ISO 20485:2017
(Main)Non-destructive testing — Leak testing — Tracer gas method
Non-destructive testing — Leak testing — Tracer gas method
ISO 20485:2017 describes the techniques to be applied for the detection of a leak, using a tracer gas and a tracer gas specific leak detector.
Essais non destructifs — Contrôle d'étanchéité — Méthode par gaz traceur
ISO 20485:2017 décrit les techniques à appliquer pour la détection d'une fuite à l'aide d'un gaz traceur et d'un détecteur de fuites spécifique au gaz traceur utilisé.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20485
First edition
2017-11
Non-destructive testing — Leak testing
— Tracer gas method
Essais non destructifs — Contrôle d'étanchéité — Méthode par gaz
traceur
Reference number
ISO 20485:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 20485:2017(E)
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ISO 20485:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principles of detection. 1
5 Generation and detection of tracer gas flow . 2
5.1 Tracer gas flows into the object (Group A techniques) . 2
5.2 Tracer gas flows out of the object (Group B techniques) . 2
6 Apparatus . 2
7 Object preparation . 2
8 Group A techniques, tracer gas flows into the object. . 3
8.1 General . 3
8.2 Initial system set-up procedure . 3
8.3 Vacuum technique (total) test procedure (A.1) . 4
8.4 Vacuum technique (partial) test procedure (A.2) . 5
8.5 Vacuum technique (local) test procedure (A.3) . 5
9 Group B techniques, tracer gas flows out of object . 6
9.1 General . 6
9.2 Initial system set up procedure . 7
9.2.1 Ammonia test with colour-change reagents (B.1) . 7
9.2.2 Tracer gas flowing out of the object (B.2, B.3, B.4, B.6) . 7
9.2.3 Pressurisation — Evacuation test (B.5) . 8
9.3 Ammonia test procedure (B.1) . 8
9.3.1 General. 8
9.3.2 Test object preparation . 8
9.3.3 Reagent application . 8
9.3.4 Ammonia pressurization . 8
9.3.5 Impregnation time. 9
9.3.6 Visual examination . 9
9.3.7 Post test cleaning . 9
9.4 Vacuum box test procedure (B.2.1, B.2.2) . 9
9.4.1 General. 9
9.4.2 Vacuum box technique for closed objects B.2.1 . 9
9.4.3 Vacuum box technique for open objects B.2.2 .10
9.5 Accumulation technique (B.3) .10
9.5.1 General.10
9.5.2 Accumulation technique procedure (B.3) .10
9.6 Sniffing test (B.4) .12
9.7 Bombing technique (B.5) .12
9.8 Vacuum chamber technique (B.6) .14
9.9 Carrier gas technique (B.7) .15
10 Test report .16
Annex A (informative) Accumulation technique: calibrated leak connected to enclosure of
unknown volume .17
Bibliography .19
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ISO 20485:2017(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 on 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 the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing,
Subcommittee SC 6, Leak testing.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20485:2017(E)
Non-destructive testing — Leak testing — Tracer gas method
1 Scope
This document describes the techniques to be applied for the detection of a leak, using a tracer gas and
a tracer gas specific leak detector.
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 20484, Non-destructive testing — Leak testing — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 20484 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
4 Principles of detection
A partial pressure difference of tracer gas is created across the boundary of the object to be tested. The
tracer gas, having passed through the leak, is revealed by its physical or chemical properties. Chemical
detection is generally based on reactions that cause a local colour change (the object surface shall
therefore be visible).
Detection based on physical properties usually involves a sensor, for example:
— a mass spectrometer, tuned for the specific tracer gas used (generally helium-4);
— an alkali ion diode, for halogen gas, and electron-capture equipment (i.e. for SF );
6
— a Pirani gauge, for tracer gas with thermal conductivity different from that of the ambient
atmosphere;
— a photometer, with band-pass filter in the frequency range of the tracer gas absorption or emission.
These types of detection generally give an electrical signal which varies with the tracer gas partial
pressure.
The reference conditions should be selected and agreed between a leak tester and a customer. The
reference conditions should be clearly stated and claimed by a leak tester in the test report (see
Clause 10).
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ISO 20485:2017(E)
5 Generation and detection of tracer gas flow
5.1 Tracer gas flows into the object (Group A techniques)
A pressure difference across the wall is obtained either by evacuation of the object, e.g. through a
connection or by placing it in a pressurized chamber. Usually the test object is evacuated. Tracer gas
is then applied to the external surface using a probe jet or by enclosing the object (totally or partially)
in a hood or chamber filled with the tracer gas. Tracer gas leakage into the test object is detected by a
sensor within or connected to the internal volume.
5.2 Tracer gas flows out of the object (Group B techniques)
The object is filled with a tracer gas. A pressure difference across the wall is obtained either by
pressurization of the object, e.g. through a connection or by placing it in a vacuum chamber. The tracer
gas is collected on the outside surface by a sampling probe, a carrier gas flow or by accumulation into a
hood or chamber. Tracer gas can also be detected by chemical reactions.
A special technique (bombing) may also be used. This involves the pressurization of a sealed object
to force the tracer gas into its internal cavities, if a leak exists. The object is then placed in a vacuum
chamber and escaping tracer gas is detected (this procedure is generally used only with helium-4).
This method is applicable to specimens with small free internal volumes (in the order of a few cubic
centimetres).
6 Apparatus
The test apparatus may include part or all of the following:
6.1 Leak detector or chemical reagents able to detect the selected tracer gas.
6.2 Calibrated leaks, calibrated for discharge into vacuum and/or against atmospheric pressure;
refer to ISO 20486.
6.3 Pressure and temperature gauges.
6.4 Tracer gas or certified gas mixture.
6.5 Auxiliary vacuum systems.
6.6 Hood, vacuum or pressurizing chamber, jet or sampling probe.
6.7 Purging dry gas, liquid nitrogen (for cold trap), if necessary.
6.8 Equipment for tracer gas treatment-recovery.
6.9 Equipment for test area ventilation.
6.10 Data recording equipment.
7 Object preparation
The object to be tested shall be adequately cleaned, degreased and dried. Openings and apertures which
are not involved in the test shall be closed with test seals, e.g. plugs, welding, suitable material and
gaskets. Whenever possible, testing should be carried out before plating, painting or the application of
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ISO 20485:2017(E)
ultrasonic couplant. If the object needs to be evacuated, the presence of porous or plastic materials should
be avoided. This helps to avoid spurious indications (virtual leaks), and shortens the clean-up time.
The connections between the object, the pumping system, the leak detector (LD) and the calibrated
leaks used shall be suitable and checked for tightness.
8 Group A techniques, tracer gas flows into the object.
8.1 General
These techniques are applicable to an object that can be evacuated or withstand an external test
pressure. The tracer gas is applied on the outer surface of the object and the LD is connected to the
internal volume. If the LD is of mass spectrometer type (MSLD), the pumping system of the MSLD itself
can be used to directly evacuate small items under test.
Larger objects need an auxiliary pumping system parallel to the LD. In this case, the loss of sensitivity
shall be considered, as only part of the tracer gas will enter the LD.
Three techniques may be used — refer to EN 1779:
— Vacuum technique (Total) (A.1)
The object, placed in an enclosure (a bag or a chamber), is evacuated and connected to the detector.
The enclosure is then filled with the tracer gas or a gas mixture containing the tracer gas. This
technique allows the evaluation of the leakage rate but does not permit precise location of the leaks.
When the purpose of the leak testing is the determination of the acceptability of the test object
against a specified leakage rate, only the "total" technique shall be used. In this case, the tracer
gas concentration, pressure and temperature shall be measured and the homogeneity of the gas
mixture shall be ensured. Further the enclosure shall be gas-tight and, preferably, rigid.
— Vacuum technique (Partial) (A.2)
The object to be tested is evacuated and connected to the detector. Suspect areas are then covered
by a suitable gas-tight enclosure filled with tracer gas.
— Vacuum technique (Local) (A.3)
The object to be tested is evacuated and connected to the detector. Suspect areas on the external
surface of the object are sprayed with tracer gas. Leaks can be localized using this technique but it
is not possible to measure the total leakage rate.
8.2 Initial system set-up procedure
8.2.1 The LD shall be adjusted in accordance with manufacturer’s instructions, using a calibrated leak.
If a MSLD is used, a leak for discharge to vacuum shall be connected directly to the inlet of the LD, or the
built-in leak for the calibration is to be used.
8.2.2 The object is connected to the LD and then evacuated to a suitable pressure, either by LD pumping
system or by an auxiliary pumping system. This is determined by the maximum inlet pressure of the LD.
8.2.3 The initial background signal shall be measured.
8.2.4 The maximum signal for the specified calibrated leak connected to the object shall be recorded
to verify the system sensitivity. The ratio of the pumping speed of the LD to the pumping speed of the
auxiliary system shall not be altered.
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ISO 20485:2017(E)
8.2.5 For large objects or complex systems, the response time of the system shall be measured by
means of a suitable calibrated leak, the rate of leakage of which is as near as possible to the specified
maximum allowable leakage. Unless otherwise specified, this leak shall be connected to the object under
test, via an isolation valve, in the most unfavourable position, to determine the response time.
An auxiliary line should be provided, if possible, to evacuate the volume between the leak outlet and the
isolation valve. In any case, care should be taken to avoid the inlet of the accumulated gas in the system.
The response time is the time from opening of the valve until the 90 % of the maximum stable signal is
reached.
NOTE Although in ISO 20484:2017, 6.1.7, the term "response time" is defined by a signal rise, the practical
measurement is normally based on the signal decay (see ISO 20484:2017, 6.3.1).
8.2.6 To measure the clean-up time, the calibrated leak is closed and the resulting background leakage
rate indication is recorded. Afterwards, the leak is opened and the equilibrium leakage rate indication is
recorded. Then, the leak is closed rapidly and the decay of leakage rate indication is recorded until it has
dropped by 90 % of the equilibrium leakage rate indication with the background indication subtracted.
8.2.7 The signal amplitude and the response time for 90 % signal decrease shall be taken as reference
for the test. The system layout or pumping speed shall not be changed.
8.2.8 To evaluate large leaks that saturate the LD signal, the sensitivity of test can be reduced. This
reduction can be achieved either by lowering the fraction of tracer gas in the mixture or increasing the
pumping speed of the auxiliary system. The response time has to be re-evaluated when the sensitivity of
the test has changed.
8.3 Vacuum technique (total) test procedure (A.1)
8.3.1 After the initial set-up has been performed, the following steps shall be taken.
8.3.2 The object is placed into the auxiliary enclosure (bag or chamber) and it is then evacuated. If the
enclosure is a flexible bag (usually plastic), it shall be sufficiently large to enclose the perimeter of the object.
8.3.3 A preliminary evacuation of the enclosure can be useful. If the enclosure is a flexible bag, it should
lay down well against the object walls (without tearing). After it has been evacuated, the tracer gas is
admitted. If the enclosure has not been evacuated, it should be adequately purged using dry tracer gas,
or a gas mixture containing tracer gas, to ensure that the tracer gas concentration is homogeneous and as
intended. The person performing the test shall note the volume fraction of the tracer gas in the mixture,
so that the corresponding correction in subsequent measurements can be made. If a flexible bag is used,
it shall be filled with gas until it is no longer touching the object walls.
8.3.4 If the enclosure is rigid, pressures shall be recorded before and after tracer gas introduction.
It is possible to calculate the volume fraction of the tracer gas, applying the Boyle-Mariotte law to the
recorded pressures.
8.3.5 The duration of exposure to the full concentration of tracer gas within the auxiliary enclosure
shall be at least twice the response time. When the response time exceeds 20 min, different specifications
for the admission time may be given.
8.3.6 After the appearance of any signal, it is necessary to wait until, either:
— the maximum signal level is obtained: the overall leakage rate can then be calculated by comparison
with the signal generated by the known leak; or
— the signal, corresponding to the maximum allowable leakage rate, is obtained: in this case, the test
can be interrupted for decisions.
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ISO 20485:2017(E)
8.3.7 The total leakage rate of the object, in molecular flow conditions, is calculated according to
Formula (1).
qS×−R
() 1 p
CL LL
atm
q = ×× (1)
G
SR− c p
CL CL
where
q is the total leakage rate;
G
q is the leakage rate of the calibrated leak (pure tracer gas);
CL
S is the leak signal;
L
S is the signal generated by the calibrated leak;
CL
R , R are the background signal associated with signal S and S , respectively;
L CL L CL
c is the volume fraction of the tracer gas in the gas mixture;
p is the total pressure in the auxiliary enclosure;
p is the actual atmospheric pressure.
atm
When the test is carried out with a gas mixture, the volume fraction of tracer gas shall be known
(certified if required) using approved procedures for mixture preparation.
If high accuracy is required, the system calibration shall be performed using a calibrated leak with the
test gas mixture.
8.4 Vacuum technique (partial) test procedure (A.2)
8.4.1 When only a part of an object is to be tested (e.g. welds, thermocouple wells, personnel access
covers, electrical or mechanical feedthroughs), the auxiliary enclosure may be restricted to that area
only. The duration of tracer gas admission shall be indicated in the specification, taking into account the
position of the part under test relative to the pumping system and the LD.
8.4.2 After the initial set-up has been performed, the following steps shall be taken:
8.4.3 Plastic bags or chambers are fitted to the areas to be tested using adhesive tape or suitable
gaskets. These should prevent significant escape of tracer gas during the test.
8.4.4 The object is then evacuated.
8.4.5 Proceed as in 8.3.3 to 8.3.6.
8.5 Vacuum technique (local) test procedure (A.3)
8.5.1 After the initial set-up has been performed, the following steps shall be taken.
8.5.2 The effect on the result of the speed of probing the surface of the test object with the spray gun
shall be established by placing a conductance leak in the position of the calibrated leak used in 8.2.4.
The gas flow from the spray gun is adjusted and its tip is moved past the leak at the speed and distance
specified for the test. The signal amplitude is recorded. If the signal is too small, the scan rate should be
reduced.
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ISO 20485:2017(E)
8.5.3 Tracer gas spraying should start at the top of the test object if the tracer gas density is smaller
than air. Spraying should start at the bottom if the tracer gas density is greater than air. Scanning of the
areas shall be performed as stated in the test specifications.
8.5.4 When a leak is detected, it can be necessary to evaluate its influence. It is possible that the leak
have to be temporarily sealed to continue the test.
8.5.5 After a leak has been found and sealed, it is necessary to wait until initial conditions are restored in
the LD (clean up time). If leak location only is required, the procedure may state the signal level (percentage
of the maximum signal) at which is possible to continue the scan, in order to shorten the test time.
8.5.6 After all leaks have been found, it can be desirable to determine the total leakage of the object,
using other suitable techniques ("total" or "integral"). This step may be carried out initially, to save time
if no leaks exist. However, if the object contains material permeable to the tracer gas, the sorbed gas can
lower the sensitivity of the subsequent test.
9 Group B techniques, tracer gas flows out of object
9.1 General
These techniques are generally applicable to objects which cannot be evacuated or to open objects. A
(partial) pressure difference of tracer gas is created across the object wall. Tracer gas is admitted to
the internal volume of the object and it is collected and detected in its external side. If the object to be
tested is open, the gas is sprayed or applied with a bag in one side and it is collected in the other side by
a vacuum box.
Seven techniques may be used. They are briefly described here:
— Chemical detection with ammonia (B.1): The object is filled with anhydrous ammonia or an
ammonia-nitrogen mixture to the specified overpressure. A colour-change developer (generally a
mixture containing a pH indicator, e.g. bromophenol blue), applied to the outside surface, will reveal
and locate leakages.
— Vacuum box, using internal tracer gas (B.2.1): Large objects, containing a gas or a gas mixture
suitable to be used as tracer gas, are tested by a vacuum box evacuated and connected to a leak
detector (LD), applied in the outer side.
— Vacuum box applying the tracer gas on opposite side (B.2.2): Open objects can be tested using
partial enclosures, capable of being evacuated, which are tightly applied to the wall (vacuum box,
suction cup). Tracer gas is supplied on the opposite surface of the wall by a spray gun (probe jet) or
by cups, filled by the tracer gas.
— Accumulation technique (B.3): The object, pressurized with the tracer gas, is placed in an
enclosure. After a specified time, the accumulated tracer gas is measured using a LD connected to
the enclosure. The leakage size can then be estimated (or determined if the enclosure volume and
pressure are known).
— Sniffing technique (B.4): The object is pressurized with the tracer gas (or gas mixture). Leak
searching is performed on the atmospheric side of the object wall, using a sampling probe connected
to a LD. This technique detects leakage and locates the leaks (direct probing).
— Bombing technique (B.5): The sealed object is subjected to a high pressure of tracer gas (bombing),
usually helium-4, in order to force it into the object, if a leak exists. After the bombing and a flushing,
to remove adsorbed tracer gas from the outer surfaces, the object is placed in a vacuum chamber,
connected to a LD for the detection of the escaping tracer gas.
— Vacuum chamber technique (B.6): Small objects, containing a gas suitable to be used as tracer
gas are placed in a chamber. This is subsequently evacuated to a pressure lower than the internal
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ISO 20485:2017(E)
pressure of the object. The LD is connected to the vacuum chamber. The total flow of the tracer gas
from the object is measured by the LD.
— Carrier gas technique (B.7): Prior to the test, the object is filled with tracer gas at a pressure above
ambient pressure. The object is surrounded by a hood in which a carrier gas flows across the objects
surfaces. Any leakage of tracer gas out of the object is carried away by the carrier gas and can be
d
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20485
Première édition
2017-11
Essais non destructifs — Contrôle
d'étanchéité — Méthode par gaz
traceur
Non-destructive testing — Leak testing — Tracer gas method
Numéro de référence
ISO 20485:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 20485:2017(F)
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ISO 20485:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principes de détection . 1
5 Génération et détection du flux de gaz traceur . 2
5.1 Gaz traceur pénétrant dans l'objet (techniques du Groupe A) . 2
5.2 Gaz traceur sortant de l'objet (techniques du Groupe B) . 2
6 Appareillage . 2
7 Préparation de l'objet . 3
8 Techniques du Groupe A, gaz traceur pénétrant dans l'objet . 3
8.1 Généralités . 3
8.2 Mise en œuvre initiale du système . 3
8.3 Modalités d'application de la technique sous vide (global) (A.1) . 4
8.4 Modalités d'application la technique sous vide (partiel) (A.2) . 5
8.5 Modalités d'application de la technique sous vide (local) (A.3) . 6
9 Techniques du Groupe B, gaz traceur sortant de l'objet . 6
9.1 Généralités . 6
9.2 Mise en œuvre initiale du système . 7
9.2.1 Contrôle à l'ammoniac avec des réactifs colorés (B.1) . 7
9.2.2 Gaz traceur sortant de l'objet (B.2, B.3, B.4, B.6) . 7
9.2.3 Contrôle par pressurisation — dépression (B.5) . 8
9.3 Mode opératoire de contrôle à l'ammoniac (B.1) . 8
9.3.1 Généralités . 8
9.3.2 Préparation de l'objet à contrôler . 8
9.3.3 Application du réactif . 8
9.3.4 Pressurisation de l'ammoniac . 9
9.3.5 Temps d'imprégnation . 9
9.3.6 Examen visuel. 9
9.3.7 Nettoyage après contrôle .10
9.4 Mode opératoire de contrôle avec boîte à dépression (B.2.1, B.2.2) .10
9.4.1 Généralités .10
9.4.2 Technique de la boîte à dépression pour des objets fermés B.2.1 .10
9.4.3 Technique de la boîte à dépression pour des objets ouverts B.2.2 .10
9.5 Technique par accumulation (B.3) .11
9.5.1 Généralités .11
9.5.2 Mode opératoire de la technique par accumulation (B.3) .11
9.6 Contrôle par reniflage (B.4) .13
9.7 Technique par pressurisation (B.5) .13
9.8 Technique de la chambre à vide (B.6) .15
9.9 Technique du gaz vecteur (B.7) .15
10 Rapport d'essai .17
Annexe A (informative) Technique par accumulation: fuite étalonnée raccordée à une
enceinte de volume inconnu .18
Bibliographie .20
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ISO 20485:2017(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/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 6, Contrôle par détection de fuites.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 20485:2017(F)
Essais non destructifs — Contrôle d'étanchéité — Méthode
par gaz traceur
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les techniques à appliquer pour la détection d'une fuite à l'aide d'un gaz
traceur et d'un détecteur de fuites spécifique au gaz traceur utilisé.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte 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 20484, Essais non destructifs — Contrôle d’étanchéité — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 20484 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/
4 Principes de détection
Une différence de pression partielle d'un gaz traceur est créée de part et d'autre de la paroi de l'objet
à contrôler. La présence du gaz traceur passé au travers du défaut d'étanchéité est mise en évidence
par ses propriétés physico-chimiques. La détection chimique se fonde le plus souvent sur des réactions
entraînant un changement local de couleur (la surface de l'objet doit donc être bien visible).
La détection basée sur les caractéristiques physiques implique en général l'utilisation d'un capteur, par
exemple:
— un spectromètre de masse, calé sur le gaz traceur spécifique utilisé (en général de l'hélium 4);
— une diode à ions alcalins, pour les gaz halogènes, ou un appareil à capture d’électrons (par exemple
pour le SF );
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— un manomètre de Pirani, pour les gaz traceurs dont la conductivité thermique diffère de celle de
l'air ambiant;
— un photomètre, muni d'un passe-bande dans la plage de fréquences correspondant à l'absorption ou
à l'émission du gaz traceur.
Ces types de détection produisent en général un signal électrique qui varie en fonction de la pression
partielle du gaz traceur.
Il convient que les conditions de référence soient sélectionnées et convenues entre l'organisme en
charge du contrôle d'étanchéité et le client. Il convient que les conditions de référence soient clairement
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établies et indiquées dans le rapport d'essai par l'organisme en charge du contrôle d'étanchéité (voir
l'Article 10).
5 Génération et détection du flux de gaz traceur
5.1 Gaz traceur pénétrant dans l'objet (techniques du Groupe A)
Une différence de pression est créée de part et d'autre de la paroi d'un objet soit en y faisant le vide (par
exemple par un raccord), soit en le plaçant dans une chambre pressurisée. On opte le plus souvent pour
la dépressurisation de l'objet contrôlé. La surface de l'objet côté extérieur est aspergée de gaz traceur
à l'aide d'un pistolet d'aspersion ou tout ou partie de l'objet est enfermé dans une poche ou dans une
chambre remplie de gaz traceur. La présence de gaz traceur à l'intérieur de l'objet contrôlé se détecte à
l'aide d'un capteur placé à l'intérieur ou raccordé à l’objet.
5.2 Gaz traceur sortant de l'objet (techniques du Groupe B)
L'objet est rempli de gaz traceur. Une différence de pression est créée de part et d'autre de la paroi
soit en pressurisant l'objet (par exemple par un raccord), soit en le plaçant dans une chambre à vide.
Le gaz traceur est recueilli à la surface extérieure au moyen d'une sonde de reniflage, d'un flux de gaz
vecteur ou par accumulation dans une poche ou une enceinte. Il est également possible de détecter le
gaz traceur par réaction chimique.
Il est également possible d'avoir recours à une technique particulière (ressuage). Elle implique la
pressurisation d'un objet scellé pour forcer le gaz traceur dans les éventuelles anfractuosités si une
fuite existe. L'objet est ensuite placé dans une chambre à vide, ce qui permet de détecter toute fuite
de gaz traceur (cette technique n'est généralement utilisée qu'avec de l'hélium 4). Cette méthode peut
s'appliquer aux échantillons ayant un volume interne faible (de l'ordre de quelques centimètres cubes).
6 Appareillage
L'appareillage d'essai peut inclure tout ou partie des instruments suivants:
6.1 Détecteur de fuites ou réactifs chimiques capables de détecter le gaz traceur choisi.
6.2 Fuites étalonnées pour débiter dans un volume sous vide et/ou à la pression atmosphérique; se
reporter à l'ISO 20486.
6.3 Capteurs de température et de pression.
6.4 Gaz traceur ou mélange gazeux certifié.
6.5 Systèmes auxiliaires sous vide.
6.6 Poche, chambre de pressurisation ou de dépression, sonde de reniflage ou pistolet d'aspersion.
6.7 Gaz de purge sec, azote liquide (pour le piège cryogénique) le cas échéant.
6.8 Matériel de récupération et de traitement du gaz traceur.
6.9 Matériel de ventilation de la zone d'essai.
6.10 Équipement d'enregistrement des données.
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7 Préparation de l'objet
L'objet à contrôler doit être convenablement nettoyé, dégraissé et séché. Les ouvertures qui ne font pas
partie du contrôle doivent être obturées à l'aide de joints adaptés, comme des bouchons, des soudures,
des matériaux adaptés ou des joints d'étanchéité. Chaque fois que possible, il convient d’effectuer le
contrôle avant les opérations de dépôt électrolytique, de peinture ou l'application d'un couplant
ultrasonore. Si l'objet doit être mis sous vide, il convient d'éviter la présence de matériaux poreux ou
plastiques. Cela permet d'éviter les diagnostics erronés (fuites virtuelles) et raccourcit le temps de
récupération.
Les raccords utilisés entre l'objet, le système de pompage, le détecteur de fuites (DF) et les fuites
étalonnées utilisées doivent être appropriés et leur étanchéité doit être vérifiée.
8 Techniques du Groupe A, gaz traceur pénétrant dans l'objet
8.1 Généralités
Ces techniques s'appliquent à un objet pouvant être mis sous vide ou pouvant résister à une pression
externe. La surface extérieure de l'objet est aspergée de gaz traceur et le détecteur de fuite est raccordé
au volume interne de l'objet. Si le détecteur de fuites est un spectromètre de masse (DFSM), le système
de pompage du DFSM lui-même peut être utilisé pour mettre directement sous vide les petits objets à
contrôler.
Les objets volumineux nécessitent un système de pompage auxiliaire parallèlement au DF. Dans ce cas, la
perte de sensibilité doit être prise en compte, car seule une partie du gaz traceur va pénétrer dans le DF.
Il est possible de choisir entre trois techniques — se reporter à l'EN 1779:
— Technique sous vide (global) (A.1)
L'objet placé dans une enceinte (dans une poche ou dans une chambre) est mis sous vide et raccordé
au détecteur. Un gaz traceur ou un mélange gazeux contenant le gaz traceur est ensuite injecté dans
l’enceinte. Cette technique permet d'évaluer le flux de fuite, mais ne permet pas une localisation
précise des fuites.
Lorsque le contrôle d'étanchéité vise à déterminer l'acceptabilité de l'objet à contrôler par rapport
à un flux de fuite spécifié, la technique sous vide global est la seule à pouvoir être utilisée. Dans
ce cas, la concentration en gaz traceur, sa pression et sa température doivent être mesurées et
l'homogénéité du mélange gazeux doit être garantie. En outre, l'enceinte doit être étanche aux gaz
et, de préférence, rigide.
— Technique sous vide (partiel) (A.2)
L'objet à contrôler est mis sous vide et raccordé au détecteur. Les zones suspectes sont ensuite
enfermées dans une enceinte appropriée étanche aux gaz et remplie de gaz traceur.
— Technique sous vide (local) (A.3)
L'objet à contrôler est mis sous vide et raccordé au détecteur. Un gaz traceur est aspergé sur les
zones suspectes de la surface externe de l'objet. Si cette technique permet de repérer les fuites, elle
ne permet pas de mesurer le flux de fuite global.
8.2 Mise en œuvre initiale du système
8.2.1 Le DF doit être réglé selon les instructions du fabricant, à l'aide d'une fuite étalonnée. Lorsqu'il
s'agit d'un DFSM, une fuite débitant sous vide doit être raccordée directement à l'aspiration du DF, sinon
la fuite d'étalonnage intégrée doit être utilisée.
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8.2.2 L'objet est raccordé au DF, puis dépressurisé à une pression appropriée soit à l'aide du système
de pompage du DF soit à l'aide d'un système de pompage auxiliaire. Le choix est fonction de la pression
d'aspiration maximale du DF.
8.2.3 Le signal de fond initial doit être mesuré.
8.2.4 Le signal maximal pour la fuite étalonnée spécifiée raccordée à l'objet pour vérifier la sensibilité
du système doit être mesuré. Le rapport entre le débit-volume du DF et celui du système de pompage
auxiliaire ne doit pas être modifié.
8.2.5 Pour les objets de grandes dimensions ou les systèmes complexes, le temps de réponse du système
doit être mesuré au moyen d'une fuite étalonnée appropriée dont le flux correspond approximativement
au flux maximum toléré spécifié. Sauf indication contraire, cette fuite doit être raccordée à l'objet à
contrôler, via une vanne d'isolement, dans la position la plus défavorable, pour déterminer le temps de
réponse.
Si possible, il convient de disposer d'une canalisation supplémentaire pour pouvoir faire le vide entre la
sortie de la fuite et la vanne d'isolement. En tous cas, il convient de veiller à éviter que le gaz accumulé
ne soit aspiré dans le système. A compter de l'ouverture de la vanne, le temps nécessaire à l'obtention
de 90 % du signal stable maximal correspond au temps de réponse.
NOTE Bien que dans l'ISO 20484:2017, 6.1.7, le terme « temps de réponse » soit défini par une montée du signal,
dans la pratique, la mesure est normalement basée sur la décroissance du signal (voir l'ISO 20484:2017, 6.3.1).
8.2.6 Pour mesurer le temps de récupération, la fuite étalonnée est fermée et l'indication du flux de
fuite de fond obtenu est enregistrée. Ensuite, la fuite est ouverte et l'indication du flux de fuite à l'équilibre
est enregistrée. La fuite est ensuite fermée rapidement et la décroissance de l'indication du flux de fuite
est enregistrée jusqu'à ce qu'elle ait chuté de 90 % de l'indication du flux de fuite à l'équilibre, l'indication
de fond étant soustraite.
8.2.7 L'amplitude du signal et le temps de réponse pour une décroissance du signal de 90 % doivent
servir de références pour le contrôle. Ni la configuration du système ni le débit-volume ne doivent être
changés.
8.2.8 Il est possible de réduire la sensibilité du contrôle pour évaluer de grosses fuites pouvant saturer
le signal du DF. Pour ce faire, on peut soit diminuer la part de gaz traceur dans le mélange gazeux, soit
augmenter le débit-volume du système de pompage auxiliaire. Le temps de réponse doit être réévalué
lorsque la sensibilité du contrôle a changé.
8.3 Modalités d'application de la technique sous vide (global) (A.1)
8.3.1 Une fois le système mis en place, les opérations suivantes doivent être effectuées.
8.3.2 L'objet est placé dans une enceinte auxiliaire (poche ou chambre), puis il est dépressurisé. S’il
s’agit d’une poche souple (généralement en plastique), elle doit être suffisamment grande pour épouser
les contours de l’objet à contrôler.
8.3.3 Il peut s'avérer utile de prévider l'enceinte. Si l’enceinte est une poche souple, il convient qu’elle
plaque bien contre les parois de l'objet (sans se déchirer). Après qu’elle ait été prévidée, le gaz traceur y
est injecté. Si l’enceinte n’a pas été prévidée, il convient de la purger à l'aide d'un gaz traceur sec, ou d'un
mélange contenant le gaz traceur, afin de s'assurer que la concentration en gaz traceur est homogène
et correspond aux spécifications. L'opérateur réalisant le contrôle doit noter la fraction volumique du
gaz traceur dans le mélange afin de pouvoir effectuer la correction correspondante lors des mesurages
ultérieurs. Lorsqu'une poche souple est utilisée, elle doit être remplie de gaz jusqu'à ce qu'elle ne soit
plus en contact avec les parois de l'objet.
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8.3.4 S’il s’agit d'une enceinte rigide, les pressions doivent être enregistrées avant et après
l'introduction du gaz traceur. Il est possible de calculer la fraction volumique du gaz traceur en appliquant
la loi de Boyle-Mariotte aux pressions enregistrées.
8.3.5 La durée d'exposition à la concentration maximale en gaz traceur dans l'enceinte auxiliaire doit
être au moins égale à deux fois le temps de réponse. Lorsque le temps de réponse est supérieur à 20 min,
il est possible de modifier les spécifications relatives à la durée de maintien du gaz traceur.
8.3.6 Après apparition d'un signal, il faut attendre le temps nécessaire:
— soit à l'obtention du niveau de signal maximal: le flux de fuite global peut alors être calculé par
comparaison avec le signal engendré par la fuite connue;
— soit à l'obtention du signal correspondant au flux de fuite maximal admissible: dans ce cas, le
contrôle peut être interrompu jusqu'à ce qu'une décision soit prise.
8.3.7 Le flux de fuite global de l'objet, dans des conditions d'écoulement moléculaire, est calculé
conformément à la Formule (1):
qS×−R
() p
1
CL LL
atm
q = ×× (1)
G
SR− c p
CL CL
où
q est le flux de fuite global;
G
q est le flux de la fuite étalonnée (gaz traceur pur);
CL
S est le signal de fuite;
L
S est le signal engendré par la fuite étalonnée;
CL
R , R est le signal de fond respectivement associé aux signaux S et S ;
L CL L CL
c est la fraction volumique du gaz traceur dans le mélange de gaz;
p est la pression totale dans l'enceinte auxiliaire;
p est la pression atmosphérique réelle.
atm
Lorsque le contrôle est effectué avec un mélange gazeux, la fraction volumique de gaz traceur doit être
connue (certifiée si nécessaire) à l'aide de modes opératoires approuvés pour la préparation du mélange.
Lorsqu'une grande précision est requise, l'étalonnage du système doit être effectué à l'aide d'une fuite
étalonnée et du mélange gazeux de contrôle.
8.4 Modalités d'application la technique sous vide (partiel) (A.2)
8.4.1 Pour tout contrôle partiel d'un objet (qu'il s'agisse du contrôle des soudures, des orifices prévus
pour les thermocouples, des sas de service, des traversées électriques ou mécaniques), l'enceinte
auxiliaire peut être limitée à cette zone uniquement. Le temps d'application du gaz traceur doit être
indiqué dans les spécifications, en tenant compte de la position de la partie contrôlée par rapport au
système de pompage et au DF.
8.4.2 Une fois le système mis en place, les opérations suivantes doivent être effectuées.
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8.4.3 Des sacs plastiques ou des chambres sont fixés sur les zones à contrôler à l'aide de ruban adhésif
ou de joints appropriés. Il convient que ces derniers empêchent toute perte significative de gaz traceur
pendant le contrôle.
8.4.4 L'objet est ensuite mis sous vide.
8.4.5 Procéder ensuite comme décrit de 8.3.3 à 8.3.6.
8.5 Modalités d'application de la technique sous vide (local) (A.3)
8.5.1 Une fois le système mis en place, les opérations suivantes doivent être effectuées.
8.5.2 L'effet sur le résultat de la vitesse de contrôle de la surface de l'objet à l'aide du pistolet
d'aspersion doit être déterminé en plaçant une fuite par conductance dans la même position que la fuite
étalonnée utilisée en 8.2.4. Le flux gazeux du pistolet d'aspersion est réglé et sa buse est déplacée sur la
fuite à la vitesse et à la distance spécifiées pour le contrôle. L'amplitude du signal est enregistrée. Si le
signal est trop faible, il convient de réduire la vitesse de balayage.
8.5.3 Pour un gaz traceur plus léger que l'air, il convient de commencer l'aspersion par la partie
supérieure de l'objet contrôlé. À l’inverse, il convient de la commencer par la partie inférieure, pour
un gaz traceur plus lourd que l'air. Le balayage doit être effectué conformément aux spécifications de
contrôle.
8.5.4 Il peut s'avérer nécessaire d'évaluer l'importance des fuites décelées. Il peut s'avérer nécessaire
d'obturer provisoirement les fuites avant de poursuivre le contrôle.
8.5.5 Une fois la fuite repérée et obturée, il est nécessaire d'attendre le rétablissement des conditions
initiales dans le DF (temps de récupération). S'il ne s'agit que d'une simple localisation de fuite, le mode
opératoire peut indiquer le niveau de signal (en pourcentage du signal maximal) auquel il est possible de
poursuivre le balayage, en vue d'écourter la durée du contrôle.
8.5.6 Une fois les fuites repérées, il peut s'avérer souhaitable de déterminer le flux de fuite global de
l'objet en utilisant d'autres techniques appropriées («globales» ou «intégrales»). En l'absence de fuite,
cette étape peut être effectuée dès le début, pour gagner du temps. Cependant, si l'objet contient un
matériau perméable au gaz traceur, le gaz sorbé peut, par la suite, diminuer la sensibilité du contrôle.
9 Techniques du Groupe B, gaz traceur sortant de l'objet
9.1 Généralités
Ces techniques sont généralement applicables aux objets ne pouvant pas être mis sous vide ou aux
objets ouverts. Une différence de pression (partielle) du gaz traceur est créée de part et d'autre de la
paroi de l'objet. Le gaz traceur est introduit à l'intérieur de l'objet, puis recueilli et détecté à l'extérieur.
S’il s’agit d'un objet ouvert, le gaz est aspergé ou appliqué au moyen d'une poche d'un côté de la paroi, et
il est recueilli de l'autre côté au moyen d'une boîte à dépression.
Sept techniques peuvent être utilisées. Elles sont brièvement décrites ci-après:
— Détection chimique à l'ammoniac (B.1): l'objet est rempli d'ammoniac anhydre ou d'un mélange
ammoniac-azote jusqu'à ce que la surpression spécifiée soit atteinte. Un indicateur coloré est
appliqué sur la surface extérieure (il s'agit le plus souvent d'un mélange contenant un indicateur de
pH, comme le bleu de bromophénol)
...
Questions, Comments and Discussion
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