Gaseous hydrogen -- Cylinders and tubes for stationary storage

Hydrogène gazeux -- Bouteilles et tubes pour stockage stationnaire

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13-Jul-2019
Completion Date
12-Jul-2019
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Draft
ISO/FDIS 19884 - Gaseous hydrogen -- Cylinders and tubes for stationary storage
English language
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Draft
ISO/FDIS 19884 - Hydrogene gazeux -- Bouteilles et tubes pour stockage stationnaire
French language
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Standards Content (sample)

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 19884
ISO/TC 197
Gaseous hydrogen — Cylinders and
Secretariat: SCC
tubes for stationary storage
Voting begins on:
2019­05­17
Hydrogène gazeux — Bouteilles et tubes pour stockage stationnaire
Voting terminates on:
2019­07­12
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 19884:2019(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 19884:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms, definitions and symbols ............................................................................................................................................................ 2

3.1 Terms and definitions ....................................................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols ......................................................................................................................................................................................................... 6

4 Specified service conditions ..................................................................................................................................................................... 7

4.1 Maximum allowable working pressure ............................................................................................................................. 7

4.2 Maximum allowable energy content .................................................................................................................................... 7

4.3 Maximum and minimum allowable temperature ..................................................................................................... 7

4.4 Pressure cycle life ................................................................................................................................................................................. 7

4.5 Shallow pressure cycle life ............................................................................................................................................................ 8

4.6 Effective pressure cycle count and maximum number of pressure cycles allowed in

service ............................................................................................................................................................................................................. 8

4.6.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

4.6.2 Pressure cycles calculation method — Method described in Annex B ............................ 8

4.6.3 Pressure cycles calculation method — Goodman diagrams method

described in Annex F ................................................................................................................................................... 8

4.7 Service life ................................................................................................................................................................................................... 8

5 Additional service conditions ................................................................................................................................................................. 8

5.1 Environmental conditions ............................................................................................................................................................. 8

5.2 Fire conditions ........................................................................................................................................................................................ 9

6 Information to be recorded ....................................................................................................................................................................... 9

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 9

6.2 Statement of service ........................................................................................................................................................................... 9

6.3 Design drawings and information .......................................................................................................................................10

6.4 Stress analysis report .....................................................................................................................................................................10

6.5 Material property data ..................................................................................................................................................................10

6.6 Manufacturing data ..........................................................................................................................................................................10

6.7 Retention of records ........................................................................................................................................................................11

7 Material properties .........................................................................................................................................................................................11

7.1 Compatibility .........................................................................................................................................................................................11

7.2 Steel ...............................................................................................................................................................................................................11

7.3 Stainless steels .....................................................................................................................................................................................11

7.4 Aluminium alloys ...............................................................................................................................................................................11

7.5 Fibre material ........................................................................................................................................................................................11

7.6 Resins ...........................................................................................................................................................................................................11

7.7 Plastic liner material .......................................................................................................................................................................12

8 Requirements for new designs ...........................................................................................................................................................12

8.1 General considerations .................................................................................................................................................................12

8.1.1 Stress analysis .................................................................................................................................................................12

8.1.2 Burst pressure and fibre stress ratio ...........................................................................................................13

8.1.3 Test pressure ....................................................................................................................................................................13

8.1.4 Maximum defect size in metallic materials............................................................................................13

8.1.5 Protection of liner and boss against corrosion ...................................................................................14

8.1.6 Resistance to UV emissions .................................................................................................................................14

8.1.7 Resistance to humidity ............................................................................................................................................14

8.1.8 Protective layer ..............................................................................................................................................................14

8.2 Construction and workmanship ...........................................................................................................................................14

8.2.1 Liner materials ...............................................................................................................................................................14

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO/FDIS 19884:2019(E)

8.2.2 Openings, neck threads, neck ring, foot ring, attachment for support ...........................15

8.2.3 Forming .................................................................................................................................................................................15

8.2.4 Fibre winding ...................................................................................................................................................................15

8.2.5 Curing of thermosetting resins .........................................................................................................................16

8.2.6 Autofrettage ......................................................................................................................................................................16

8.2.7 Exterior environmental protection ...............................................................................................................16

8.3 Qualification of new designs ....................................................................................................................................................16

8.3.1 General...................................................................................................................................................................................16

8.3.2 Material tests ...................................................................... ..............................................................................................17

8.3.3 Pressure vessel tests ..................................................................................................................................................18

8.3.4 Qualification of design changes .......................................................................................................................21

8.3.5 Design qualification and cycle life definition by fracture mechanics ..............................24

8.4 Production and batch tests ........................................................................................................................................................26

8.4.1 Production tests .................. .................................................... .......................................................................................26

8.4.2 Batch tests ..........................................................................................................................................................................27

8.5 Markings ....................................................................................................................................................................................................29

8.6 Preparation for dispatch ..............................................................................................................................................................30

9 Requirements for existing design standards .......................................................................................................................31

Annex A (normative) Test methods and acceptance criteria ...................................................................................................32

Annex B (normative) Use of existing and approved design standards for stationary storage ..............42

Annex C (informative) Verification of stress ratios using strain gauges .......................................................................47

Annex D (informative) Non-destructive examination (NDE) defect size by flawed pressure

vessel cycling .........................................................................................................................................................................................................48

Annex E (informative) Manufacturer’s instructions for handling, use and inspection of

pressure vessels .................................................................................................................................................................................................49

Annex F (Informative) Fatigue life evaluation using Goodman diagrams ...................................................................51

Annex G (informative) Optional bonfire test .............................................................................................................................................55

Annex H (informative) Information on factor of safety..................................................................................................................59

Annex I (informative) Guidance for evaluation of pressure vessels designed according to

other standards ..................................................................................................................................................................................................62

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................64

iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation 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 197, Hydrogen technologies.

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.
© ISO 2019 – All rights reserved v
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
Introduction

As the use of gaseous hydrogen evolves from the chemical industry into various emerging applications,

such as fuel for fuel cells, internal combustion engines and other specialty hydrogen applications, new

requirements are foreseen for seamless and composite pressure vessels, including higher number of

pressure cycles.

Requirements covering pressure vessels for stationary storage of compressed gaseous hydrogen are

listed in this document and are mainly intended to maintain or improve the level of safety for this

application.
vi © ISO 2019 – All rights reserved
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 19884:2019(E)
Gaseous hydrogen — Cylinders and tubes for stationary
storage
1 Scope

This document specifies the requirements for the design, manufacture and testing of standalone or

manifolded (for some specific tests such as bonfire) cylinders, tubes and other pressure vessels of steel,

stainless steel, aluminium alloys or of non-metallic construction material. These are intended for the

stationary storage of gaseous hydrogen of up to a maximum water capacity of 10 000 l and a maximum

allowable working pressure not exceeding 110 MPa, of seamless metallic construction (Type 1) or of

composite construction (Types 2, 3 and 4), hereafter referred to as pressure vessels.

This document is not applicable to Type 2 and 3 vessels with welded liners.

This document is not applicable to pressure vessels used for solid, liquid hydrogen or hybrid cryogenic-

high pressure hydrogen storage applications.

This document is not applicable to external piping which can be designed according to recognized

standards.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 306, Plastics — Thermoplastic materials — Determination of Vicat softening temperature (VST)

ISO 527­2, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and

extrusion plastics
ISO 1519, Paints and varnishes — Bend test (cylindrical mandrel)
ISO 2808, Paints and varnishes — Determination of film thickness

ISO 2812­1, Paints and varnishes — Determination of resistance to liquids — Part 1: Immersion in liquids

other than water
ISO 4624, Paints and varnishes — Pull-off test for adhesion

ISO 6272­2, Paints and varnishes — Rapid-deformation (impact resistance) tests — Part 2: Falling-weight

test, small-area indenter
ISO 6506­1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 7225, Gas cylinders — Precautionary labels

ISO 7866, Gas cylinders — Refillable seamless aluminium alloy gas cylinders — Design, construction

and testing
ISO 9227, Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests

ISO 9809­1, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —

Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength less than 1 100 MPa

ISO 9809­2, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —

Part 2: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1 100 MPa

© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO/FDIS 19884:2019(E)

ISO 9809­3, Gas cylinders —Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —

Part 3: Normalized steel cylinders

ISO 9809­4, Gas cylinders — Refillable seamless steel gas cylinders — Design, construction and testing —

Part 4: Stainless steel cylinders with an Rm value of less than 1 100 MPa

ISO 11114­1, Gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 1:

Metallic materials

ISO 11114­2, Gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 2:

Non-metallic materials

ISO 11114­4, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas

contents — Part 4: Test methods for selecting steels resistant to hydrogen embrittlement

ISO 11119­1, Gas cylinders — Refillable composite gas cylinders and tubes — Design, construction and

testing — Part 1: Hoop wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l

ISO 11119­2, Gas cylinders — Refillable composite gas cylinders and tubes — Design, construction and

testing — Part 2: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450 l with load-

sharing metal liners

ISO 11119­3, Gas cylinders — Refillable composite gas cylinders and tubes — Design, construction and

testing — Part 3: Fully wrapped fibre reinforced composite gas cylinders and tubes up to 450L with non-

load-sharing metallic or non-metallic liners

ISO 11120, Gas cylinders — Refillable seamless steel tubes of water capacity between 150 l and 3000 l —

Design, construction and testing

ISO 11357­2, Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 2: Determination of glass transition

temperature

ISO 11439, Gas cylinders — High pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fuel for

automotive vehicles
ISO 12108, Metallic materials — Fatigue testing — Fatigue crack growth method

ISO 14130, Fibre-reinforced plastic composites — Determination of apparent interlaminar shear strength

by short-beam method

ISO 16474­1, Paints and varnishes — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 1: General

guidance

ISO 16474­3, Paints and varnishes — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 3: Fluorescent

UV lamps

EN 13322­2, Transportable gas cylinders — Refillable welded steel gas cylinders — Design and

construction — Part 2: Stainless steel
ASTM D3170/D3170M ­ 14, Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings
ASTM E647, Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
3 Terms, definitions and symbols
3.1 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
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1.1
autofrettage

pressure application procedure which strains the metal liner (3.1.13) past its yield point sufficiently to

cause permanent plastic deformation, resulting in the liner having compressive stresses and the fibres

having tensile stresses when at zero internal gauge pressure
3.1.2
autofrettage pressure

pressure within the overwrapped composite pressure vessel at which the required distribution of

stresses between the liner (3.1.13) and the composite overwrap (3.1.6) is established

3.1.3
batch of pressure vessels
batch of pressure liners

set of manufactured finished pressure vessels (3.1.10) or liners (3.1.13) subject to a manufacturing quality

pass/fail criterion based on the results of specified tests performed on a specified number of units from

that set
3.1.4
boss

dome shaped metallic component mounted on one end or on the two ends of a non­metallic liner (3.1.13)

with a neck providing an opening and/or an external element of mechanical support

3.1.5
burst pressure
highest pressure reached in a cylinder during a burst test
3.1.6
composite overwrap
combination of fibres (including steel wire) and matrix (3.1.15)
3.1.7
controlled tension winding

process used in manufacturing composite pressure vessels with metal liners (3.1.13) by which

compressive stresses in the liner and tensile stresses in the composite overwrap (3.1.6) at zero internal

pressure are obtained by winding the reinforcing fibres under controlled tension
3.1.8
cycle amplitude
ratio of pressure increase to maximum pressure in a pressure cycle (3.1.21)
Note 1 to entry: Cycle amplitude is expressed in %.
3.1.9
design change

change in the selection of structural materials or dimensional change exceeding the tolerances as on

the design drawings
3.1.10
finished pressure vessel

pressure vessel, which is ready for use, typical of normal production, complete with identification

marks and external coating including integral insulation specified by the manufacturer, but free from

non­integral insulation or protection

Note 1 to entry: In the framework of this document, a tube or a cylinder is a finished pressure vessel.

© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
3.1.11
full cycle

cycle of pressure amplitude between the maximum allowable working pressure (MAWP) (3.1.17) and

10 % of the MAWP
3.1.12
leakage
release of hydrogen through a crack, pore, or similar defect

Note 1 to entry: Permeation through the wall of a Type 4 pressure vessel that is less than the rates described in

A.13 is not considered a leakage.
3.1.13
liner

inner portion of the composite cylinder, comprising a metallic or non-metallic vessel, whose purpose is

both to contain the gas and transmit the gas pressure to the fibres
3.1.14
load-sharing liner

liner (3.1.13) that has a burst pressure (3.1.5) of at least 5 % of the minimum burst pressure of the

finished composite cylinder
3.1.15
matrix
material that is used to bind and hold the fibres in place
3.1.16
maximum allowable temperature

maximum temperature of any part of the pressure vessel for which it is designed (or intended to be

used if Annex B is followed)
3.1.17
maximum allowable working pressure
MAWP
design pressure

maximum pressure to which the component is designed to be subjected to and which is the basis for

determining the strength of the component under consideration
3.1.18
minimum allowable temperature

minimum temperature of any part of the pressure vessel for which it is designed (or intended to be used

if Annex B is followed)
3.1.19
operator
entity legally responsible for the use and maintenance of the vessel
3.1.20
pressure-activated pressure relief device
pressure-activated PRD

device designed to release pressure in order to prevent a rise in pressure above a specified value due to

emergency or abnormal conditions

Note 1 to entry: Pressure-activated PRDs may be either re-closing devices (such as valves) or non-re-closing

devices (such as rupture disks).
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/FDIS 19884:2019(E)
3.1.21
pressure cycle

pressure variation composed of one period of monotonic pressure increase up to a peak pressure

followed by one period of monotonic pressure decrease

Note 1 to entry: Pressure variations exclusively due to variations of ambient temperature are not counted as

pressure cycles.
3.1.22
pressure cycl
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 19884
ISO/TC 197
Hydrogène gazeux — Bouteilles et
Secrétariat: SCC
tubes pour stockage stationnaire
Début de vote:
2019-05-17
Gaseous hydrogen — Cylinders and tubes for stationary storage
Vote clos le:
2019-07-12
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 19884:2019(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. ISO 2019
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ISO/FDIS 19884:2019(F)
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© ISO 2019

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 19884:2019(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes, définitions et symboles .......................................................................................................................................................... 3

3.1 Termes et définitions ......................................................................................................................................................................... 3

3.2 Symboles ...................................................................................................................................................................................................... 7

4 Conditions de service spécifiées .......................................................................................................................................................... 7

4.1 Pression de service maximale admissible ....................................................................................................................... 7

4.2 Contenu énergétique maximal admissible ...................................................................................................................... 7

4.3 Températures maximale et minimale admissibles .................................................................................................. 8

4.4 Durée de vie en cycles de pression ........................................................................................................................................ 8

4.5 Durée de vie en cycles de pression de faible amplitude ...................................................................................... 8

4.6 Décompte des cycles de pression effectifs et nombre maximal de cycles de

pression autorisé en service ........................................................................................................................................................ 8

4.6.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 8

4.6.2 Méthode de calcul des cycles de pression — Méthode décrite à l’Annexe B ................ 8

4.6.3 Méthode de calcul des cycles de pression — Méthode des diagrammes de

Goodman décrite à l’Annexe F............................................................................................................................... 8

4.7 Durée de vie en service .................................................................................................................................................................... 8

5 Autres conditions de service .................................................................................................................................................................... 9

5.1 Conditions environnementales ................................................................................................................................................. 9

5.2 Conditions au feu .................................................................................................................................................................................. 9

6 Informations à consigner ............................................................................................................................................................................ 9

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 9

6.2 Déclaration de service ...................................................................................................................................................................... 9

6.3 Plans et informations de conception ................................................................................................................................10

6.4 Rapport d’analyse de contrainte ...........................................................................................................................................11

6.5 Données relatives aux propriétés des matériaux ...................................................................................................11

6.6 Données de fabrication .................................................................................................................................................................11

6.7 Conservation des enregistrements .....................................................................................................................................11

7 Propriétés des matériaux .........................................................................................................................................................................11

7.1 Compatibilité .........................................................................................................................................................................................11

7.2 Aciers ............................................................................................................................................................................................................12

7.3 Aciers inoxydables ............................................................................................................................................................................12

7.4 Alliages d’aluminium ......................................................................................................................................................................12

7.5 Fibres ............................................................................................................................................................................................................12

7.6 Résines ........................................................................................................................................................................................................12

7.7 Matériau plastique pour liner .................................................................................................................................................12

8 Exigences pour les nouvelles conceptions ..............................................................................................................................12

8.1 Considérations générales ............................................................................................................................................................12

8.1.1 Analyse des contraintes ..........................................................................................................................................12

8.1.2 Pression de rupture et taux de contrainte des fibres ....................................................................13

8.1.3 Pression d’épreuve ......................................................................................................................................................14

8.1.4 Taille maximale des défauts des matériaux métalliques ............................................................14

8.1.5 Protection du liner et de l’embase contre la corrosion................................................................14

8.1.6 Résistance au rayonnement UV .................. ......................................................................................................15

8.1.7 Résistance à l’humidité ........................................................................................................................................... .15

8.1.8 Couche de protection ................................................................................................................................................15

8.2 Construction et mise en œuvre ..............................................................................................................................................15

8.2.1 Matériaux du liner .......................................................................................................................................................15

© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 19884:2019(F)

8.2.2 Ouvertures, filetage du goulot, collerette, frette de pied, patte de fixation ................15

8.2.3 Formage ................................................................................................................................................................................16

8.2.4 Enroulement filamentaire.....................................................................................................................................16

8.2.5 Durcissement des résines thermodurcissables ..................................................................................17

8.2.6 Autofrettage ......................................................................................................................................................................17

8.2.7 Protection environnementale extérieure ................................................................................................17

8.3 Homologation des conceptions nouvelles ....................................................................................................................17

8.3.1 Généralités .........................................................................................................................................................................17

8.3.2 Essais de matériaux ....................................................................................................................................................18

8.3.3 Essais des récipients sous pression ..............................................................................................................19

8.3.4 Homologation des modifications de conception ...............................................................................22

8.3.5 Homologation de conception et définition de la durée de vie en cycles par

la mécanique de la rupture ..................................................................................................................................25

8.4 Essais de production et par lots ............................................................................................................................................27

8.4.1 Essais de production .................................................................................................................................................27

8.4.2 Essais par lot ....................................................................................................................................................................28

8.5 Marquage ..................................................................................................................................................................................................31

8.6 Préparation à l’expédition ..........................................................................................................................................................32

9 Exigences pour les normes de conception existantes .................................................................................................32

Annexe A (normative) Méthodes d’essai et critères d’acceptation ....................................................................................33

Annexe B (normative) Utilisation de normes de conception existantes et approuvées pour

le stockage stationnaire .............................................................................................................................................................................44

Annexe C (informative) Vérification des taux de contrainte à l’aide de jauges de contrainte ...............49

Annexe D (informative) Mesure des défauts par examen non destructif (END) par cyclage

des récipients sous pression défectueux .................................................................................................................................50

Annexe E (informative) Instructions du fabricant en matière de manutention, d’utilisation

et d’inspection des récipients sous pression .......................................................................................................................51

Annexe F (informative) Évaluation de la vie en fatigue à l’aide des diagrammes de Goodman ...........53

Annexe G (informative) Essai facultatif à la flamme vive .............................................................................................................58

Annexe H (informative) Informations sur le facteur de sécurité .........................................................................................62

Annexe I (informative) Recommandations pour l’évaluation des récipients sous pression

conçus conformément à d’autres normes ...............................................................................................................................65

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................68

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ISO/FDIS 19884:2019(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/directives).

L’attention est 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 le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 197, Technologies de l’hydrogène.

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.
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ISO/FDIS 19884:2019(F)
Introduction

L’hydrogène gazeux voit ses utilisations évoluer de l’industrie chimique vers diverses applications

émergentes, que ce soit comme combustible pour piles à combustible, moteurs à combustion interne et

d’autres applications spécialisées de l’hydrogène. En conséquence, de nouvelles exigences sont prévues

pour les récipients sous pression sans soudure et en matériau composite et notamment un nombre plus

élevé de cycles de pression.

Le présent document énumère les exigences applicables aux récipients sous pression pour le stockage

stationnaire de l’hydrogène gazeux comprimé et qui sont essentiellement destinées à maintenir ou à

améliorer le niveau de sécurité pour cette application.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 19884:2019(F)
Hydrogène gazeux — Bouteilles et tubes pour stockage
stationnaire
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie les exigences en matière de conception, de fabrication et d’essai des

bouteilles, tubes et autres récipients sous pression, qu’ils soient individuels ou reliés à un collecteur

(pour certains essais particuliers comme l’essai à la flamme vive), en acier, acier inoxydable, alliages

d’aluminium ou matériaux de construction non métalliques. Ces récipients sont destinés au stockage

stationnaire de l’hydrogène gazeux jusqu’à une capacité maximale en eau de 10 000 l et une pression de

service maximale admissible inférieure ou égale à 110 MPa, de construction métallique sans soudure

(Type 1) ou de construction composite (Types 2, 3 et 4), et sont appelés «récipients sous pression» dans

la suite du document.

Le présent document ne s’applique pas aux récipients de Type 2 et de Type 3 avec liner soudé.

Le présent document ne s’applique pas aux récipients sous pression utilisés pour le stockage de

l’hydrogène solide, de l’hydrogène liquide ou les applications hybrides de stockage cryogénique à haute

pression de l’hydrogène.

Le présent document ne s’applique pas aux tuyauteries extérieures qui peuvent être conçues

conformément à des normes reconnues.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 306, Plastiques — Matières thermoplastiques — Détermination de la température de ramollissement

Vicat (VST)

ISO 527-2, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 2: Conditions d'essai des

plastiques pour moulage et extrusion
ISO 1519, Peintures et vernis — Essai de pliage sur mandrin cylindrique
ISO 2808, Peintures et vernis — Détermination de l’épaisseur du feuil

ISO 2812-1, Peintures et vernis — Détermination de la résistance aux liquides — Partie 1: Immersion dans

des liquides autres que l'eau
ISO 4624, Peintures et vernis — Essai de traction

ISO 6272-2, Peintures et vernis — Essais de déformation rapide (résistance au choc) — Partie 2: Essai de

chute d'une masse avec pénétrateur de surface réduite

ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai

ISO 7225, Bouteilles à gaz — Étiquettes informatives

ISO 7866, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz sans soudure en alliage d'aluminium destinées à être

rechargées — Conception, construction et essais

ISO 9227, Essais de corrosion en atmosphères artificielles — Essais aux brouillards salins

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ISO/FDIS 19884:2019(F)

ISO 9809-1, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,

construction et essais — Partie 1: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction

inférieure à 1 100 MPa

ISO 9809-2, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,

construction et essais — Partie 2: Bouteilles en acier trempé et revenu ayant une résistance à la traction

supérieure ou égale à 1 100 MPa

ISO 9809-3, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,

construction et essais — Partie 3: Bouteilles en acier normalisé

ISO 9809-4, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en acier sans soudure — Conception,

construction et essais — Partie 4: Bouteilles en acier inoxydable avec une valeur Rm inférieure à 1 100 MPa

ISO 11114-1, Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus

gazeux — Partie 1: Matériaux métalliques

ISO 11114-2, Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus

gazeux — Partie 2: Matériaux non métalliques

ISO 11114-4, Bouteilles à gaz transportables — Compatibilité des matériaux et des robinets avec les

contenus gazeux — Partie 4: Méthodes d'essai pour le choix des aciers résistants à la fragilisation par

l'hydrogène

ISO 11119-1, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en matériau composite et tubes —

Conception, construction et essais — Partie 1: Bouteilles à gaz frettées en matériau composite renforcé par

des fibres et tubes d’une contenance allant jusqu’à 450 l

ISO 11119-2, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en matériau composite et tubes —

Conception, construction et essais — Partie 2: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées

par des fibres et tubes d’une contenance allant jusqu’à 450 l avec liners métalliques transmettant la charge

ISO 11119-3, Bouteilles à gaz — Bouteilles à gaz rechargeables en matériau composite et tubes —

Conception, construction et essais — Partie 3: Bouteilles à gaz composites entièrement bobinées renforcées

par des fibres et tubes d’une contenance allant jusqu’à 450 l avec liners métalliques ou non métalliques ne

transmettant pas la charge

ISO 11120, Bouteilles à gaz — Tubes en acier sans soudure rechargeables d'une contenance en eau de 150 l

à 3000 l — Conception, construction et essais

ISO 11357-2, Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 2: Détermination de la

température de transition vitreuse et de la hauteur de palier de transition vitreuse

ISO 11439, Bouteilles à gaz — Bouteilles haute pression pour le stockage de gaz naturel utilisé comme

carburant à bord des véhicules automobiles

ISO 12108, Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode d'essai de propagation de fissure en fatigue

ISO 14130, Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination de la résistance au cisaillement

interlaminaire apparent par essai de flexion sur appuis rapprochés

ISO 16474-1, Peintures et vernis — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire —

Partie 1: Lignes directrices générales

ISO 16474-3, Peintures et vernis — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire —

Partie 3: Lampes fluorescentes UV

EN 13322-2, Bouteilles à gaz transportables — Bouteilles à gaz rechargeables soudées en acier —

Conception et construction — Partie 2: Acier inoxydable
ASTM D3170/D3170M-14, Standard Test Method for Chipping Resistance of Coatings
ASTM E647, Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
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ISO/FDIS 19884:2019(F)
3 Termes, définitions et symboles
3.1 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/.
3.1.1
autofrettage

procédure de mise en pression du liner (3.1.13) métallique induisant des contraintes supérieures à sa limite

élastique et qui suffisent à provoquer une déformation plastique permanente entraînant une compression

du liner, ainsi que la mise en traction des fibres lorsque la pression intérieure effective est nulle

3.1.2
pression d’autofrettage

pression à l’intérieur du récipient sous pression en matériau composite enveloppé pour laquelle la

répartition nécessaire des contraintes est atteinte entre le liner (3.1.13) et l’enveloppe composite (3.1.6)

3.1.3
lot de récipients sous pression
lot de liners sous pression

ensemble de récipients sous pression finis (3.1.10) ou de liners (3.1.13) finis dont la qualité de fabrication

est évaluée en termes d’un critère d’acceptation ou de refus suivant les résultats d’essais spécifiques

réalisés sur un nombre défini d’unités de l’ensemble en question
3.1.4
embase

composant métallique en forme de dôme, monté à une ou aux deux extrémités d’un liner (3.1.13) non

métallique et muni d’un col pour former une ouverture et/ou un élément externe de support mécanique

3.1.5
pression de rupture
pression la plus élevée atteinte dans une bouteille pendant un essai de rupture
3.1.6
enveloppe composite
combinaison de fibres (y compris du fil d’acier) et d’une matrice (3.1.15)
3.1.7
tension d’enroulement contrôlée

procédé utilisé dans la fabrication de récipients sous pression en matériau composite avec liners

(3.1.13) métalliques dans lequel les contraintes de compression du liner et les contraintes de traction

de l’enveloppe composite (3.1.6) à une pression interne effective nulle sont obtenues en enroulant les

fibres de renforcement sous tension contrôlée
3.1.8
amplitude de cycle

pourcentage de l’augmentation de pression par rapport à la pression maximale dans un cycle de pression

(3.1.21)
Note 1 à l'article: L’amplitude du cycle est exprimée en %.
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ISO/FDIS 19884:2019(F)
3.1.9
modification de la conception

modification du choix des matériaux structurels ou des dimensions qui dépasse les tolérances des plans

de conception
3.1.10
récipient sous pression fini

récipient sous pression prêt à l’emploi, le plus souvent issu d’une production normale, complet avec

marques d’identification et revêtement externe, y compris l’isolation intégrée spécifiée par le fabricant,

mais sans l’isolation ou la protection non intégrées

Note 1 à l'article: Dans le cadre du présent document, un tube ou une bouteille est un récipient sous pression fini.

3.1.11
cycle complet

cycle d’amplitude de pression comprise entre la pression de service maximale admissible (PSMA) (3.1.17)

et 10 % de la PSMA
3.1.12
fuite
libération d’hydrogène par une fissure, un pore ou tout autre défaut analogue

Note 1 à l'article: Dans un récipient sous pression de Type 4, une perméation par les parois inférieure aux taux

décrits en A.13 n
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.