ISO 20088-3:2018
(Main)Determination of the resistance to cryogenic spillage of insulation materials — Part 3: Jet release
Determination of the resistance to cryogenic spillage of insulation materials — Part 3: Jet release
This document describes a method for determining the resistance of a cryogenic spill protection (CSP) system to a cryogenic jet as a result of a pressurized release which does not result in immersion conditions. It is applicable where CSP systems are installed on carbon steel and will be in contact with cryogenic fluids. A cryogenic jet can be formed upon release from process equipment operating at pressure (e.g. some liquefaction processes utilize 40 to 60 bar operating pressure). Due to high pressure discharge, the cryogenic spillage protection can be compromised by the large momentum combined with extreme cryogenic temperature. Although the test uses liquid nitrogen as the cryogenic liquid, the test described in this document is representative of a release of LNG, through a 20 mm orifice or less, at a release pressure of 6 barg or less, based upon simulated parameters 1 m from the release point. Confidence in this test being representative is based upon a comparison of the expected dynamic pressure of the simulated release in comparison with dynamic pressure from releases in accordance with this document. It is not practical in this test to cover the whole range of cryogenic process conditions found in real plant conditions; in particular the test does not cover high pressure cryogenic jet releases that might be found in refrigeration circuits and in LNG streams immediately post-liquefaction. Liquid nitrogen is used as the cryogenic medium due to the ability to safely handle the material at the pressures described in this document. The test condition is run at nominally 8 barg pressure. ISO 20088-1 covers cryogenic release scenarios which can lead to pooling conditions for steel work protected by cryogenic spill protection as a result of a jet release or low pressure release of LNG or liquid nitrogen. ISO 20088-2 covers vapour phase exposure conditions as a result of a jet release or low pressure release of LNG or liquid nitrogen.
Détermination de la résistance des matériaux d'isolation thermique suite à un refroidissement cryogénique — Partie 3: Émission sous forme de jet
Ce document décrit une méthode pour déterminer la résistance à l'émission d'un jet cryogénique sur les systèmes de protection contre le jet cryogénique (CSP) qui ne résulte pas dans des conditions d'immersion. Elle s'applique quand des systèmes CSP sont installés sur de l'acier au carbone et sont appelés à être en contact avec des fluides cryogéniques. Un jet cryogénique peut être émis par des équipements de procédés fonctionnant sous haute pression (par exemple certains procédés de liquéfaction utilisent une pression de service comprise entre 40 bar et 60 bar). Du fait de la haute pression d'émission, la protection contre le jet cryogénique peut être compromise en raison d'une grande quantité de mouvement à une température cryogénique extrême. Bien que l'essai utilise de l'azote liquide comme liquide cryogénique, l'essai décrit dans ce document est représentatif d'une émission de GNL, par un orifice de 20 mm ou moins, à une pression d'émission de 6 bar ou moins, sur la base de paramètres simulés à 1 m de le point d'émission. La confiance dans le fait que cet essai est représentatif repose sur une comparaison de la pression dynamique attendue de l'émission simulée par rapport à la pression dynamique provenant des émissions, conformément au présent document. Dans cet essai, il n'est pas pratique de couvrir l'ensemble des conditions de processus cryogéniques rencontrées dans des conditions réelles d'usine; en particulier, l'essai ne couvre pas les émissions de jets cryogéniques à haute pression qui pourraient se trouver dans les circuits de réfrigération et dans les flux de GNL immédiatement après la liquéfaction. L'azote liquide est utilisé comme milieu cryogénique en raison de sa capacité à manipuler le matériau en toute sécurité aux pressions décrites dans ce document. La condition de test est exécutée à une pression nominale de 8 bars. L'ISO 20088‑1 traite des scénarios d'émission cryogéniques pouvant conduire à des conditions de flaque pour les aciers protégés par une protection cryogénique contre les émissions résultant d'une émission par jet ou d'un dégagement à basse pression de GNL ou d'azote liquide. L'ISO 20088‑2 couvre les conditions d'exposition à la phase vapeur résultant d'une émission de jet ou d'un dégagement de GNL ou d'azote liquide à basse pression.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20088-3
First edition
2018-11
Determination of the resistance
to cryogenic spillage of insulation
materials —
Part 3:
Jet release
Détermination de la résistance des matériaux d'isolation thermique
suite à un refroidissement cryogénique —
Partie 3: Émission sous forme de jet
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Test configurations . 2
4.1 General . 2
5 Construction of the test apparatus and substrates . 2
5.1 General . 2
5.2 Material . 3
5.3 Release nozzle. 3
5.3.1 Nozzle construction . 3
5.3.2 Nozzle position . 4
5.4 Specimen support . 4
5.5 Recirculation chamber . 6
6 Cryogenic spill protection materials . 6
6.1 General . 6
6.2 Wet applied coating systems .10
6.3 Preformed system testing .10
7 Instrumentation for test specimens .10
7.1 General .10
7.2 Thermocouple location .10
8 Test environment .10
9 Test procedure .12
10 Repeatability and reproducibility .13
11 Uncertainty of measurement .13
12 Test report .13
13 Practical applications of test results .14
13.1 General .14
13.2 Performance criteria .14
13.2.1 General.14
13.2.2 Coatings and spray-applied materials .15
13.2.3 Systems and assemblies .15
13.3 Factors affecting the validity of the test .15
13.3.1 General.15
13.3.2 Failure at nozzle .15
13.3.3 Failure of thermocouples . .15
Annex A (normative) Methods of fixing thermocouples .17
Annex B (normative) Complete set-up .18
Annex C (informative) Classification .21
Bibliography .23
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore
structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 9, Liquefied natural
gas installations and equipment.
A list of all parts in the ISO 20088 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
Introduction
The test is intended to be, as far as practicable, representative of a potential accidental pressurized
release of cryogenic liquid natural gas (LNG) manufactured in industrial plants. The test includes:
a) an initial enhanced cooling effect due to the momentum driven liquid contact with the substrate;
b) a localized force that may be expected in a cryogenic jet release.
This test is designed to give an indication of how cryogenic spill protection systems will perform when
subjected to a sudden cryogenic jet release.
The dimensions of the test specimen might be smaller than typical items of structure and plant. The
liquid cryogenic jet mass flow rates can be substantially less than that which might occur in a credible
event. However, the thermal and mechanical loads imparted to the cryogenic spill protection systems
from the cryogenic jet release, described in this document, are representative of a cryogenic LNG jet
release with hole size 20 mm or less and release pressure less than or equal to 6 barg.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20088-3:2018(E)
Determination of the resistance to cryogenic spillage of
insulation materials —
Part 3:
Jet release
CAUTION — The attention of all persons concerned with managing and carrying out cryogenic
spill tests is drawn to the fact that liquid nitrogen testing can be hazardous and that there is a
danger of condensing liquid oxygen (fire/explosion), receiving a ‘cold burn’ and/or the possibility
that harmful gases (risk of anoxia) can be evolved during the test. Mechanical and operational
hazards can also arise during the construction of the test elements or structures, their testing
and disposal of test residues. An assessment of all potential hazards and risks to health shall
be made and safety precautions identified and provided. Appropriate training and Personal
Protection Equipment shall be given to relevant personnel. The test laboratory is responsible for
conducting an appropriate risk assessment in order to consider the impact of liquid and gaseous
nitrogen exposure to equipment, personnel and the environment.
1 Scope
This document describes a method for determining the resistance of a cryogenic spill protection
(CSP) system to a cryogenic jet as a result of a pressurized release which does not result in immersion
conditions. It is applicable where CSP systems are installed on carbon steel and will be in contact with
cryogenic fluids.
A cryogenic jet can be formed upon release from process equipment operating at pressure (e.g. some
liquefaction processes utilize 40 to 60 bar operating pressure). Due to high pressure discharge, the
cryogenic spillage protection can be compromised by the large momentum combined with extreme
cryogenic temperature.
Although the test uses liquid nitrogen as the cryogenic liquid, the test described in this document
is representative of a release of LNG, through a 20 mm orifice or less, at a release pressure of 6 barg
or less, based upon simulated parameters 1 m from the release point. Confidence in this test being
representative is based upon a comparison of the expected dynamic pressure of the simulated release
in comparison with dynamic pressure from releases in accordance with this document.
It is not practical in this test to cover the whole range of cryogenic process conditions found in real
plant conditions; in particular the test does not cover high pressure cryogenic jet releases that might be
found in refrigeration circuits and in LNG streams immediately post-liquefaction.
Liquid nitrogen is used as the cryogenic medium due to the ability to safely handle the material at the
pressures described in this document. The test condition is run at nominally 8 barg pressure.
ISO 20088-1 covers cryogenic release scenarios which can lead to pooling conditions for steel work
protected by cryogenic spill protection as a result of a jet release or low pressure release of LNG or
liquid nitrogen. ISO 20088-2 covers vapour phase exposure conditions as a result of a jet release or low
pressure release of LNG or liquid nitrogen.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
cryogenic jet release
unintended exposure to cryogenic liquid as a result of a pressurized release
3.2
cryogenic spill protection
CSP
coating or cladding arrangement, or free-standing system which, in the event of a cryogenic jet release,
will provide insulation to restrict the heat transfer rate from the substrate
3.3
limiting temperature
minimum temperature that the equipment, assembly or structure to be protected may be allowed to reach
3.4
nozzle
assembly from which the cryogenic liquid is released as a jet
3.5
sponsor
person or organization that requests a test
3.6
specimen owner
person or company that holds/produces a material to test
4 Test configurations
4.1 General
The configuration under which the test is conducted is where the specimen is placed horizontally at
height on suitable supports. The test piece is impacted at the mid-point by a horizontal liquid nitrogen
cryogenic jet release. Due to safety concerns, it is proposed that the test should only be performed
outside, unless there are sufficient safeguards implemented to mitigate the confined space and liquid
nitrogen safety risks.
5 Construction of the test apparatus and substrates
5.1 General
The key items required for the test are:
— a nozzle and cryogenic liquid feeder assembly where the temperature and pressure of the liquid can
be measured at the point the liquid enters the reducing diameter pipe to the nozzle;
— liquid nitrogen of sufficient volume for the test duration supplied from a tanker capable of offload
via a pump to generate the required stable pressure at the nozzle;
— a carbon steel specimen protected with CSP;
2 © ISO 2018 – All rights reserved
— thermocouples to determine the temperature as a function of time in the steel specimen.
5.2 Material
The steel grade used for the test is to be recorded. Where welded plate girders are used, construction is
to be representative of the as-built structure. All dimensions are in millimetres and, unless otherwise
stated, the following tolerances shall be used:
— whole number ± 1,0 mm;
— decimal to point ,0 ± 0,4 mm;
— decimal to point ,00 ± 0,02 mm;
— angles ± 0’ 30”;
— radius ± 0,4 mm.
Test specimens shall include as a minimum a beam of designation 406 mm × 178 mm × 60 kg/m
or tubular specimen of wall thickness 6,3 mm and outer diameter between 270 mm and 350 mm
(including the cryogenic spill protection material). All test specimens are to be 2,5 m in length unless
otherwise agreed by the sponsor.
5.3 Release nozzle
5.3.1 Nozzle construction
Liquid nitrogen is released towards the specimen from a nozzle as shown in Figure 1. The nozzle shall
be of length (150 ± 1,0) mm, constructed from 10 mm nominal diameter stainless steel pipe with
outside diameter of 20 mm to 30 mm, -0,5/+0,5 mm giving a wall thickness between 5 mm and 10 mm.
The nozzle shall not be tapered and the end shall be clean cut with no chamfering of pipe walls. The
nozzle is fed with liquid nitrogen from a 52,5 mm diameter schedule 40 stainless steel pipe gradually
reducing in internal diameter to 10 mm over a length of 200 mm to 250 mm.
Dimensions in millimetres
Key
1 welds
2 slip-on flange
3 reducing section
4 butt weld
5 straight-sided nozzle
Figure 1 — Feed pipe and nozzle construction with a nozzle of 10 mm wall thickness
5.3.2 Nozzle position
The nozzle shall be positioned horizontally in front of the test specimen, focussed at the centre point
such that the cryogenic jet release impacts normal to the web of the beam [dry film thickness (DFT)
measurement point 7] or normal to a tangent drawn where the radius of the tube intersects the centre
point of the tubular (DFT measurement point 3) as shown in Figure 4. The tip of the nozzle shall be
located (500 ± 10) mm from the protected surface of the test specimen as shown in Figure 2.
5.4 Specimen support
A generic support shall be used to hold and support the test specimen. The support shall be fabricated
from a material resistant to cryogenic temperatures. It is the responsibility of the test laboratory to
ensure proper design of such an item and to ensure that pool formation of cryogenic liquid cannot occur
and come in contact with the sample (for tubular specimens, no liquid should be allowed to enter the
inside of the specimen). An example is given in Figure 2 with more detailed figures showing the overall
test configuration in Annex B.
4 © ISO 2018 – All rights reserved
Dimensions in millimetres
a) Beam configuration (side view — including environmental chamber)
b) Pipe configuration (side view — including environmental chamber)
Key
1 environmental chamber
2 release nozzle (8 ± 0,8) barg (average pressure ±standard deviation)
3 specimen (beam shown)
4 specimen (and recirculation and protective chambers) supports
5 recirculation chamber (insulated on back surface)
6 protective chamber (support and stability)
7 specimen (tubular shown)
Figure 2 — Example of specimen support and side view configuration
5.5 Recirculation chamber
A recirculation chamber as shown in Figure 3 shall be placed behind the specimen to provide the means
to standardize the atmospheric test environment. Insulation board (U Value maximum 1,25 W/m .K) is
to be affixed to the rear of the recirculation chamber. To provide extra support and stability, a steel box
is to be attached to the rear of the recirculation chamber as shown in Figure 2 (refer to ISO 22899-1).
Dimensions in millimetres
a
Thirteen holes drilled ∅18.
Figure 3 — Recirculation chamber
6 Cryogenic spill protection materials
6.1 General
CSP systems generally come in two forms; wet applied materials/coatings and preformed systems.
Preformed systems include boards, tiles, blankets, sandwich panels, etc., and are characterized by
systems that include joints and fixings. Preformed systems may be used in conjunction with wet applied
materials.
6 © ISO 2018 – All rights reserved
The application/installation methodology, including any necessary surface preparation, reinforcement,
thickness, top-coats, field joints, etc., is to be determined by the sponsor and/or specimen owner and
details provided for inclusion within the test report.
The thickness for sprayed applied systems shall be measured as close as practicable to the positions
identified in Figure 4, avoiding readings directly over thermocouples wires which may give false
readings. For preformed systems, thicknesses shall be measured for the system components at
locations on the specimen corresponding to those shown in Figure 4. If there are clear signs of thinning
or thickening at positions away from those indicated for measurement, additional measurements
should be taken and reported.
Dimensions in millimetres
a) Beam DFT measurement locations
8 © ISO 2018 – All rights reserved
b) Tubular DFT measurement locations
Key
1 recirculation chamber
2 beam sample
3 pipe sample
a
Top.
b
Exposed face.
c
Bottom.
d
Unexposed face.
e
Centre line.
f
Exposed face centre line.
g
Unexposed face centre line.
Figure 4 — Thickness measurement points for
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20088-3
Première édition
2018-11
Détermination de la résistance des
matériaux d'isolation thermique suite
à un refroidissement cryogénique —
Partie 3:
Émission sous forme de jet
Determination of the resistance to cryogenic spillage of insulation
materials —
Part 3: Jet release
Numéro de référence
©
ISO 2018
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Configurations d'essai . 2
4.1 Généralités . 2
5 Construction des éléments d'essai et des substrats . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Matériau . 3
5.3 Embout de décharge . 3
5.3.1 Construction de l’embout . 3
5.3.2 Position de l'embout . 4
5.4 Table porte-échantillon . 4
5.5 Chambre de recirculation . 6
6 Matériaux de protection contre la fuite cryogénique. 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Systèmes de revêtements appliqués liquides .10
6.3 Essai de systèmes préformés .10
7 Instruments pour les échantillons d’essais .10
7.1 Généralités .10
7.2 Emplacement des thermocouples .10
8 Environnement d'essai.10
9 Procédure d'essai .12
10 Répétabilité et reproductibilité .13
11 Incertitude de mesure .13
12 Rapport d'essai .13
13 Applications pratiques des résultats d'essai .14
13.1 Généralités .14
13.2 Critères de performance .14
13.2.1 Généralités .14
13.2.2 Revêtements et matériaux appliqués par pulvérisation .15
13.2.3 Systèmes et ensembles .15
13.3 Facteurs compromettant la validité de l'essai .15
13.3.1 Généralités .15
13.3.2 Défaillance au niveau de l'embout .16
13.3.3 Défaillance des thermocouples .16
Annexe A (normative) Méthodes de fixation des thermocouples .17
Annexe B (normative) Montage complet .18
Annexe C (informative) Classification .21
Bibliographie .23
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré 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 9, Equipements et
installations pour le gaz naturel liquéfié (GNL)
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20088 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent essai a pour objet, dans la mesure du possible, d'être représentatif d’une éventuelle émission
sous pression accidentelle de gaz naturel liquéfié (GNL) cryogénique fabriqué dans des installations
industrielles. Cet essai comprend:
a) un effet initial de renforcement du refroidissement du au contact liquide entraîné par la quantité de
mouvement avec le substrat;
b) une force localisée que l’on peut attendre lors de l’émission d'un jet cryogénique.
Cet essai est destiné à donner une indication de la manière dont les matériaux de protection contre la
fuite cryogénique se comportent en cas d'exposition soudaine à un jet cryogénique.
Les dimensions de l'échantillon peuvent être inférieures à celles d'éléments types de structure et
d'installation. Le jet peut être considérablement moindre que celui qui pourrait se produire dans le cas
d'un événement probable. Toutefois, les charges thermiques et mécaniques individuelles auxquelles
sont soumis les matériaux de protection contre la fuite cryogénique du fait du jet cryogénique, décrit
dans ce document, sont représentatifs d'une émission de jet de GNL cryogénique avec une taille de trou
de 20 mm ou moins et une pression de relâchement inférieure ou égale à 6 bar.
NORME INTERNATIONALE ISO 20088-3:2018(F)
Détermination de la résistance des matériaux d'isolation
thermique suite à un refroidissement cryogénique —
Partie 3:
Émission sous forme de jet
AVERTISSEMENT — L'attention de toutes les personnes impliquées dans la gestion et la
réalisation de l'essai de fuite cryogénique est attirée sur le fait que les essais à l'azote liquide
peuvent être dangereux, et qu'il y a un risque de recevoir une «brûlure froide» et/ou une
possibilité que des gaz nocifs (risque d'anoxie) soient générés au cours de l'essai. Des dangers
mécaniques et opérationnels peuvent également survenir durant la construction d'éléments
ou de structures d'essai, au cours des essais eux-mêmes et lors de l'élimination des résidus
d'essais. Les dangers et risques potentiels pour la santé doivent être évalués, et des précautions
de sécurité doivent être identifiées et communiquées. Une formation et des équipements de
protection individuelle appropriés doivent être fournis au personnel concerné. Le laboratoire
d'essais est chargé de réaliser une évaluation des risques appropriée afin de prendre en
compte l'impact de l'exposition à l'azote liquide et gazeux de l'équipement, du personnel et de
l'environnement.
1 Domaine d'application
Ce document décrit une méthode pour déterminer la résistance à l’émission d’un jet cryogénique sur
les systèmes de protection contre le jet cryogénique (CSP) qui ne résulte pas dans des conditions
d’immersion. Elle s'applique quand des systèmes CSP sont installés sur de l'acier au carbone et sont
appelés à être en contact avec des fluides cryogéniques.
Un jet cryogénique peut être émis par des équipements de procédés fonctionnant sous haute pression
(par exemple certains procédés de liquéfaction utilisent une pression de service comprise entre 40 bar
et 60 bar). Du fait de la haute pression d’émission, la protection contre le jet cryogénique peut être
compromise en raison d'une grande quantité de mouvement à une température cryogénique extrême.
Bien que l’essai utilise de l’azote liquide comme liquide cryogénique, l’essai décrit dans ce document
est représentatif d’une émission de GNL, par un orifice de 20 mm ou moins, à une pression d’émission
de 6 bar ou moins, sur la base de paramètres simulés à 1 m de le point d’émission. La confiance dans
le fait que cet essai est représentatif repose sur une comparaison de la pression dynamique attendue
de l’émission simulée par rapport à la pression dynamique provenant des émissions, conformément au
présent document.
Dans cet essai, il n’est pas pratique de couvrir l’ensemble des conditions de processus cryogéniques
rencontrées dans des conditions réelles d’usine; en particulier, l’essai ne couvre pas les émissions de
jets cryogéniques à haute pression qui pourraient se trouver dans les circuits de réfrigération et dans
les flux de GNL immédiatement après la liquéfaction.
L'azote liquide est utilisé comme milieu cryogénique en raison de sa capacité à manipuler le matériau en
toute sécurité aux pressions décrites dans ce document. La condition de test est exécutée à une pression
nominale de 8 bars.
L'ISO 20088-1 traite des scénarios d’émission cryogéniques pouvant conduire à des conditions de
flaque pour les aciers protégés par une protection cryogénique contre les émissions résultant d'une
émission par jet ou d'un dégagement à basse pression de GNL ou d'azote liquide. L'ISO 20088-2 couvre
les conditions d'exposition à la phase vapeur résultant d'une émission de jet ou d'un dégagement de
GNL ou d'azote liquide à basse pression.
2 Références normatives
Il n’y a pas de référence normative dans ce document.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
émission par jet cryogénique
exposition non intentionnelle à un jet de liquide cryogénique résultant d’une émission sous pression
3.2
protection contre l’émission cryogénique
CSP
peinture ou gaine, ou système en panneau qui, en cas de émission par jet cryogénique, offrira une
isolation thermique destinée à limiter le coefficient de transfert de chaleur dans le substrat
3.3
température limite
température minimale que l'équipement, ensemble ou structure à protéger peut être autorisé à
atteindre
3.4
embout
ensemble d’où s'écoule le fluide cryogénique sous forme de jet
3.5
commanditaire
personne ou organisme qui demande un essai
3.6
propriétaire de l'échantillon
personne ou société qui détient/produit un matériau destiné à être soumis à essai
4 Configurations d'essai
4.1 Généralités
La configuration avec laquelle l'essai est réalisé est celle avec l'échantillon en position horizontale en
hauteur sur des supports appropriés. L'échantillon est impacté à mi-parcours par une émission de jet
cryogénique horizontal d'azote liquide. Pour des raisons de sécurité, il est proposé d'effectuer cet essai
uniquement en extérieur, à moins de disposer de protections suffisantes pour atténuer les risques pour
la sécurité liés au confinement et à l’azote liquide.
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
5 Construction des éléments d'essai et des substrats
5.1 Généralités
Les éléments clés nécessaires à l’essai sont les suivants:
— un embout et un dispositif d'alimentation en liquide cryogénique où la température et la pression du
liquide peuvent être mesurées au point où le liquide pénètre dans la conduite à diamètre réducteur
vers l’embout;
— azote liquide d'un volume suffisant pour la durée de l'essai fourni par un réservoir pouvant se
décharger via une pompe pour générer la pression stable requise au niveau de l’embout;
— un échantillon en acier au carbone protégé avec une CSP;
— des thermocouples permettant de déterminer la température en fonction du temps dans l’échantillon
d’acier.
5.2 Matériau
La nuance d'acier utilisée pour l'essai doit être enregistrée. Lorsque des poutres à plaques soudées
sont utilisées, la construction doit être représentative de la structure telle que construite. Toutes les
dimensions sont en millimètres, et sauf indication contraire, les tolérances suivantes doivent être
utilisées:
— nombre entier ±1,0 mm;
— première décimale ±0,4 mm;
— deuxième décimale ±0,2 mm;
— angles ±0’ 30”;
— rayons ±0,4 mm.
Les échantillons d’essai doivent comporter au minimum un faisceau de désignation
406 mm × 178 mm × 60 kg/m ou un échantillon tubulaire d'une épaisseur de paroi de 6,3 mm et d'un
diamètre extérieur compris entre 270 mm et 350 mm (y compris le matériau de protection cryogénique
contre les déversements). Tous les échantillons d’essai doivent mesurer 2,5 m de long, sauf accord
contraire du commanditaire.
5.3 Embout de décharge
5.3.1 Construction de l’embout
L'azote liquide est rejeté vers l'échantillon par un embout comme indiqué à la Figure 1. L’embout doit
être de longueur (150 ± 1,0) mm, construit à partir d'un tuyau en acier inoxydable de diamètre nominal
de 10 mm et d'un diamètre extérieur compris entre 20 et 30 mm, −0,5 / + 0,5 mm donnant une épaisseur
de paroi comprise entre 5 mm et 10 mm. L’embout ne doit pas être effilé et son extrémité doit être
parfaitement coupée, sans chanfreinage des parois du tuyau. L’embout est alimenté en azote liquide
par un tuyau en acier inoxydable de calibre 40 de diamètre 52,5 mm, dont le diamètre interne diminue
progressivement jusqu'à 10 mm sur une longueur de 200 mm à 250 mm.
Dimensions in millimètres
Légende
1 soudures
2 bride à enfiler
3 conduite à diamètre réducteur
4 soudure bout à bout
5 embout droit
Figure 1 — Tuyau d'alimentation et construction de l’embout avec un embout de 10 mm
d'épaisseur de paroi
5.3.2 Position de l'embout
L'embout doit être placé horizontalement devant l'éprouvette, focalisée au centre de manière que
l’émission du jet cryogénique ait un impact normal sur le fil du faisceau [point de mesure 7 de l'épaisseur
du film sec (DFT)] ou perpendiculaire à une tangente dessinée le rayon du tube coupe le centre du tube
(point de mesure 3 DFT), comme indiqué à la Figure 4. La pointe de l’embout doit être située à (500 ± 10)
mm de la surface protégée de l'échantillon, comme indiqué à la Figure 2.
5.4 Table porte-échantillon
Un support générique sera utilisé pour porter et maintenir l'échantillon. Il devra être fabriqué dans un
matériau résistant aux températures cryogéniques. Il est de la responsabilité du laboratoire d'essai de
concevoir ledit élément de manière appropriée et de faire en sorte qu'aucune accumulation de liquide
cryogénique ne puisse se produire et venir en contact avec l’échantillon. Un exemple est donné à la
Figure 2, avec des figures plus détaillées illustrant la configuration de test globale à l'Annexe B.
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés
Dimensions in millimètres
a) Configuration du faisceau (vue de côté - y compris la chambre climatique)
b) Configuration du tuyau (vue de côté - y compris la chambre climatique)
Légende
1 chambre climatique
2 embout d’émission (8 ± 0,8) bar (pression moyenne ± écart normal)
3 échantillon (monté en faisceau)
4 supports d’échantillon (et chambres de recirculation et de protection)
5 chambre de recirculation (isolé sur la surface arrière)
6 chambre de protection (support et stabilité)
7 échantillon (monté en tube)
Figure 2 — Exemple de porte-échantillon et de configuration vue de côté
5.5 Chambre de recirculation
Une chambre de recirculation, telle que montrée à la Figure 3, doit être placée derrière l'échantillon
afin de fournir les moyens de normaliser l'environnement de test atmosphérique. Un panneau isolant
(valeur U maximum 1,25 W / m .K) doit être fixé à l'arrière de la chambre de recirculation. Pour fournir
un soutien et une stabilité supplémentaires, un boîtier en acier doit être fixé à l'arrière de la chambre de
recirculation, comme indiqué à la Figure 2 (voir ISO 22899-1).
Dimensions in millimetres
a
Treize trous percés ∅18.
Figure 3 — Chambre de recirculation
6 Matériaux de protection contre la fuite cryogénique
6.1 Généralités
Les systèmes CSP se présentent généralement sous deux formes: matériaux/revêtements appliqués
liquides et systèmes préformés. Les systèmes préformés comprennent plaques, carreaux, couvertures,
panneaux sandwich, etc., et sont caractérisés par des systèmes qui incluent les joints et les fixations.
Les systèmes préformés peuvent être utilisés conjointement avec des matériaux appliqués liquides.
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés
La méthodologie d’application/installation, y compris toute préparation nécessaire de la surface,
renforcement, épaisseur, couches de finition, raccords, etc., doit être déterminée par le commanditaire
et/ou par le propriétaire de l'échantillon, et les détails associés doivent être fournis pour inclusion dans
le rapport d'essai.
L'épaisseur des systèmes appliqués par pulvérisation doit être mesurée aussi près que possible des
positions identifiées à la Figure 4, en évitant les lectures effectuées directement sur les câbles de
thermocouples pouvant donner des lectures erronées. Pour les systèmes préformés, les épaisseurs
doivent être mesurées pour les composants du système à des emplacements de l'échantillon
correspondant à ceux illustrés à la Figure 4. S'il existe des signes évidents d'amincissement ou
d'épaississement à des emplacements éloignés de ceux indiqués pour le mesurage, des mesures
supplémentaires doivent être prises et consignées.
Dimensions in millimètres
a) Points de mesure du faisceau DFT
8 © ISO 2018 – Tous droits réservés
b) Points de mesure tubulaires DFT
Key
1 chamber de recirculation
2 échantillon faisceau
3 échantillon tuyau
a
Haut.
b
Face exposée.
c
Bas.
d
Face non exposée.
e
Ligne du centre.
f
Ligne du centre de la face exposée.
g
Ligne du centre de la face non exposée.
Figure 4 — Points de mesure de l'épaisseur pour les essais de section en I et les essais de
section creuse
6.2 Systèmes de revêtements appliqués liquides
Pour les matériaux/systèmes CSP qui sont appliqués sous forme liquide comme les revêtements, les
systèmes/matériaux CSP doivent être appliqués de la même manière qu’ils sont utilisés en service.
6.3 Essai de systèmes préformés
Pour les systèmes préformés, le système doit être installé de la même manière qu’ils sont utilisés en
service.
La méthode d'installation du système doit comporter les joints représentatifs, les fixations et les détails de
l'inte
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...