ISO 11114-2:2000
(Main)Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 2: Non-metallic materials
Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 2: Non-metallic materials
Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux — Partie 2: Matériaux non métalliques
La présente norme donne des lignes directrices pour la sélection et l'évaluation de la compatibilité entre les matériaux non métalliques des bouteilles à gaz/robinets avec le contenu gazeux des bouteilles. La présente norme couvre également les cadres, tubes et fûts sous pression. La présente norme peut se révéler utile pour les matériaux composites et les matériaux stratifiés. Seule l'influence du gaz sur la transformation du matériau ou sur la modification de ses propriétés mécaniques est considérée (par exemple une réaction chimique ou une modification de l'état physique). Les propriétés mécaniques fondamentales des matériaux requises pour la conception d'un produit sont en général fournies par le fabricant du matériau et ne sont donc pas abordées dans cette norme. Les données de compatibilité indiquées se rapportent à des gaz à un composant unique mais elles peuvent être utilisées dans une certaine mesure pour des mélanges gazeux. Les céramiques, les verres et les adhésifs ne sont pas traités dans cette norme. D'autres aspects, tels que la qualité du gaz fourni, ne sont pas pris en compte.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11114-2
First edition
2000-12-15
Transportable gas cylinders —
Compatibility of cylinder and valve
materials with gas contents —
Part 2:
Non-metallic materials
Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux des
bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux —
Partie 2: Matériaux non métalliques
Reference number
ISO 11114-2:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 11114-2:2000(E)
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in the country of the requester.
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11114 may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 1114 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in
collaboration with ISO Technical Committee TC 58, Gas cylinders, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
Throughout the text of this standard, read ".this European Standard." to mean ".this International Standard.".
ISO 11114 consists of the following parts, under the general title Transportable gas cylinders — Compatibility of
cylinder and valve materials with gas contents:
— Part 1: Metallic materials
— Part 2: Non-metallic materials
— Part 3: Autogenous ignition test in oxygen atmosphere
— Part 4: Test method for hydrogen compatibility with metals
Annex A to this part of ISO 11114 is for information only.
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Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions . 1
4 Materials. 2
5 General considerations. 3
6 Specific considerations . 4
7 Compatibility data . 7
Annex A (informative) Index of gases. 14
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ISO 11114-2:2000(E)
Foreword
EN ISO 11114-2:2000 has been prepared by Technical Committee CEN/TC 23 "Transportable gas
cylinders ", the secretariat of which is held by BSI, in collaboration with Technical Committee
ISO/TC 58 "Gas cylinders".
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an
identical text or by endorsement, at the latest by xx-xx-xx, and conflicting national standards shall
be withdrawn at the latest by June 2001.
According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the
following countries are bound to implement this European Standards: Austria, Belgium, Czech
Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg,
Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom.
This European Standard has been submitted for reference into the RID and/or in the technical
annexes of the ADR. Therefore in this context the standards listed in the normative references and
covering basic requirements of the RID/ADR not addressed within the present standard are
normative only when the standards themselves are referred to in the RID and/or in the technical
annexes of the ADR.
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ISO 11114-2:2000(E)
Introduction
This Standard is one part of a three-part standard concerning compatibility of gases and gas
mixtures with materials :
- Part 1 : Metallic materials ;
- Part 2 : Non-metallic materials ;
- Part 3 : Autogenous ignition test in oxygen atmosphere.
This standard deals with the compatibility of non-metallic materials used for gas cylinders and gas
cylinder valves with the gas contents of the cylinder. Compatibility of metallic materials is treated in
EN ISO 11114-1.
Non-metallic materials are very often used for the construction of gas cylinder valves as seals e.g.
O-ring, gland packing, seats, or as lubrication products to avoid friction. They are also commonly
used to ensure sealing of the valve/cylinder connection. For gas cylinders, they are sometimes
used as an internal coating or as a liner for composite materials.
Non-metallic materials not in contact with the gas are not covered by this standard.
Previously, no recognised compilation has existed for non-metallic cylinder/valve material
compatibility with gas contents. This standard therefore presents the current state of the
knowledge on the subject.
This standard is based on current international experience and knowledge. It does not cover the
subject completely and is intended to give guidance only in evaluating the compatibility of
gas/material combinations. Some data are derived from experience involving a mixture of the gas
concerned with a dilutant, where no data for single component gases were available.
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1 Scope
This Standard gives guidance in the selection and evaluation of compatibility between non-metallic
materials for gas cylinders and valves and the cylinders' gas contents. This standard also covers
bundles, tubes and pressure drums.
This standard may be helpful for composite and laminated materials.
Only the influence of the gas in changing the material and mechanical properties is considered (for
example chemical reaction or change in physical state). The basic mechanical properties of the
materials required for design purposes are normally available from the materials supplier and are
not considered in this standard.
The compatibility data given are related to single component gases but can be used to some
extent for gas mixtures. Ceramics, glasses, and adhesives are not covered by this standard.
Aspects such as quality of delivered gas are not considered.
2 Normative references
This Standard incorporates by dated or undated reference, provisions from other publications.
These normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are
listed hereafter. For dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these
publications apply to this European Standard only when incorporated in it by amendment or
revision. For undated references the latest edition of the publication referred to applies.
EN 849:1996, Transportable gas cylinders - Cylinder valves - Specification
and type testing
EN 1797-1, Cryogenic vessels - Gas/material compatibility - Part 1 :
Oxygen compatibility
EN ISO 11114-1, Transportable gas cylinders - Compatibility of cylinder and
valve materials with gas contents - Part 1 : Metallic materials
(ISO 11114-1:1997)
ISO 10297, Gas cylinders - Refillable gas cylinder valves - Specification
and type testing
3 Terms and definitions
For the purposes of this Standard the following terms and definitions apply :
3.1
competent person
a person who has the necessary technical knowledge, experience and authority to assess and
approve materials for use with gases and to define any special conditions of use that are
necessary. Such a person will also normally be formally qualified in an appropriate technical
discipline
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3.2
acceptable
a material/gas combination that is satisfactory under normal conditions of use, provided that any
indicated non-compatibility risks, as given in Table 1, are taken into account
3.3
not recommended
a material/gas combination that may not be safe. Such combinations can be used where they have
been assessed and authorized by a competent person who specifies the conditions of use
4 Materials
4.1 General
Non-metallic materials shall be suitable for the intended service. They are suitable if their
compatibility is stated as acceptable in Table 1, or the necessary properties have been proved by
tests or long and safe experience to the satisfaction of a competent person.
In particular cases non-compatible materials may be used if suitably plated or protected. This
should only be done if all compatibility aspects have been considered and validated by a
competent person.
4.2 Types of material
The most commonly used non-metallic materials for gas cylinders and cylinder valves can be
grouped as follows :
- plastics materials ;
- elastomer materials ;
- fluid lubricants.
Materials considered in this standard are :
a) Plastics materials
- Polytetrafluoroethylene (PTFE) ;
- Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) ;
- Polyvinylidenefluoride (PVDF) ;
- Polyamide (PA) ;
- Polypropylene (PP).
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b) Elastomer materials
- Butyl rubber (IIR) ;
- Nitrile (NBR) ;
- Chloroprene (CR) ;
- Chlorofluorocarbons (FKM) ;
- Silicone (Q) ;
- Ethylene propylene (EPDM).
c) Fluid lubricants
- Hydrocarbon (HC) ;
- Fluorocarbon (FC).
5 General considerations
It is important to note that these materials are generic types. Within each material type there are
variations in the properties of the materials due to polymer differences and formulations used by
manufacturers to modify physical and chemical properties of the material. The user of the material
should therefore consult the manufacturer and if necessary carry out tests before using the
material (for example for critical services such as oxygen and other highly oxidizing gases).
Lubricants are often used in valves to reduce friction and wear in the moving parts. For valves
used for oxidizing gases, if lubrication is required and this lubricant is not oxygen compatible, then
the lubricated components shall not be in contact with the gas. Where the lubricant is listed as "not
recommended" in Table 1 for reasons other than violent reaction (F), it may be used safely and
usually satisfactorily in applications which do not involve contact in normal operation with the gas.
An example of such an application is the lubrication of the valve actuating mechanism on the side
of the valve sealing system open to the atmosphere. Where the lubricant is listed as "not
recommended" for the reason of violent reaction (F), it may not be used in any part of the system
that can be contacted by the gas, even under abnormal conditions e.g. in the event of a failure of
the gas sealing system. Where the lubricant may not be used, it may be possible to specify
suitable and safe alternatives (e.g. PTFE or molybdenum disulfide). Appropriate safety and
suitability tests should have been carried out for the lubricant application before it is used.
The properties of plastics and elastomers are dependent on temperature. Low temperature can
cause hardening and the possibility of embrittlement, whereas high temperature can cause
softening and the possibility of material flow. Users of such materials shall check to ensure their
suitability over the entire operating temperature range, normally considered to be - 50 °Cto
+65 °C for cylinders and - 20 °Cto+ 65 °C for cylinder valves.
Some materials become brittle at low temperatures, even temperatures at the lower end of the
normal operating range (e.g. chlorofluorocarbons). Temperatures in the refrigerant or cryogenic
ranges affect a great many materials and great caution should be exercised at temperatures below
-50 °C. This risk shall be considered in particular when transfilling by thermal siphoning at low
CO
temperature or similar procedures, or for cylinders regularly filled at low temperatures (e.g. ).
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6 Specific considerations
6.1 General
The compatibility of gases with non-metallic materials is affected by chemical reactions and
physical influences, which can be classified as follows.
6.2 Non-compatibility risks
6.2.1 Explosion and fire (oxidation/burning) (F)
6.2.1.1 Principle
NOTE 1: Historically the majority of serious accidents from rapid oxidation or violent
combustion have been with oxidizing gas at high pressure. Thorough investigation of all
materials and factors should be conducted with great care and all data should be considered
before designing or using equipment to handle oxidizing gases.
Compatibility depends mainly on the operating conditions (pressure, temperature, gas velocity,
particles, equipment design, and application). The risk should particularly be considered with gases
such as oxygen, fluorine, and chlorine. Most of the non-metallic materials can be ignited relatively
easily when in contact with highly oxidizing gases.
The selection of a material for use with oxygen and/or an oxygen enriched atmosphere is primarily
a matter of understanding the circumstances that cause the material to react with oxygen. Most
materials in contact with oxygen will not ignite without a source of ignition energy (e.g. friction, heat
of compression, particle impact, etc.). When an energy input rate, as converted to heat, is greater
than the rate of heat dissipation, and the resulting heat increase is continued for sufficient time,
ignition and combustion will occur.
Thus, two general factors shall be considered :
a) the material's ease of ignition ;
b) the different energy sources that will produce a sufficient increase in the temperature of the
material.
NOTE 2: These general factors should be viewed in the context of the entire system design
so that the specific factors listed below will assume the proper relative significance.
The specific factors to take into consideration are :
- the properties of the materials, which include the factors affecting ease of ignition and the
conditions affecting potential resulting damage (heat of reaction) ;
- the operating conditions : e.g. pressure, temperature, oxygen and/or oxidizing gas
concentrations , influence of dilutant (e.g. helium), surface contamination ;
- the potential sources of ignition (e.g. friction, heat of compression, heat from mass impact,
heat form particle impact, static electricity, electrical arc, resonance, internal flexing) ;
- possible consequence (e.g. effects on the surroundings such as propagation of fire) ;
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- additional factors (e.g. performance requirements, prior experience, availability and cost).
In conclusion the evaluation of compatibility of non-metallic materials is more critical than that of
metallic materials, which generally perform well when in contact with liquid/gaseous oxygen.
6.2.1.2 Specifications for oxidizing gases
In accordance with 6.2.1.1, it is not possible to make a simple specification concerning the
compatibility of non-metallic materials with oxidizing gases such as oxygen, chlorine, nitric oxide,
nitrous oxide, nitrogen dioxide, etc.
For fluorine, which is the most oxidizing gas, all non metallic materials are "not recommended",
normally only metallic materials should be used.
Oxygen and the other oxidizing gases can react violently when tested with all non-metallic
materials listed in 4.2 a), 4.2 b) and 4.2 c). PTFE and FKM are more resistant to ignition than the
other plastics and elastomers. HC lubricants are not recommended. Under certain conditions all
the other plastics and elastomers listed can be safely used in oxidizing service without presenting
some of the disadvantages of PTFE (poor mechanical properties, risk of release of toxic products
for breathing gas applications) or FKM (swelling, bad mechanical properties at low
temperature,etc.)
Consequently, non-metallic materials may only be used if it has been proven by tests (or long and
safe service experience), taking into account all the operating conditions and especially the design
of the equipment, that their use is safe. For example, gas cylinder valves shall be tested according
to EN 849:1996 or ISO 10297 for oxygen service. Fluid lubricants shall be tested according to
EN 1797-1.
6.2.2 Weight loss (W)
6.2.2.1 Extraction
Solvent extraction of plasticizers from elastomers can cause shrinkage, especially in highly
plasticized products.
1)
Some solvents, e.g. acetone or DMF used for dissolved gases such as acetylene, can damage
non-metallic materials.
Liquefied gases can act as solvents.
6.2.2.2 Chemical attack
Some non-metallic materials can be chemically attacked by gases. This attack can sometimes lead
to the complete destruction of the material, e.g. the chemical attack of silicone elastomer by
ammonia.
1)
Dimethylformamide
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6.2.3 Swelling of material (S)
Elastomers are subject to swelling due to gas (or liquid) absorption. This can lead to an
unacceptable increase of dimensions (especially for O-rings) or the cracking due to sudden out-
gassing when the partial pressure is decreased, e.g. carbon dioxide and chlorofluorocarbons.
Appreciable swelling can be masked by
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11114-2
Première édition
2000-12-15
Bouteilles à gaz transportables —
Compatibilité des matériaux des bouteilles
et des robinets avec les contenus
gazeux —
Partie 2:
Matériaux non métalliques
Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials
with gas contents —
Part 2: Non-metallic materials
Numéro de référence
ISO 11114-2:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 11114-2:2000(F)
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Imprimé en Suisse
ii © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11114-2:2000(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 confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de faire partie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des élémentsdelaprésente partie de l'ISO 11114 peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 11114-2 a étéélaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en
collaboration avec le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz, conformément à l’Accord de coopération
technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Tout au long du texte de la présente norme, lire «…la présente norme européenne…» avec le sens de «…la
présente Norme internationale…».
L'ISO 11114 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Bouteilles à gaz transportables —
Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux:
— Partie 1: Matériaux métalliques
— Partie 2: Matériaux non métalliques
— Partie 3: Essai d'auto-inflammation sous atmosphère d'oxygène
— Partie 4: Méthodes d'essais pour la compatibilité de l'hydrogène avec les métaux
L'annexe A de la présente partie de l'ISO 11114 est donnée uniquement à titre d'information.
© ISO 2000 – Tous droits réservés iii
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ISO 11114-2:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.v
Introduction .vi
1 Domaine d'application.1
2Références normatives .1
3Termesetdéfinitions.1
4Matériaux .2
5Critères généraux .3
6Critères spécifiques.3
7 Données de compatibilité .6
Annexe A (informative) Index des gaz.15
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ISO 11114-2:2000(F)
Avant-propos
Le texte de l'EN ISO 11114-2:2000 a étéélaboré par le Comité Technique CEN/TC 23 “Bouteilles à gaz
transportables” dont le secrétariat est tenu par le BSI, en collaboration avec le Comité Technique ISO/TC 58
“Bouteilles à gaz”.
Cette norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soit
par entérinement, au plus tard en mars 2001, et toutes les normes nationales en contradiction devront être retirées
au plus tard en juin 2001.
SelonleRèglement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sont
tenus de mettre cette norme européenne en application: Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne,
Finlande, France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Portugal, République Tchèque,
Royaume-Uni, Suède et Suisse.
La présente norme européenne a été citéeen référence dans le RID et/ou les annexes techniques de l'ADR. Par
conséquent, dans ce contexte les normes, listées dans les références normatives et couvrant les exigences de
baseduRID/ADR nontraitées dans la présente norme, ne sont normatives que lorsque les normes elles-mêmes
sont référencées dans le RID et/ou les annexes techniques de l'ADR.
© ISO 2000 – Tous droits réservés v
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ISO 11114-2:2000(F)
Introduction
La présente norme fait partie d'une norme en trois parties traitant de la compatibilité des gaz et des mélanges
gazeux avec les matériaux suivants :
� Partie 1 : Matériaux métalliques
� Partie 2 : Matériaux non métalliques
� Partie 3 : Essai d'auto-inflammation sous atmosphère d'oxygène
La présente norme traite de la compatibilité des matériaux non métalliques, utiliséspour lesbouteilles à gaz et les
robinets de bouteilles à gaz avec le contenu gazeux de la bouteille. La compatibilité des matériaux métalliques fait
l'objet de la norme EN ISO 11114-1.
Des matériaux non métalliques sont souvent utilisés pour la construction des robinets des bouteilles à gaz comme
joints d'étanchéité, par exemple joints toriques, presse d'étoupe, sièges, ou comme produit de lubrification pour
éviter les frottements. Ils sont aussi fréquemment utiliséspourassurerl'étanchéité de la connexion
robinet/bouteille. Pour les bouteilles à gaz, ils sont parfois utiliséscomme revêtement interne ou comme liner pour
des matériaux composites.
Les matériaux non métalliques qui ne sont pas en contact avec le contenu gazeux ne sont pas couverts par la
présente norme.
Il n'existait jusqu'à présent aucune compilation reconnue concernant la compatibilité des matériaux non métalliques
des bouteilles à gaz/robinets avec le contenu gazeux. La présente norme indique donc l'état actuel des
connaissances sur ce sujet.
La présente norme repose sur l'expérience et les connaissances internationales actuelles. Elle ne couvre pas la
totalité du sujet et n'a pour but que de donner une orientation pour l'évaluation de la compatibilité des
combinaisons gaz/matériau. En l'absence d'informations concernant les gaz à un composant unique, certaines
données sont déduites de l'expérience acquise sur un mélange du gaz concerné avec un diluant.
vi © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11114-2:2000(F)
1 Domaine d'application
La présente norme donne des lignes directrices pour la sélection et l'évaluation de la compatibilité entre les
matériaux non métalliques des bouteilles à gaz/robinets avec le contenu gazeux des bouteilles. La présente norme
couvre également les cadres, tubes et fûts sous pression.
La présente norme peut se révéler utile pour les matériaux composites et les matériaux stratifiés.
Seule l'influence du gaz sur la transformation du matériau ou sur la modification de ses propriétésmécaniques est
considérée (par exemple une réaction chimique ou une modification de l'état physique). Les propriétésmécaniques
fondamentales des matériaux requises pour la conception d'un produit sont en général fournies par le fabricant du
matériau et ne sont donc pas abordées dans cette norme.
Les données de compatibilité indiquées se rapportent à des gaz à un composant unique mais elles peuvent être
utilisées dans une certaine mesure pour des mélanges gazeux. Les céramiques, les verres et les adhésifs ne sont
pas traitésdanscette norme.
D'autres aspects, tels que la qualité du gaz fourni, ne sont pas pris en compte.
2Références normatives
Cette norme comporte par référence datéeounon datée des dispositions d'autres publications. Ces références
normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après. Pour les
références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications ne
s'appliquent à cette norme que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non
datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.
EN 849:1996, Bouteilles à gaz transportables - Robinets de bouteilles - Spécifications et essais de type.
EN 1797-1, Récipients cryogéniques - Compatibilité entre gaz et matériaux - Partie 1 : Compatibilitéà l’oxygène.
EN ISO 11114-1, Bouteilles à gaz transportables - Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec
les contenus gazeux - Partie 1 : Matériaux métalliques (ISO 11114-1:1997).
ISO 10297, Bouteilles à gaz - Robinets de bouteilles à gaz rechargeables - Spécifications et essais de type.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
personne compétente
personne possédant les connaissances techniques, l'expérience et l'autorité nécessaires pour évaluer et autoriser
l'utilisation de certains matériaux avec certains gaz, ainsi que pour définir les conditions d'utilisation
correspondantes. Cette personne doit également avoir reçu une formation théorique dans la discipline technique
appropriée
3.2
acceptable
combinaison de matériau et de gaz jugée satisfaisante dans les conditions normales d'utilisation, pourvu que les
risques de non-compatibilité exposés au Tableau 1 soient pris en considération
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ISO 11114-2:2000(F)
3.3
non recommandé
combinaison de matériau et de gaz qui peut ne pas être sûre. Ce genre de combinaison peut être utilisée
néanmoins s'il a étéévalué et autorisé par une personne compétente qui en prescrit les conditions d'utilisation
4Matériaux
4.1 Généralités
Les matériaux non métalliques doivent être adaptés au service prévu. Ils sont adaptés si leur comptabilité est
indiquée comme acceptable dans le tableau 1 ou si des essais ou une expérience sur lelong termeetentoute
sécurité ont prouvé qu'ils possédaient les propriétés requises selon l'avis d’une personne compétente.
Dans les cas particuliers, il est admis d'utiliser des matériaux non compatibles s'ils sont suffisamment revêtus ou
protégés. Ceci ne devrait être possible que si tous les aspects de compatibilité ont été pris en compte et validés
par une personne compétente.
4.2 Types de matériaux
Les matériaux non métalliques les plus communément utilisés pour les bouteilles à gaz et les robinets peuvent être
classés dans les différents groupes suivants :
� les plastiques ;
� les élastomères ;
� les fluides de lubrification.
Les matériaux considérésdanslaprésente norme sont :
a) les matériaux plastiques :
� Polytétrafluoroéthylène (PTFE) ;
� Polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE) ;
� Polyfluorure de vinylidène (PVDF) ;
� Polyamide (PA) ;
� Polypropylène (PP).
b) les élastomères :
� Isobutène - isoprène Butyl (IIR) ;
� Nitrile (NBR) ;
� Chloroprène (CR) ;
� Chlorofluorocarbones (FKM) ;
� Silicone (Q) ;
� Ethylène Propylène (EPDM).
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ISO 11114-2:2000(F)
c) les fluides de lubrification :
� Hydrocarbone (HC) ;
� Fluorocarbone (FC).
5Critères généraux
Il est important de noter que ces matériaux désignent des groupes génériques. Il existe à l'intérieur de chacun de
ces groupes des différences dans les caractéristiques des matériaux, dues aux différents polymères et aux
formules particulières utilisés par les fabricants pour modifier les propriétés physiques et chimiques des matériaux.
Il est donc conseilléà l'utilisateur de se renseigner auprès du fabricant et, si nécessaire, de procéder à des essais
avant d'utiliser le matériau (par exemple pour des applications critiques telles qu'avec l'oxygène ou autres gaz
fortement oxydants).
Les fluides de lubrification sont souvent utilisés dans les robinets pour diminuer les frottements et l'usure des
parties mobiles. En ce qui concerne les robinets associés à des gaz oxydants, s'il doit y avoir lubrification et que ce
lubrifiant n'est pas compatible avec l'oxygène, les composants lubrifiés ne doivent pas être en contact avec le gaz.
Lorsque les produits de lubrification sont indiqués comme "non recommandés" dans le Tableau 1 pour des raisons
autres que "réaction violente" (F), ils peuvent être utilisés en toute sécurité et en général d'une manière
satisfaisante, pour des applications qui n'impliquent pas de contact avec le gaz dans le cadre d'une utilisation
normale. Un exemple de cette application est la lubrification du mécanisme de commande du côté du système
d'étanchéité du robinet débouchant sur l'atmosphère. Lorsque les produits de lubrification sont indiquéscomme
"non recommandés" pour cause de "réaction violente" (F), ils ne peuvent pas être utilisés y compris dans des
zones susceptibles d'être en contact avec le gaz même dans des conditions anormales par exemple dans le cas
de détérioration du système d'étanchéité du gaz. Lorsqu'un produit de lubrification ne peut pas être utilisé, il doit
être possible de spécifier des solutions de remplacement adaptées et sûres (par exemple, PTFE ou bisulfure de
molybdène). Il est conseillé de procéder à des essais de sécurité et de compatibilité avant d'appliquer le procédé
de lubrification envisagé.
Les propriétés des plastiques et des élastomères dépendent de la température. Des températures basses peuvent
provoquer un durcissement et une possibilité de fragilisation, alors que des températures élevées peuvent donner
lieu à un ramollissement du matériau avec possibilité de fluage. Les utilisateurs de ces matériaux doivent vérifier
leur comportement sur toute la plage des températures de fonctionnement, en général de - 50 °C à +65 °C pour
les bouteilles et de - 20 °C à +65 °C pour les robinets.
Certains matériaux se fragilisent à basse température, même pour des valeurs situées dans la plage de
fonctionnement normal (par exemple, les chlorofluorocarbones). Les températures engendrées par les fluides
frigorigènes ou les gaz cryogéniques, altèrent les propriétés de nombreux matériaux et il est donc conseillé d'agir
avec grande prudence lorsque la valeur des températures devient inférieure à -50 °C. Ce risque doit être pris en
considération, en particulier lors des transvasements par thermo-siphonnage à basse température ou d'autres
opérations similaires ainsi que pour des bouteilles remplies régulièrement à basse température (par exemple
CO ).
2
6Critères spécifiques
6.1 Généralités
La compatibilité entre des gaz et des matériaux non métalliques est affectée par des réactions chimiques et des
influences physiques, qui peuvent être classées comme indiqué ci-après.
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ISO 11114-2:2000(F)
6.2 Risques liés à la non compatibilité
6.2.1 Explosion et inflammation (oxydation/combustion) (F)
6.2.1.1 Principe
NOTE 1 L'expérience prouve que la majorité des accidents graves dus à une oxydation rapide ou à une combustion violente
se sont produits avec des gaz oxydants à haute pression. Il est conseillé de procéder à des recherches approfondies sur tous
les matériaux et tous les facteurs pouvant influer sur leur comportement et il convient d'étudier toutes les données avant de
concevoir ou d'utiliser des équipements destinés à transporter des gaz oxydants.
La compatibilité dépend principalement des conditions d'utilisation (pression, température, vitesse des gaz,
particules, conception de l'équipement et application). Il est recommandé d'évaluer les risques avant d'utiliser des
gaz tels que l'oxygène, le fluor et le chlore. La plupart des matériaux non métalliques sont facilement inflammables
au contact de gaz très oxydants.
La sélectiond'unmatériau pour une utilisation dans une atmosphère d'oxygène, ou enrichie en oxygène, repose
essentiellement sur la connaissance des causes qui provoquent la réaction de ce matériau avec l’oxygène. La
plupart des matériaux en contact avec l'oxygène ne s'enflamme pas en l'absence d'une source d'inflammation (par
exemple, frottement, chaleur dégagée par la compression, impact de particules, etc.). Lorsque l'apport d'énergie,
converti en chaleur, est supérieur au pouvoir de dissipation thermique, et que l'augmentation de chaleur est
poursuivie pendant une durée suffisante, il se produit alors le phénomène d'inflammation et de combustion.
En conséquence, deux facteurs généraux doivent êtrepris enconsidération :
a) l'inflammabilité du matériau ;
b) les différentes sources d'énergie qui vont provoquer l'élévation de température du matériau.
NOTE 2 Il convient de considérer ces facteurs généraux dans le contexte de l'intégralité du système afin que les facteurs
spécifiques énumérés ci-après prennent leur propre influence relative.
Les facteurs spécifiques à prendre en compte sont :
� les propriétés des matériaux qui incluent les facteurs agissant sur l'inflammabilité et les conditions agissant sur
les dommages potentiels (chaleur de réaction) ;
� les conditions de fonctionnement : par exemple, pression, température, concentration d'oxygène et/ou de gaz
oxydants, influence du diluant (par exemple, hélium), contamination de surface ;
� les sources potentielles d'inflammation (par exemple, frottement, chaleur de compression, chaleur d'impact de
masse ou de particules, électricité statique, arc électrique, phénomène de résonance, flexion interne) ;
� les conséquences possibles (par exemple, effets sur le milieu environnant tels que la propagation de
l'incendie) ;
� les facteurs supplémentaires (par exemple, exigences de performances, expérience antérieure, disponibilité et
coût).
En conclusion, l'évaluation de la compatibilité des matériaux non métalliques est une démarche plus critique que
celle appliquée aux matériaux métalliques qui ont généralement un meilleur comportement au contact de l'oxygène
liquide/gazeux.
6.2.1.2 Spécifications relatives aux gaz oxydants
Conformément à 6.2.1.1, il est impossible de formuler une spécification simple concernant la compatibilité des
matériaux non métalliques avec des gaz oxydants comme l'oxygène, le chlore, le monoxyde d'azote, le protoxyde
d'azote, le dioxyde d'azote, etc.
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ISO 11114-2:2000(F)
Pour le fluor, qui est le gaz le plus oxydant, tous les matériaux non métalliques sont "non recommandés" et
normalement seuls des matériaux métalliques devraient être utilisés.
L'oxygène et les autres gaz oxydants peuvent réagir violemment lors des essais avec tous les matériaux non
métalliques énumérés en 4.2 a), 4.2 b) et 4.2 c). Le PTFE et le FKM sont davantage résistants à l'inflammation que
les autres plastiques et élastomères. Les lubrifiants HC ne sont pas recommandés. Dans certaines conditions, tous
les autres plastiques et élastomères énumérés peuvent être utilisésentoute sécurité en service oxydant sans
présenter certains des inconvénients du PTFE (mauvaises propriétésmécaniques, risque de libération de produits
toxiques pour les applications avec des gaz respiratoires) ou du FKM (gonflement, mauvaises propriétés
mécaniques à basse température, etc.).
Par conséquent, les matériaux non métalliques ne peuvent être utilisés que si des essais (ou une expérience en
service sur le long terme et en toute sécurité) ont prouvé que leur utilisation est sûre, en tenant compte de toutes
les conditions de fonctionnement et en particulier de la conception de l'équipement. Par exemple, les robinets de
bouteilles à gaz doivent être soumis à essai conformément à l'EN 849:1996 ou à l'ISO 10297 pour le service
oxygène. Les fluides de lubrification doivent être soumis à essai conformément à l'EN 1797-1.
6.2.2 Perte de masse (W)
6.2.2.1 Extraction
Dans les élastomères, l'extraction du solvant des plastifiants peut provoquer un retrait, en particulier pour les
produits hautement plastifiés.
1)
Certains solvants, par exemple l'acétone ou le DMF , utilisés pour des gaz dissous comme l'acétylène, peuvent
endommager les matériaux non métalliques.
Les gaz liquéfiés peuvent agir comme des solvants.
6.2.2.2 Attaque chimique
Certains matériaux non métalliques peuvent être attaqués chimiquement par des gaz. Cette attaque peut parfois
conduire à la destruction totale du matériau, par exemple l'attaque chimique d'un élastomère au silicone par
l'ammoniac.
6.2.3 Gonflement des matériaux (S)
De par leur pouvoir d'absorption des gaz (ou des liquides), les élastomères sont sujets au gonflement. Ceci peut
provoquer une augmentation inacceptable des dimensions (en particulier pour les joints toriques) ou des fissures
dues à la soudaine libération du produit gazeux lors d'une diminution de la pression partielle, par exemple, le
dioxyde de carbone et les chlorofluorocarbones.
Un gonflement appréciable peut être masqué par l'extraction des plastifiants et des matériaux de charge. D'autres
effets importants, tels que la modification de la résistance mécanique et de la dureté, doivent aussi être pris en
compte.
Des variations de la composition et de la formule d'un élastomère donné peuvent provoquer des différences
significatives des capacités de gonflement du matériau.
Dans la présente norme, un gonflement supérieur à environ 15 % en utilisation normale, est indiqué par les lettres
NR (non recommandé) ; un gonflement inférieur à cette valeur est indiqué par la lettre A (acceptable) à condition
que les autres risques soient eux aussi acceptables.
1)
Diméthylformamide.
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6.2.4 Modification des propriétésmécaniques (M)
Les gaz peuvent provoquer une modification inacceptable des propriétésmécaniques de certains matériaux non
métalliques. Ceci peut par exemple, augmenter la dureté et diminuer l'élasticité.
6.2.5 Autres critères de compatibilité
6.2.5.1 Impuretésdanslegaz (I)
Certains gaz contiennent des impuretés qui peuvent se révéler incompatibles avec les matériaux devant être
utilisés (par exemple l'acétone dans l'acétylène ou leHS dans le méthane).
2
6.2.5.2 Contamination du matériau (C)
Certains matériaux sont contaminés lors de leur utilisation par le contact de gaz toxiques et deviennent à leur tour
dangereux (par exemple, pendant les opérations de maintenance de l'équipement).
6.2.5.3 Dégagement de produits toxiques (D)
De nombreux matériaux, lorsqu'ils sont soumis à des conditions extrêmes(tellesque des températures élevées),
peuvent dégager des vapeurs toxiques. Ce risque doit êtrepris enconsidération, en particulier pour les gaz
respiratoires.
6.2.5.4 Vieillissement (G)
Le vieillissement est le changement graduel des propriétésmécaniques et physiques du matériau, dûà
l'environnement dans lequel il est utilisé ou stocké. De nombreux élastomères et plastiques sont particulièrement
sensibles au vieillissement. Certains gaz comme l'oxygène peuvent accélérer le processus de vieillissement et
conduire parfois à la fragilisation.
6.2.5.5 Perméation (P)
La perméation est un processus lent suivant lequel des gaz passent à travers les matériaux.
La perméation de certains gaz (comme l'hélium, l'hydrogène ou le dioxyde de carbone) à travers des matériaux
non métalliques peut être très importante. Pour un matériau donné, le taux de perméation dépend principalement
de la température, de la pression, ainsi que de l'épaisseur et de la surface du matériau en contact avec le gaz.
Pour un type donné de plastique ou d'élastomère, le poids moléculaire et la formule du plastifiant et des autres
additifs, peuvent donner lieu à un large éventail de taux de perméation.
Ce risque doit être pris en considération pour les effets qu'il peut entraîner sur le milieu environnant (par exemple
toxicité, potentiel d'inflammabilité).
7 Données de compatibilité
7.1 Tableau de compatibilité
Dans le Tableau 1, les données de compatibilité sont indiquées à l'aide des symboles et abréviations définis en
7.2.1 et 7.2.2. Lorsqu'une combinaison gaz/matériau n'est pas recommandée, la raison principale en est indiquée à
l'aide de l'abréviation correspondante pour le risque liéà la non compatibilité (voir en 6.2). Les abréviations sont
également parfois utilisées pour les combinaisons acceptables afin de représenter un risque limité.
NOTE Le Tableau A.1 donne la liste des gaz du Tableau 1 présentée par ordre alphabétique avec le numéro UN.
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7.2 Symboles et abréviations
7.2.1 Symboles de compatibilité
A = acceptable dans des conditions normales d’utilisation.
NR = non recommandé pour une utilisation générale mais pouvant être utilisé lorsqu'il a étéévalué
ou autorisé par une personne compétente qui en précise les conditions d'utilisation.
? = aucune recommandation n'est possible du fait d'un manque d'informations ou parce que la
compatibilité dépend des conditions d'utilisation. Le matériau peut être utilisé lorsqu'il a été
évalué ou autorisé par une personne compétente qui en précise les conditions d'utilisation.
7.2.2 Abréviations des matériaux
Voir en 4.2.
7.2.3 Abréviations pour les risques liés à la non compatibilité
Voir en 6.2.
7.2.4 Exemples
A
P
Symbole de compatibilité =A
Abréviation pour le risque liéà la non compatibilité =P
Cet exemple montre une combinaison gaz/matériau acceptable, convenant pour des conditions de service
normales à condition de prendre en compte le risque de perméation.
NR
F,C
Symbole de compatibilité = NR
Abréviation pour le risque liéà la non compatibilité :
� premier risque = F ;
� second risque = C.
Cet exemple montre une combinaison gaz/matériau non recommandée pour une utilisation générale, présentant
des risques de non compatibilité en matière d'explosion et d'incendie (premier risque) et de contamination du
matériau (second risque).
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Tableau 1 - Compatibilité des matériaux non métalliques avec des gaz
Plastiques Elastomères Fluides de
lubrification
N° Nom Formule R # PTFE PCTFE PVDF PA PP IIR NBR CR FKM Q EPDM HC FC
1 ACETYLENE C H AAAA AA NR NR NR NR ANR NR
2 2 W,I W,I W,I W,I W,I W,I W,I
2AMMONIAC NH AANR AAA A ?NR NR ANR A
3 G,W W W W W
3 ARGON Ar AAAAAA AAAAAAA
4ARSINE AsH AAAA? A AAAAANR NR
3 C,D C,D
5 TRICHLORURE DE BORE BCl AAANR ANR NR NR ANR NR NR A
3 W W W W W W W
6 TRIFLUORURE DE BORE BF AAANR ANR NR NR ANR NR NR A
3 W W W W W W
7 BROMOCHLORODIFLUOROMETHANE CBrClF R12B1 A A AAA NR A A ??NR A
2 S S W W
8 BROMOTRIFLUOROMETHANE CBrF R13B1 A A ?A A A A A NR NR ? A A
3 S S,W S S S S W W
9 BROMOTRIFLUOROETHYLENE C BrF R123B1 A A ???? ?????A A
2 3 S W W
10 BUTADIENE (1,2) C H AAAAANR NR NR ANR NR NR A
4 6 S,M S,M S,M S,M S,M W
11 BUTADIENE (1,3) C H AAAAANR NR NR ANR NR NR A
4 6 S,M
...
Questions, Comments and Discussion
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