour des méthodes et des critères de conception utilisés pour calculer l'épaisseur de paroi requise de tubes neufs et de raccords composants associés pour les fours de raffineries de pétrole. Ces méthodes sont appropriées pour concevoir des tubes destinés à un service dans des applications corrosives et non corrosives. Ces méthodes ont été développées spécifiquement pour la conception des raffineries et des tubes de fours à brûleurs de procédé associés (à brûleurs directs, tubes absorbant la chaleur au sein d'enceintes). L'ISO 13704:2007 ne donne pas de recommandations pour l'épaisseur de retrait de tubes, l'Annexe A décrit une technique pour estimer la durée de vie restante d'un tube de four. Les méthodes données dans l'ISO 13704:2007 ne sont pas prévues pour être utilisées pour la conception de tuyauterie extérieure.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 14-Nov-2007
• ICS: 75.180.20 - Processing equipment
• Technical Committee: ISO/TC 67/SC 6 - Processing equipment and systems
• Drafting Committee: ISO/TC 67/SC 6/WG 8 - Process heat transfer equipment
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 24-Oct-2022
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidates: ISO 11047:1998 - Soil quality - Determination of cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, nickel and zinc - Flame and electrothermal atomic absorption spectrometric methods
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 13704:2022 - Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Calculation of heater-tube thickness in petroleum refineries
• Effective Date: 26-Nov-2021
• Revises: ISO 13704:2001/Cor 1:2004 - Petroleum and natural gas industries - Calculation of heater-tube thickness in petroleum refineries - Technical Corrigendum 1
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revises: ISO 13704:2001 - Petroleum and natural gas industries - Calculation of heater-tube thickness in petroleum refineries
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13704
Second edition
2007-11-15
Petroleum, petrochemical and natural gas
industries — Calculation of heater-tube
thickness in petroleum refineries
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Calcul de
l'épaisseur des tubes de fours de raffineries de pétrole

Reference number
©
ISO 2007
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This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13704:2001), which has been technically
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13704
Second edition
2007-11-15
Petroleum, petrochemical and natural gas
industries — Calculation of heater-tube
thickness in petroleum refineries
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Calcul de
l'épaisseur des tubes de fours de raffineries de pétrole

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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Terms and definitions .1
3 General design information.3
3.1 Information required .3
3.2 Limitations for design procedures .4
4 Design.4
4.1 General .4
4.2 Equation for stress.7
4.3 Elastic design (lower temperatures).7
4.4 Rupture design (higher temperatures) .8
4.5 Intermediate temperature range .8
4.6 Minimum allowable thickness.8
4.7 Minimum and average thicknesses.8
4.8 Equivalent tube metal temperature .9
4.9 Component fittings.13
5 Allowable stresses .15
5.1 General .15
5.2 Elastic allowable stress .16
5.3 Rupture allowable stress.16
5.4 Rupture exponent.16
5.5 Yield and tensile strengths.16
5.6 Larson-Miller parameter curves.16
5.7 Limiting design metal temperature.17
5.8 Allowable stress curves.17
6 Sample calculations.18
6.1 Elastic design .18
6.2 Thermal-stress check (for elastic range only).19
6.3 Rupture design with constant temperature.23
6.4 Rupture design with linearly changing temperature .25
Annex A (informative) Estimation of remaining tube life.28
Annex B (informative) Calculation of maximum radiant section tube skin temperature .33
Annex C (normative) Thermal-stress limitations (elastic range) .44
Annex D (informative) Calculation sheets.48
Annex E (normative) Stress curves (SI units).50
Annex F (normative) Stress curves (USC units).70
Annex G (normative) Derivation of corrosion fraction and temperature fraction.90
Annex H (informative) Data sources .98
Bibliography.103

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13704 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 6, Processing equipment and
systems.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13704:2001), which has been technically
revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13704:2007(E)

Petroleum, petrochemical and natural gas industries —
Calculation of heater-tube thickness in petroleum refineries
1 Scope
This International Standard specifies the requirements and gives recommendations for the procedures and
design criteria used for calculating the required wall thickness of new tubes and associated component fittings
for petroleum-refinery heaters. These procedures are appropriate for designing tubes for service in both
corrosive and non-corrosive applications. These procedures have been developed specifically for the design
of refinery and related process-fired heater tubes (direct-fired, heat-absorbing tubes within enclosures). These
procedures are not intended to be used for the design of external piping.
This International Standard does not give recommendations for tube retirement thickness; Annex A describes
a technique for estimating the life remaining for a heater tube.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
actual inside diameter
D
i
inside diameter of a new tube
NOTE The actual inside diameter is used to calculate the tube skin temperature in Annex B and the thermal stress in
Annex C.
2.2
component fitting
fitting connected to the fired heater tubes
EXAMPLES Return bends, elbows, reducers.
NOTE 1 There is a distinction between standard component fittings and specially designed component fittings; see 4.9.
NOTE 2 Typical material specifications for standard component fittings are ASTM A 234, ASTM A 403 and
ASTM B 366.
2.3
corrosion allowance
δ
CA
additional material thickness added to allow for material loss during the design life of the component
2.4
design life
t
DL
operating time used as a basis for tube design
NOTE The design life is not necessarily the same as the retirement or replacement life.
2.5
design metal temperature
T
d
tube-metal or skin temperature used for design
NOTE This is determined by calculating the maximum tube metal temperature (T in Annex B) or the equivalent
max
tube metal temperature (T in 2.8) and adding an appropriate temperature allowance (see 2.16). A procedure for
eq
calculating the maximum tube metal temperature from the heat-flux density is included in Annex B. When the equivalent
tube metal temperature is used, the maximum operating temperature can be greater than the design metal temperature.
When the equivalent tube metal temperature is used to determine the design metal temperature, this design metal
temperature is only applicable to the rupture design. It is necessary to develop a separate design metal temperature
applicable to the elastic design. The design metal temperature applicable to the elastic design is the maximum calculated
tube metal temperature among all operating cases plus the appropriate temperature allowance.
2.6
elastic allowable stress
σ
el
allowable stress for the elastic range
See 5.2.
2.7
elastic design pressure
p
el
maximum pressure that the heater coil can sustain for short periods of time
NOTE This pressure is usually related to relief-valve settings, pump shut-in pressures, etc.
2.8
equivalent tube metal temperature
T
eq
calculated constant metal temperature that in a specified period of time produces the same creep damage as
does a changing metal temperature
NOTE In 4.8 the equivalent tube metal temperature concept is described in more detail. It provides a procedure to
calculate the equivalent tube metal temperature based on a linear change of tube metal temperature from start-of-run to
end-of-run.
2.9
inside diameter
∗
D
i
inside diameter of a tube with the corrosion allowance removed; used in the design calculations
NOTE The inside diameter of an as-cast tube is the inside diameter of the tube with the porosity and corrosion
allowances removed.
2.10
minimum thickness
δ
min
minimum required thickness of a new tube, taking into account all appropriate allowances
NOTE See Equation (5).
2.11
outside diameter
D
o
outside diameter of a new tube
2 © ISO 2007 – All rights reserved

2.12
rupture allowable stress
σ
r
allowable stress for the creep-rupture range
See 4.4.
2.13
rupture design pressure
p
r
maximum operating pressure that the coil section can sustain during normal operation
2.14
rupture exponent
n
parameter used for design in the creep-rupture range
NOTE See figures in Annexes E and F.
2.15
stress thickness
δ
σ
thickness, excluding all thickness allowances, calculated from an equation that uses an allowable stress
2.16
temperature allowance
T
A
part of the design metal temperature that is included for process- or flue-gas mal-distribution, operating
unknowns, and design inaccuracies
NOTE The temperature allowance is added to the calculated maximum tube metal temperature or to the equivalent
tube metal temperature to obtain the design metal temperature (see 2.5).
3 General design information
3.1 Information required
The design parameters (design pressures, design fluid temperature, corrosion allowance and tube material)
shall be defined. In addition, the following information shall be furnished:
a) design life of the heater tube;
b) whether the equivalent-temperature concept is to be applied and, if so, the operating conditions at the
start and at the end of the run;
c) temperature allowance (see ISO 13705), if any;
d) corrosion fraction (if different from that shown in Figure 1);
e) whether elastic-range thermal-stress limits are to be applied.
If any of items a) to e) are not furnished, use the following applicable parameters:
⎯ design life equal to 100 000 h;
⎯ design metal temperature based on the maximum metal temperature (the equivalent-temperature concept
shall not apply);
⎯ temperature allowance equal to 15 °C (25 °F);
⎯ corrosion fraction given in Figure 1;
⎯ elastic-range thermal-stress limits.
3.2 Limitations for design procedures
3.2.1 The allowable stresses are based on a consideration of yield strength and rupture strength only;
plastic or creep strain has not been considered. Using these allowable stresses can result in small permanent
strains in some applications; however, these small strains do not affect the safety or operability of heater
tubes.
3.2.2 No considerations are included for adverse environmental effects, such as graphitization,
carburization or hydrogen attack. Limitations imposed by hydrogen attack can be developed from the Nelson
[1]
curves in API 941 .
3.2.3 These design procedures have been developed for seamless tubes. They are not applicable to tubes
that have a longitudinal weld. ISO 13705 allows only seamless tubes.
3.2.4 These design procedures have been developed for thin tubes (tubes with a thickness-to-outside-
diameter ratio, δ /D , of less than 0,15). Additional considerations can apply to the design of thicker tubes.
min o
3.2.5 No considerations are included for the effects of cyclic pressure or cyclic thermal loading.
3.2.6 Limits for thermal stresses are provided in Annex C. Limits for stresses developed by mass, supports,
end connections and so forth are not discussed in this International Standard.
3.2.7 Most of the Larson-Miller parameter referenced curves in 5.6 are not Larson-Miller curves in the
traditional sense but are derived from the 100 000 h rupture strength as explained in Clause H.3.
Consequently, the curves might not provide a reliable estimate of the rupture strength for a design life that is
less than 20 000 h or more than 200 000 h.
3.2.8 The procedures in this International Standard have been developed for systems in which the heater
tubes are subject to an internal pressure that exceeds the external pressure. There are some cases in which a
heater tube can be subject to a greater external pressure than the internal pressure. This can occur, for
example, in vacuum heaters or on other types of heaters during shutdown or trip conditions, especially when a
unit is cooling or draining, forming a vacuum inside the heater tubes. Conditions where external pressures
exceed the internal pressures can govern heater-tube wall thickness. Determination of this (i.e. vacuum
design) is not covered in this International Standard. In the absence of any local or national codes that can
apply, it is recommended that a pressure vessel code, such as ASME VIII (Division 1, UG-28) or EN 13445,
be used, as such codes also address external pressure designs.
4 Design
4.1 General
There is a fundamental difference between the behaviour of carbon steel in a hot-oil heater tube operating at
300 °C (575 °F) and that of chromium-molybdenum steel in a catalytic-reformer heater tube operating at
600 °C (1 110 °F). The steel operating at the higher temperature creeps, or deforms permanently, even at
stress levels well below the yield strength. If the tube metal temperature is high enough for the effects of creep
to be significant, the tube eventually fails due to creep rupture, although no corrosion or oxidation mechanism
is active. For the steel operating at the lower temperature, the effects of creep are non-existent or negligible.
Experience indicates that, in this case, the tube lasts indefinitely, unless a corrosion or an oxidation
mechanism is active.
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Since there is a fundamental difference between the behaviour of the materials at these two temperatures,
there are two different design considerations for heater tubes: elastic design and creep-rupture design. Elastic
design is design in the elastic range, at lower temperatures, in which allowable stresses are based on the
yield strength (see 4.3). Creep-rupture design (which is referred to below as rupture design) is the design for
the creep-rupture range, at higher temperatures, in which allowable stresses are based on the rupture
strength (see 4.4).
The temperature that separates the elastic and creep-rupture ranges of a heater tube is not a single value; it is
a range of temperatures that depends on the alloy. For carbon steel, the lower end of this temperature range
is about 425 °C (800 °F); for type 347 stainless steel, the lower end of this temperature range is about 590 °C
(1 100 °F). The considerations that govern the design range also include the elastic design pressure, the
rupture design pressure, the design life and the corrosion allowance.
The rupture design pressure is never more than the elastic design pressure. The characteristic that
differentiates these two pressures is the relative length of time over which they are sustained. The rupture
design pressure is a long-term loading condition that remains relatively uniform over a period of years. The
elastic design pressure is usually a short-term loading condition that typically lasts only hours or days. The
rupture design pressure is used in the rupture design equation, since creep damage accumulates as a result
of the action of the operating, or long-term, stress. The elastic design pressure is used in the elastic design
equation to prevent excessive stresses in the tube during periods of operation at the maximum pressure.
The tube shall be designed to withstand the rupture design pressure for long periods of operation. If the
normal operating pressure increases during an operating run, the highest pressure shall be taken as the
rupture design pressure.
In the temperature range near or above the point where the elastic and rupture allowable stress curves cross,
both elastic and rupture design equations are to be used. The larger value of δ should govern the design
min
(see 4.5). A sample calculation that uses these methods is included in Clause 6. Calculation sheets (see
Annex D) are available for summarizing the calculations of minimum thickness and equivalent tube metal
temperature.
The allowable minimum thickness of a new tube is given in Table 1.
All of the design equations described in Clause 4 are summarized in Table 2.
Key
pD
ro
δ =
σ
2σ + p
rr
δ is the corrosion allowance
CA
D is the outside diameter
o
σ is the rupture allowable stress
r
p is the rupture design pressure
r
B = δ /δ
CA σ
a
Note change of scale at X = 1.
Figure 1 — Corrosion fraction
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4.2 Equation for stress
In both the elastic range and the creep-rupture range, the design equation is based on the mean-diameter
equation for stress in a tube. In the elastic range, the elastic design pressure, p , and the elastic allowable
el
stress, σ , are used. In the creep-rupture range, the rupture design pressure, p , and the rupture allowable
el r
stress ,σ , are used.
r
The mean-diameter equation gives a good estimate of the pressure that produces yielding through the entire
tube wall in thin tubes (see 3.2.4 for a definition of thin tubes). The mean-diameter equation also provides a
good correlation between the creep rupture of a pressurized tube and a uniaxial test specimen. It is, therefore,
[16], [17], [18], [19]
a good equation to use in both the elastic range and the creep-rupture range . The mean-
diameter equation for stress is as given in Equation (1):
ppʈD ʈD
o i
s = -=11+ (1)
Á˜ Á˜
˯ ˯
22dd
where
1)
σ is the stress, expressed in megapascals [pounds per square inch ];
p is the pressure, expressed in megapascals (pounds per square inch);
D is the outside diameter, expressed in millimetres (inches);
o
D is the inside diameter, expressed in millimetres (inches), including the corrosion allowance;
i
δ is the thickness, expressed in millimetres (inches).
The equations for the stress thickness, δ , in 4.3 and 4.4 are derived from Equation (1).
σ
4.3 Elastic design (lower temperatures)
The elastic design is based on preventing failure by bursting when the pressure is at its maximum (that is,
when a pressure excursion has reached p near the end of the design life after the corrosion allowance has
el
been used up. With the elastic design, δ and δ (see 4.6) are calculated as given in Equations (2) and (3):
σ min
∗
pD p D
el o el i
δ= orδ= (2)
σ σ
22σσ+−pp
el el el el
δ = δ + δ (3)
min σ CA
where
*
D is the inside diameter, expressed in millimetres (inches), with corrosion allowance removed;
i
σ is the elastic allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the design
el
metal temperature.
1) The unit “pounds per square inch (psi)” is referred to as “pound-force per square inch (lbf/in )” in ISO/IEC 80000.
4.4 Rupture design (higher temperatures)
The rupture design is based on preventing failure by creep rupture during the design life. With the rupture
design, δ and δ (see 4.6) are calculated from Equations (4) and (5):
σ min
∗
pD pD
ro ri
δ= orδ= (4)
σ σ
22σσ+−pp
rr r r
δ = δ + f δ (5)
min σ corr CA
where
σ is the rupture allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the design
r
metal temperature and the design life;
f is the corrosion fraction, given as a function of B and n in Figure 1;
corr
B = δ /δ
CA σ
n is the rupture exponent at the design metal temperature (shown in the figures given in Annexes E
and F).
The derivation of the corrosion fraction is described in Annex G. It is recognized in this derivation that stress is
reduced by the corrosion allowance; correspondingly, the rupture life is increased.
Equations (4) and (5) are suitable for heater tubes; however, if special circumstances require that the user
choose a more conservative design, a corrosion fraction of unity (f = 1) may be specified.
corr
4.5 Intermediate temperature range
At temperatures near or above the point where the curves of σ and σ intersect in the figures given in
el r
Annexes E and F, either elastic or rupture considerations govern the design. In this temperature range, it is
necessary to apply both the elastic and the rupture designs. The larger value of δ shall govern the design.
min
4.6 Minimum allowable thickness
The minimum thickness, δ , of a new tube (including the corrosion allowance) shall not be less than that
min
shown in Table 1. For ferritic steels, the values shown are the minimum allowable thicknesses of schedule 40
average wall pipe. For austenitic steels, the values are the minimum allowable thicknesses of schedule 10S
average wall pipe. (Table 5 shows which alloys are ferritic and which are austenitic.) The minimum allowable
thicknesses are 0,875 times the average thicknesses. These minima are based on industry practice. The
minimum allowable thickness is not the retirement or replacement thickness of a used tube.
4.7 Minimum and average thicknesses
The minimum thickness, δ , is calculated as described in 4.3 and 4.4. Tubes that are purchased to this
min
minimum thickness have a greater average thickness. A thickness tolerance is specified in each ASTM
specification. For most of the ASTM specifications shown in the figures given in Annexes E and F, the
0 0
tolerance on the minimum thickness is % for hot-finished tubes and % for cold-drawn tubes. This
( ) ( )
+28 +22
is equivalent to tolerances on the average thickness of ± 12,3 % and ± 9,9 %, respectively. The remaining
ASTM specifications require that the minimum thickness be greater than 0,875 times the average thickness,
which is equivalent to a tolerance on the average thickness of + 12,5 %.
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With a % tolerance, a tube that is purchased to a 12,7 mm (0,500 in) minimum-thickness specification
(+28)
has the following average thickness:
(12,7)(1 + 0,28/2) = 14,5 mm (0,570 in)
To obtain a minimum thickness of 12,7 mm (0,500 in) in a tube purchased to a ± 12,5 % tolerance on the
average thickness, the average thickness shall be specified as follows:
(12,7)/(0,875) = 14,5 mm (0,571 in)
All thickness specifications shall indicate whether the specified value is a minimum or an average thickness.
The tolerance used to relate the minimum and average wall thicknesses shall be the tolerance given in the
ASTM specification to which the tubes are purchased.
Table 1 — Minimum allowable thickness of new tubes
Minimum thickness
Tube outside diameter
Ferritic steel tubes Austenitic steel tubes
mm (in) mm (in) mm (in)
60,3 (2,375) 3,4 (0,135) 2,4 (0,095)
73,0 (2,875) 4,5 (0,178) 2,7 (0,105)
88,9 (3,50) 4,8 (0,189) 2,7 (0,105)
101,6 (4,00) 5,0 (0,198) 2,7 (0,105)
114,3 (4,50) 5,3 (0,207) 2,7 (0,105)
141,3 (5,563) 5,7 (0,226) 3,0 (0,117)
168,3 (6,625) 6,2 (0,245) 3,0 (0,117)
219,1 (8,625) 7,2 (0,282) 3,3 (0,130)
273,1 (10,75) 8,1 (0,319) 3,7 (0,144)

4.8 Equivalent tube metal temperature
In the creep-rupture range, the accumulation of damage is a function of the actual operating tube metal
temperatures (TMTs). For applications in which there are significant differences between start-of-run and
end-of-run TMTs, a design based on the maximum temperature can be excessive, since the actual operating
TMT is usually less than the maximum.
For a linear change in metal temperature from start of run, T , to end of run, T , an equivalent tube metal
sor eor
temperature, T , can be calculated as shown in Equation (6). A tube operating at the equivalent tube metal
eq
temperature sustains the same creep damage as one that operates from the start-of-run to end-of-run
temperatures.
T = T + f (T − T ) (6)
T
eq sor eor sor
where
T is the equivalent tube metal temperature, expressed in degrees Celsius (Fahrenheit);
eq
T is the tube metal temperature, expressed in degrees Celsius (Fahrenheit), at start of run;
sor
T is the tube metal temperature, expressed in degrees Celsius (Fahrenheit), at end of run;
eor
f is the temperature fraction given in Figure 2.
T
The derivation of the temperature fraction is described in Annex G. The temperature fraction is a function of
two parameters, V and N, as given in Equations (7) and (8):
*
ʈ
DTAʈ
Vn= ln
0Á˜
Á˜
*
˯s
˯T 0
sor
(7)
ʈ
Dd
Nn=
Á˜
d
˯
(8)
where
n is the rupture exponent at T ;
0 sor
∗
2)
∆T is the temperature change, equal to T − T , expressed in kelvin [degrees Rankine ], during
eor sor
the operating period;
∗
T = T + 273 K (T + 460 °R);
sor
sor sor
ln is the natural logarithm;
∆δ is the change in thickness, equal to φ t , expressed in millimetres (inches), during the
corr op
operating period;
φ is the corrosion rate, expressed in millimetres per year (in inches per year);
corr
t is the duration of operating period, expressed in years;
op
δ is the initial thickness, expressed in millimetres (inches), at the start of the run;
σ is the initial stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the start of the run,
using Equation (1);
A is the material constant, expressed in megapascals (pounds per square inch).
The constant A is given in Table 3. The significance of the material constant is explained in Clause G.5.

2) Rankine is a deprecated unit.
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Figure 2 — Temperature fraction
Table 2 — Summary of working equations
Elastic design (lower temperatures):
∗
pD pD
el o el i
δ= orδ= (2)
σ σ
22σσ+−pp
el el el el
δ = δ + δ (3)
min σ CA
Rupture design (higher temperatures):
∗
pD pD
r o ri
δ= orδ= (4)
σ σ
22σ+ppσ−
rr r r
δ = δ + f δ (5)
min σ corr CA
where
δ is the stress thickness, expressed in millimetres (inches);
σ
p is the elastic design gauge pressure, expressed in megapascals (pounds per square inch);
el
p is the rupture design gauge pressure, expressed in megapascals (pounds per square inch);
r
D is the outside diameter, expressed in millimetres (inches);
o
*
D is the inside diameter, expressed in millimetres (inches), with the corrosion allowance removed;
i
σ is the elastic allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the design
el
metal temperature;
σ is the rupture allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the design
r
metal temperature and design life;
δ is the minimum thickness, expressed in millimetres (inches), including corrosion allowance;
min
δ is the corrosion allowance, expressed in millimetres (inches);
CA
f is the corrosion fraction, given in Figure 1 as a function of B and n, where B = δ δ ;
CA σ
corr
n is the rupture exponent at the design metal temperature.
Equivalent tube metal temperature:
TT=+f(T −T) (6)
eq sor T eor sor
where
∗
∆ T (= T − T ) is the temperature change, expressed in kelvin (degrees Rankine), during the
eor sor
operating period;
T is the tube metal temperature, expressed in degrees Celsius (Fahrenheit), at the start of the run;
sor
T is the tube metal temperature, expressed in degrees Celsius (Fahrenheit), at the end of the run;
eor
∗
T = T + 273 K (T + 460 °R);
sor
sor sor
A is the material constant, expressed in megapascals (pounds per square inch) from Table 3;
σ is the initial stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the start of the run
using Equation (1);
∆δ (= φ t ) is the change in thickness, expressed in millimetres (inches), during the operating
corr op
period;
δ is the initial thickness, expressed in millimetres (inches), at the start of the run;
φ is the corrosion rate, expressed in millimetres per year (inches per year);
corr
t is the duration, expressed in years, of the operating period.
op
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Table 3 — Material constant for temperature fraction
Constant
A
Material Type or grade
MPa (psi)
5 8
Low-carbon steel —
7,46 × 10 (1,08 × 10 )
5 7
Medium-carbon steel B
2,88 × 10 (4,17 × 10 )
7 9
C-½Mo steel T1 or P1
2,01 × 10 (2,91 × 10 )
7 9
1-¼Cr-½Mo steel T11 or P11
5,17 × 10 (7,49 × 10 )
5 8
2-¼Cr-1Mo steel T22 or P22
8,64 × 10 (1,25 × 10 )
6 8
3Cr-1Mo steel T21 or P21
2,12 × 10 (3,07 × 10 )
5 7
5Cr-½Mo steel T5 or P5
5,49 × 10 (7,97 × 10 )
5 7
5Cr-½Mo-Si steel T5b or P5b
2,88 × 10 (4,18 × 10 )
5 7
7Cr-½Mo steel T7 or P7
1,64 × 10 (2,37 × 10 )
6 9
9Cr-1Mo steel T9 or P9
7,54 × 10 (1,09 × 10 )
6 8
9Cr-1Mo V steel T91 or P91
2,23 × 10 (3,24 × 10 )
6 8
18Cr-8Ni steel 304 or 304H
1,55 × 10 (2,25 × 10 )
6 8
16Cr-12Ni-2Mo steel 316 or 316H
1,24 × 10 (1,79 × 10 )
6 8
16Cr-12Ni-2Mo steel 316L
1,37 × 10 (1,99 × 10 )
6 8
18Cr-10Ni-Ti steel 321
1,32 × 10 (1,92 × 10 )
5 7
18Cr-10Ni-Ti steel 321H
2,76 × 10 (4,00 × 10 )
a 6 8
347 or 347H
18Cr-10Ni-Nb steel 1,23 × 10 (1,79 × 10 )
5 7
Ni-Fe-Cr Alloy 800H / 800HT
1,03 × 10 (1,50 × 10 )
5 7
25Cr-20Ni HK40
2,50 × 10 (3,63 × 10 )
a
Formerly called columbium, Cb.

The temperature fraction and the equivalent temperature shall be calculated for the first operating cycle. In
applications that involve very high corrosion rates, the temperature fraction for the last cycle is greater than
that for the first. In such cases, the calculation of the temperature fraction and the equivalent temperature
should be based on the last cycle.
If the temperature change from start-of-run to end-of-run is other than linear, a judgment shall be made
regarding the use of the value of f given in Figure 2.
T
Note that the calculated thickness of a tube is a function of the equivalent temperature, which, in turn, is a
function of the thickness (through the initial stress). A few iterations can be necessary to arrive at the design.
(See the sample calculation in 6.4.)
4.9 Component fittings
Component fittings manufactured in accordance with ASME B16.9 are considered suitable for use at the
pressure-temperature ratings specified therein. Other component fittings shall be specially designed in
accordance with this subclause.
r = outer radius
o
r = inner radius
i
For other symbols, see text below Equation (9).
Figure 3 — Return bend and elbow geometry
The stress variations in a return bend or elbow (see Figure 3) are far more complex than in a straight tube.
The hoop stresses at the inner radius of a return bend are higher than in a straight tube of the same thickness.
It might be necessary for the minimum thickness at the inner radius to be greater than the minimum thickness
of the attached tube.
Because fabrication processes for forged return bends generally result in greater thickness at the inner radius,
the higher stresses at the inner radius can be sustained without failure in most situations.
The hoop stress σ , expressed in megapascals (pounds per square inch), along the inner radius of the bend is
i
given by Equation (9):
2rr−
cl m
σ = σ (9)
i
2rr−
()
cl m
where
r is the centre line radius of the bend, expressed in millimetres (inches);
cl
r is the mean radius of the tube, expressed in millimetres (inches);
m
σ is the stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), given by Equation (1).
The hoop stress σ , expressed in megapascals (pounds per square inch), along the outer radius is given by
o
Equation (10):
2rr+
cl m
ss= (10)
o
2(rr+ )
cl m
Using the approximation that r is almost equal to D /2, Equation (9) can be solved for the stress thickness at
m o
the inner radius. For design, the stress thickness is given by Equation (11).
14 © ISO 2007 – All rights reserved

Dp
o
δ = (11)
σi
2Npσ +
i
where
δ is the stress thickness, expressed in millimetres (inches), at the inner radius;
σi
r
cl
42−
D
o
N = (12)
i
r
cl
41−
D
o
σ is the allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch) at the design metal
temperature.
NOTE 1 p represents both elastic design pressure and rupture design pressure.
The return bend thickness evaluations shall be made using both elastic design pressure and rupture design
pressure, and the governing thicknesses shall be the larger values at the inner and outer radii.
Using the approximation given above, Equation (10) can be solved for the stress thickness at the outer radius.
For elastic design, the stress thickness is as given in Equation (13):
Dp
o
δ = (13)
σo
2Npσ +
o
where
δ is the stress thickness, expressed in millimetres (inches), at the outer radius;
σo
r
cl
42+
D
o
N = (14)
o
r
cl
41+
D
o
σ is the allowable stress, expressed in megapascals (pounds per square inch), at the design metal
temperature.
NOTE 2 p represents both elastic design pressure and rupture design pressure.
The return bend thickness evaluations shall be made using both elastic design pressure and rupture design
pressure, and the governing thicknesses shall be the larger values at the inner and outer radii.
The minimum thickness, δ , at the inside radius and the minimum thickness, δ , at the outside radius shall
σi σo
be calculated using Equations (11) and (13). The corrosion allowance, δ , shall be added to the minimum
CA
calculated thickness.
The minimum thickness along the neutral axis of the bend shall be the same as for a straight tube.
5 Allowable stresses
5.1 General
The allowable stresses for various heater-tube alloys are plotted against design metal temperature in
Figures E.1 to E.19 (SI units) and Figures F.1 to F.19 [US Customary (USC) units]. The values shown in these
figures are recommended only for the design of heater tubes. These figures show two different allowable
stresses, the elastic allowable stress and the rupture allowable stress. The bases for these allowable stresses
are given in 5.2 and 5.3 (see also 3.2.3).
5.2 Elastic allowable stress
The elastic allowable stress, σ , is two-thirds of the yield strength at temperature for ferritic steels and 90 % of
el
the yield strength at temperature for austenitic steels. The data sources for the yield strength are given in
Annex H.
If a different design basis is desired for special circumstances, the user shall specify the basis, and the
alternative elastic allowable stress shall be developed from the yield strength.
5.3 Rupture allowable stress
The rupture allowable stress, σ , is 100 % of the minimum rupture strength for a specified design life. Annex H
r
defines the minimum rupture strength and provides the data sources. The 20 000-h, 40 000-h, 60 000-h and
100 000-h rupture allowable stresses were developed from the Larson-Miller parameter curves for the
minimum rupture strength shown on the right-hand side of Figures E.1 to E.19 (Figures F.1 to F.19). For a
design life other than those shown, the corresponding rupture allowable stress shall be developed from the
Larson-Miller parameter curves for the minimum rupture strength (see 5.6).
If a different design basis is desired, the user shall specify the basis, and the alternative rupture allowable
stress shall be developed from the Larson-Miller parameter curves for the minimum or average rupture
strength. If the resulting rupture allowable stress is greater than the minimum rupture strength for the design
life, the effects of creep on the tube design equation should be considered.
5.4 Rupture exponent
Figures E.1 to E.19 (Figures F.1 to F.19) show the rupture exponent, n, as a function of the design metal
temperature. The rupture exponent is used for design in the creep-rupture range (see 4.4). The meaning of
the rupture exponent is discussed in Clause H.4.
5.5 Yield and tensile strengths
Figures E.1 to E.19 (Figures F.1 to F.19) also show the yield and tensile strengths. These curves are included
only for reference. Their sources are given in Annex H.
5.6 Larson-Miller parameter curves
On the right-hand side of Figures E.1 to E.19 (Figures F.1 to F.19) are plots of the minimum and the average
100 000-h rupture strengths against the Larson-Miller parameter. The Larson-Miller parameter is calculated
from the design metal temperature, T , and the design life, t , as given in Equations (15) and (16):
d DL
When T is expressed in degrees Celsius:
d
−3
(T + 273) (C + lg t ) × 10 (15)
LM
d DL
When T is expressed in degrees Fahrenheit:
d
−3
(T + 460) (C + lg t ) × 10 (16)
LM
d DL
The Larson-Miller constant, C , is stated in the curves. (See Clause H.3 for a detailed description of these
LM
curves).
The curves for minimum and average rupture strength can be used to calculate remaining tube life, as shown
in Annex A.
16 © ISO 2007 – All rights reserved

The plot of the minimum rupture strength against the Larson-Miller parameter is included so that the rupture
allowable stress can be determined for any design life. The curves shall not be used to determine rupture
allowable stresses for temperatures higher than the limiting design metal temperatures shown in Table 4 and
Figures E.1 to E.19 (Figures F.1 to F.19). Furthermore, the curves can give inaccurate rupture allowable
stresses for tube life less than 20 000 h or greater than 200 000 h (see Clause H.3).
5.7 Limiting design metal temperature
The limiting design metal temperature for each heater-tube alloy is given in Table 4. The limiting design metal
temperature is the upper limit of the reliability of the rupture strength data. Higher temperatures, i.e. up to
30 °C (50 °F) below the lower critical temperature, are permitted for short-term operating conditions, such as
those that exist during steam-air decoking or regeneration. Operation at higher temperatures can result in
changes in the alloy's microstructure. Lower critical temperatures for ferritic steels are shown in Table 4.
Austenitic steels do not have lower critical temperatures. Other considerations can require lower operating-
temperature limits, such as oxidation, graphitization, carburization, and hydrogen attack. These factors shall
be considered when furnace tubes are designed.
Table 4 — Limiting design metal temperature for heater-tube alloys
Limiting design metal
Lower critical temperature
temperature
Materials Type or grade
°C (°F) °C (°F)
Carbon steel B 540 (1 000) 720 (1 325)
C-½Mo steel T1 or P1 595 (1 100) 720 (1 325)
1¼Cr-½Mo steel T11 or P11 595 (1 100) 775 (1 430)
2¼Cr-1Mo steel T22 or P22 650 (1 200)
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13704
Deuxième édition
2007-11-15
Industries du pétrole, de la pétrochimie et
du gaz naturel — Calcul de l'épaisseur
des tubes de fours de raffineries de
pétrole
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Calculation of
heater-tube thickness in petroleum refineries

Numéro de référence
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ISO 2007
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Version française parue en 2009
Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Termes et définitions .1
3 Informations générales pour la conception.4
3.1 Informations requises.4
3.2 Limitations pour les méthodes de conception.4
4 Conception.5
4.1 Généralités .5
4.2 Équation pour les contraintes.8
4.3 Calcul de conception dans le domaine élastique (températures inférieures) .8
4.4 Calcul de conception à la rupture (températures supérieures).9
4.5 Plage de températures intermédiaire .9
4.6 Épaisseur minimale admissible .9
4.7 Épaisseurs minimale et moyenne.10
4.8 Température équivalente du métal des tubes .10
4.9 Raccords composants.14
5 Contraintes admissibles.17
5.1 Généralités .17
5.2 Contrainte élastique admissible .17
5.3 Contrainte à la rupture admissible .17
5.4 Exposant de rupture.17
5.5 Limite d'élasticité et résistance à la traction.17
5.6 Courbes de paramètres de Larson-Miller .18
5.7 Température de conception limite du métal.18
5.8 Courbes de contraintes admissibles.19
6 Exemples de calculs .21
6.1 Calcul de conception dans le domaine élastique .21
6.2 Contrôle de la contrainte thermique (pour le domaine élastique seulement).22
6.3 Calcul de conception à la rupture avec une température constante .26
6.4 Calcul de conception à la rupture avec une température variant linéairement.28
Annexe A (informative) Estimation de la durée de vie restante d’un tube.32
Annexe B (informative) Calcul de la température de peau maximale d’un tube de la section
rayonnante .37
Annexe C (normative) Limitations des contraintes thermiques (domaine élastique) .49
Annexe D (informative) Feuilles de calcul.53
Annexe E (normative) Courbes de contraintes (unités SI) .55
Annexe F (normative) Courbes de contraintes (unités USC).77
Annexe G (normative) Détermination de la fraction de corrosion et de la fraction de température.99
Annexe H (informative) Sources des données.108
Bibliographie.114

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 13704 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 6, Systèmes et équipements
de traitement.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13704:2001), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore le Rectificatif technique ISO 13704:2001/Cor.1:2004.
La présente version française inclut également le Rectificatif technique ISO 13704:2007/Cor.1:2008 à la
version anglaise.
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés

NORME INTERNATIONALE ISO 13704:2007(F)

Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel —
Calcul de l'épaisseur des tubes de fours de raffineries de
pétrole
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les exigences et donne des recommandations pour des méthodes
et des critères de conception utilisés pour calculer l’épaisseur de paroi requise de tubes neufs et de raccords
composants associés pour les fours de raffineries de pétrole. Ces méthodes sont appropriées pour concevoir
des tubes destinés à un service dans des applications corrosives et non corrosives. Ces méthodes ont été
développées spécifiquement pour la conception des raffineries et des tubes de fours à brûleurs de procédé
associés (à brûleurs directs, tubes absorbant la chaleur au sein d’enceintes). Ces méthodes ne sont pas
prévues pour être utilisées pour la conception de tuyauterie extérieure.
La présente Norme internationale ne donne pas de recommandations pour l’épaisseur de retrait de tubes,
l’Annexe A décrit une technique pour estimer la durée de vie restante d’un tube de four.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1
diamètre intérieur réel
D
i
diamètre intérieur d’un tube neuf
NOTE Le diamètre intérieur réel est utilisé pour calculer la température de peau du tube dans l’Annexe B et la
contrainte thermique dans l’Annexe C.
2.2
raccord composant
raccord relié aux tubes de fours à brûleurs
EXEMPLES Coudes doubles, coudes, réducteurs.
NOTE 1 Il existe une distinction entre les raccords composants standards et les raccords composants spécialement
conçus; voir 4.9.
NOTE 2 Des spécifications de matériaux caractéristiques pour les raccords composants standards sont l’ASTM A 234,
l’ASTM A 403 et l’ASTM B 366.
2.3
surépaisseur de corrosion
d
CA
épaisseur de matériau supplémentaire ajoutée pour permettre une perte de matériau au cours de la durée de
vie de conception du composant
2.4
durée de vie de conception
t
DL
temps de fonctionnement utilisé comme base pour la conception de tube
NOTE La durée de vie de conception n’est pas nécessairement la même que la durée de vie pour le retrait ou le
remplacement.
2.5
température de métal de conception
T
d
température du métal ou de la peau du tube utilisée pour la conception
NOTE Celle-ci est déterminée en calculant la température maximale du métal du tube (T dans l’Annexe B) ou la
max
température équivalente du métal du tube (T en 2.8) et en ajoutant une marge de température appropriée (voir 2.16).
eq
Une méthode pour calculer la température maximale du métal du tube à partir de la densité de flux de chaleur est incluse
dans l’Annexe B. Lorsque la température équivalente du métal du tube est utilisée, la température de fonctionnement
maximale peut être supérieure à la température de conception du métal. Lorsque la température équivalente du métal du
tube est utilisée pour déterminer la température de conception du métal, cette température de conception du métal n’est
applicable que pour le calcul de conception à la rupture. Il est nécessaire de développer une température de conception
du métal distincte, applicable au calcul de conception dans le domaine élastique. La température de conception du métal
applicable au calcul de conception dans le domaine élastique est l’addition de la température maximale calculée du métal
du tube au cours de tous les cas de fonctionnement et de la marge de température appropriée.
2.6
contrainte élastique admissible
s
el
contrainte admissible pour le domaine élastique
Voir 5.2.
2.7
pression élastique de conception
p
el
pression maximale que le serpentin d’un four peut supporter pendant de courts intervalles de temps
NOTE Cette pression est habituellement associée aux réglages de la soupape de surpression, aux pressions
statiques des pompes, etc.
2.8
température équivalente du métal de tube
T
eq
température calculée constante du métal qui, dans un intervalle de temps spécifié, produit le même
endommagement par fluage que le fait une température variable du métal
NOTE En 4.8, le concept de température équivalente du métal des tubes est décrit plus en détail. Il y est fourni une
méthode pour calculer la température équivalente du métal des tubes sur la base d’une variation linéaire de la
température du métal des tubes du début du fonctionnement jusqu’à la fin du fonctionnement.
2.9
diamètre intérieur
∗
D
i
diamètre intérieur d’un tube sans tenir compte de la surépaisseur de corrosion, utilisé pour les calculs de
conception
NOTE Le diamètre intérieur d’un tube à l’état moulé est le diamètre intérieur du tube, sans tenir compte des marges
pour porosité et corrosion.
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2.10
épaisseur minimale
d
min
épaisseur requise minimale d’un tube neuf, prenant en compte toutes les marges appropriées
NOTE Voir l’Équation (5).
2.11
diamètre extérieur
D
o
diamètre extérieur d’un tube neuf
2.12
contrainte à la rupture admissible
s
r
contrainte admissible pour le domaine de rupture par fluage
Voir 4.4.
2.13
pression à la rupture de conception
p
r
pression de fonctionnement maximale que la section de serpentin peut supporter au cours d’un
fonctionnement normal
2.14
exposant de rupture
n
paramètre utilisé pour la conception dans le domaine de la rupture par fluage
NOTE Voir les figures dans les Annexes E et F.
2.15
épaisseur de contrainte
d
σ
épaisseur, à l’exclusion de toutes les marges d’épaisseur, calculée à partir d’une équation qui utilise une
contrainte admissible
2.16
marge de température
T
A
partie de la température de conception du métal qui est incluse pour une mauvaise répartition du gaz de
procédé ou du gaz de combustion, des inconnues de fonctionnement et des imprécisions de conception
NOTE La marge de température est ajoutée à la température maximale calculée du métal des tubes ou à la
température équivalente du métal des tubes pour obtenir la température de conception du métal (voir 2.5).
3 Informations générales pour la conception
3.1 Informations requises
Les paramètres de conception (pressions de conception, température de conception du fluide, surépaisseur
de corrosion et matériau des tubes) doivent être définis. En outre, les informations suivantes doivent être
fournies:
a) durée de vie de conception des tubes de fours;
b) si le concept de température équivalente doit être appliqué et, si c’est le cas, les conditions de
fonctionnement au début et à la fin de la campagne;
c) marge de température (voir l’ISO 13705), le cas échéant;
d) fraction de corrosion (si elle est différente de celle indiquée sur la Figure 1);
e) si les limites de contraintes thermiques dans le domaine élastique doivent être appliquées.
Si l’un quelconque des éléments a) à e) n’est pas fourni, utiliser les paramètres applicables suivants:
⎯ durée de vie de conception égale à 100 000 h;
⎯ température de conception du métal fondée sur la température maximale du métal (le concept de
température équivalente ne doit pas être appliqué);
⎯ marge de température égale à 15 °C (25 °F);
⎯ fraction de corrosion donnée dans la Figure 1;
⎯ limites des contraintes thermiques dans le domaine élastique.
3.2 Limitations pour les méthodes de conception
3.2.1 Les contraintes admissibles sont fondées sur une prise en compte de la limite d'élasticité et de la
résistance à la rupture seulement, la déformation plastique ou par fluage n’a pas été prise en compte.
L’utilisation de ces contraintes admissibles peut résulter en de petites déformations permanentes dans
certaines applications, cependant, ces petites déformations permanentes n’affectent pas la sécurité ou
l’aptitude au fonctionnement des tubes de fours.
3.2.2 Aucune considération n’est incluse concernant des effets néfastes pour l’environnement, tels que la
graphitisation, la carburation ou l’attaque par hydrogène. Les limitations imposées par l’attaque par hydrogène
[1]
peuvent être développées à partir des courbes de Nelson dans l’API 941 .
3.2.3 Ces méthodes de conception ont été développées pour des tubes sans soudure. Elles ne sont pas
applicables aux tubes qui ont une soudure longitudinale. L’ISO 13705 n’autorise que les tubes sans soudure.
3.2.4 Ces méthodes de conception ont été développées pour des tubes minces (tubes ayant un rapport
épaisseur sur diamètre extérieur, d /D , inférieur à 0,15). Des considérations supplémentaires peuvent
min o
s’appliquer à la conception de tubes plus épais.
3.2.5 Aucune considération n’est incluse pour prendre en compte les effets d’une charge par pression
cyclique ou d’une charge thermique cyclique.
3.2.6 Les limites pour les contraintes thermiques sont fournies en Annexe C. Les limites pour les
contraintes développées par les masses, les supports, les raccordements d’extrémités, etc. ne sont pas
décrites dans la présente Norme internationale.
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3.2.7 La plupart des courbes citées en référence de paramètres de Larson-Miller en 5.6 ne sont pas les
courbes de Larson-Miller au sens traditionnel mais sont déterminées d'après la résistance à la rupture pour
100 000 h comme expliqué dans l’Article H.3. En conséquence, il se peut que les courbes ne fournissent pas
une estimation fiable de la résistance à la rupture pour une durée de vie de conception qui est inférieure à
20 000 h ou supérieure à 200 000 h.
3.2.8 Les méthodes de la présente Norme internationale ont été développées pour des systèmes dans
lesquels des tubes de fours sont soumis à une pression interne qui dépasse la pression externe. Il existe
certains cas dans lesquels un tube de four peut être soumis à une pression externe plus élevée que la
pression interne. Cela peut se produire par exemple dans des fours à vide ou dans d’autres types de fours au
cours de conditions d’arrêt ou de déclenchement, en particulier lorsqu’une unité est en train de se refroidir ou
d’être soumise à une purge, en formant un vide à l’intérieur des tubes du four. Les conditions où les pressions
externes dépassent les pressions internes peuvent déterminer l’épaisseur de paroi des tubes du four. La
détermination de ce fait (c’est-à-dire la conception pour le vide) n’est pas couverte dans la présente Norme
internationale. En l’absence de code local ou national, qui peut s’appliquer, il est recommandé qu’un code de
récipient sous pression, tel que l’ASME VIII (Division 1, UG-28) ou l’EN 13445, soit utilisé, car ces codes
traitent également les conceptions où des conceptions pour pression externe existent.
4 Conception
4.1 Généralités
Il existe une différence fondamentale entre le comportement de l’acier au carbone dans un tube de four à fioul
chaud fonctionnant à 300 °C (575 °F) et celui de l'acier au chrome-molybdène dans un tube de four de
reformeur catalytique fonctionnant à 600 °C (1 110 °F). L’acier soumis à la température plus élevée flue, ou
se déforme de manière permanente, même à des niveaux de contrainte bien inférieurs à la limite d'élasticité.
Si la température de métal du tube est suffisamment élevée pour que les effets du fluage soient significatifs, le
tube finit par subir une défaillance en raison de la rupture par fluage, bien qu’aucun mécanisme de corrosion
ou d’oxydation ne soit actif. Pour l’acier soumis à une température plus basse, les effets du fluage sont
inexistants ou négligeables. L’expérience indique que, dans ce cas, le tube dure indéfiniment, à moins qu’un
mécanisme de corrosion ou qu’un d’oxydation ne soit actif.
Comme il existe une différence fondamentale entre les comportements des matériaux à ces deux
températures, il existe deux types de conception différents pour les tubes de fours: le calcul élastique et le
calcul de la rupture par fluage. Le calcul est le calcul de conception dans le domaine élastique, à des
températures plus basses, dans lequel les contraintes admissibles sont fondées sur la limite d'élasticité
(voir 4.3). Le calcul de la rupture par fluage (qui est appelée ci-dessous calcul de conception à la rupture) est
la conception pour le domaine de rupture par fluage, à des températures plus élevées, dans lequel les
contraintes admissibles sont fondées sur la résistance à la rupture (voir 4.4).
La température qui sépare les domaines élastique et de rupture par fluage d’un tube de four n’est pas une
valeur unique, il s’agit d’une plage de températures qui dépend de l’alliage. Pour l’acier au carbone,
l’extrémité basse de cette plage de températures est d’environ 425 °C (800 °F), pour l’acier inoxydable du
type 347, l’extrémité basse de cette plage de températures est d’environ 590 °C (1 100 °F). Les
considérations qui déterminent la plage de conception comprennent également la pression de calcul de
conception dans le domaine élastique, la pression de calcul de conception à la rupture, la durée de vie de
conception et la surépaisseur de corrosion.
La pression pour le calcul de conception à la rupture n’est jamais supérieure à la pression de calcul de
conception dans le domaine élastique. La caractéristique qui différentie ces deux pressions est la durée
relative durant laquelle elles sont supportées. La pression pour le calcul de conception à la rupture est une
condition de charge à long terme qui reste relativement uniforme sur une durée qui se compte en années. La
pression pour le calcul de conception dans le domaine élastique est habituellement une condition de charge à
court terme, qui ne dure habituellement que quelques heures ou quelques jours. La pression pour le calcul de
conception à la rupture est utilisée dans l’équation de calcul de conception à la rupture, puisque
l’endommagement par fluage s’accumule en conséquence de l’action de la contrainte de fonctionnement ou
contrainte à long terme. La pression pour le calcul de conception dans le domaine élastique est utilisée dans
l’équation de calcul de conception dans le domaine élastique pour empêcher des contraintes excessives dans
le tube au cours des périodes de fonctionnement à la pression maximale.
Le tube doit être conçu pour résister à la pression de calcul de conception à la rupture pendant de longues
périodes de fonctionnement. Si la pression de fonctionnement normale augmente au cours d’une campagne
de fonctionnement, la pression la plus élevée doit être considérée comme étant la pression de calcul de
conception à la rupture.
Dans la plage de températures proche ou au-dessus du point où les courbes de contraintes admissibles
élastiques et à la rupture se croisent, les deux équations de calcul de conception dans le domaine élastique et
suivant la rupture doivent être utilisées. Il convient que la plus grande valeur de d détermine la conception
min
(voir 4.5). Un exemple de calcul, qui utilise ces méthodes, est inclus dans l’Article 6. Des feuilles de calculs
(voir l’Annexe D) sont disponibles pour résumer les calculs d’épaisseur minimale et de température
équivalente du métal des tubes.
L’épaisseur minimale admissible d’un tube neuf est donnée dans le Tableau 1.
Toutes les équations de conception décrites dans l’Article 4 sont résumées dans le Tableau 2.
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Légende
pD
ro
δ =
σ
2σ + p
rr
d est la surépaisseur de corrosion
CA
D est le diamètre extérieur
o
s est la contrainte admissible à la rupture
r
p est la pression pour le calcul de conception à la rupture
r
B = d /d
CA s
a
Noter le changement d’échelle à X = 1.
Figure 1 — Fraction de corrosion
4.2 Équation pour les contraintes
À la fois dans le domaine élastique et dans le domaine de rupture par fluage, l’équation de conception est
fondée sur l’équation du diamètre moyen relative à la contrainte dans un tube. Dans le domaine élastique, la
pression pour le calcul de conception dans le domaine élastique, p , et la contrainte élastique admissible, s ,
el el
sont utilisées. Dans le domaine de rupture par fluage, la pression de calcul de conception à la rupture, p , et la
r
contrainte de rupture admissible, s , sont utilisées.
r
L’équation du diamètre moyen donne une bonne estimation de la pression qui produit une déformation
élastique à travers toute la paroi de tube dans les tubes minces (voir 3.2.4 pour une définition des tubes
minces). L’équation du diamètre moyen fournit également une bonne corrélation entre la rupture par fluage
d’un tube mis sous pression et une éprouvette d’essai uniaxiale. En conséquence, l'utilisation de cette
[16], [17], [18],
équation est appropriée à la fois dans le domaine élastique et le domaine de rupture par fluage
[19]
. L’équation du diamètre moyen pour la contrainte est donnée par l’Équation (1):
D
pp⎛⎞ ⎛⎞D
o i
σ=−11= + (1)
⎜⎟ ⎜⎟
22δδ
⎝⎠ ⎝⎠
où
1)
s est la contrainte, exprimée en mégapascals [livres par pouce carré ],
p est la pression, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré),
D est le diamètre extérieur, exprimé en millimètres (pouces),
o
D est le diamètre intérieur, exprimé en millimètres (pouces), y compris la surépaisseur de corrosion,
i
d est l’épaisseur, exprimée en millimètres (pouces).
Les équations pour l’épaisseur de contrainte, d , en 4.3 et 4.4 sont déterminées d'après l’Équation (1).
σ
4.3 Calcul de conception dans le domaine élastique (températures inférieures)
Le calcul de conception dans le domaine élastique est fondé sur la prévention d'une rupture par éclatement
lorsque la pression est à son maximum, c’est-à-dire lorsqu’une excursion de pression a atteint p à l'approche
el
de l'expiration de la durée de vie de conception, après la fin de la surépaisseur de corrosion. Avec le calcul de
conception dans le domaine élastique, d et d (voir 4.6) sont calculées comme indiqué dans les
σ min
Équations (2) et (3):
∗
pD pD
el o el i
δ= ouδ= (2)
σ σ
22σσ+−pp
el el el el
d = d + d (3)
min σ CA
où
*
D est le diamètre intérieur, exprimé en millimètres (pouces), sans la surépaisseur de corrosion,
i
s est la contrainte élastique admissible, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), à la
el
température de conception du métal.

1) L’unité «livres par pouce carré (psi)» est appelée «livres-force par pouce carré (lbf/in )» dans l’ISO/CEI 80000.
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4.4 Calcul de conception à la rupture (températures supérieures)
Le calcul de conception à la rupture est fondé sur la prévention d'une rupture par fluage au cours de la durée
de vie de conception. Avec le calcul de conception à la rupture, d et d (voir 4.6) sont calculées à partir des
σ min
Équations (4) et (5):
∗
pD
pD
ro ri
δ= ouδ= (4)
σ σ
22σ+ppσ−
rr r r
d = d + f d (5)
min σ corr CA
où
s est la contrainte de rupture admissible, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), à la
r
température de conception du métal et pour la durée de vie de conception,
f est la fraction de corrosion, donnée en fonction de B et n sur la Figure 1,
corr
B = d /d
CA σ
n est l’exposant à la rupture à la température de conception du métal (indiquée dans les figures
données en Annexes E et F).
La détermination de la fraction de corrosion est décrite dans l’Annexe G. Il est pris en compte dans cette
détermination que la contrainte est réduite par la surépaisseur de corrosion, de manière correspondante, la
durée de vie vis-à-vis de la rupture est augmentée.
Les Équations (4) et (5) sont appropriées aux tubes de fours, cependant, si des circonstances spéciales
requièrent que l’utilisateur choisisse une conception plus conservatrice, une fraction de corrosion égale à
l’unité (f = 1) peut être spécifiée.
corr
4.5 Plage de températures intermédiaire
À des températures proches du point ou supérieures au point où les courbes de s et s se coupent sur les
el r
figures données en Annexes E et F, soit les considérations élastiques, soit les considérations à la rupture
détermineront la conception. Dans cette plage de températures, il est nécessaire d’appliquer à la fois le calcul
de conception dans le domaine élastique et le calcul de conception à la rupture. La plus grande valeur de d
min
doit déterminer la conception.
4.6 Épaisseur minimale admissible
L’épaisseur minimale, d , d’un tube neuf (y compris la surépaisseur de corrosion) ne doit pas être inférieure
min
à celle indiquée dans le Tableau 1. Pour les aciers ferritiques, les valeurs indiquées sont les épaisseurs
minimales admissibles du tube de paroi moyen de qualité 40. Pour les aciers austénitiques, les valeurs sont
les épaisseurs minimales admissibles pour un tube à paroi moyenne de qualité 10S (le Tableau 5 indique
quels alliages sont ferritiques et quels alliages sont austénitiques). Les épaisseurs minimales admissibles sont
égales à 0,875 fois les épaisseurs moyennes. Ces minima sont fondés sur la pratique de l’industrie.
L’épaisseur minimale admissible n’est pas l’épaisseur de retrait ou de remplacement d’un tube usé.
4.7 Épaisseurs minimale et moyenne
L’épaisseur minimale, d , est calculée comme décrit en 4.3 et 4.4. Les tubes qui sont achetés avec cette
min
épaisseur minimale ont une épaisseur moyenne plus grande. Une tolérance d’épaisseur est spécifiée dans
chaque spécification ASTM. Pour la plupart des spécifications ASTM indiquées sur les figures données dans
les Annexes E et F, la tolérance sur l’épaisseur minimale est % pour des tubes finis à chaud et est
(+28)
% pour des tubes étirés à froid. Cela est équivalent aux tolérances sur l’épaisseur moyenne de
(+22)
± 12,3 % et ± 9,9 %, respectivement. Les spécifications ASTM restantes requièrent que l’épaisseur minimale
soit supérieure à 0,875 fois l’épaisseur moyenne, laquelle est équivalente à une tolérance sur l’épaisseur
moyenne de + 12,5 %.
Avec une tolérance de %, un tube qui est acheté à une spécification d’épaisseur minimale de 12,7 mm
(+28)
(0,500 in) a l’épaisseur moyenne suivante:
(12,7)(1 + 0,28/2) = 14,5 mm (0,570 in)
Pour obtenir une épaisseur minimale de 12,7 mm (0,500 in) dans un tube acheté avec une tolérance de
± 12,5 % sur l’épaisseur moyenne, l’épaisseur moyenne doit être spécifiée comme suit:
(12,7)/(0,875) = 14,5 mm (0,571 in)
Toutes les spécifications d’épaisseur doivent indiquer si la valeur spécifiée est une épaisseur minimale ou une
épaisseur moyenne. La tolérance utilisée pour associer les épaisseurs de paroi minimale et moyenne doivent
être la tolérance donnée dans la spécification ASTM selon laquelle les tubes sont achetés.
Tableau 1 — Épaisseur minimale admissible de tubes neufs
Épaisseur minimale
Diamètre extérieur du tube
Tubes en acier ferritique Tubes en acier austénitique
mm (in) mm (in) mm (in)
60,3 (2,375) 3,4 (0,135) 2,4 (0,095)
73,0 (2,875) 4,5 (0,178) 2,7 (0,105)
88,9 (3,50) 4,8 (0,189) 2,7 (0,105)
101,6 (4,00) 5,0 (0,198) 2,7 (0,105)
114,3 (4,50) 5,3 (0,207) 2,7 (0,105)
141,3 (5,563) 5,7 (0,226) 3,0 (0,117)
168,3 (6,625) 6,2 (0,245) 3,0 (0,117)
219,1 (8,625) 7,2 (0,282) 3,3 (0,130)
273,1 (10,75) 8,1 (0,319) 3,7 (0,144)

4.8 Température équivalente du métal des tubes
Dans la plage de rupture par fluage, l’accumulation de l’endommagement est une fonction des températures
de fonctionnement réelles du métal des tubes (TMT). Pour des applications dans lesquelles il existe des
différences significatives entre les températures TMT de début de campagne et de fin de campagne, une
conception fondée sur la température maximale peut être excessive, puisque la température TMT de
fonctionnement réelle est habituellement inférieure au maximum.
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Pour une variation linéaire de la température du métal du début de la campagne (start of run), T , jusqu’à la
sor
fin de la campagne (end of run), T , une température équivalente du métal des tubes, T , peut être calculée
eor eq
comme indiqué dans l’Équation (6). Un tube fonctionnant à la température équivalente du métal des tubes
subit le même endommagement par fluage qu’un tube qui fonctionne en passant de la température de début
de campagne à la température de fin de campagne.
T = T + f (T − T ) (6)
T
eq sor eor sor
où
T est la température équivalente du métal des tubes, exprimée en degrés Celsius (Fahrenheit);
eq
T est la température du métal des tubes, exprimée en degrés Celsius (Fahrenheit), au début de la
sor
campagne;
T est la température du métal des tubes, exprimée en degrés Celsius (Fahrenheit), à la fin de la
eor
campagne;
f est la fraction de température donnée dans la Figure 2.
T
La détermination de la fraction de température est décrite dans l’Annexe G. La fraction de température est
fonction de deux paramètres, V et N, donnés dans les Équations (7) et (8):
⎛⎞
⎛⎞
∆TA*
Vn= ⎜⎟ln (7)
⎜⎟
*
⎜⎟
σ
T
⎝⎠0
⎝⎠sor
⎛⎞
∆δ
Nn= (8)
⎜⎟
δ
⎝⎠0
où
n est l’exposant de rupture à T ;
0 sor
∗
2)
∆T est la variation de température, égale à T − T , exprimée en kelvin [degrés Rankine ], au
eor sor
cours de la période de fonctionnement,
∗
T = T + 273 K (T + 460 °R),
sor
sor sor
ln est le logarithme naturel,
∆d est la variation d’épaisseur, égale à f t , exprimée en millimètres (pouces), au cours de la
corr op
période de fonctionnement,
f est la vitesse de corrosion, exprimée en millimètres par an (en pouces par an),
corr
t est la durée de la période de fonctionnement, exprimée en années,
op
d est l’épaisseur initiale, exprimée en millimètres (pouces), au début de la campagne,
2) Le degré Rankine est une unité désavouée.
s est la contrainte initiale, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), au début de la
campagne, en utilisant l’Équation (1),
A est la constante de matériau, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré).
La constante A est donnée dans le Tableau 3. La signification de la constante de matériau est expliquée dans
l’Article G.5.
Figure 2 — Fraction de température
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Tableau 2 — Résumé des équations de calcul
Calcul de conception dans le domaine élastique (températures inférieures):
∗
pD pD
el o el i
δ= ouδ= (2)
σ σ
22σσ+−pp
el el el el
d = d + d (3)
min σ CA
Calcul de conception à la rupture (températures supérieures):
∗
pD pD
r o ri
δ= ouδ= (4)
σ σ
22σσ+−pp
rr r r
d = d + f d (5)
min σ corr CA
où
d est l’épaisseur de contrainte, exprimée en millimètres (pouces);
σ
p est la pression manométrique, de calcul de conception dans le domaine élastique exprimée en
el
mégapascals (livres par pouce carré);
p est la pression manométrique de calcul de conception à la rupture, exprimée en mégapascals
r
(livres par pouce carré);
D est le diamètre extérieur, exprimé en millimètres (pouces);
o
*
D est le diamètre intérieur, exprimé en millimètres (pouces), sans la surépaisseur de corrosion;
i
s est la contrainte élastique admissible, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), à la
el
température de conception du métal;
s est la contrainte admissible à la rupture, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), à la
r
température de conception du métal et pour la durée de vie de conception;
d est l’épaisseur minimale, exprimée en millimètres (pouces), y compris la surépaisseur de
min
corrosion;
d est la surépaisseur de corrosion, exprimée en millimètres (pouces);
CA
f est la fraction de corrosion, donnée dans la Figure 1 en fonction de B et n, où B = δ δ ;
corr CA σ
n est l’exposant de rupture à la température de conception du métal.
Température équivalente du métal des tubes:
T = T + f (T − T ) (6)
T
eq sor eor sor
où
∗
∆T (= T − T ) est la variation de température, exprimée en kelvin (degrés Rankine), au cours de la
eor sor
période de fonctionnement;
T est la température du métal des tubes, exprimée en degrés Celsius (Fahrenheit), au début de la
sor
campagne;
T est la température du métal des tubes, exprimée en degrés Celsius (Fahrenheit), à la fin de la
eor
campagne;
∗
T = T + 273 K (T + 460 °R);
sor
sor sor
A est la constante du matériau, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré) provenant du
Tableau 3;
s est la contrainte initiale, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), au début de la
campagne, en utilisant l’Équation (1);
∆d (= f t ) est la variation d’épaisseur, exprimée en millimètres (pouces), au cours de la période
corr op
de fonctionnement;
d est l’épaisseur initiale, exprimée en millimètres (pouces), au début de la campagne;
f est la vitesse de corrosion, exprimée en millimètres par an (pouces par an);
corr
t est la durée, exprimée en années, de la période de fonctionnement.
op
Tableau 3 — Constante de matériau pour la fraction de température
Constante
A
Matériau Type ou nuance
MPa (psi)
5 8
Acier à bas carbone —
7,46 × 10 (1,08 × 10 )
5 7
Acier à moyen carbone B
2,88 × 10 (4,17 × 10 )
7 9
Acier C-½Mo T1 ou P1
2,01 × 10 (2,91 × 10 )
7 9
Acier 1-¼Cr-½Mo T11 ou P11
5,17 × 10 (7,49 × 10 )
5 8
Acier 2-¼Cr-1Mo T22 ou P22
8,64 × 10 (1,25 × 10 )
6 8
Acier 3Cr-1Mo T21 ou P21
2,12 × 10 (3,07 × 10 )
5 7
Acier 5Cr-½Mo T5 ou P5
5,49 × 10 (7,97 × 10 )
5 7
Acier 5Cr-½Mo-Si T5b ou P5b
2,88 × 10 (4,18 × 10 )
5 7
Acier 7Cr-½Mo T7 ou P7
1,64 × 10 (2,37 × 10 )
6 9
Acier 9Cr-1Mo T9 ou P9
7,54 × 10 (1,09 × 10 )
6 8
Acier 9Cr-1Mo V T91 ou P91
2,23 × 10 (3,24 × 10 )
6 8
Acier 18Cr-8Ni 304 ou 304H
1,55 × 10 (2,25 × 10 )
6 8
Acier 16Cr-12Ni-2Mo 316 ou 316H
1,24 × 10 (1,79 × 10 )
6 8
Acier 16Cr-12Ni-2Mo 316L
1,37 × 10 (1,99 × 10 )
6 8
Acier 18Cr-10Ni-Ti 321
1,32 × 10 (1,92 × 10 )
5 7
Acier 18Cr-10Ni-Ti 321H
2,76 × 10 (4,00 × 10 )
a 6 8
347 ou 347H
Acier 18Cr-10Ni-Nb 1,23 × 10 (1,79 × 10 )
5 7
Ni-Fe-Cr Alliage 800H / 800HT
1,03 × 10 (1,50 × 10 )
5 7
25Cr-20Ni HK40
2,50 × 10 (3,63 × 10 )
a
Précédemment appelé columbium, Cb.

La fraction de température et la température équivalente doivent être calculées pour le premier cycle de
fonctionnement. Dans les applications qui impliquent des vitesses de corrosion très élevées, la fraction de
température pour le dernier cycle est supérieure à celle pour le premier cycle. Dans de tels cas, il convient
que le calcul de la fraction de température et de la température équivalente soit fondé sur le dernier cycle.
Si la variation de température du début de campagne à la fin de campagne est autre que linéaire, une
évaluation doit être effectuée en ce qui concerne l’utilisation de la valeur de f donnée sur la Figure 2.
T
L’épaisseur calculée d’un tube est notamment fonction de la température équivalente qui, à son tour, est
fonction de l’épaisseur (par le biais de la contrainte initiale). Quelques itérations peuvent être nécessaires
pour parvenir à la conception (voir l'exemple de calcul en 6.4).
4.9 Raccords composants
Les raccords composants fabriqués conformément à l’ASME B16.9 sont considérés appropriés à une
utilisation aux caractéristiques nominales de pression-température spécifiées dans la présente Norme.
D’autres raccords composants doivent être spécialement conçus conformément à ce paragraphe.
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r = rayon extérieur
o
r = rayon intérieur
i
Pour les autres symboles, voir le texte ci-dessous de l'Équation (9).
Figure 3 — Géométrie d’un double coude et d’un coude
Les variations de contrainte dans un double coude ou un coude (voir la Figure 3) sont beaucoup plus
complexes que dans un tube droit. Les contraintes circonférentielles au niveau du rayon intérieur d’un double
coude sont supérieures à celles dans un tube droit ayant la même épaisseur. Il peut être nécessaire que
l’épaisseur minimale au niveau du rayon intérieur soit supérieure à l’épaisseur minimale du tube rattaché.
Du fait que les processus de fabrication pour les doubles coudes forgés résultent généralement en une
épaisseur plus grande au niveau du rayon intérieur, les contraintes plus importantes au niveau du rayon
intérieur peuvent être supportées sans défaillance dans la plupart des situations.
La contrainte circonférentielle s , exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), le long du rayon intérieur
i
du coude est donnée par l’Équation (9):
2rr−
cl m
σ = σ (9)
i
2rr−
()
cl m
où
r est le rayon de l’axe central du coude, exprimé en millimètres (pouces);
cl
r est le rayon moyen du tube, exprimé en millimètres (pouces);
m
s est la contrainte, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré), donnée par l’Équation (1).
La contrainte circonférentielle s , exprimée en mégapascals (livres par pouce carré) le long du rayon extérieur
o
est donnée par l’Équation (10):
2rr+
cl m
σ = σ
(10)
o
2rr+
()
cl m
Selon l’approximation dans laquelle r est presque égal à D /2, l’Équation (9) peut être résolue pour
m o
l’épaisseur de contrainte au niveau du rayon intérieur. Pour la conception, l’épaisseur de contrainte est
donnée par l’Équation (11).
Dp
o
δ = (11)
σi
2Npσ +
i
où
d est l’épaisseur de contrainte, exprimée en millimètres (pouces) au niveau du rayon intérieur,
σi
r
cl
42−
D
o
N = (12)
i
r
cl
41−
D
o
s est la contrainte admissible, exprimée en mégapascals (livres par pouce carré) à la température
de conception du métal.
NOTE 1 p représente à la fois la pression de calcul de conception dans le domaine élastique et la pression de calcul
de conception à la rupture.
Les évaluations d’épaisseurs de double coude doivent être effectuées en utilisant à la fois la pression de
calcul de conception dans le domaine élastique et la pression de calcul de conception à la
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13704
Deuxième édition
2007-11-15
Industries du pétrole, de la pétrochimie et
du gaz naturel — Calcul de l'épaisseur
des tubes de fours de raffineries de
pétrole
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Calculation of
heater-tube thickness in petroleum refineries

Numéro de référence
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ISO 2007
PDF – Exonération de responsabilité
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être imprimés ou visualisés, mais ne doivent pas être modifiés à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de fichiers PDF, les parties
concernées acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO
décline toute responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du ou des fichiers PDF qui constituent cette publication sont
disponibles dans la rubrique General Info des fichiers; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les
mesures ont été prises pour garantir l'exploitation de ces fichiers par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où
surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.

Le présent CD-ROM contient la publication ISO 13704:2007 au format PDF (portable document format), qui
peut être visualisée en utilisant Adobe® Acrobat® Reader.

Adobe et Acrobat sont des marques déposées de Adobe Systems Incorporated.

Optionnel (à reprendre de l'Avant-propos)
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13704:2001), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore le Rectificatif technique ISO 13704:2001/Cor.1:2004. La présente version
française inclut également le Rectificatif technique ISO 13704:2007/Cor.1:2008 à la version anglaise.
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