Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Air-cooled heat exchangers

ISO 13706:2011 gives requirements and recommendations for the design, materials, fabrication, inspection, testing and preparation for shipment of air-cooled heat exchangers for use in the petroleum, petrochemical and natural gas industries. ISO 13706:2011 is applicable to air-cooled heat exchangers with horizontal bundles, but the basic concepts can also be applied to other configurations.

Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Échangeurs de chaleur refroidis à l'air

L'ISO 13706:2011 spécifie les exigences et fournit des recommandations relatives à la conception, aux matériaux, à la fabrication, au contrôle, aux essais et à la préparation pour l'expédition des échangeurs thermiques aéroréfrigérants, destinés à l'utilisation dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. L'ISO 13706:2011 s'applique aux échangeurs thermiques aéroréfrigérants à faisceaux horizontaux, les concepts de base peuvent cependant s'appliquer aussi à d'autres configurations.

General Information

Status
Published
Publication Date
20-Nov-2011
Current Stage
9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Oct-2016
Completion Date
15-Jul-2022
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ISO 13706:2011 - Petroleum, petrochemical and natural gas industries -- Air-cooled heat exchangers
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ISO 13706:2011 - Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel -- Échangeurs de chaleur refroidis a l'air
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13706
Third edition
2011-12-01
Petroleum, petrochemical and natural gas
industries — Air-cooled heat exchangers
Industries du pétrole, de la pétrochemie et du gaz naturel —
Échangeurs de chaleur refroidis à l'air
Reference number
ISO 13706:2011(E)
ISO 2011
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ISO 13706:2011(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2011

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,

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Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13706:2011(E)
Contents Page

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

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

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

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

3  Terms and definitions ........................................................................................................................... 2

4  General ................................................................................................................................................... 5

5  Proposals ............................................................................................................................................... 6

6  Documentation ...................................................................................................................................... 7

6.1  Approval information ............................................................................................................................ 7

6.2  Final records .......................................................................................................................................... 8

7  Design ..................................................................................................................................................... 9

7.1  Tube bundle design ............................................................................................................................... 9

7.2  Air-side design ..................................................................................................................................... 22

7.3  Structural design ................................................................................................................................. 33

8  Materials ............................................................................................................................................... 38

8.1  General ................................................................................................................................................. 38

8.2  Requirements for carbon steel in sour or wet hydrogen sulfide service ...................................... 38

8.3  Headers ................................................................................................................................................ 38

8.4  Louvres ................................................................................................................................................. 38

8.5  Other components ............................................................................................................................... 39

9  Fabrication of tube bundle ................................................................................................................. 39

9.1  Welding ................................................................................................................................................. 39

9.2  Postweld heat treatment ..................................................................................................................... 40

9.3  Tube-to-tubesheet joints..................................................................................................................... 40

9.4  Gasket contact surfaces ..................................................................................................................... 41

9.5  Thread lubrication ............................................................................................................................... 41

9.6  Alignment and tolerances .................................................................................................................. 41

9.7  Assembly .............................................................................................................................................. 42

10  Inspection, examination and testing ................................................................................................. 43

10.1  Quality control ..................................................................................................................................... 43

10.2  Pressure test ........................................................................................................................................ 45

10.3  Shop run-in .......................................................................................................................................... 45

10.4  Equipment performance testing ........................................................................................................ 45

10.5  Nameplates .......................................................................................................................................... 45

11  Preparation for shipment .................................................................................................................... 45

11.1  General ................................................................................................................................................. 45

11.2  Surfaces and finishes ......................................................................................................................... 46

11.3  Identification and notification ............................................................................................................ 46

12  Supplemental requirements ............................................................................................................... 46

12.1  General ................................................................................................................................................. 46

12.2  Design ................................................................................................................................................... 46

12.3  Examination ......................................................................................................................................... 47

12.4  Testing .................................................................................................................................................. 48

Annex A (informative) Recommended practices ........................................................................................... 49

Annex B (informative) Checklist and data sheets ......................................................................................... 55

© ISO 2011 – All rights reserved iii
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ISO 13706:2011(E)

Annex C (informative) Winterization of air-cooled heat exchangers ........................................................... 66

Annex D (informative) Recommended procedure for airflow measurement of air-cooled heat

exchangers ......................................................................................................................................... 117

Annex E (informative) Measurement of noise from air-cooled heat exchangers ..................................... 124

Bibliography .................................................................................................................................................... 141

iv © ISO 2011 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13706:2011(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.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

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

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

ISO 13706 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures

for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 6, Processing equipment and

systems.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 13706:2005), which has been technically

revised.
© ISO 2011 – All rights reserved v
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ISO 13706:2011(E)
Introduction

It is necessary that users of this International Standard be aware that further or differing requirements can be

needed for individual applications. This International Standard is not intended to inhibit a vendor from offering,

or the purchaser from accepting, alternative equipment or engineering solutions for the individual application.

This can be particularly applicable where there is innovative or developing technology. Where an alternative is

offered, it is the responsibility of the vendor to identify any variations from this International Standard and

provide details.
vi © ISO 2011 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13706:2011(E)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Air-
cooled heat exchangers
1 Scope

This International Standard gives requirements and recommendations for the design, materials, fabrication,

inspection, testing and preparation for shipment of air-cooled heat exchangers for use in the petroleum,

petrochemical and natural gas industries.

This International Standard is applicable to air-cooled heat exchangers with horizontal bundles, but the basic

concepts can also be applied to other configurations.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application 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 76, Rolling bearings — Static load ratings
ISO 281, Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life

ISO 286 (all parts), Geometrical product specifications (GPS) — ISO code system for tolerances on linear

sizes

ISO 1081, Belt drive — V-belts and V-ribbed belts, and corresponding grooved pulleys — Vocabulary

ISO 1461, Hot-dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles — Specifications and test methods

ISO 2491, Thin parallel keys and their corresponding keyways (dimensions in millimetres)

ISO 4183, Belt drives — Classical and narrow V-belts — Grooved pulleys (system based on datum width)

ISO 4184, Belt drives — Classical and narrow V-belts — Lengths in datum system

ISO 5287, Belt drives — Narrow V-belts for the automotive industry — Fatigue test

ISO 5290, Belt drives — Grooved pulleys for joined narrow V-belts — Groove sections 9N/J, 15N/J and 25N/J

(effective system)

ISO 8501-1, Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual

assessment of surface cleanliness — Part 1: Rust grades and preparation grades of uncoated steel

substrates and of steel substrates after overall removal of previous coatings

ISO 9563, Belt drives — Electrical conductivity of antistatic endless synchronous belts — Characteristics and

test method

ISO 15156 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Materials for use in H S-containing

environments in oil and gas production
© ISO 2011 – All rights reserved 1
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ISO 13706:2011(E)
AGMA 6001 , Design and Selection of Components for Enclosed Gear Drives
ANSI/AGMA 6010, Spur, Helical, Herringbone and Bevel Enclosed Drives
ASME PTC 30 , Air-Cooled Heat Exchangers
ICC , International Building Code

NACE MR0103 , Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining

Environments

NACE SP0472, Methods and Controls to Prevent In-Service Environmental Cracking of Carbon Steel

Weldments in Corrosive Petroleum Refining Environments
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
bank
one or more items arranged in a continuous structure
3.2
bare tube surface

total area of the outside surfaces of the tubes, based on the length measured between the outside faces of the

header tubesheets
3.3
bay

one or more tube bundles, serviced by two or more fans, including the structure, plenum and other attendant

equipment
NOTE Figure 1 shows typical bay arrangements.
3.4
critical process temperature
temperature related to important physical properties of a process stream

EXAMPLES Freezing point, pour point, cloud point, hydrate formation temperature and dew point.

3.5
cyclic service

process operation with periodic variation in temperature, pressure, and/or flowrate

3.6
exhaust air
air that is discharged from the air-cooled heat exchanger to the atmosphere
3.7
external recirculation

process that uses an external duct to carry recirculated air to mix with and heat the inlet air

1) American Gear Manufacturers' Association, 1500 King Street, Suite 201, Alexandria, VA 22314, USA.

2) American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990, USA.

3) International Code Council Foundation, 10624 Indian Woods Drive, Cincinnati, OH 45242, USA.

4) NACE International, P.O. Box 218340, Houston, TX 77218-8340, USA.
2 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 13706:2011(E)
3.8
finned surface
total area of the outside surface exposed to air
3.9
forced-draught exchanger

exchanger designed with the tube bundles located on the discharge side of the fan

3.10
geometric centre

location at the centre of a bay on a plane midway between the air inlet and the air outlet for both forced-draft

and induced-draft units

NOTE The geometric centre is also considered the acoustic centre of a bay for calculations.

3.11
hydrogen service

services that contain hydrogen at a partial pressure exceeding 700 kPa (100 psi) absolute

3.12
induced-draught exchanger
exchanger designed with the tube bundles located on the suction side of the fan
3.13
inlet air
atmospheric or ambient air that enters the air-cooled heat exchanger
3.14
internal recirculation

process that uses fans (possibly with louvres) to recirculate air from one part of the process bundle to the

other part
3.15
item
one or more tube bundles for an individual service
3.16
item number
purchaser's identification number for an item
3.17
measurement surface

surface of the bay or the cylinder or sphere on which sound-pressure level is measured

3.18
minimum design air temperature
specified inlet air temperature that is used for winterization
3.19
minimum design metal temperature

lowest metal temperature at which pressure-containing elements can be subjected to design pressure

3.20
octave bands
preferred frequency bands
© ISO 2011 – All rights reserved 3
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ISO 13706:2011(E)
3.21
pressure design code
recognized pressure vessel standard specified or agreed by the purchaser
EXAMPLE ASME BPVC VIII.
3.22
recirculated air

air that has passed through the process bundle and is redirected to mix with and heat the inlet air

3.23
specified minimum tube-wall temperature
critical process temperature plus a safety margin
3.24
structural code
recognized structural standard specified or agreed by the purchaser
EXAMPLES AISC M011 and AISC S302.
3.25
tube bundle
assembly of headers, tubes and frames
3.26
seal-welded

tube-to-tubesheet joint weld of unspecified strength applied between the tubes and tubesheets for the sole

purpose of reducing the potential for leakage
3.27
sound level

sound-pressure level when frequency is weighted according to the standardized A, B, or C weighting used in

sound-level meters

NOTE Only A-weighted readings [dB(A)] are referenced in this International Standard.

3.28
sound-power level

ten times the logarithm to base 10 of the ratio of the total acoustic power radiated by a sound source to the

12
reference power of 10 W
3.29
sound-pressure level

twenty times the logarithm to base 10 of the ratio of the root mean square sound pressure to the reference

5 2
sound pressure of 2  10 N/m
3.30
strength-welded

tube-to-tubesheet joint welded so that the design strength is equal to, or greater than, the axial tube strength

specified by the pressure design code
3.31
unit
one or more tube bundles in one or more bays for an individual service
3.32
wind skirt

vertical barrier either above or below an air-cooled heat exchanger that minimizes the effect of wind

4 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 13706:2011(E)
3.33
winterization

provision of design features, procedures, or systems for air-cooled heat exchangers to avoid problems with

the process fluid as a result of low-temperature inlet air

NOTE Problems related to low-temperature inlet air include fluid freezing, cooling to the pour point, wax formation,

hydrate formation, laminar flow, and condensation at the dew point (which can initiate corrosion).

a) One-bay b) Two-bay
Key
1 tube bundle
Figure 1 — Typical bay arrangements
4 General
 4.1 The pressure design code shall be specified or agreed by the purchaser.

Pressure components shall comply with the pressure design code and the supplemental requirements given in

this International Standard.

NOTE A bullet () at the beginning of a subclause indicates a requirement for the purchaser to make a decision or

provide information (see checklist in Annex B).

4.2 The air-cooled heat exchanger shall be either a forced-draught exchanger or an induced-draught

exchanger and shall include the components shown in Figure 2 and any auxiliaries such as ladders, walkways

and platforms (see A.2).

4.3 Annex A, which may be consulted if required, includes for information some recommended mechanical

and design details. Annex A also includes precautions for consideration when specifying certain design

aspects, including temperature limitations, type of extended surface, tube support methods, type of air-cooled

heat exchanger, materials of gasket construction and operational considerations such as walkway access.

© ISO 2011 – All rights reserved 5
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ISO 13706:2011(E)

 4.4 The vendor shall comply with the applicable local regulations specified by the purchaser.

4.5 In this International Standard, where practical, US Customary (USC) and other commonly used units

are included in brackets for information.
a) Forced draught b) Induced draught
Key
1 tube bundle 6 fan
2 header 7 fan ring
3 nozzle 8 fan deck
4 supporting column 9 drive assembly
5 plenum 10 fan guard
Figure 2 — Typical components of an air-cooled heat exchanger

 4.6 The purchaser shall specify if the service is designated as sour in accordance with ISO 15156 (all parts)

for oil and gas production facilities and natural gas sweetening plants, or designated as wet hydrogen sulfide

service in accordance with NACE MR0103 for other applications (e.g. petroleum refineries, LNG plants and

chemical plants), in which case all materials in contact with the process fluid shall meet the requirements of

the applicable NACE standard to mitigate the potential for sulfide stress cracking (SSC). Identification of the

complete set of materials, qualification, fabrication, and testing specifications to prevent in-service

environmental cracking is the responsibility of the user (purchaser).

NOTE For the purpose of this provision NACE MR0175 is equivalent to ISO 15156 (all parts).

 4.7 The requirement for winterization and its type shall be specified by the purchaser. Annex C contains

guidance on various methods of winterization for air-cooled heat exchangers.
5 Proposals

5.1 The vendor's proposal shall include a completed data sheet for each item (see example in Annex B).

5.2 A proposal drawing that shows the major dimensions in plan and elevation, and the nozzle sizes and

their orientation shall be furnished.

5.3 The proposal shall state whether vertically mounted electric motors shall be shaft up or shaft down.

5.4 The proposal shall fully define the extent of shop assembly and include a general description of the

components for assembly in the field.
6 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 13706:2011(E)

5.5 Any proposal for a design that is not fully described in this International Standard shall include

additional drawings sufficient to describe the details of construction.

5.6 The proposal shall include a detailed description of any exceptions to the specified requirements.

 5.7 The proposal shall include noise data. The proposal shall include a noise data sheet (see example in

Annex B) if specified by the purchaser.

5.8 The proposal shall include fan performance characteristic curves with the design point marked on the

curves.

5.9 The proposal shall include details of the method used to secure the fin ends; see 7.1.11.7.

5.10 The proposal for an air-cooled exchanger with a recirculation system (as described in Annex C) shall

include drawings showing the duct and plenum sizes, net free flow area, louvre type and arrangement, drive

location, and proposed control schematic.
6 Documentation
6.1 Approval information

 6.1.1 For each item number, the vendor shall produce documents that include the following information.

The purchaser shall specify which documents shall be submitted and which of them shall be subject to

approval.

a) purchaser’s item number, service, project name and location, purchaser's order number and vendor's

shop order number;

b) design pressure, maximum allowable working pressure, test pressure, maximum and minimum design

temperature, and corrosion allowance;

c) fan performance characteristic curves with the design point marked on the curve, including fan critical

speeds for use with variable-frequency drives;
d) any applicable codes and purchase specifications of the purchaser;
e) material specifications and grades for all pressure parts;
f) overall dimensions;
g) dimensions and locations of supports and sizes of holding-down bolts;

h) nozzle size, rating, facing, location, projection beyond header surface, allowable loadings (forces and

moments) and direction of flow;
i) drive mount details;

j) masses of the tube bundle, the exchanger empty and full of water, and the mass of the heaviest

component or combination of components intended by the vendor for handling in a single lift;

k) column reactions for each load type listed in 7.3.3;
l) post-weld heat treatment requirements;
m) U-bend heat treatment or annealing procedure;
n) radiographic and other non-destructive examination requirements;
o) surface preparation and painting requirements;
© ISO 2011 – All rights reserved 7
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ISO 13706:2011(E)
p) design exposure temperatures for mechanical and instrumentation components;
q) nameplate and its position;
r) tube-to-tubesheet joint and details of joint preparation;
s) maximum and minimum plug torque values with recommended thread lubrication;

t) when sour or wet sulfide service is specified by the purchaser, a certified material test report (CMTR)

shall be supplied for all carbon steel materials in contact with the process fluid.

6.1.2 The vendor shall also furnish gasket detail drawings, field assembly drawings, and drawings for all

auxiliary equipment and controls furnished. Drawings shall show electrical and control connections, including

those of motive and signal air for any pneumatically actuated louvres or fans. The gasket details shall include

type and material, and shall be shown on a separate drawing.

 6.1.3 If specified by the purchaser, calculations required by the pressure design code shall be provided for

the design of pressure components, including header boxes, tubes and tube joints. Sufficient detail shall be

supplied for any non-standard pressure boundary components, such as swage type transition nozzles.

Calculations shall also be provided for restraint relief in accordance with 7.1.6.1.3, and also for the defined

external moments and forces on nozzles in accordance with 7.1.10.

 6.1.4 If specified by the purchaser, weld maps, all proposed welding procedures, including tube to

tubesheet welding procedures and qualifications (including impact test results, if applicable) shall be submitted

for approval prior to fabrication.

6.1.5 If a hot air recirculation system is utilized for winterization, documents showing duct and plenum sizes,

net free flow areas, louvre types and arrangement, louvre drive location(s), heating coil and heating medium

consumption, and control scheme schematic shall be provided.

 6.1.6 Further engineering information required from the vendor for installation, operation, maintenance, or

inspection shall be a matter of agreement between the purchaser and the vendor.
6.2 Final records

6.2.1 The vendor shall maintain records of the materials used and fabrication details for at least 10 years.

 6.2.2 The purchaser shall specify which of the following shall be furnished, and shall specify if any of them

shall be in an electronic medium:

a) “as-built” data sheet, including material specifications and grades for all pressure parts;

b) as-built shop drawings including details of headers and tube bundles; as-built shop drawings shall also be

provided for any heating coils;

c) calculations as required by the pressure design code, including nozzle load confirmation, restraint relief

and any finite element analysis;

d) certified motor drawing and completed motor data sheet for each size and type of motor;

e) manufacturer's data report in accordance with the pressure design code;
f) certified material test reports for all pressure parts;

g) fan and hub data, including shaft bore and keyway dimensions and coupling and sheave data;

h) schematic diagram for automatically controlled fan pitch or louvre blade adjustment, if the controller is

furnished by the vendor;
8 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 13706:2011(E)

i) installation, operation and maintenance instructions, including the type of lubrication furnished for gears

and bearings;
j) parts list;

k) certified noise data sheet for the air-cooled heat exchanger with the fans operating at rated speed and at

design conditions;

l) fan performance characteristic curves showing the operating point and shaft power consumption;

m) louvre characteristic performance curve;

n) temperature recorder charts made during postweld heat treatment of the headers;

o) non-destructive testing records;
p) nameplate rubbing or facsimile.
7 Design
7.1 Tube bundle design
7.1.1 General

7.1.1.1 Tube bundles shall be rigid, self-contained, and designed for handling as a complete assembly.

7.1.1.2 The vendor shall make provision for lateral movement of exchanger tube bundles of at least 6 mm

1 1

( / in) in both directions or 12,7 mm ( / in) in only one direction, unless the purchaser and the vendor agree

4 2
on a different value.
7.1.1.3 Provision shall be made to accommodate thermal expansion of tubes.

7.1.1.4 All tubes shall be supported to prevent sagging and meshing or deformation of fins. Tube

supports shall be spaced not more than
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13706
Troisième édition
2011-12-01
Industries du pétrole, de la pétrochimie et
du gaz naturel — Échangeurs de chaleur
refroidis à l'air
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Air-cooled heat
exchangers
Numéro de référence
ISO 13706:2011(F)
ISO 2011
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13706:2011(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2011

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Version française parue en 2012
Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 13706:2011(F)
Sommaire Page

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

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

1  Domaine d'application .......................................................................................................................... 1

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

3  Termes et définitions ............................................................................................................................ 2

4  Généralités ............................................................................................................................................. 6

5  Propositions ........................................................................................................................................... 7

6  Documentation ...................................................................................................................................... 7

6.1  Informations pour approbation ............................................................................................................ 7

6.2  Enregistrements finaux......................................................................................................................... 9

7  Conception ........................................................................................................................................... 10

7.1  Conception de faisceau de tubes ...................................................................................................... 10

7.2  Conception côté air ............................................................................................................................. 23

7.3  Conception des structures ................................................................................................................. 35

8  Matériaux .............................................................................................................................................. 41

8.1  Généralités ........................................................................................................................................... 41

8.2  Exigences relatives à l'acier au carbone en service corrosif ou à l'hydrogène sulfuré

humide .................................................................................................................................................. 41

8.3  Collecteurs ........................................................................................................................................... 41

8.4  Persiennes ........................................................................................................................................... 42

8.5  Autres composants ............................................................................................................................. 42

9  Fabrication des faisceaux de tubes ................................................................................................... 42

9.1  Soudage ............................................................................................................................................... 42

9.2  Traitement thermique après soudage (PWHT) ................................................................................. 43

9.3  Joints entre le tube et la plaque tubulaire ........................................................................................ 43

9.4  Surfaces d'étanchéité ......................................................................................................................... 45

9.5  Graissage des filetages ...................................................................................................................... 45

9.6  Alignements et tolérances .................................................................................................................. 45

9.7  Assemblage ......................................................................................................................................... 45

10  Contrôles, examens et essais ............................................................................................................ 47

10.1  Contrôle de la qualité .......................................................................................................................... 47

10.2  Essai de résistance à la pression ...................................................................................................... 48

10.3  Essai de fonctionnement en atelier ................................................................................................... 49

10.4  Essais de performance du matériel ................................................................................................... 49

10.5  Plaques signalétiques ......................................................................................................................... 49

11  Préparation pour l'expédition ............................................................................................................. 49

11.1  Généralités ........................................................................................................................................... 49

11.2  Surfaces et finitions ............................................................................................................................ 50

11.3  Identification et notification ............................................................................................................... 50

12  Exigences supplémentaires ............................................................................................................... 50

12.1  Généralités ........................................................................................................................................... 50

12.2  Conception ........................................................................................................................................... 50

12.3  Examen ................................................................................................................................................. 50

12.4  Essais ................................................................................................................................................... 51

Annexe A (informative) Pratiques recommandées ........................................................................................ 52

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ISO 13706:2011(F)

Annexe B (informative) Liste de contrôle et fiches techniques ...................................................................59

Annexe C (informative) Wintérisation d'échangeurs thermiques aéroréfrigérants ....................................70

Annexe D (informative) Procédure recommandée de mesure du débit d’air des échangeurs

thermiques aéroréfrigérants ............................................................................................................ 122

Annexe E (informative) Mesure du bruit émis par les échangeurs thermiques aéroréfrigérants .......... 129

Bibliographie .................................................................................................................................................. 147

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ISO 13706:2011(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 13706 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer

pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 6, Systèmes et équipements

de traitement.

Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 13706:2005) qui a fait l'objet d'une

révision technique.
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ISO 13706:2011(F)
Introduction

Il est nécessaire d'informer les utilisateurs de la présente Norme internationale que des exigences différentes

ou complémentaires peuvent être nécessaires pour des applications particulières. La présente Norme

internationale n'a pas pour intention d'empêcher un vendeur de proposer, ou un acheteur d’accepter d'autres

équipements ou solutions techniques pour une application particulière. Ceci peut s'appliquer tout

particulièrement lorsque l'on dispose d'une technologie d'innovation ou de développement. Lorsqu'une

alternative est proposée, il est de la responsabilité du vendeur d'identifier toutes les différences par rapport à

la présente Norme internationale et de fournir une description détaillée.
vi © ISO 2011 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 13706:2011(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel —
Échangeurs de chaleur refroidis à l'air
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie les exigences et fournit des recommandations relatives à la

conception, aux matériaux, à la fabrication, au contrôle, aux essais et à la préparation pour l'expédition des

échangeurs thermiques aéroréfrigérants, destinés à l'utilisation dans les industries du pétrole, de la

pétrochimie et du gaz naturel.

La présente Norme internationale s'applique aux échangeurs thermiques aéroréfrigérants à faisceaux

horizontaux, les concepts de base peuvent cependant s'appliquer aussi à d'autres configurations.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence (y compris les amendements éventuels) s’applique.
ISO 76, Roulements — Charges statiques de base
ISO 281, Roulements — Charges dynamiques de base et durée nominale

ISO 286 (toutes les parties), Spécification géométrique des produits (GPS) — Système de codification ISO

pour les tolérances sur les tailles linéaires

ISO 1081, Transmissions par courroies — Courroies trapézoïdales et striées, et poulies à gorges —

Vocabulaire

ISO 1461, Revêtements par galvanisation à chaud sur produits finis en fonte et en acier — Spécifications et

méthodes d'essai
ISO 2491, Clavetage par clavettes parallèles minces (dimensions en millimètres)

ISO 4183, Transmissions par courroies — Courroies trapézoïdales classiques et étroites — Poulies à gorges

(système basé sur la largeur de référence)

ISO 4184, Transmissions par courroies — Courroies trapézoïdales classiques et étroites — Longueurs dans

le système de référence

ISO 5287, Transmissions par courroies — Transmissions par courroies trapézoïdales étroites pour la

construction automobile — Essai de fatigue

ISO 5290, Transmissions par courroies — Poulies à gorges pour courroies trapézoïdales étroites — Sections

de gorge 9N/J, 15N/J et 25N/J (système effectif)

ISO 8501-1, Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits assimilés —

Évaluation visuelle de la propreté d'un subjectile — Partie 1: Degrés de rouille et degrés de préparation des

subjectiles d'acier non recouverts et des subjectiles d'acier après décapage sur toute la surface des

revêtements précédents
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ISO 13706:2011(F)

ISO 9563, Transmissions par courroies — Conductibilité électrique des courroies synchrones sans fin, anti-

électrostatiques — Spécification et méthode d'essai

ISO 15156 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux pour utilisation dans des

environnements contenant de l'hydrogène sulfuré (H S) dans la production de pétrole et de gaz

AGMA 6001 , Design and Selection of Components for Enclosed Gear Drives
ANSI/AGMA 6010, Spur, Helical, Herringbone and Bevel Enclosed Drives
ASME PTC 30 , Air-Cooled Heat Exchangers
ICC , International Building Code
4 )

NACE MR0103 , Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining

Environments

NACE SP0472, Methods and Controls to Prevent In-Service Environmental Cracking of Carbon Steel

Weldments in Corrosive Petroleum Refining Environments
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1
banc
un ou plusieurs appareils disposés dans une structure continue
3.2
surface de tube nue

superficie totale de la surface extérieure des tubes, fondée sur la longueur mesurée entre les surfaces

extérieures des plaques tubulaires de collecteur
3.3
baie

un ou plusieurs faisceaux de tubes, alimentés par deux ventilateurs ou plus, y compris la structure, le plénum

et autres accessoires
NOTE Un exemple type de disposition de baie est donné à la Figure 1.
3.4
température de procédé critique

température relative à des propriétés physiques importantes d'un fluide à traiter

EXEMPLES Point de gel, point d'écoulement, point de trouble, température de formation d'hydrates et point de rosée.

3.5
service cyclique

opération de traitement présentant une variation périodique de température, de pression et/ou de débit

American Gear Manufacturers' Association, 1500 King Street, Suite 201, Alexandria, VA 22314, USA.

American Society of Mechanical Engineers, Three Park Avenue, New York, NY 10016-5990, USA.

International Code Council Foundation, 10624 Indian Woods Drive, Cincinnati, OH 45242, USA.

NACE International, P.O. Box 218340, Houston, TX 77218-8340, USA.
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 13706:2011(F)
3.6
air refoulé
air s’échappant par l'échangeur thermique aéroréfrigérant dans l'atmosphère
3.7
recirculation externe

processus utilisant un conduit externe pour transporter de l'air recyclé destiné à être mélangé avec l'air aspiré

et le réchauffer
3.8
surface ailetée
d'un tube superficie totale de la surface extérieure exposée à l'air
3.9
échangeur à tirage forcé

échangeur conçu avec le faisceau de tubes situé du côté de refoulement du ventilateur

3.10
centre géométrique

point situé au centre d'une baie sur un plan à mi-distance entre l'entrée d'air et la sortie d'air pour les unités à

tirage forcé et à tirage induit

NOTE Le centre géométrique est également considéré comme le centre acoustique d'une baie pour les calculs

3.11
service à l'hydrogène

services contenant de l'hydrogène à une pression partielle supérieure à 700 kPa (100 psi) absolus

3.12
échangeur à tirage induit

échangeur conçu avec le faisceau de tubes situé du côté d'aspiration du ventilateur

3.13
air aspiré

air atmosphérique ou ambiant qui pénètre dans l'échangeur thermique aéroréfrigérant

3.14
recirculation interne

processus utilisant des ventilateurs (éventuellement avec des persiennes) pour recycler l'air d'un côté du

faisceau de traitement à l'autre
3.15
appareil
un ou plusieurs faisceaux de tubes destinés à un service particulier
3.16
numéro d'appareil
numéro d'identification de l'acheteur pour un appareil
3.17
surface de mesure

surface de la baie, du cylindre ou de la sphère sur lequel le niveau de pression acoustique est mesuré

3.18
température d'air de calcul minimale
température d'air aspiré spécifiée qui est utilisée pour la wintérisation
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ISO 13706:2011(F)
3.19
température de calcul minimale des métaux

température la plus basse des métaux à laquelle les éléments sous pression peuvent être soumis à la

pression de calcul
3.20
bandes d'octave
bande de fréquence privilégiées
3.21
code de calcul de la partie sous pression

standard reconnu pour les équipements sous pression, spécifié ou agréé par l'acheteur

EXEMPLE ASME BPVC VIII.
3.22
air recyclé

air passant par le faisceau de traitement et renvoyé pour être mélangé avec l'air aspiré et le réchauffer

3.23
température minimale spécifiée de paroi de tube
température de procédé critique plus une marge de sécurité
3.24
code de structure
standard reconnu pour la structure, spécifié par ou agréé par l'acheteur
EXEMPLES AISC M011 et AISC S302.
3.25
faisceau de tubes
assemblage de collecteurs, de tubes et de cadres
3.26
soudure d'étanchéité

soudure de liaison entre tube et plaque tubulaire, de résistance non spécifiée, appliquée entre les tubes et les

plaques tubulaires aux seules fins de réduire le potentiel de fuite
3.27
niveau de bruit

niveau de pression acoustique lorsque la fréquence est pondérée conformément à la pondération normalisée

A, B ou C utilisée dans les sonomètres

NOTE La présente Norme internationale ne fait référence qu'aux lectures pondérées A [dB(A)].

3.28
niveau de puissance acoustique

dix fois le logarithme décimal du rapport de la puissance acoustique totale rayonnée par une source sonore à

12
la puissance de référence de 10 W
3.29
niveau de pression acoustique

vingt fois le logarithme décimal du rapport de la pression acoustique efficace à la pression acoustique de

5 2
référence de 2  10 N/m
4 © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 13706:2011(F)
3.30
à soudure de résistance

soudure de liaison entre tube et plaque tubulaire appliquée de sorte que la résistance nominale soit égale ou

supérieure à la résistance axiale de tube spécifiée par le code de calcul des parties sous pression

3.31
unité

un ou plusieurs faisceaux de tubes dans une ou plusieurs baies destinés à un service particulier

3.32
écran paravent

écran vertical au-dessus ou au-dessous de l'échangeur thermique aéroréfrigérant réduisant les effets du vent

3.33
wintérisation

fourniture d’équipement, de procédures ou de systèmes pour échangeurs thermiques aéroréfrigérants afin

d'éviter des problèmes associés au fluide de process résultant de la température basse de l'air aspiré

NOTE Les problèmes relatifs à la température basse de l'air aspiré comprennent le gel du fluide, le refroidissement

jusqu'au point d'écoulement, la formation de paraffine, la formation d'hydrates, l'écoulement laminaire et la condensation

au point de rosée (pouvant être à l'origine d'une corrosion).
a) Une baie b) Deux baies
Légende
1 faisceau de tubes
Figure 1 — Dispositions de baies types
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ISO 13706:2011(F)
4 Généralités

 4.1 Le code de calcul des parties sous pression doit être spécifié ou agréé par l'acheteur.

Les composants sous pression doivent être conformes au code de calcul des parties sous pression et aux

exigences supplémentaires de la présente Norme internationale.

NOTE Une puce ronde () au début d'un paragraphe indique qu'il est exigé que l'acheteur prenne une décision ou

fournisse des informations (voir la liste de contrôle fournie dans l'Annexe B).

4.2 L'échangeur thermique aéroréfrigérant doit être un échangeur à tirage forcé ou un échangeur à tirage

induit et doit inclure les composants représentés à la Figure 2 et tous les accessoires tels que les échelles,

passerelles et plates-formes (voir A.2).

4.3 L'Annexe A peut, si nécessaire, être consultée; elle contient certaines recommandations informatives

en matière de mécanique et de conception. L'Annexe A spécifie également quelques précautions à prendre

lors de la spécification de certains aspects de conception, y compris les limites de température, les types de

surfaces déployées, les méthodes de soutien de tube, les types d'échangeurs thermiques aéroréfrigérants,

les matériaux de construction étanches et des considérations opérationnelles telles que l'accès aux

passerelles.

 4.4 Le vendeur doit se conformer aux réglementations locales applicables spécifiées par l'acheteur.

4.5 Dans la présente Norme internationale, pour des raisons pratiques, les unités utilisées aux États-Unis

et d'autres unités couramment utilisées sont données, pour information, entre parenthèses.

a) Tirage forcé b) Tirage induit
Légende
1 faisceau de tubes 6 ventilateur
2 collecteur 7 anneau de ventilateur
3 tubulure 8 tablier de ventilateur
4 colonne de soutien 9 mécanisme d'entraînement
5 plénum 10 protecteur de ventilateur
Figure 2 — Composants types d'un échangeur thermique aéroréfrigérant

 4.6 L'acheteur doit spécifier si le service est considéré comme corrosif conformément à l'ISO 15156 (toutes

les parties) pour les installations de production de pétrole et de gaz et les usines d’adoucissement du gaz

naturel, ou considéré comme un service à l'hydrogène sulfuré humide conformément au document

NACE MR0103 pour d'autres applications (par exemple, raffineries de pétrole, usines de GNL et usines

chimiques), auquel cas tous les matériaux en contact avec le fluide de process doivent satisfaire aux

exigences de la norme NACE applicable pour atténuer le potentiel de fissuration sous contrainte aux sulfures

(SSC). L’identification de la totalité des matériaux et les spécifications de qualification, de fabrication et

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ISO 13706:2011(F)

d'essai pour empêcher une fissuration environnementale en service, relèvent de la responsabilité de

l'utilisateur (acheteur).

NOTE Dans le cas présent, NACE MR0175 est équivalente à l’ISO 15156 (toutes les parties).

 4.7 L'exigence relative à la wintérisation et le type de système de wintérisation doivent être spécifiés par

l'acheteur. L'Annexe C comprend des recommandations relatives aux différentes méthodes de wintérisation

des échangeurs thermiques aéroréfrigérants.
5 Propositions

5.1 L'offre du vendeur doit contenir une fiche technique complétée pour chaque appareil (voir exemple

dans l'Annexe B).

5.2 Un plan doit être fourni avec l'offre; celui-ci doit indiquer les dimensions principales horizontales et

verticales ainsi que les dimensions et orientations des tubulures.

5.3 L'offre doit préciser si les moteurs électriques montés verticalement ont l'arbre orienté vers le haut ou

vers le bas.

5.4 L'offre doit définir entièrement l'étendue de l'assemblage en atelier et doit comprendre une description

générale des composants pour assemblage sur site.

5.5 Toute offre relative à une conception qui n'est pas entièrement décrite dans la présente Norme

internationale doit inclure suffisamment de plans supplémentaires pour décrire les détails de construction.

5.6 L'offre doit comprendre une description détaillée de tout écart par rapport aux exigences spécifiées.

 5.7 L'offre doit contenir des données relatives au bruit. L'offre doit contenir une fiche technique relative au

bruit (voir exemple à l'Annexe B), si cela est spécifié par l'acheteur.

5.8 L'offre doit comprendre des courbes des caractéristiques de fonctionnement du ventilateur, avec

indication du point de caractéristique nominale.

5.9 L'offre doit inclure des détails relatifs à la méthode de fixation des extrémités des ailettes (voir 7.1.11.7).

5.10 L'offre concernant un échangeur aéroréfrigéré avec un système de recirculation d’air (tel que décrit à

l'Annexe C) doit comprendre des plans indiquant les dimensions du conduit et du plénum, l'aire d'écoulement

libre nette, le type et la disposition de la persienne, l'emplacement de l'entraînement ainsi que la

représentation schématique des commandes proposée.
6 Documentation
6.1 Informations pour approbation

 6.1.1 Pour chaque numéro d'appareil, le vendeur doit produire des documents contenant les informations

suivantes. L'acheteur doit spécifier les documents à soumettre et ceux qui doivent faire l'objet d'une

approbation.

a) le numéro d'appareil de l'acheteur, le service, le nom du projet et son emplacement, le numéro de bon de

commande de l'acheteur et le numéro d'ordre de fabrication du vendeur;

b) la pression de calcul, la pression de service maximale admissible, la pression d’épreuve, les

températures de calcul maximale et minimale et la surépaisseur de corrosion;
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ISO 13706:2011(F)

c) la courbe des caractéristiques de fonctionnement du ventilateur, avec indication du point de

caractéristique nominale, y compris les vitesses critiques du ventilateur pour une utilisation avec les

entraînements à vitesse variable;

d) tous les codes et toutes les spécifications d'achat applicables de l'acheteur;

e) les spécifications et qualités des matériaux pour toutes les pièces sous pression;

f) les dimensions hors-tout;

g) les dimensions et emplacements des supports et les tailles des boulons de fixation;

h) la taille, les caractéristiques nominales, orientation, emplacement, projection au-delà de la surface du

collecteur, charges admissibles (forces et moments) et sens d'écoulement des tubulures;

i) les détails de montage de l'entraînement;

j) les masses du faisceau de tubes, de l'échangeur vide et plein d'eau, et la masse du composant le plus

lourd ou de la combinaison de composants la plus lourde dont le vendeur prévoit la manipulation en un

seul levage;
k) les réactions aux colonnes pour chaque type de charge énuméré en 7.3.3;
l) les exigences relatives au traitement thermique après soudage;
m) la procédure de traitement ou de recuit des coudes en U;

n) les exigences relatives aux contrôles par radiographie et autres essais non destructifs;

o) les exigences relatives à la préparation de surface et à la peinture;

p) les températures d'exposition pour le calcul des composants mécaniques et d'instrumentation;

q) la plaque signalétique et son emplacement;

r) les liaisons entre tube et plaque tubulaire et les détails sur la préparation des liaisons;

s) les valeurs maximale et minimale de couple de serrage des bouchons avec le graissage recommandé

des filetages;

t) lorsqu'un service corrosif ou à l'hydrogène sulfuré humide est spécifié par l'acheteur, un rapport d'essai

de matériau certifié (CMTR) doit être fourni pour tous les matériaux en acier au carbone en contact avec

le fluide de process.

6.1.2 Le vendeur doit également fournir des plans détaillés des joints d'étanchéité, des plans d'assemblage

sur site et des plans pour tous les accessoires et toutes les commandes fournis. Les plans doivent

représenter les raccordements électriques et de commande, y compris les liaisons pour l'air moteur et l’air de

commande d'éventuelles persiennes ou ventilateurs pneumatiques. Les détails des joints d'étanchéité doivent

inclure le type et le matériau et doivent être représentés sur un plan séparé.

 6.1.3 Si spécifié par l'acheteur, les calculs requis par le code de calcul des parties sous pression doivent

être réalisés pour la conception de composants sous pression, y compris les boîtes de collecteur, les tubes et

les liaisons de tubes. Des détails suffisants doivent être fournis pour tout composant d

...

Questions, Comments and Discussion

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