ISO 24490:2016
(Main)Cryogenic vessels — Pumps for cryogenic service
Cryogenic vessels — Pumps for cryogenic service
ISO 24490:2016 specifies the minimum requirements for the design, manufacture and testing of pumps for cryogenic service. ISO 24490:2016 is applicable to centrifugal pumps. However, it can be applied to other types of cryogenic pumps (e.g. reciprocating pumps), where applicable. This International Standard also gives guidance on the design of installations (see Annex A). It does not specify requirements for operation or maintenance. NOTE For cryogenic fluids, see ISO 21029‑1, ISO 20421‑1 and/or ISO 21009‑1.
Récipients cryogéniques — Pompes pour service cryogénique
ISO 24490:2016 spécifie les exigences minimales en matière de conception, de fabrication et d'essais des pompes pour service cryogénique. ISO 24490:2016 s'applique aux pompes centrifuges. Le cas échéant, elle peut toutefois être appliquée à d'autres types de pompes cryogéniques (pompes à piston, par exemple). La présente Norme internationale donne également des préconisations pour la conception des installations (voir l'Annexe A). Elle ne spécifie aucune exigence relative au fonctionnement ou à la maintenance. NOTE Pour les fluides cryogéniques, voir l'ISO 21029‑1, l'ISO 20421‑1 et/ou l'ISO 21009‑1.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 24490
Second edition
2016-03-15
Cryogenic vessels — Pumps for
cryogenic service
Récipients cryogéniques — Pompes pour service cryogénique
Reference number
ISO 24490:2016(E)
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ISO 2016
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ISO 24490:2016(E)
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ISO 24490:2016(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Requirements for pumps . 2
4.1 General . 2
4.2 Materials . 2
4.2.1 General. 2
4.2.2 Mechanical properties at low temperature . 2
4.2.3 Corrosion resistance . 3
4.2.4 Oxygen and oxidizing fluids compatibility . 3
4.2.5 Hydrogen compatibility . 4
4.3 Design . 4
4.3.1 Pressure-containing parts . 4
4.3.2 Performance . 4
4.3.3 Clearances . 4
4.3.4 Prevention of rubbing. 4
4.3.5 Fastenings . 4
4.3.6 Warm bearings . 4
4.3.7 Cold bearings . 4
4.3.8 Bearing lubrication . 5
4.3.9 Shaft seals . 5
4.3.10 Purging . 5
4.3.11 Prevention of particle contamination . 5
4.3.12 Specific requirement for flammable liquids . 5
4.3.13 Protection against over-pressurization . 6
4.3.14 Pump motors . 6
5 Test procedures . 6
5.1 Prototype testing . 6
5.1.1 General. 6
5.1.2 Design evaluation . 6
5.1.3 Performance evaluation. 6
5.1.4 Initial tests . 6
5.1.5 Cryogenic tests. 7
5.2 Production testing . 7
5.2.1 General. 7
5.2.2 Hydrostatic pressure test . 7
5.2.3 Mechanical running and performance test . 8
6 Cleanliness . 8
7 Marking . 8
Annex A (informative) Guidance on installation design . 9
Annex B (informative) Acceptable materials for construction of centrifugal pumps for
liquid oxygen .11
Bibliography .15
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ISO 24490:2016(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 meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 220, Cryogenic vessels.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 24490:2005), which has been technically
revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 24490:2016(E)
Cryogenic vessels — Pumps for cryogenic service
1 Scope
This International Standard specifies the minimum requirements for the design, manufacture and
testing of pumps for cryogenic service.
This International Standard is applicable to centrifugal pumps. However, it can be applied to other
types of cryogenic pumps (e.g. reciprocating pumps), where applicable.
This International Standard also gives guidance on the design of installations (see Annex A).
It does not specify requirements for operation or maintenance.
NOTE For cryogenic fluids, see ISO 21029-1, ISO 20421-1 and/or ISO 21009-1.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5198, Centrifugal, mixed flow and axial pumps — Code for hydraulic performance tests — Precision grade
ISO 21010, Cryogenic vessels — Gas/materials compatibility
ISO 21028-1, Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at cryogenic temperature —
Part 1: Temperatures below –80 °C
ISO 21028-2, Cryogenic vessels —Toughness requirements for materials at cryogenic temperature —
Part 2: Temperatures between –80 °C and –20 °C
ISO 23208, Cryogenic vessels — Cleanliness for cryogenic service
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
nominal size
DN
alphanumeric designation of size for components of a pipework system, which is used for reference
purposes
Note 1 to entry: It comprises the letters DN followed by a dimensionless whole number which is indirectly related
to the physical size, in millimetres, of the bore or outside diameter of the end connections.
Note 2 to entry: The number following the letters DN does not represent a measurable value and is not to be used
for calculation purposes except where specified in the relevant standard.
Note 3 to entry: In those standards which use the DN designation system, any relationship between DN and
component dimensions is given, e.g. DN/OD or DN/ID.
[SOURCE: ISO 6708:1995, 2.1, modified]
© ISO 2016 – All rights reserved 1
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ISO 24490:2016(E)
3.2
nominal pressure
PN
alphanumeric designation used for reference purposes related to a combination of mechanical and
dimensional characteristics of a component of a pipework system
Note 1 to entry: It comprises the letters PN followed by a dimensionless number equal to at least the maximum
allowable pressure in bar.
Note 2 to entry: For a pump, PN can be different for inlet and outlet.
Note 3 to entry: For Europe, PN equals the design pressure (PS) as defined in the Pressure Equipment Directive
(2014/68/EU).
3.3
specified minimum temperature
lowest temperature for which the pump is specified
3.4
duty point
performance point defined by pressure or head and volume or mass flow rate
3.5
net positive suction head
NPSH
inlet total head increased by the head (in flowing liquid) corresponding to the atmospheric pressure
at the test location and decreased by the sum of the head corresponding to the vapour pressure of the
pump liquid at the inlet temperature and the inlet impeller height
Note 1 to entry: See also ISO 5198:1987, Table 1.
4 Requirements for pumps
4.1 General
Cryogenic centrifugal pumps shall comply with appropriate general standards. The appropriate general
standard(s) shall be subject to the particular circumstances and applicable regulations and should be
agreed between the manufacturer and the purchaser.
NOTE Commonly used standards are, e.g. ISO 5199, ISO 13709 (ANSI/API 610) or EN 809.
In the event of conflict, the requirements of this International Standard shall take precedence over the
general standards.
4.2 Materials
4.2.1 General
Materials of construction shall be selected taking into consideration that cryogenic pumps operate at
low temperature, often in a damp environment, and at times with liquid oxygen or flammable fluids.
The minimum requirements given in 4.2.2, 4.2.3 and 4.2.4 shall apply.
4.2.2 Mechanical properties at low temperature
Metallic materials which are under stress at low temperature and which exhibit a ductile/brittle
transition (such as ferritic steels) shall have minimum toughness values in accordance with ISO 21028-1
or ISO 21028-2 as appropriate.
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ISO 24490:2016(E)
Metallic materials which can be shown to have no ductile/brittle transition do not require impact
testing.
Non-metallic materials are generally used only for seals or heat barriers. If such materials are to be
used for structural parts, the stress levels and material impact values shall be shown to be acceptable
for the intended use.
4.2.3 Corrosion resistance
Materials should be resistant to, or protected from, atmospheric corrosion. Where this is not achievable,
a suitable corrosion allowance shall be considered.
4.2.4 Oxygen and oxidizing fluids compatibility
If the specified minimum service temperature is equal to or less than the boiling point of air or the
pump is intended for oxygen service, the materials which are, or are likely to come, in contact with
oxygen or oxygen-enriched air shall be oxygen-compatible in accordance with ISO 21010.
If the pump is employed for oxidizing cryogenic fluids, e.g. nitrous oxide, the requirements for oxygen
compatibility should be taken into consideration.
In the case of nitrous oxide, the risk of decomposition shall also be considered.
Materials should be selected that minimize the potential for ignition and inhibit sustained combustion.
Suitable material properties are
— high ignition temperature,
— high thermal conductivity, and
— low heat of combustion.
Table B.1 lists materials found through testing and operating experience to be particularly suitable for
centrifugal cryogenic pumps in oxygen service. Materials other than those identified in Table B.1 may be
used but their selection shall be justified by specific testing or long-term experience in this application.
For (any) parts of the pump which are, or are likely to come, in contact with oxygen and which could be
exposed to energy sources such as friction, aluminium or aluminium alloy including aluminium bronzes
containing more than 2,5 % aluminium shall not be used. The use of aluminium or aluminium alloy for
any other parts shall only be adopted after careful consideration.
Stainless steel shall not be used for exposed thin components. Exceptions allowed are seal bellows,
trapped shims or gaskets and screw-locking devices of stationary parts where knowledge of past
satisfactory performance is available. However, suitable alternative materials, e.g. nickel or nickel alloy,
1)
® ®1)
Monel and Inconel , should be considered.
NOTE Tin bronze has been found to be most suitable for the main “wetted” pump components. The most
common aluminium bronzes, which typically contain between 6 % and 11 % aluminium, have relatively high
heats of combustion and, if combustion occurs, are practically impossible to extinguish in an oxygen environment.
® ®
1) Monel and Inconel are the trademarks of products supplied by Special Metals Corporation, New Hartford,
New York, U.S.A. This information is given for the convenience of users of this International Standard and does not
constitute an endorsement by ISO of the product named. Equivalent products may be used if they can be shown to
lead to the same results.
© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 24490:2016(E)
4.2.5 Hydrogen compatibility
Consideration should be given to the risk of hydrogen embrittlement when selecting materials and
determining stress levels for pumps for liquid hydrogen service; see ISO 21010 and ISO 11114-1,
ISO 11114-2, or ISO 11114-4 for guidance.
NOTE Thermal cycling of austenitic stainless steels in the presence of hydrogen might lead to accelerated
cracking.
4.3 Design
4.3.1 Pressure-containing parts
The high-pressure side of the pump shall be designed to withstand at least the nominal outlet pressure.
The low-pressure side of the pump shall be designed to withstand at least the maximum inlet
pressure +2 bar.
The material stress level from pressure might not be the dominant factor in pump design. The allowable
stress level may be calculated at the pressure rating, using ISO 21009-1 for guidance.
4.3.2 Performance
The pump design and installation shall meet the performance requirements specified on the data sheet
(or similar document). Examples of a data sheet can be found in ISO 5199 and ISO 9908.
4.3.3 Clearances
Clearances between moving and stationary parts within the pump shall be as large as practical,
consistent with good hydraulic performance and sealing. Material selection for components should
take into account the often large differences in expansion coefficients to ensure satisfactory clearances
and interferences at the operating temperatures and during cool-down.
4.3.4 Prevention of rubbing
The consequences of bearing failure or the consumption of parts by wear shall be considered,
particularly in pumps designed for liquid oxygen duty.
4.3.5 Fastenings
All internal fasteners shall be secured to prevent them loosening in service (e.g. friction nuts, tab
washers).
Consideration shall be given to more adequately securing items whi
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 24490
Deuxième édition
2016-03-15
Récipients cryogéniques — Pompes
pour service cryogénique
Cryogenic vessels — Pumps for cryogenic service
Numéro de référence
ISO 24490:2016(F)
©
ISO 2016
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ISO 24490:2016(F)
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ISO 24490:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences relatives aux pompes . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Matériaux . 2
4.2.1 Généralités . 2
4.2.2 Propriétés mécaniques à basse température . 3
4.2.3 Résistance à la corrosion . 3
4.2.4 Compatibilité avec l’oxygène et les fluides oxydants . 3
4.2.5 Compatibilité avec l’hydrogène . 4
4.3 Conception . 4
4.3.1 Éléments sous pression . 4
4.3.2 Fonctionnement. 4
4.3.3 Jeux . 4
4.3.4 Prévention des frottements . 4
4.3.5 Éléments de fixation . 4
4.3.6 Paliers fonctionnant à chaud . 5
4.3.7 Paliers fonctionnant à froid . 5
4.3.8 Lubrification des paliers . 5
4.3.9 Dispositifs d’étanchéité de l’arbre . 5
4.3.10 Purge . 6
4.3.11 Prévention de la contamination particulaire. 6
4.3.12 Exigence spécifique relative aux liquides inflammables . 6
4.3.13 Protection contre les surpressions . 6
4.3.14 Moteurs de pompe . 6
5 Modes opératoires d’essai . 7
5.1 Essais de prototype . 7
5.1.1 Généralités . 7
5.1.2 Évaluation de la conception . 7
5.1.3 Évaluation du fonctionnement . 7
5.1.4 Essais initiaux . 7
5.1.5 Essais cryogéniques . 7
5.2 Essais de production . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Épreuve hydraulique . 8
5.2.3 Essai de fonctionnement mécanique et de performance . 8
6 Propreté . 9
7 Marquage . 9
Annexe A (informative) Préconisations concernant la conception des installations .10
Annexe B (informative) Matériaux de construction acceptables pour les pompes
centrifuges à oxygène liquide .12
Bibliographie .16
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ISO 24490:2016(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 appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. 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 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’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 220, Récipients cryogéniques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 24490:2005), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 24490:2016(F)
Récipients cryogéniques — Pompes pour service
cryogénique
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les exigences minimales en matière de conception, de
fabrication et d’essais des pompes pour service cryogénique.
La présente Norme internationale s’applique aux pompes centrifuges. Le cas échéant, elle peut toutefois
être appliquée à d’autres types de pompes cryogéniques (pompes à piston, par exemple).
La présente Norme internationale donne également des préconisations pour la conception des
installations (voir l’Annexe A).
Elle ne spécifie aucune exigence relative au fonctionnement ou à la maintenance.
NOTE Pour les fluides cryogéniques, voir l’ISO 21029-1, l’ISO 20421-1 et/ou l’ISO 21009-1.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5198, Pompes centrifuges, hélico-centrifuges et hélices — Code d’essais de fonctionnement
hydraulique — Classe de précision.
ISO 21010, Récipients cryogéniques — Compatibilité gaz/matériaux.
ISO 21028-1, Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température
cryogénique — Partie 1: Températures inférieures à –80 °C.
ISO 21028-2, Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température
cryogénique — Partie 2: Températures comprises entre –80 °C et –20 °C.
ISO 23208, Récipients cryogéniques — Propreté en service cryogénique.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
diamètre nominal
DN
désignation alphanumérique de dimension pour les composants d’un réseau de tuyauteries, utilisée à
des fins de référence
Note 1 à l’article: Elle comprend les lettres DN suivies par un nombre entier sans dimension qui est indirectement
relié aux dimensions réelles, en millimètres, de l’alésage ou du diamètre extérieur des raccordements d’extrémité.
Note 2 à l’article: Le nombre suivant les lettres DN ne représente pas une valeur mesurable, et il ne doit pas être
utilisé à des fins de calcul, sauf si cela est spécifié dans la norme appropriée.
Note 3 à l’article: Dans les normes qui utilisent le système de désignation par DN, toute relation entre le DN et les
dimensions du composant est donnée, par exemple DN/DE ou DN/DI.
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 24490:2016(F)
[SOURCE: ISO 6708:1995, 2.1, modifiée]
3.2
pression nominale
PN
désignation alphanumérique utilisée à des fins de référence, liée à un ensemble combiné de
caractéristiques mécaniques et dimensionnelles d’un composant d’un réseau de tuyauteries
Note 1 à l’article: Elle comprend les lettres PN suivies par un nombre entier sans dimension au moins égal à la
pression maximale admissible, en bar.
Note 2 à l’article: Quand il s’agit d’une pompe, la pression nominale peut être différente côté aspiration et côté
refoulement.
Note 3 à l’article: En Europe, la pression nominale est égale à la pression pour laquelle l’équipement est conçu (PS),
telle que définie dans la directive Équipements sous pression (2014/68/UE).
3.3
température minimale spécifiée
plus basse température de fonctionnement spécifiée pour la pompe
3.4
point de fonctionnement
point de fonctionnement défini par la pression ou la hauteur et le débit volumique ou massique
3.5
hauteur de charge nette absolue à l’aspiration
NPSH
hauteur totale de charge à l’aspiration, augmentée de la hauteur correspondant à la pression
atmosphérique là où l’essai est réalisé et diminuée de la somme de la hauteur correspondant à la tension
de vapeur du liquide pompé à la température d’aspiration et de la hauteur de la roue d’aspiration
Note 1 à l’article: Voir également l’ISO 5198:1987, Tableau 1.
4 Exigences relatives aux pompes
4.1 Généralités
Les pompes centrifuges cryogéniques doivent être conformes aux normes génériques appropriées.
Les normes génériques appropriées doivent être examinées en fonction des conditions particulières
et des règlementations applicables; il convient qu’elles fassent l’objet d’un accord entre le fabricant et
l’acheteur.
NOTE L’ISO 5199, l’ISO 13709 (ANSI/API 610) ou l’EN 809 sont des exemples de normes couramment
utilisées.
En cas de conflit, les exigences de la présente Norme internationale doivent prévaloir sur les normes
génériques.
4.2 Matériaux
4.2.1 Généralités
Les matériaux de construction doivent être choisis en tenant compte du fait que les pompes
cryogéniques fonctionnent à basse température, dans des environnements souvent humides, et parfois
avec de l’oxygène liquide ou des fluides inflammables.
Les exigences minimales indiquées en 4.2.2, 4.2.3 et 4.2.4 doivent s’appliquer.
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 24490:2016(F)
4.2.2 Propriétés mécaniques à basse température
Les matériaux métalliques sur lesquels s’exercent des contraintes à basse température et qui présentent
une transition ductile-fragile (tels que les aciers ferritiques) doivent posséder des valeurs minimales de
ténacité conformes à l’ISO 21028-1 ou l’ISO 21028-2, selon le cas.
Il n’est pas exigé de soumettre à un essai de choc les matériaux métalliques dont il est possible de
montrer qu’ils ne présentent pas de transition ductile-fragile.
Les matériaux non métalliques sont généralement employés uniquement pour les dispositifs d’étanchéité
ou les barrières thermiques. Si de tels matériaux doivent être utilisés pour des éléments structuraux, il
doit être démontré que ces matériaux présentent des niveaux de contrainte et des valeurs de résistance
aux chocs acceptables pour l’utilisation prévue.
4.2.3 Résistance à la corrosion
Il convient que les matériaux soient résistants à la corrosion atmosphérique ou qu’ils en soient protégés.
Lorsque cela s’avère impossible dans la pratique, une tolérance appropriée à la corrosion doit être
envisagée.
4.2.4 Compatibilité avec l’oxygène et les fluides oxydants
Si la température de fonctionnement minimale spécifiée est inférieure ou égale au point d’ébullition
de l’air, ou si la pompe est destinée à fonctionner en oxygène, les matériaux entrant en contact ou
susceptibles d’entrer en contact avec l’oxygène ou l’air enrichi en oxygène doivent être compatibles avec
l’oxygène, conformément à l’ISO 21010.
Si la pompe est utilisée pour pomper des fluides cryogéniques oxydants, par exemple du protoxyde
d’azote, il convient de tenir compte des exigences de compatibilité avec l’oxygène.
Dans le cas du protoxyde d’azote, le risque de décomposition doit également être pris en compte.
Il convient de choisir des matériaux qui réduisent au minimum le risque d’inflammation et
n’entretiennent pas la combustion.
Les matériaux appropriés sont caractérisés par:
— une température d’inflammation élevée;
— une conductivité thermique élevée; et
— une chaleur de combustion faible.
Le Tableau B.1 dresse une liste de matériaux dont les essais et l’expérience d’utilisation ont montré
qu’ils étaient particulièrement adaptés aux pompes centrifuges cryogéniques destinées à fonctionner
en oxygène. D’autres matériaux que ceux indiqués au Tableau B.1 peuvent être employés, mais ce choix
doit être justifié par des essais spécifiques ou une expérience sur le long terme pour cette application.
S’agissant de (toutes les) pièces de la pompe en contact ou susceptibles d’entrer en contact avec
l’oxygène, et qui pourraient être exposées à des sources d’énergie telles qu’un frottement, l’aluminium
et les alliages d’aluminium, notamment les bronzes d’aluminium contenant plus de 2,5 % d’aluminium,
ne doivent pas être utilisés. L’utilisation de l’aluminium ou d’un alliage d’aluminium pour toute autre
pièce ne doit être décidée qu’après une étude approfondie.
L’acier inoxydable ne doit pas être utilisé pour les composants minces apparents. Les exceptions
autorisées sont les soufflets d’étanchéité, les cales non amovibles ou les joints, ainsi que les dispositifs
d’arrêt des vis des pièces fixes, pour lesquels l’expérience a montré qu’il est possible d’obtenir des
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performances satisfaisantes. Il convient toutefois d’envisager d’autres matériaux adaptés, comme le
1)
® ®
nickel ou les alliages de nickel tels que le Monel et l’Inconel 1).
NOTE Il a été constaté que le bronze d’étain est le matériau le plus adapté pour les principaux composants
«mouillés» de la pompe. Les bronzes d’aluminium les plus courants, qui contiennent généralement entre 6 %
et 11 % d’aluminium, ont des chaleurs de combustion relativement élevées, ce qui rend leur extinction presque
impossible s’ils se consument dans un environnement contenant de l’oxygène.
4.2.5 Compatibilité avec l’hydrogène
Il convient de tenir compte du risque de fragilisation par l’hydrogène lors du choix des matériaux et de la
détermination des niveaux de contrainte pour les pompes destinées à fonctionner avec de l’hydrogène
liquide; voir l’ISO 21010 et l’ISO 11114-1, l’ISO 11114-2 ou l’ISO 11114-4 pour des préconisations.
NOTE Le cycle thermique des aciers inoxydables austénitiques en présence d’hydrogène peut entraîner une
fissuration accélérée.
4.3 Conception
4.3.1 Éléments sous pression
Le côté haute pression de la pompe doit être conçu pour résister au minimum à la pression de
refoulement nominale.
Le côté basse pression de la pompe doit être conçu pour résister au minimum à la pression d’aspiration
maximale + 2 bar.
Il est possible que le niveau de contrainte exercé sur le matériau par la pression ne soit pas le facteur
dominant pour la conception de la pompe. Le niveau de contrainte admissible peut être calculé à la
pression nominale, en utilisant l’ISO 21009-1 comme document d’orientation.
4.3.2 Fonctionnement
La conception et l’installation de la pompe doivent satisfaire aux exigences de fonctionnement indiquées
sur la feuille de spécifications (ou tout document similaire). L’ISO 5199 et l’ISO 9908 présentent des
exemples de feuilles de spécifications.
4.3.3 Jeux
Les jeux entre les pièces mobiles et les pièces fixes à l’intérieur de la pompe doivent être aussi élevés
que possible dans la pratique, et permettre une bonne étanchéité et des performances hydrauliques
satisfaisantes. Il convient que le choix des matériaux des composants tienne compte des différences
souvent importantes entre leurs coefficients de dilatation respectifs, afin d’assurer des interactions et
des jeux satisfaisants aux températures de fonctionnement et lors de la mise en froid.
4.3.4 Prévention des frottements
Il faut tenir compte des conséquences d’une défaillance des paliers ou de l’usure de certaines pièces, en
particulier sur les pompes en utilisation oxygène liquide.
4.3.5 Éléments de fixation
Tous les éléments de fixation internes doivent être bloqués afin d’éviter qu’ils ne se desserrent en cours
de fonctionnement (notamment les écrous à friction et les freins d’écrous).
® ®
1) Monel et Inconel sont des marques commerciales de produits fournis par la société Special Metals
Corporation, New Hartford, New York, États-Unis. Cette information est donnée à l’intention des utilisateurs de la
présente Norme internationale et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommande le produit ainsi désigné.
Des produits équivalents peuvent être utilisés s’il est possible de démontrer qu’ils conduisent aux mêmes résultats.
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Il faut envisager de fixer de façon plus adéquate les éléments habituellement maintenus en place
uniquement par un ajustement avec serrage (bagues d’usure, par exemple). Ces composants peuvent
refroidir plus rapidement que les autres et se desserrer temporairement.
4.3.6 Paliers fonctionnant à chaud
Les paliers à roulements conçus pour fonctionner à chaud doivent être positionnés ou protégés de
façon à empêcher le gel de la graisse ou de l’huile employée pour les lubrifier. L’effet d’une accumulation
prolongée de glace doit être pris en compte. En effet, elle peut provoquer un refroidissement excessif
du palier et permettre à une fuite du dispositif d’étanchéité de l’arbre de pénétrer directement dans
le palier de l’entraînement. L’utilisation de dispositifs pour chauffer les paliers du moteur peut être
envisagée dans le cas des pompes en attente en condition froide.
4.3.7 Paliers fonctionnant à froid
Pour les paliers conçus pour fonctionner à froid et lubrifiés par le fluide cryogénique, il faut envisager
l’emploi de matériaux et une conception permettant à la pompe de résister en toute sécurité à un bref
fonctionnement à sec.
4.3.8 Lubrification des paliers
Dans le cas des pompes cryogéniques à accouplement direct, les graisses et les huiles doivent être
adaptées à toutes les conditions d’oxydation et de décalage prévisibles. Il convient généralement que les
lubrifiants soient adaptés à une utilisation jusqu’à −40 °C.
Il est préférable d’utiliser des paliers scellés. S’il est nécessaire de regraisser un palier in situ, il convient
de prévoir des bouchons de vidange de lubrifiant afin de réduire le risque d’accumulation de graisse
dans le carter du moteur.
Les pompes à oxygène liquide doivent être conçues de sorte que toute fuite d’oxygène ne puisse en
aucun cas entrer en contact avec un lubrifiant à base d’hydrocarbures. Si ce cas de figure ne peut pas
être évité avec certitude, il faut envisager l’emploi de lubrifiants compatibles avec l’oxygène, conformes
aux exigences de l’ISO 21010. Il convient toutefois de noter que de tels lubrifiants compatibles avec
l’oxygène sont moins aptes à protéger le palier contre la corrosion, qu’ils réduisent en règle générale
la capacité du palier à résister à la charge et à la vitesse, et qu’ils peuvent réagir défavorablement avec
certaines combinaisons de matériaux.
4.3.9 Dispositifs d’étanchéité de l’arbre
Les dispositifs d’étanchéité de l’arbre sont généralement mécaniques à grain mobile ou à labyrinthe. Ils
présentent tous deux un risque élevé de fuite.
La conception de la garniture mécanique doit empêcher le frottement métal contre métal entre le
support de la garniture et le joint tournant lorsque le matériau de la surface tendre est entièrement usé.
Pour les pompes destinées à fonctionner en oxygène, il ne doit y avoir aucun contact entre les soufflets
et l’arbre. L’absence de contact peut par exemple être obtenue au moyen d’une bague de protection entre
les soufflets et l’arbre.
Les joints d’arbre à labyrinthe doivent être traités comme des systèmes conçus pour l’application
particulière dont il est question. Pour les pompes destinées à fonctionner en oxygène, le gaz injecté peut
être un gaz inerte ou de l’oxygène.
Il convient d’envisager l’emploi de dispositifs de détection des fuites, par exemple un déclencheur basse
température.
Une bague de rejet ou un autre dispositif déflecteur doit être utilisé(e) afin d’empêcher qu’une fuite du
dispositif d’étanchéité de l’arbre n’affecte directement le palier de l’entraînement.
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ISO 24490:2016(F)
4.3.10 Purge
Une prise permettant la purge du gaz inerte sec peut être prévue afin:
— d’empêcher l’infiltration d’humidité (et éventuellement l’accumulation de glace) dans la zone des
dispositifs d’étanchéité;
— d’empêcher l’infiltration d’humidité dans les zones utilisant des lubrifiants (compatibles avec
l’oxygène si nécessaire, voir 4.2.4); et
— de former une barrière entre les éléments de la pompe compatibles avec l’oxygène et ceux non
compatibles avec l’oxygène (par exemple, l’extrémité froide et l’entraînement mécanique).
4.3.11 Prévention de la contamination particulaire
Des dispositifs appropriés tels que des filtres doivent être utilisés s’il existe un risque de contamination
particulaire pendant le fonctionnement.
NOTE Pour les conditions de fonctionnement recommandées des filtres, voir A.1.10.
4.3.12 Exigence spécifique relative aux liquides inflammables
3
Le débit de fuite de la pompe et de ses accessoires en tout point ne doit pas dépasser 1 mm /s, ramené
5
aux conditions normales de température et de pression [0 °C, 1013,25 mbar (1,01325 × 10 Pa)]
−3
ou 10 mbar l/s et il convient que la conception de la pompe prévienne le risque d’accumulations
dangereuses de fluide. Des méthodes d’essai d’étanchéité sont par exemple décrites dans l’EN 1779.
Les fuites d’un débit plus élevé (provenant des zones des dispositifs d’étanchéité, etc.) doivent être
recueillies et évacuées vers un emplacement sûr.
Si des dispositifs électriques sont employés, ils doivent être adaptés à la zone dangereuse, conformément
aux réglementations applicables.
Les pompes doivent assurer une continuité électrique suffisante pour éviter l’accumulation de charges
électrostatiques.
NOTE Pour les conditions de fonctionnement recommandées des filtres, voir A.1.10.
4.3.13 Protection contre les surpressions
Il convient que la conception de la pompe évite que du fluide cryogénique puisse se retrouver piégé.
Toute zone de la pompe ou de ses accessoires susceptible d’être mise accidentellement sous pression
au-delà de ses valeurs de conception doit être munie d’un moyen de décharger la pression. Sont
particulièrement concernés les espaces isolés sous vide, qui pourraient être mis en pression sous l’effet
d’une fuite due à un défaut.
4.3.14 Moteurs de pompe
Les moteurs électriques montés à l’extérieur de la pompe doivent être de type refroidi par ventilateur
et entièrement confiné, lorsqu’ils équipent des pompes dont la température minimale spécifiée est
inférieure ou égale au point d’ébullition de l’air ou qui sont destinées à fonctionner en oxygène.
Les moteurs hydrauliques doivent être isolés de l’enceinte cryogénique.
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...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 24490
ISO/TC 220
Récipients cryogéniques — Pompes
Secrétariat: AFNOR
pour service cryogénique
Début de vote:
2015-11-12
Cryogenic vessels — Pumps for cryogenic service
Vote clos le:
2016-02-12
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
Veuillez consulter les notes administratives en page iii
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 24490:2015(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2015
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ISO/FDIS 24490:2015(F)
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet final a été élaboré dans le cadre de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) et
soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l’ISO, tel que défini dans l’Accord de Vienne. Le
projet final a été établi sur la base des observations reçues lors de l’enquête parallèle sur le projet.
Le projet final est par conséquent soumis aux comités membres de l’ISO et aux comités membres du CEN en
parallèle à un vote d’approbation de deux mois au sein de l’ISO et à un vote formel au sein du CEN.
Les votes positifs ne doivent pas être accompagnés d’observations.
Les votes négatifs doivent être accompagnés des arguments techniques pertinents.
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www.iso.org
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ISO/FDIS 24490:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences relatives aux pompes . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Matériaux . 2
4.2.1 Généralités . 2
4.2.2 Propriétés mécaniques à basse température . 3
4.2.3 Résistance à la corrosion . 3
4.2.4 Compatibilité avec l’oxygène et les fluides oxydants . 3
4.2.5 Compatibilité avec l’hydrogène . 4
4.3 Conception . 4
4.3.1 Éléments sous pression . 4
4.3.2 Fonctionnement. 4
4.3.3 Jeux . 4
4.3.4 Prévention des frottements . 4
4.3.5 Éléments de fixation . 4
4.3.6 Paliers fonctionnant à chaud . 5
4.3.7 Paliers fonctionnant à froid . 5
4.3.8 Lubrification des paliers . 5
4.3.9 Dispositifs d’étanchéité de l’arbre . 5
4.3.10 Purge . 6
4.3.11 Prévention de la contamination particulaire. 6
4.3.12 Exigence spécifique relative aux liquides inflammables . 6
4.3.13 Protection contre les surpressions . 6
4.3.14 Moteurs de pompe . 6
5 Modes opératoires d’essai . 7
5.1 Essais de prototype . 7
5.1.1 Généralités . 7
5.1.2 Évaluation de la conception . 7
5.1.3 Évaluation du fonctionnement . 7
5.1.4 Essais initiaux . 7
5.1.5 Essais cryogéniques . 7
5.2 Essais de production . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Épreuve hydraulique . 8
5.2.3 Essai de fonctionnement mécanique et de performance . 8
6 Propreté . 8
7 Marquage . 9
Annexe A (informative) Préconisations concernant la conception des installations .10
Annexe B (informative) Matériaux de construction acceptables pour les pompes
centrifuges à oxygène liquide .12
Bibliographie .16
© ISO 2015 – Tous droits réservés iii
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ISO/FDIS 24490:2015(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 appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. 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 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’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 220, Récipients cryogéniques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 24490:2005), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 24490:2015(F)
Récipients cryogéniques — Pompes pour service
cryogénique
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les exigences minimales en matière de conception, de
fabrication et d’essais des pompes pour service cryogénique.
La présente Norme internationale s’applique aux pompes centrifuges. Le cas échéant, elle peut toutefois
être appliquée à d’autres types de pompes cryogéniques (pompes à piston, par exemple).
La présente Norme internationale donne également des préconisations pour la conception des
installations (voir l’Annexe A).
Elle ne spécifie aucune exigence relative au fonctionnement ou à la maintenance.
NOTE Pour les fluides cryogéniques, voir l’ISO 21029-1, l’ISO 20421-1 et/ou l’ISO 21009-1.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5198, Pompes centrifuges, hélico-centrifuges et hélices — Code d’essais de fonctionnement
hydraulique — Classe de précision.
ISO 21010, Récipients cryogéniques — Compatibilité gaz/matériaux.
ISO 21028-1, Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température
cryogénique — Partie 1: Températures inférieures à –80 °C.
ISO 21028-2, Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température
cryogénique — Partie 2: Températures comprises entre –80 °C et –20 °C.
ISO 23208, Récipients cryogéniques — Propreté en service cryogénique.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
diamètre nominal
DN
désignation alphanumérique de dimension pour les composants d’un réseau de tuyauteries, utilisée à
des fins de référence
Note 1 à l’article: Elle comprend les lettres DN suivies par un nombre entier sans dimension qui est indirectement
relié aux dimensions réelles, en millimètres, de l’alésage ou du diamètre extérieur des raccordements d’extrémité.
Note 2 à l’article: Le nombre suivant les lettres DN ne représente pas une valeur mesurable, et il ne doit pas être
utilisé à des fins de calcul, sauf si cela est spécifié dans la norme appropriée.
Note 3 à l’article: Dans les normes qui utilisent le système de désignation par DN, toute relation entre le DN et les
dimensions du composant est donnée, par exemple DN/DE ou DN/DI.
© ISO 2015 – Tous droits réservés 1
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ISO/FDIS 24490:2015(F)
[SOURCE: ISO 6708:1995, 2.1, modifiée]
3.2
pression nominale
PN
désignation alphanumérique utilisée à des fins de référence, liée à un ensemble combiné de
caractéristiques mécaniques et dimensionnelles d’un composant d’un réseau de tuyauteries
Note 1 à l’article: Elle comprend les lettres PN suivies par un nombre entier sans dimension au moins égal à la
pression maximale admissible, en bar.
Note 2 à l’article: Quand il s’agit d’une pompe, la pression nominale peut être différente côté aspiration et
côté refoulement.
Note 3 à l’article: En Europe, la pression nominale est égale à la pression pour laquelle l’équipement est conçu (PS),
telle que définie dans la directive Équipements sous pression (2014/68/UE).
3.3
température minimale spécifiée
plus basse température de fonctionnement spécifiée pour la pompe
3.4
point de fonctionnement
point de fonctionnement défini par la pression ou la hauteur et le débit volumique ou massique
3.5
hauteur de charge nette absolue à l’aspiration
NPSH
hauteur totale de charge à l’aspiration, augmentée de la hauteur correspondant à la pression
atmosphérique là où l’essai est réalisé et diminuée de la somme de la hauteur correspondant à la tension
de vapeur du liquide pompé à la température d’aspiration et de la hauteur de la roue d’aspiration
Note 1 à l’article: Voir également l’ISO 5198:1987, Tableau 1.
4 Exigences relatives aux pompes
4.1 Généralités
Les pompes centrifuges cryogéniques doivent être conformes aux normes génériques appropriées. Les
normes génériques appropriées doivent être examinées en fonction des conditions particulières et des
règlementations applicables; il convient qu’elles fassent l’objet d’un accord entre le fabricant et l’acheteur.
NOTE L’ISO 5199, l’ISO 13709 (ANSI/API 610) ou l’EN 809 sont des exemples de normes couramment utilisées.
En cas de conflit, les exigences de la présente Norme internationale doivent prévaloir sur les normes
génériques.
4.2 Matériaux
4.2.1 Généralités
Les matériaux de construction doivent être choisis en tenant compte du fait que les pompes
cryogéniques fonctionnent à basse température, dans des environnements souvent humides, et parfois
avec de l’oxygène liquide ou des fluides inflammables.
Les exigences minimales indiquées en 4.2.2, 4.2.3 et 4.2.4 doivent s’appliquer.
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 24490:2015(F)
4.2.2 Propriétés mécaniques à basse température
Les matériaux métalliques sur lesquels s’exercent des contraintes à basse température et qui présentent
une transition ductile-fragile (tels que les aciers ferritiques) doivent posséder des valeurs minimales de
ténacité conformes à l’ISO 21028-1 ou l’ISO 21028-2, selon le cas.
Il n’est pas exigé de soumettre à un essai de choc les matériaux métalliques dont il est possible de
montrer qu’ils ne présentent pas de transition ductile-fragile.
Les matériaux non métalliques sont généralement employés uniquement pour les dispositifs d’étanchéité
ou les barrières thermiques. Si de tels matériaux doivent être utilisés pour des éléments structuraux, il
doit être démontré que ces matériaux présentent des niveaux de contrainte et des valeurs de résistance
aux chocs acceptables pour l’utilisation prévue.
4.2.3 Résistance à la corrosion
Il convient que les matériaux soient résistants à la corrosion atmosphérique ou qu’ils en soient
protégés. Lorsque cela s’avère impossible dans la pratique, une tolérance appropriée à la corrosion doit
être envisagée.
4.2.4 Compatibilité avec l’oxygène et les fluides oxydants
Si la température de fonctionnement minimale spécifiée est inférieure ou égale au point d’ébullition
de l’air, ou si la pompe est destinée à fonctionner en oxygène, les matériaux entrant en contact ou
susceptibles d’entrer en contact avec l’oxygène ou l’air enrichi en oxygène doivent être compatibles avec
l’oxygène, conformément à l’ISO 21010.
Si la pompe est utilisée pour pomper des fluides cryogéniques oxydants, par exemple du protoxyde
d’azote, il convient de tenir compte des exigences de compatibilité avec l’oxygène.
Dans le cas du protoxyde d’azote, le risque de décomposition doit également être pris en compte.
Il convient de choisir des matériaux qui réduisent au minimum le risque d’inflammation et
n’entretiennent pas la combustion.
Les matériaux appropriés sont caractérisés par:
— une température d’inflammation élevée;
— une conductivité thermique élevée; et
— une chaleur de combustion faible.
Le Tableau B.1 dresse une liste de matériaux dont les essais et l’expérience d’utilisation ont montré
qu’ils étaient particulièrement adaptés aux pompes centrifuges cryogéniques destinées à fonctionner
en oxygène. D’autres matériaux que ceux indiqués au Tableau B.1 peuvent être employés, mais ce choix
doit être justifié par des essais spécifiques ou une expérience sur le long terme pour cette application.
S’agissant de (toutes les) pièces de la pompe en contact ou susceptibles d’entrer en contact avec
l’oxygène, et qui pourraient être exposées à des sources d’énergie telles qu’un frottement, l’aluminium
et les alliages d’aluminium, notamment les bronzes d’aluminium contenant plus de 2,5 % d’aluminium,
ne doivent pas être utilisés. L’utilisation de l’aluminium ou d’un alliage d’aluminium pour toute autre
pièce ne doit être décidée qu’après une étude approfondie.
L’acier inoxydable ne doit pas être utilisé pour les composants minces apparents. Les exceptions
autorisées sont les soufflets d’étanchéité, les cales non amovibles ou les joints, ainsi que les dispositifs
d’arrêt des vis des pièces fixes, pour lesquels l’expérience a montré qu’il est possible d’obtenir des
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performances satisfaisantes. Il convient toutefois d’envisager d’autres matériaux adaptés, comme le
1)
® ®
nickel ou les alliages de nickel tels que le Monel et l’Inconel 1).
NOTE Il a été constaté que le bronze d’étain est le matériau le plus adapté pour les principaux composants
«mouillés» de la pompe. Les bronzes d’aluminium les plus courants, qui contiennent généralement entre 6 %
et 11 % d’aluminium, ont des chaleurs de combustion relativement élevées, ce qui rend leur extinction presque
impossible s’ils se consument dans un environnement contenant de l’oxygène.
4.2.5 Compatibilité avec l’hydrogène
Il convient de tenir compte du risque de fragilisation par l’hydrogène lors du choix des matériaux et de la
détermination des niveaux de contrainte pour les pompes destinées à fonctionner avec de l’hydrogène
liquide; voir l’ISO 21010 et l’ISO 11114-1, l’ISO 11114-2 ou l’ISO 11114-4 pour des préconisations.
NOTE Le cycle thermique des aciers inoxydables austénitiques en présence d’hydrogène peut entraîner une
fissuration accélérée.
4.3 Conception
4.3.1 Éléments sous pression
Le côté haute pression de la pompe doit être conçu pour résister au minimum à la pression de
refoulement nominale.
Le côté basse pression de la pompe doit être conçu pour résister au minimum à la pression d’aspiration
maximale + 2 bar.
Il est possible que le niveau de contrainte exercé sur le matériau par la pression ne soit pas le facteur
dominant pour la conception de la pompe. Le niveau de contrainte admissible peut être calculé à la
pression nominale, en utilisant l’ISO 21009-1 comme document d’orientation.
4.3.2 Fonctionnement
La conception et l’installation de la pompe doivent satisfaire aux exigences de fonctionnement indiquées
sur la feuille de spécifications (ou tout document similaire). L’ISO 5199 et l’ISO 9908 présentent des
exemples de feuilles de spécifications.
4.3.3 Jeux
Les jeux entre les pièces mobiles et les pièces fixes à l’intérieur de la pompe doivent être aussi élevés
que possible dans la pratique, et permettre une bonne étanchéité et des performances hydrauliques
satisfaisantes. Il convient que le choix des matériaux des composants tienne compte des différences
souvent importantes entre leurs coefficients de dilatation respectifs, afin d’assurer des interactions et
des jeux satisfaisants aux températures de fonctionnement et lors de la mise en froid.
4.3.4 Prévention des frottements
Il faut tenir compte des conséquences d’une défaillance des paliers ou de l’usure de certaines pièces, en
particulier sur les pompes en utilisation oxygène liquide.
4.3.5 Éléments de fixation
Tous les éléments de fixation internes doivent être bloqués afin d’éviter qu’ils ne se desserrent en cours
de fonctionnement (notamment les écrous à friction et les freins d’écrous).
® ®
1) Monel et Inconel sont des marques commerciales de produits fournis par la société Special Metals
Corporation, New Hartford, New York, États-Unis. Cette information est donnée à l’intention des utilisateurs de la
présente Norme internationale et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommande le produit ainsi désigné.
Des produits équivalents peuvent être utilisés s’il est possible de démontrer qu’ils conduisent aux mêmes résultats.
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 24490:2015(F)
Il faut envisager de fixer de façon plus adéquate les éléments habituellement maintenus en place
uniquement par un ajustement avec serrage (bagues d’usure, par exemple). Ces composants peuvent
refroidir plus rapidement que les autres et se desserrer temporairement.
4.3.6 Paliers fonctionnant à chaud
Les paliers à roulements conçus pour fonctionner à chaud doivent être positionnés ou protégés de
façon à empêcher le gel de la graisse ou de l’huile employée pour les lubrifier. L’effet d’une accumulation
prolongée de glace doit être pris en compte. En effet, elle peut provoquer un refroidissement excessif
du palier et permettre à une fuite du dispositif d’étanchéité de l’arbre de pénétrer directement dans
le palier de l’entraînement. L’utilisation de dispositifs pour chauffer les paliers du moteur peut être
envisagée dans le cas des pompes en attente en condition froide.
4.3.7 Paliers fonctionnant à froid
Pour les paliers conçus pour fonctionner à froid et lubrifiés par le fluide cryogénique, il faut envisager
l’emploi de matériaux et une conception permettant à la pompe de résister en toute sécurité à un bref
fonctionnement à sec.
4.3.8 Lubrification des paliers
Dans le cas des pompes cryogéniques à accouplement direct, les graisses et les huiles doivent être
adaptées à toutes les conditions d’oxydation et de décalage prévisibles. Il convient généralement que les
lubrifiants soient adaptés à une utilisation jusqu’à −40 °C.
Il est préférable d’utiliser des paliers scellés. S’il est nécessaire de regraisser un palier in situ, il convient
de prévoir des bouchons de vidange de lubrifiant afin de réduire le risque d’accumulation de graisse
dans le carter du moteur.
Les pompes à oxygène liquide doivent être conçues de sorte que toute fuite d’oxygène ne puisse en
aucun cas entrer en contact avec un lubrifiant à base d’hydrocarbures. Si ce cas de figure ne peut pas
être évité avec certitude, il faut envisager l’emploi de lubrifiants compatibles avec l’oxygène, conformes
aux exigences de l’ISO 21010. Il convient toutefois de noter que de tels lubrifiants compatibles avec
l’oxygène sont moins aptes à protéger le palier contre la corrosion, qu’ils réduisent en règle générale
la capacité du palier à résister à la charge et à la vitesse, et qu’ils peuvent réagir défavorablement avec
certaines combinaisons de matériaux.
4.3.9 Dispositifs d’étanchéité de l’arbre
Les dispositifs d’étanchéité de l’arbre sont généralement mécaniques à grain mobile ou à labyrinthe. Ils
présentent tous deux un risque élevé de fuite.
La conception de la garniture mécanique doit empêcher le frottement métal contre métal entre le
support de la garniture et le joint tournant lorsque le matériau de la surface tendre est entièrement usé.
Pour les pompes destinées à fonctionner en oxygène, il ne doit y avoir aucun contact entre les soufflets
et l’arbre. L’absence de contact peut par exemple être obtenue au moyen d’une bague de protection entre
les soufflets et l’arbre.
Les joints d’arbre à labyrinthe doivent être traités comme des systèmes conçus pour l’application
particulière dont il est question. Pour les pompes destinées à fonctionner en oxygène, le gaz injecté peut
être un gaz inerte ou de l’oxygène.
Il convient d’envisager l’emploi de dispositifs de détection des fuites, par exemple un déclencheur
basse température.
Une bague de rejet ou un autre dispositif déflecteur doit être utilisé(e) afin d’empêcher qu’une fuite du
dispositif d’étanchéité de l’arbre n’affecte directement le palier de l’entraînement.
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4.3.10 Purge
Une prise permettant la purge du gaz inerte sec peut être prévue afin:
— d’empêcher l’infiltration d’humidité (et éventuellement l’accumulation de glace) dans la zone des
dispositifs d’étanchéité;
— d’empêcher l’infiltration d’humidité dans les zones utilisant des lubrifiants (compatibles avec
l’oxygène si nécessaire, voir 4.2.4); et
— de former une barrière entre les éléments de la pompe compatibles avec l’oxygène et ceux non
compatibles avec l’oxygène (par exemple, l’extrémité froide et l’entraînement mécanique).
4.3.11 Prévention de la contamination particulaire
Des dispositifs appropriés tels que des filtres doivent être utilisés s’il existe un risque de contamination
particulaire pendant le fonctionnement.
NOTE Pour les conditions de fonctionnement recommandées des filtres, voir A.1.10.
4.3.12 Exigence spécifique relative aux liquides inflammables
3
Le débit de fuite de la pompe et de ses accessoires en tout point ne doit pas dépasser 1 mm /s, ramené
5
aux conditions normales de température et de pression [0 °C, 1 013,25 mbar (1,013 25 × 10 Pa)]
−3
(10 mbar l/s), et il convient que la conception de la pompe prévienne le risque d’accumulations
dangereuses de fluide. Des méthodes d’essai d’étanchéité son
...
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