ISO/DIS 13985

Liquid hydrogen -- Land vehicle fuel tanks

Hydrogène liquide -- Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 13985-1
ISO/TC 197 Secretariat: SCC
Voting begins on Voting terminates on
2001-05-31 2001-07-31

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks —
Part 1:
Design, fabrication, inspection and testing
Hydrogène liquide — Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres —
Partie 1: Conception, fabrication, inspection et essais
ICS 43.060.40

Member bodies are reminded to consult relevant national interests in each of the technical

fields concerned [Hydrogen technologies (ISO/TC 197) and Road vehicles (ISO/TC 22)] before

returning their ballot to the Central Secretariat.

To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee secretariat. ISO

Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at publication stage.

THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE REFERRED TO

AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.

IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT

INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO WHICH

REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
© International Organization for Standardization, 2001
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ISO/DIS 13985-1
Copyright notice

This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as

permitted under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it

may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,

photocopying, recording or otherwise, without prior written permission being secured.

Requests for permission to reproduce should be addressed to ISO at the address below or ISO’s

member body in the country of the requester.
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Violators may be prosecuted.
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ISO/DIS 13985-1
Contents

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

2 Normative reference(s).................................................................................................................................1

3 Terms and definitions................................................................................................................................... 1

4 Design and construction of fuel tanks........................................................................................................ 3

4.1 General requirements................................................................................................................................... 3

4.2 Materials......................................................................................................................................................... 3

4.3 Inner vessel................................................................................................................................................... 3

4.3.1 Maximum permissible operating pressure................................................................................................. 3

4.3.2 Wall thickness............................................................................................................................................... 3

4.4 Outer shell...................................................................................................................................................... 4

4.4.1 Construction.................................................................................................................................................. 4

4.4.2 Material of construction ............................................................................................................................... 4

4.4.3 Minimum collapsing pressure ..................................................................................................................... 4

4.5 Insulation....................................................................................................................................................... 4

4.6 Fuel tank accessories................................................................................................................................... 4

4.6.1 Pressure relief systems................................................................................................................................ 4

4.6.2 Pressure gauges........................................................................................................................................... 7

4.6.3 Liquid level gauging devices ....................................................................................................................... 7

4.6.4 Valves............................................................................................................................................................. 8

4.6.5 Filters.............................................................................................................................................................. 9

4.6.6 Grounding...................................................................................................................................................... 9

5 Qualification tests.......................................................................................................................................11

5.1 Approval of a new design........................................................................................................................... 11

5.2 Fuel tanks submitted for approval of design ........................................................................................... 11

5.3 Pressure cycling test.................................................................................................................................. 11

5.4 Burst test......................................................................................................................................................12

5.5 Fire resistance test ..................................................................................................................................... 13

5.6 Holding time................................................................................................................................................13

6 Non-destructive examination of finished or partly finished fuel tanks ................................................. 13

6.1 Batch tests...................................................................................................................................................13

6.1.1 Radiographic inspection of metallic inner vessels ................................................................................. 13

6.1.2 Inspection of composite inner vessels..................................................................................................... 14

6.1.3 Composite inner vessel with metallic liner .............................................................................................. 14

6.2 Tests on every tanks................................................................................................................................... 15

6.2.1 Hydrostatic proof pressure test ................................................................................................................ 15

6.2.2 Pneumatic test.............................................................................................................................................15

6.2.3 Leakage test................................................................................................................................................15

7 Marking and labelling ................................................................................................................................. 16

7.1 Marking of fuel tanks .................................................................................................................................. 16

7.2 Marking of valves........................................................................................................................................ 17

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ISO/DIS 13985-1
Foreword

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

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

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.

Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for

voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies

casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 13985 may be the subject of

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

International Standard ISO 13985-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 197, Hydrogen

technologies.

ISO 13985 consists of the following parts, under the general title Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks:

 Part 1: Design, fabrication, inspection and testing
 Part 2: Installation and maintenance

Please note that ISO 13985 was separated in two parts based on the comments received during the

circulation of the first enquiry draft. This second DIS vote therefore follows the first DIS vote on the original

one part document identified as ISO/DIS 13985.
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ISO/DIS 13985-1
Introduction

The fuel tanks described in this International Standard is intended to be used in conjunction with the fuelling

system interface described in ISO 13984: 1999.
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 13985-1
Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks — Part 1: Design,
fabrication, inspection and testing
1 Scope

This part of ISO 13985International Standard specifies the requirements for refillable tanks for liquid hydrogen

that is used as a fuel in land vehicles as well as the testing methods required to ensure that a reasonable level of

protection from loss of life and property resulting from fire and explosion is provided.

This part of ISO 13985International Standard is applicable to fuel tanks permanently attached to land vehicles.

2 Normative reference(s)

The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute

provisions of this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of,

any of these publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard

are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents

indicated below. For undated references, the latest edition of the normative document referred to applies.

Members of ISO and IEC maintain registers of currently valid International Standards.

ISO 13984: 1999, Liquid hydrogen — Land vehicle fuelling system interface.
3 Terms and definitions

For the purposes of this part of ISO 13985International Standard, the terms following apply.

3.1
burst pressure

pressure that causes the bursting of a liquidinner vessel subjected to a constant increase of pressure during a

destructive test
3.2
fill density

ratio, expressed as percentage, of the mass of liquid hydrogen in the liquidinner vessel to the mass of water that

the liquidinner vessel would hold, on the basis of water density of 1000 kg/m
3.3
fire resistance

ability of a material or combination of materials used in fabrication of the fuel tank to prevent excessive

pressure rise and assure resistance to rupture buckling when the fuel tank is tested as specified in 5.5.

3.4
fuel tank accessory appurtenances

devices connected to fuel tank openings for safety, control, or operating purposes

© ISO 2001 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 13985-1
3.5
holding time

time, as determined by testing, that will elapse from filling loading until the pressure of the contents, under

equilibrium conditions at ambient temperature, reaches the level of the lowest pressure control valve or

pressure-relief valve setting of the fuel tank
3.6
liquidinner vessel

inner container of the fuel tank which actually contacts and holds the liquid hydrogen being transported

3.7
inspector

qualified person employed by a recognized independent national or international agency

3.8
liquid hydrogen

hydrogen that has been liquefied, i.e. brought to a liquid state, either by chilling and compression or other

means such as the magneto-caloric effect
3.9
lot

a group of liquidinner vessels, outer shells or fuel tanks successively produced, having the same size,

configuration, specified material of construction, process of manufacture, equipment of manufacture and heat

treatment or curing, and conditions of time, temperature and atmosphere during heat treatment or curing

3.10
maximum permissible operating pressure
MPOP

maximum effective gauge pressure permitted to be developed at the top of a loaded liquidinner vessel in its

operating position. For vacuum-insulated fuel tanks, the maximum permissible operating pressure shall be

established by subtracting the sum of 101,3 kilopascals and the hydrostatic head of lading from the maximum

pressure difference between the inside and outside of the wall of the liquidinner vessel for which the wall is

designed
3.11
outer shell

outer housing around the insulation which protects it against humidity and contamination and maintains a

certain vacuum
3.12
same design

refers to a fuel tank made by the same manufacturer, to the same engineering drawings and calculations, to

the same dimensions of length, diameter, and volume, of the same materials of construction, and with the

same insulation system and to the same tolerances and quality control and quality assurance procedures

3.13
service pressure

the pressure at the top of the liquidinner vessel which is the pressure at which the fuel tank normally operates.

This pressure shall not exceed the maximum permissible operating pressure
3.14
service temperature range

the temperature ranging from that of liquid hydrogen, i.e. - 253 °C to an assumed maximum ambient

temperature of 85 °C 54 °C
2 © ISO 2001 – All rights reserved
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ISO/DIS 13985-1
3.15
vapour space

the space occupied by the saturated vapours of liquid hydrogen which are in equilibrium with the liquid

hydrogen in the liquidinner vessel
4 Design and construction of fuel tanks
4.1 General requirements

Liquid hydrogen fuel tanks for land vehicles shall be designed to be compatible with liquid and gaseous

hydrogen and shall comply with the requirements of this part of ISO 13985International Standard.

Liquid hydrogen fuel tanks shall consist of an inner liquid vessel enclosed within an outer shell with appropriate

insulation between the liquidinner vessel and outer shell and having piping, valve supports and other

appurtenancesaccessories as specified in this International Standard.

The fuel tank holding time shall be established by the fuel tank manufacturer using the method described in

5.1.7. If more than one fuel tank is made to the same design, only one fuel tank shall be subjected to the full

holding time test at the time of manufacture. However, each subsequent fuel tank made to the same design shall

be performance tested during its first use. The holding time determined in this test may not be less than 90 % of

the marked rated holding time.

The fuel tank shall be designed so that it can be filled with liquid hydrogen to a maximum permitted fill density

which will yield a vapour space below the inlet to the pressure relief valve equivalent to at least 2 % of the

volume of the fuel tank at the lowest set pressure of the transit pressure relief valve on stream.

A fuel tank filled with liquid hydrogen shall be capable of withstanding the fire resistance test described in 5.5.

4.2 Materials

All the materials or combination of materials used in the construction of the fuel tank components that are in

direct contact with liquid hydrogen shall not be subject to low temperature embrittlement for the service

temperature range and shall resist degradation due to hydrogen.

The manufacturer shall demonstrate and document that the materials used, including austenitic stainless steels

or other materials that are proven to be equivalent, are suitable for this application over the service temperature

range.
4.3 Inner Liquid vessel
4.3.1 Maximum permissible operating pressure

The maximum permissible operating pressure of the liquidinner vessel of the fuel tank shall be established by

the fuel tank manufacturer.
4.3.2 Wall thickness

The minimum thickness of the liquidinner vessel shall not be less than 1,5 millimetres and shall be such that at

no point will the combined static and dynamic stresses on a plane containing or normal to the longitudinal axis

exceed 25 % of the minimum specified tensile strength of the material of construction. The static forces, loads,

and stresses considered in this requirement shall take into account the weight of the fuel tank itself, its internal

pressure at the maximum permissible operating pressure plus 101,3 kilopascals if the fuel tank is vacuum

insulated, its maximum weight of contents, and the articles supported by the fuel tank, the stresses transferred

from vehicle structure, not including the weight of structures supporting the fuel tank.

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The dynamic stresses shall be considered including direct tensile stress due to a rearward acceleration force,

tensile stress due to the bending moment of a rearward acceleration applied at the road surface, and tensile

flexure stress using applicable static loadings, and, stresses due to external vacuum and internal pressure and

other causes and the shear stresses in the plane in question, including direct vertical shear due to the static

vertical loading, direct lateral shear due to a lateral accelerative force, and torsional shear due to a lateral

accelerative force, applied at the road surface using applicable static loadings and the stresses transferred from

vehicle structure.
4.4 Outer shell
4.4.1 Construction

An outer shell, of approximately the same shape as the liquidinner vessel shall be used over the insulation. This

outer shell shall be so constructed and sealed to maintain the integrity of the environment between the

liquidinner vessel and the outer shell.
4.4.2 Material of construction

All materials or combination of materials used for the construction of the outer shell of fuel tanks shall be

compatible with the other environments and fluids found in a land vehicle environment such that the

performance of the fuel tank is not degraded.
The material or combination of materials shall be rated fire resistant.
4.4.3 Minimum collapsing pressure

The outer shell shall be designed for a minimum collapsing pressure of 200 kilopascals differential.

4.5 Insulation

The interstitial space between the liquidinner vessel and the outer shell may be evacuated after its filling with an

adequate insulating material. The insulating material shall not be subject to corrosive attack by hydrogen, either

in its gaseous or liquid state.

The insulation shall maintain any properties required by design during an emergency when exposed to fire, heat,

cold, or water as applicable. The insulation shall be such that a fire external to the outer shell will not cause

significant deterioration to the insulation's thermal conductivity by melting or settling as specified in 5.5.

The insulation material and outside covering shall be of adequate design to prevent insulation attrition under

normal operating conditions.

The insulation system shall prevent the fuel tank pressure from exceeding the pressure relief valve set pressure

within the marked rated holding time when the fuel tank is loaded with liquid hydrogen and exposed to an

average ambient temperature of 65°C54 °C.
4.6 Fuel tank appurtenancesaccessories
4.6.1 Pressure relief systems
4.6.1.1 Pressure relief system of the liquidinner vessel
4.6.1.1.1 General requirements for pressure relief devices

The design, material, and location of pressure relief devices shall be suitable for the intended service.

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ISO/DIS 13985-1

The fuel tank shall be provided with a primary system of one or more pressure relief valves and a secondary

pressure relief system of one or more rupture disks or pressure relief valves. The fuel delivery line to the

propulsion system of the land vehicle shall be independent of the fuel tank pressure relief line.

The primary system of pressure relief valves shall be set to operate at a pressure not higher than 110 % of

the maximum permissible operating pressure of the fuel tank. The secondary pressure relief system shall be

set to operate as follows:

a) The Rrupture disks shall be set to operate not below 120 % and not more than 150 % of the maximum

permissible operating pressure.

b) Pressure relief valves used in the secondary pressure relief system shall be set to operate at a pressure

not higher than 136 % of the maximum permissible operating pressure.

Each pressure relief device shall be designed and located to minimize the possibility of tampering. If the

pressure setting or adjustment is external to the pressure relief valve, this adjustment shall be sealed.

Each pressure relief device shall have direct communication with the vapour space of the fuel tank at the mid

length of the top centreline and shall be mounted so as to remain at ambient temperature prior to operation.

The pressure relief system shall be arranged to prevent the accumulation of foreign material between the

pressure relief devices and the atmospheric discharge opening. The arrangement shall not impede flow

through the system.

The pressure relief valves shall, after discharge, close at a pressure higher not lower than 10 % below the

pressure at which discharge starts or the maximum permissible operating pressure of the fuel tank, whichever

is higher. and They shall remain closed at all lower pressures.

When operation of pressure build-up coils, or other conditions imposed by the service can produce pressures

in excess of the maximum permissible operating pressure of the fuel tank, pressure relief valves shall be

provided that are capable of preventing the development of fuel tank pressure in excess of 120 % of the

maximum permissible operating pressure.
4.6.1.1.2 Flow capacities of pressure-relief devices

The minimum required flow capacity of the pressure relief devices shall be calculated using formula 1 if the

fuel tank insulation is will be destroyed below 922 K:
0,82
4,665·10 A
Q = ZT (1)
or the formula 2 if the fuel tank insulation will remains in place at 922 K:
0,82
0,476 8 (922-T) UA
Qa = ZT (2)
where

Q is the flow capacity of the pressure relief device(s) required at the applicable flow rating pressure

and 15 °C, expressed in cubic metres per hour (m /h);

A is the arithmetic mean of the inner and outer surface areas of the fuel tank insulation, expressed

in square metres (m ). For fuel tanks with insulation which will not remain in place at 922 K,

surface area of the liquidinner vessel shall be used;
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ISO/DIS 13985-1

Z is the compressibility factor at the temperature corresponding to the flow rating pressure. When Z

is not known, the conservative value 1,0 should be used;

T is the temperature of hydrogen at flowing conditions, which shall be established based on the

pressure set point of the pressure relief device plus the allowable accumulation pressure,

expressed in degrees Kelvin (K);

L is the latent heat of hydrogen at the flow rating pressure, expressed in kilojoules per kilogram

(kJ/kg);

U is the overall heat transfer coefficient of the fuel tank insulating material when saturated with

gaseous lading or air at atmospheric pressure, whichever is greater, expressed in kJ/(hm°C).

The value of U may be determined at the mean temperature of the insulation. U may be

calculated as the thermal conductivity of the insulation, if the insulation is fully effective for

conduction, convection, and radiation heat transfer for an external temperature of 922 K and an

internal temperature corresponding to the flow rating pressure. Vacuum space, gas space, or

space occupied by the deteriorated insulation shall not be included in the thickness of the

insulation. The effectiveness of these spaces or deteriorated insulation in reducing conduction,

convection, or radiation heat transfer may be evaluated separately and included in the overall

heat transfer coefficient, U, using methods found in published heat transfer literature.

Deterioration of the insulation can be caused by the following:
a) moisture condensation;
b) air condensation;
c) increase in density of the insulation due to sudden loss of vacuum;
d) degradation due to heat.

The minimum required total flow capacity of the primary system of pressure relief valves shall be calculated

using the applicable formula above for a flow rating pressure not to exceed 120 % of the maximum

permissible operating pressure of the fuel tank.

The minimum required total flow capacity of the secondary system of pressure relief devices shall be

calculated using the formula above for a flow rating pressure not to exceed 150 % of the maximum

permissible operating pressure of the fuel tank
4.6.1.1.3Thermal expansion relief valves

A thermal expansion relief valve shall be installed as required to prevent overpressure in any section of a

liquid or cold vapour pipeline that can be isolated by valves

Thermal expansion relief valves shall be set to discharge at or below 110 % of the maximum permissible

operating pressure of the section of the line it protects.

Discharge from such valves shall be directed so as to minimize hazard to personnel and equipment.

4.6.1.2 Pressure relief system of the outer shell

The outer shell of fuel tank shall be protected by a suitable pressure relief device to release internal pressure.

This pressure relief device shall function at a pressure not exceeding 172 kilopascals or the internal design

pressure of the outer shell or the maximum external collapse pressure of on the liquidinner vessel calculated

with a safety factor of 2, whichever is less.

The total discharge area of outer shell pressure relief devices on a fuel tank shall be at least 0,341 4 mm /kg

of water capacity of the fuel tank.
6 © ISO 2001 – All rights reserved
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ISO/DIS 13985-1
4.6.1.3 Location Piping of pressure relief systems

Pressure relief devices shall be mounted as close as possible to the fuel tank, preferably rigidly attached, to

minimize unsecured sections of pipe in the event of accidents.

Should When fittings and piping be are used on the upstream and/or downstream sides of pressure relief

systems, the passages shall be so designed that the flow capacity of the pressure relief systems will not be

reduced below the capacity required for the fuel tank on which the pressure relief systems are installed. The

flow area of all piping and fittings shall be at least equal to the flow area of the inlet of the pressure relief

device to which it is connected. The flow area of the discharge piping shall be as least as large as that of the

pressure relief device outlet. Oversized pressure relief devices may be used without requiring all piping and

fittings in their line to have the same flow area, provided the required flow capacity is assured through the

system.

Pressure relief systems on fuel tanks for liquid hydrogen shall be arranged to discharge upward to the open

air.
4.6.1.4 Pressure tests of pressure relief valves

Each pressure relief valve installed on the liquidinner vessel or on the outer shell shall be subjected to an air

or gas pressure test to determine that the start-to-discharge pressure is within tolerances of the set pressure

marked on the valve as required by the applicable standard.
CAUTION: In setting the valve, care must be taken that
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 13985-1
ISO/TC 197 Secrétariat: SCC
Début du vote Vote clos le
2001-05-31 2001-07-31

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Hydrogène liquide — Réservoirs de carburant pour
véhicules terrestres —
Partie 1:
Conception, fabrication, inspection et essais
Liquid hydrogen — Land vehicle fuel tanks —
Part 1: Design, fabrication, inspection and testing
ICS 43.060.40

Il est rappelé aux comités membres de consulter les intérêts nationaux respectifs dans

chacun des domaines techniques concernés [Technologies de l'hydrogène (ISO/TC 197) et

Véhicules routiers (ISO/TC 22)] avant de retourner leur bulletin de vote au Secrétariat central.

Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du secrétariat du

comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au Secrétariat central de

l'ISO au stade de publication.

CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT ÊTRE

CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.

OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COMMERCIALES,

AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE CONSIDÉRÉS DU POINT

DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTATION NATIONALE.

© Organisation internationale de normalisation, 2001
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ISO/DIS 13985-1
Notice de droits d’auteur

Ce document de l’ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d’auteur de

l’ISO. Sauf autorisé par les lois en matière de droits d’auteur du pays utilisateur, aucune partie de ce

projet ISO ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d’extraction ou transmise sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie,

les enregistrements ou autres, sans autorisation écrite préalable.

Les demandes d’autorisation de reproduction doivent être envoyées à l’ISO à l’adresse ci-après ou au

comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
Responsable des droits d’auteur
Secrétariat central de l’ISO
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1211 Genève 20 Suisse
tél. + 41 22 749 0111
fax + 41 22 734 1079
internet [e-mail]
Toute reproduction est soumise au paiement de droits ou à un contrat de licence.
Les contrevenants pourront être poursuivis.
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ISO/DIS 13985-1
Sommaire

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

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

3 Termes et définitions .................................................................................................................................... 1

4 Conception et fabrication des réservoirs de carburant ............................................................................ 3

4.1 Exigences générales..................................................................................................................................... 3

4.2 Matériaux........................................................................................................................................................ 3

4.3 Cuve................................................................................................................................................................ 4

4.3.1 Pression maximale de service admissible ................................................................................................. 4

4.3.2 Épaisseur des parois .................................................................................................................................... 4

4.4 Coque externe............................................................................................................................................... 4

4.4.1 Construction.................................................................................................................................................. 4

4.4.2 Matériaux de construction ........................................................................................................................... 4

4.4.3 Pression d’écrasement minimale ................................................................................................................ 4

4.5 Isolation.......................................................................................................................................................... 5

4.6 Accessoires du réservoir de carburant ...................................................................................................... 5

4.6.1 Systèmes limiteurs de pression .................................................................................................................. 5

4.6.2 Manomètres................................................................................................................................................... 8

4.6.3 Indicateurs de niveau de liquide ................................................................................................................. 8

4.6.4 Appareils de robinetterie.............................................................................................................................. 8

4.6.5 Filtres............................................................................................................................................................10

4.6.6 Mise à la terre .............................................................................................................................................. 10

5 Essais de qualification .............................................................................................................................. 13

5.1 Approbation d’une nouvelle conception .................................................................................................. 13

5.2 Réservoirs de carburant soumis à l’approbation de la conception ...................................................... 13

5.3 Essai de cyclage de pression .................................................................................................................... 13

5.4 Essai de rupture..........................................................................................................................................13

5.5 Essai de résistance au feu ......................................................................................................................... 14

5.6 Essai de durée de retenue.......................................................................................................................... 14

6 Examen non destructif des réservoirs de carburant en cours de fabrication ou finis........................ 15

6.1 Essais par lot............................................................................................................................................... 15

6.1.1 Inspection radiographique des cuves métalliques ................................................................................. 15

6.1.2 Inspection des cuves en composite ......................................................................................................... 16

6.1.3 Cuve en composite munie d’un liner métallique ..................................................................................... 17

6.2 Essais sur chaque réservoir ...................................................................................................................... 17

6.2.1 Essai d’étanchéité sous pression hydraulique........................................................................................ 17

6.2.2 Essai pneumatique.....................................................................................................................................17

6.2.3 Essai de fuites ............................................................................................................................................. 17

7 Marquage et étiquetage..............................................................................................................................18

7.1 Marquage des réservoirs de carburant..................................................................................................... 18

7.2 Marquage de la robinetterie ....................................................................................................................... 19

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ISO/DIS 13985-1
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 3.

Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres

pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des

comités membres votants.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 13985 peuvent

faire l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour

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

La Norme internationale ISO 13985-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 197, Technologies de

l'hydrogène.

L'ISO 13985 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Hydrogène liquide —

Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres:
 Partie 1 : Conception, fabrication, inspection et essais
 Partie 2 : Installation et entretien

Nous vous prions de prendre note que l'ISO 13985 a été séparée en deux parties en raison des

commentaires reçus lors de la mise en circulation du premier projet pour enquête. Ce second vote sur DIS

suit donc un premier vote sur DIS, lequel portait sur le document original en une seule partie identifié comme

l'ISO/DIS 13985.
iv © ISO 2001 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 13985-1
Introduction

Il est prévu d’utiliser le réservoir de carburant décrit dans la présente Norme internationale en combinaison

avec l’interface des systèmes de remplissage décrit dans l’ISO 13984:1999.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 13985-1
Hydrogène liquide — Réservoirs de carburant pour véhicules
terrestres — Partie 1 : Conception, fabrication, inspection et
essais
1 Domaine d'application

La présente partie de l’ISO 13985 Norme internationale spécifie les caractéristiques des réservoirs à

remplissages multiples pour l’hydrogène liquide utilisé comme carburant pour les véhicules terrestres de

même que les méthodes d’essai nécessaires pour assurer un degré de protection raisonnable contre les

pertes de vie ou de biens lors d’un feu ou d’une explosion.

La présente partie de l’ISO 13985 Norme internationale s’applique aux réservoirs de carburant installés de

façon permanente sur des véhicules terrestres.
2 Références normatives

Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,

constituent des dispositions valables pour la présente norme internationale. Pour les références datées, les

amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties

prenantes aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité

d’appliquer les éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non

datées, la dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l’ISO et de la CEI

possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.

ISO 13984 : 1999, Hydrogène liquide — Interface des systèmes de remplissage pour véhicules terrestres.

3 Termes et définitions

Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 13985Norme internationale, les termes et définitions suivants

s’appliquent.
3.1
pression de rupture

pression qui cause l’éclatement d’une cuve soumise à une augmentation constante de pression lors d’un

essai destructif
3.2
densité de remplissage

rapport exprimé en pourcentage de la masse d’hydrogène liquide présent dans la cuve à la masse d’eau que

contiendrait la cuve sur la base d’une masse volumique de l’eau de 1000 kg/m
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ISO/DIS 13985-1
3.3
résistance au feu

aptitude d’un matériau ou d’une combinaison de matériaux utilisés dans la conception d’un réservoir de

carburant à empêcher l’augmentation excessive de la pression et à assurer la résistance à la rupture aux

déformations lorsque ce réservoir est soumis à l’essai décrit en 5.5
3.4
accessoires du réservoir de carburant

dispositifs installés sur les ouvertures des réservoirs de carburant à des fins de sécurité, de contrôle ou de

fonctionnement
3.5
durée de retenue

durée, établie par un essai, qui s’écoule entre le moment du remplissage d’un réservoir de carburant et celui

où la pression du contenu de ce réservoir, dans des les conditions d’équilibre à température ambiante, atteint

la plus petite valeur de réglage des soupapes de décharge ou des régulateurs de pression de ce réservoir

3.6
cuve

récipient à l’intérieur du réservoir de carburant qui est en contact direct avec l’hydrogène liquide transporté et

le contient.
3.7
inspecteur

personne qualifiée employée par une agence nationale ou internationale reconnue et indépendante

3.8
hydrogène liquide

hydrogène qui a été liquéfié, c’est-à-dire amené à un état liquide, soit par refroidissement et pressurisation,

soit par d’autres moyens comme l’effet magnétocalorique
3.9
lot

groupe de cuves, de coques externes ou de réservoirs de carburant fabriqués en série, possédant les mêmes

dimensions et la même configuration, et faisant appel au même choix de matériaux et aux mêmes procédés

et équipements de fabrication, de traitement thermique ou de vieillissement, dans les mêmes conditions de

temps, de température et d’atmosphère lors du traitement thermique ou du vieillissement

3.10
pression maximale de service admissible
MPOP

pression manométrique maximale permise dans la partie supérieure d’une cuve dans ses conditions

d’utilisation. Dans le cas des réservoirs de carburants isolés par le vide, la pression maximale de service

admissible est obtenue en soustrayant la somme de 101,3 kilopascals et de la pression hydrostatique du

chargement de la différence maximale entre la pression interne et la pression externe pour laquelle la paroi

de la cuve a été conçue
3.11
coque externe

revêtement externe autour de l’isolant assurant sa protection contre l’humidité et la contamination et

permettant de maintenir un certain vide
3.12
conception identique

se dit d’un réservoir de carburant fait par le même fabricant, à partir des mêmes dessins et calculs, avec les

mêmes dimensions de longueur, de diamètre et de volume, en utilisant les mêmes matériaux de construction,

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ISO/DIS 13985-1

et muni du même système d’isolation, avec les mêmes tolérances, le même contrôle de la qualité et les

mêmes procédures d’assurance de la qualité
3.13
pression de service

pression manométrique mesurée dans la partie supérieure de la cuve et qui est la pression normale de

fonctionnement du réservoir de carburant. Cette pression ne doit pas dépasser la pression maximale de

service admissible
3.14
plage des températures d’utilisation

limites de température allant de celle de l’hydrogène liquide, soit –253 °C jusqu’à une température ambiante

maximale présumée de 85 °C 54 °C
3.15
espace de vapeur

espace occupé par les vapeurs saturées d’hydrogène liquide, en équilibre avec l’hydrogène liquide contenu

dans la cuve
4 Conception et fabrication des réservoirs de carburant
4.1 Exigences générales

Les réservoirs de carburant pour l'hydrogène liquide destinés aux véhicules terrestres doivent être conçus

pour être compatibles avec l’hydrogène liquide et gazeux et doivent être conformes aux exigences de la

présente partie de l’ISO 13985Norme internationale.

Les réservoirs de carburant pour l'hydrogène liquide doivent être constitués d’une cuve maintenue à l’intérieur

d’une coque externe, l’un et l’autre séparés par un isolant adéquat. Ils doivent être munis de la tuyauterie, des

supports à la robinetterie et des autres accessoires prévus par la présente Norme internationale.

La durée de retenue du réservoir de carburant doit être établie par le fabricant du réservoir en suivant la

méthode décrite en 5.1.7. Lorsque plus d’un réservoir de carburant est fabriqué selon une conception

identique, un seul de ces réservoirs doit être soumis à l’essai de retenue complet au moment de la

fabrication. Toutefois, chaque autre réservoir de carburant de conception identique doit être soumis à un

essai de performance au moment de sa première utilisation. La durée de retenue déterminée lors de cet essai

de performance ne doit pas être inférieure à 90 % de la durée de retenue nominale marquée.

Le réservoir de carburant doit être conçu de manière à pouvoir être rempli d’hydrogène liquide jusqu’à une

densité de remplissage maximale correspondant à un espace de vapeur mesuré depuis la partie la plus

basse de la tuyauterie d’entrée de la soupape de décharge d’au moins 2 % du volume du réservoir de

carburant à la plus basse pression de réglage de toutes les soupapes de décharge de la tuyauterie.

Un réservoir de carburant rempli d’hydrogène liquide doit pouvoir résister à l’essai de résistance au feu décrit

en 5.5.
4.2 Matériaux

Tous les matériaux et toutes les combinaisons de matériaux utilisés dans la fabrication des composantes des

réservoirs de carburant qui sont en contact direct avec l’hydrogène liquide ne doivent pas être sujets à la

fragilisation à cause de la basse température, et ce dans toute la plage des températures d’utilisation. Ils

doivent aussi résister à toute dégradation par l’hydrogène.
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ISO/DIS 13985-1

Le fabricant doit démontrer et maintenir des registres démontrant que les matériaux utilisés, y compris les

aciers inoxydables austénitiques ou tout autre matériau prouvé équivalent, sont adéquats pour cette

application dans toute la plage des températures d’utilisation.
4.3 Cuve
4.3.1 Pression maximale de service admissible

La pression maximale de service admissible de la cuve du réservoir de carburant doit être établie par le

fabricant de ce réservoir.
4.3.2 Épaisseur des parois

L’épaisseur minimale des parois de la cuve ne doit pas être inférieure à 1,5 millimètre et doit être telle que les

contraintes statiques et dynamiques combinées en tout point dans la direction de l’axe longitudinal ou dans

tout plan normal à cet axe ne dépasse pas 25 % de la résistance minimale en traction du matériau. Les forces

statiques, les charges et les contraintes prises en compte dans cette exigence doivent inclure le poids du

réservoir de carburant lui-même, sa pression interne à la pression maximale de service admissible plus 101,3

kilopascals si le réservoir de carburant est isolé par le vide, le poids maximal de son chargement, et le poids

des accessoires supportés par le réservoir de carburant et les efforts transmis par la structure de véhicule,

mais doivent exclure le poids des structures de support du réservoir de carburant.

Les contraintes dynamiques, comme la contrainte en tension causée par l’accélération longitudinale, la

contrainte en tension causée par un moment fléchissant, lui-même issu d’une accélération longitudinale

provenant de la surface routière, la contrainte en tension causée par le fléchissement issu des charges

statiques applicables, les contraintes causées par le vide externe et la pression interne ou toute autre cause,

les contraintes de cisaillement et de torsion elles-mêmes issues de l’accélération latérale causée par les

forces applicables provenant de la surface routière, et les efforts transmis par la structure du véhicule doivent

être prises en considération.
4.4 Coque externe
4.4.1 Construction

Une coque externe de forme semblable à celle de la cuve doit recouvrir l’isolation. Cette coque externe doit

être construite et scellée de telle sorte qu’elle puisse préserver l’intégrité de l’environnement entre la cuve et

la coque externe.
4.4.2 Matériaux de construction

Tous les matériaux ou toutes les combinaisons de matériaux utilisés dans la fabrication de la coque externe

des réservoirs de carburant doivent être compatibles avec les autres fluides et l’environnement prévalant

normalement dans un véhicule terrestre, de sorte que la performance du réservoir de carburant ne puisse

s’en trouver dégradée.
Les matériaux ou les combinaisons de matériaux doivent être résistants au feu.
4.4.3 Pression d’écrasement minimale

La coque externe doit être conçue pour résister à une pression différentielle minimale d’au moins 200

kilopascals.
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ISO/DIS 13985-1
4.5 Isolation

L’espace interstitiel entre la cuve et la coque externe doit pouvoir être évacué après l’installation d’un

matériau d’isolation adéquat. Ce matériau d’isolation ne doit pas pouvoir être corrodé par l’hydrogène, dans

son état liquide ou gazeux.

L’isolation doit conserver toutes les propriétés requises au moment de la conception pour les cas d’urgence,

soit l’exposition au feu, à la chaleur, au froid ou à l’eau, selon le cas. L’isolation doit être telle qu’un feu à

l’extérieur de la coque externe n’entraînera pas la perte de la conductivité thermique du matériau d’isolation,

soit par la fusion ou la sédimentation du matériau, comme il est spécifié en 5.5.

La conception du matériau d’isolation et celle du revêtement constitué par la coque externe doivent empêcher

l'attrition de l’isolant dans des conditions normales d’utilisation.

Le système d’isolation doit empêcher la pression du réservoir de carburant de dépasser la pression de

réglage de la soupape de décharge selon le temps de retenue spécifié lorsque le réservoir de carburant est

plein d’hydrogène liquide et exposé à une température ambiante moyenne de 65 °C 54 °C.

4.6 Accessoires du réservoir de carburant
4.6.1 Systèmes limiteurs de pression
4.6.1.1 Système limiteur de pression de la cuve
4.6.1.1.1 Exigences générales pour les limiteurs de pression

La conception, les matériaux et l’emplacement des limiteurs de pression doivent être adéquats en regard des

utilisations prévues.

Les réservoirs de carburant doivent être munis d’un système primaire de une ou plusieurs soupapes de

décharge, de même que d’un système secondaire comprenant au moins un disque de rupture ou au moins

une soupape de décharge. La tuyauterie d’alimentation du système de propulsion du véhicule terrestre doit

être indépendante de la tuyauterie de sûreté du réservoir de carburant.

Le système primaire de soupapes de décharge doit être réglé pour fonctionner à une pression non supérieure

à 110 % de la pression maximale de service admissible du réservoir de carburant. Le système secondaire de

limiteurs de pression doit être réglé comme suit :

a) les disques de rupture doivent être réglés pour fonctionner à une pression non inférieure à 120 % mais

sans dépasser 150 % de la pression maximale de service admissible;

b) les soupapes de décharge utilisées dans le système secondaire de limitation de la pression doivent être

réglées à une pression non supérieure à 136 % de la pression maximale de service admissible.

Chaque limiteur de pression doit être conçu et placé de manière à réduire les risques de manœuvres non

autorisées. Lorsque le dispositif de réglage ou d’ajustement d’une soupape de décharge est accessible, ce

dispositif doit être scellé.

Chaque limiteur de pression doit être en contact direct avec un point de l’espace de vapeur du réservoir de

carburant situé au milieu de la longueur de la ligne centrale au haut du conteneur et doit être installé de façon

à demeurer à la température ambiante avant sa mise en service.

Les systèmes limiteurs de pression doivent être disposés de manière à empêcher l’accumulation de toute

matière étrangère entre les limiteurs de pression et l’ouverture des conduites vers l’atmosphère. La

configuration des systèmes ne doit pas empêcher l’écoulement dans le système.
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ISO/DIS 13985-1

À la suite de leur ouverture, les soupapes de décharge doivent se fermer à une pression supérieure non

inférieure à leur pression de réglage initiale moins 10 % ou à la pression maximale de service admissible du

réservoir de carburant, selon la plus grande de ces valeurs. Elles , et doivent rester fermées à toute pression

inférieure.

Lorsque la présence de pressuriseurs hélicoïdaux ou toute autre situation de service peuvent produire une

pression supérieure à la pression maximale de service admissible du réservoir de carburant, des soupapes

de décharge capables de prévenir la formation d’une pression supérieure à 120 % de la pression maximale

de service admissible doivent être fournies.
4.6.1.1.2 Capacités de débit des limiteurs de pression

La capacité minimale de débit des limiteurs de pression doit être calculée selon l’équation 1, si l’isolation du

réservoir de carburant est susceptible de destruction à une température inférieure à 922 K :

0,82
4,665·10 A
Q = ZT (1)

ou selon l’équation 2, si l’isolation du réservoir de carburant peut résister à 922 K :

0,82
0,476 8 (922-T) UA
Qa = ZT (2)

est le débit minimal requis du ou des limiteurs de pression à la pression d’écoulement applicable et

15 °C, exprimé en mètres cubes par heure (m /h);

A est la moyenne arithmétique de la surface intérieure et de la surface extérieure de l’isolation du

réservoir de carburant, exprimée en mètres carrés (m ). Dans le cas des réservoirs de carburant

dont l’isolation ne résiste pas à 922 K, seule la surface de la cuve doit être utilisée;

Z est le facteur de compressibilité à la température correspondant à la pression d’écoulement. Lorsque

Z est inconnu, il convient d'utiliser la valeur conservatrice de 1,0.

T est la température de l'hydrogène aux conditions d'écoulement, qui doit être déterminée en fonction

de la pression de réglage du limiteur de pression à laquelle s'ajoute la surpression permise,

exprimée en degrés Kelvin (K);

L est la chaleur latente de l’hydrogène à la pression d’écoulement, exprimée en kilojoules par

kilogramme (kJ/kg);

U est le coefficient global de transfert de chaleur de l’isolant lorsque celui-ci est saturé de la vapeur du

chargement ou d’air à la pression atmosphérique, selon la plus grande valeur, exprimé en

°C ). La valeur de U peut être déterminée à la température moyenne de l’isolant. U peut

kJ/(hm

être calculé comme étant la conductivité thermique de l’isolant, lorsque cet isolant demeure

complètement efficace contre la conduction, la convection et la radiation à une température externe

de 922 K et une température interne correspondant à la pression d’écoulement. L’espace vide,

l’espace de vapeur et l’espace occupé par l’isolant détérioré ne doit pas être compris dans le calcul

de l’épaisseur d’isolant. La contribution de ces espaces ou de l’isolant détérioré à réduire la

conduction, la convection et la radiation peut être évaluée séparément et incluse dans le coefficient

global de transfert de chaleur U, en utilisant des méthodes publiées dans la documentation

scientifique concernant le transfert de chaleur. La détérioration de l’isolant peut être causée par l’un

des facteurs suivants :
a) les moisissures;
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ISO/DIS 13985-1
b) la condensation de l’air;
c) l’augmentation de la densité de l’isolation causée par la perte du vide;
d) la dégradation causée par la chaleur.

La capacité minimale de débit du système primaire de soupapes de décharge doit être calculée en utilisant

l’équation pertinente pour une pression d’écoulement ne dépassant pas 120 % de la pression maximale de

service admissible du réservoir de carburant.

La capacité minimale de débit du système secondaire de limiteurs de pression doit être calculée en utilisant

l’équation pertinente pour une pression d’écoulement ne dépassant pas 150 % de la pression maximale de

service admissible du réservoir de carburant.
4.6.1.1.2.1Soupapes de décharge contre l’action de la dilatation thermique
...