ISO 4126-5:2004
(Main)Safety devices for protection against excessive pressure — Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
Safety devices for protection against excessive pressure — Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
ISO 4126-5:2004 specifies the requirements for controlled safety pressure relief systems, irrespective of the fluid for which they are designed. It is applicable to main valves having a flow diameter of 6 mm and above for use at pressures of 0,1 bar (= 0,01 MPa) gauge and above. No limitation is placed on temperature.This is a product standard and is not concerned with applications.
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives — Partie 5: Dispositifs de sûreté à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
L'ISO 4126-5:2004 spécifie les prescriptions des dispositifs de sûreté à décharge contrôlés contre les surpressions, quel que soit le fluide pour lequel ils sont conçus. Elle est applicable à des appareils de robinetterie principaux ayant un diamètre d'écoulement de 6 mm au moins qui sont utilisés à des pressions de 0,1 bar (= 0,001 MPa) effectif et au-dessus. Aucune limitation en température n'est spécifiée. La présente norme est une norme de produit et n'est pas concernée par les applications.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4126-5
First edition
2004-03-15
Safety devices for protection against
excessive pressure —
Part 5:
Controlled safety pressure relief systems
(CSPRS)
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions
excessives —
Partie 5: Dispositifs de sûreté à décharge contrôlés contre les
surpressions (DSDCS)
Reference number
ISO 4126-5:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 4126-5:2004(E)
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ISO 4126-5:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 4126-5 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration with
Technical Committee ISO/TC 185, Safety devices for protection against excessive pressure, in accordance
with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This first edition of ISO 4126-5, together with those of ISO 4126-2, ISO 4126-3, ISO 4126-4 and ISO 4126-6,
cancels and replaces ISO 6718:1991, of which it constitutes a technical revision.
Throughout the text of this document, read “.this European Standard.” to mean “.this International
Standard.”.
ISO 4126 consists of the following parts, under the general title Safety devices for protection against
excessive pressure:
— Part 1: Safety valves
— Part 2: Bursting disc safety devices
— Part 3: Safety valves and bursting disc safety devices in combination
— Part 4: Pilot-operated safety valves
— Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
— Part 6: Application, selection and installation of bursting disc safety devices
— Part 7: Common data
For the purposes of this part of ISO 4126, the CEN annex regarding fulfilment of European Council Directives
has been removed.
It should be noted that, with regard to the corresponding EN standard, the designations given in Clause 10
have been adapted to the needs of international standardization.
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ISO 4126-5:2004(E)
Contents Page
Foreword.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions.1
4 Symbols and units .7
5 Design .7
5.1 General.7
5.2 End connections .8
5.3 Minimum requirements for springs.8
5.4 Materials.8
5.5 Requirements and procedures.9
6 Production testing .9
6.1 Purpose.9
6.2 General.10
6.3 Hydrostatic testing .11
6.4 Pneumatic testing .12
6.5 Adjustment of cold differential test pressure .13
6.6 Seat leakage test.13
6.7 Pressure seals.13
7 Type testing.13
7.1 General.13
7.2 Tests to determine operating characteristics.15
7.3 Tests to determine flow characteristics .16
7.4 Records and test results.18
7.5 Determination of the coefficient of discharge .18
7.6 Certification of coefficient of discharge .18
7.7 Certification of CSPRS .18
8 Determination of CSPRS performance .18
8.1 Determination of coefficient of discharge.18
8.2 Critical and subcritical flow .18
8.3 Discharge capacity at critical flow .19
8.4 Discharge capacity for any gas at subcritical flow .19
8.5 Discharge capacity for non-flashing liquid as the test medium in the turbulent zone where the
Reynolds number R is equal to or greater than 80 000 .20
e
9 Sizing of main valves.20
9.1 General.20
9.2 Valves for gas or vapour relief .20
9.3 Calculation of capacity.20
10 Marking and sealing .21
10.1 Marking on the shell of the main valve.21
10.2 Marking on an identification plate.21
10.3 Sealing of a CSPRS .22
Annex A (informative) Examples of sizing calculations for various fluids.23
A.1 Capacity calculations for gaseous media at critical flow (see 9.3.3.1) .23
A.2 Capacity calculations for gaseous media at subcritical flow (see 9.3.3.2) .25
A.3 Capacity calculations for liquids (see 9.3.4) .26
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ISO 4126-5:2004(E)
Foreword
This document (EN ISO 4126-5:2004) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 69 “Industrial valves”,
the secretariat of which is held by AFNOR, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 185 “Safety devices
for protection against excessive pressure”.
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or
by endorsement, at the latest by August 2004, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by
August 2004.
This document has been prepared under a mandate given to CEN by the European Commission and the European
Free Trade Association, and supports essential requirements of EU Directive.
According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following
countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Cyprus, Czech Republic, Denmark,
Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta,
Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.
This standard for safety devices for protection against excessive pressure consists of seven parts of which this is
Part 5. The various parts are:
Part 1 : Safety valves
Part 2 : Bursting disc safety devices
Part 3 : Safety valves and bursting disc safety devices in combination
Part 4 : Pilot operated safety valves
Part 5 : Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
Part 6 : Application, selection and installation of bursting disc safety devices
Part 7 : Common data
Part 7 contains data that is common to more than one of the parts of this standard to avoid unnecessary repetition.
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ISO 4126-5:2004(E)
1 Scope
This part of this European Standard specifies the requirements for Controlled Safety Pressure Relief Systems
irrespective of the fluid for which they are designed.
It is applicable for main valves having a flow diameter of 6 mm and above which are for use at pressures of 0,1 bar
gauge and above. No limitation is placed on temperature.
This is a product standard and is not concerned with applications.
2 Normative references
This European Standard incorporates by dated or undated reference, provisions from other publications. These
normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter. For
dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this European
Standard only when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of the
publication referred to applies (including amendments).
EN 1092-1, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 1: Steel flanges.
EN 1092-2, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 2: Cast iron flanges.
EN 1092-3, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 3: Copper alloy and composite flanges.
prEN 1759-1, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, Class
designated - Part 1: Steel flanges NPS 1/2 to 24.
EN 12516-3, Valves – Shell design strength – Part 3: Experimental method.
EN 12627, Industrial Valves – Butt welding ends for steel valves.
EN 12760, Valves – Socket welding ends for steel valves.
EN ISO 6708, Pipework components – Definition and selection of DN (nominal size) (ISO 6708:1995).
IEC 61508 (all parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety related systems.
ISO 7-1, Pipe threads where pressure-tight joints are made on the threads — Part 1: Dimensions, tolerances and
designation.
ANSI B1.20.1, NPT threads.
3 Terms and definitions
For the purposes of this European Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
controlled safety pressure relief system (CSPRS)
system consisting of a main valve in combination with control units (see Figure 1a, 1b and 1c)
NOTE On reaching the set pressure the controlling forces on the main valve are by means of the control unit automatically
applied, released or so reduced that a main valve discharges a specified quantity of the fluid so as to prevent the predetermined
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ISO 4126-5:2004(E)
pressure being exceeded. The system is so designed that the main valve re-closes and prevents a further flow of fluid after
normal pressure conditions of service have been restored.
3.1.1
main valve
valve, including the body and actuator, which opens without the assistance of any energy other than that of the fluid
to be relieved under the principle of 3.1.1.1 or 3.1.1.2 (see Figure 2)
3.1.1.1
relieving principle
principle in which a main valve opens when the controlling force is released or reduced, and in which the main
valve closes when the controlling force is re-applied (see Figure 2 type 1)
3.1.1.2
loading principle
principle in which a main valve opens when the controlling force is applied, and in which the main valve closes
when the controlling force is removed (see Figure 2 type 2)
3.1.2
control unit
unit which establishes the opening and closing of the main valve
NOTE The arrangement shall consist of at least two individual control systems in operation. The individual control system
may consist of pressure tapping line, pressure sensor, sensing line, control module and control line (see Figures 1a, 1b and 1c).
3.1.2.1
pressure tapping line
line to the pressure sensor
3.1.2.2
sensing line
line between the pressure sensor and control module
3.1.2.3
control line
line between the control module and the main valve
3.1.2.4
pressure sensor
comparator in which a predetermined adjustable value of pressure is compared with the actual system pressure
NOTE On reaching the predetermined pressure a signal is transmitted to the control unit. The signal to the control unit is
removed when the system pressure has been lowered to a predetermined pressure.
3.1.2.5
control module
module which transforms the signal from the pressure sensor into a force to operate the actuator of the main valve
3.1.3
circuit principle of the control unit
3.1.3.1
closed circuit principle
principle characterized by the fact that on failure of the external control energy the control unit effects the loading or
relief of the main valve
3.1.3.2
open circuit principle
principle characterized by the fact that on failure of the external control energy the control unit does not change the
loading or relief of the main valve
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ISO 4126-5:2004(E)
3.1.4
controlling force
force which causes the main valve to operate and can be created by the fluid itself, mechanically e.g. springs or
weight, hydraulically, pneumatically or electrically
3.2
pressure
3.2.1
set pressure of a CSPRS
predetermined pressure at which a CSPRS under operating conditions commences to open
NOTE It is the gauge pressure measured at the main valve inlet at which the pressure forces tending to open the main
valve for the specified service conditions are in equilibrium with the forces retaining the main valve disc on its seat.
3.2.2
maximum allowable pressure, PS
maximum pressure for which the equipment is designed as specified by the manufacturer
3.2.3
overpressure
pressure increase over the set pressure, at which the main valve attains the lift specified by the manufacturer,
usually expressed as a percentage of the set pressure
NOTE This is the overpressure used to certify the CSPRS.
3.2.4
reseating pressure
value of the inlet static pressure at which the disc re-establishes contact with the seat or at which the lift becomes
zero
3.2.5
cold differential test pressure
inlet static pressure at which the main valve is set to commence to open on the test bench
NOTE This test pressure includes corrections for service conditions, for example, back pressure and/or temperature.
3.2.6
relieving pressure
pressure used for the sizing of a CSPRS which is greater than or equal to the set pressure plus overpressure
3.2.7
built-up back pressure
pressure existing at the outlet of the main valve caused by flow through the valve and the discharge system
3.2.8
superimposed back pressure
pressure existing at the outlet of the main valve at the time when the device is required to operate
NOTE It is the result of pressure in the discharge system from other sources.
3.2.9
blowdown
difference between set and reseating pressures, normally stated as a percentage of set pressure except for
pressures of less than 3 bar when the blowdown is expressed in bar
3.2.10
opening sensing pressure
predetermined pressure which activates the pressure sensor
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ISO 4126-5:2004(E)
Figure 1 a) — Two control lines, relieving principle
Figure 1 b) — One control line, relieving principle
Figure 1 c) — Two control lines, loading principle
Key
1 Main valve 3.1 Pressure tapping line
1.1 Body 3.2 Pressure sensor
1.1.1 Inlet port 3.3 Sensing line
1.1.2 Outlet port 3.4 Control module
1.2 Actuator 4 Control line
1.3 Vent 5 Check valve
2 Control unit 6 Protected system
3 Individual control system
Figure 1 — Typical examples of redundant individual control systems
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ISO 4126-5:2004(E)
Main valve Control method
Main valve Designation
operated e.g. by e.g.
Mechanical
‰‰- S1.1
System fluid Electrical- S1.2
Electronic- S1.3
Mechanical- P1.1
Pneumatic Electrical- P1.2
TYPE 1 Electronic- P1.3
Relieving Mechanical- H1.1
principle Hydraulic Electrical- H1.2
Electronic- H1.3
Mechanical- E1.1
Electric Electrical- E1.2
Electronic- E1.3
Figure 2 a) — Type 1 : Relieving principle
TYPE 2 Mechanical- S2.1
Loading System fluid Electrical- S2.2
principle Electronic- S2.3
Figure 2 b) — Type 2 : Loading principle
Figure 2 — Operating principle of the main valve
3.2.11
closing sensing pressure
predetermined pressure which deactivates the pressure sensor
3.3
lift
actual travel of the main valve disc away from the closed position
3.4
flow area
minimum cross-sectional flow area (but not the curtain area) between inlet and seat which is used to calculate the
theoretical flow capacity, with no deduction for any obstruction
NOTE The symbol is A.
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ISO 4126-5:2004(E)
3.5
flow diameter
diameter corresponding to the flow area
3.6
discharge capacity
3.6.1
theoretical discharge capacity
calculated capacity expressed in mass or volumetric units of a theoretically perfect nozzle having a cross-sectional
flow area equal to the flow area of the main valve
3.6.2
coefficient of discharge
value of actual flowing capacity (from tests) divided by the theoretical flowing capacity (from calculation)
3.6.3
certified (discharge) capacity
that portion of the measured capacity permitted to be used as a basis for the application of the CSPRS
NOTE It may, for example, equal :
a) the measured capacity times the derating factor ; or
b) the theoretical capacity times the coefficient of discharge times the derating factor ; or
c) the theoretical capacity times the certified derated coefficient of discharge.
3.7
DN (nominal size)
see EN ISO 6708
3.8
functional times
3.8.1
opening time
time interval for the main valve to move from the closed to the fully open position
3.8.2
reseating time
time interval for the main valve to move from the fully open to the closed position
3.8.3
opening dead time
time interval from the detection of the opening sensing pressure and the commencement of the opening of the
main valve
3.8.4
reseating dead time
time interval from the detection of the closing sensing pressure and the commencement of the closing of the main
valve
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ISO 4126-5:2004(E)
4 Symbols and units
Table 1 — Symbols and their descriptions
Symbol Description Unit
2
A Flow area of a safety valve (not curtain area)
mm
Function of the isentropic exponent –
C
Theoretical capacity correction factor for subcritical flow –
K
b
a
Coefficient of discharge –
K
d
a
K Certified derated coefficient of discharge (K · 0,9) –
dr
d
Viscosity correction factor –
K
v
k Isentropic exponent –
M Molar mass kg/kmol
Number of tests –
n
Relieving pressure bar (abs.)
p
o
p Back pressure bar (abs.)
b
p Critical pressure bar (abs.)
c
Mass flow rate kg/h
Q
m
Theoretical specific discharge capacity 2
q
m
kg/(h·mm )
Specific discharge capacity determined by tests 2
q’
m
kg/(h·mm )
Universal gas constant –
R
T Relieving temperature K
o
Critical temperature K
T
c
Dynamic viscosity Pa·sm
3
Specific volume at actual relieving pressure and temperature
v
m /kg
Dryness fraction of wet steam at the valve inlet at actual relieving pressure –
x
b
and temperature
Compressibility factor at actual relieving pressure and temperature –
Z
a
K and K are expressed as 0,xxx.
d dr
b
x is expressed as 0,xx.
5 Design
5.1 General
5.1.1 The design shall incorporate guiding arrangements necessary to ensure consistent operation and seat
tightness.
5.1.2 The seat of any valve in the system other than where it is an integral part of the valve shell shall be
fastened securely to prevent the seat becoming loose in service.
5.1.3 All external adjustments shall be locked and/or sealed in such a manner so as to prevent or reveal
unauthorised adjustments of the CSPRS.
5.1.4 In the case of main valves with restricted lift, the lift restricting device shall limit the main valve lift but shall
not otherwise interfere with the operation of the main valve. The lift restricting device shall be designed so that, if
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ISO 4126-5:2004(E)
adjustable, the adjustable feature can be mechanically locked and sealed. The lift restricting device shall be
installed and sealed by the manufacturer.
The valve lift shall not be restricted to a value less than 30 % of the unrestricted lift or 1 mm whichever is greater.
5.1.5 Any CSPRS for toxic or flammable fluids shall be so designed to prevent leakage to atmosphere or if
vented it shall be disposed of to a safe place.
5.1.6 The main valve shall be provided with a drain connection at the lowest point where liquid could collect
unless other provisions for draining are provided.
5.1.7 The design stress of load-carrying parts shall not exceed that specified in the appropriate European
standard, e.g. EN 12516-3.
5.1.8 The material of guiding surfaces shall be corrosion resistant and shall be selected to minimize the
possibility of galling or seizure.
5.2 End connections
5.2.1 Types
The types of end connections shall be as follows:
Butt welding EN 12627 ;
Socket welding EN 12760 ;
Flanged EN 1092–1;
EN 1092–2;
EN 1092–3;
prEN 1759-1;
Threaded ISO 7-1 or ANSI B1.20.1.
Other types of end connections are possible by agreement between the manufacturer and purchaser.
5.2.2 Design of valve end connections
The design of valve end connections, whatever their type, shall be such that the internal area of the external pipe
or stub connection at the main valve inlet is at least equal to that of the valve inlet connection (see Figure 3a).
The internal area of the external pipe connection at the main valve outlet shall be at least equal to that of the valve
outlet except those valves with female threaded outlet connections (according to Figure 3b).
NOTE See clause 7 regarding type testing.
5.3 Minimum requirements for springs
Springs for the main valve if applicable shall be in accordance with Part 7 of this standard.
5.4 Materials
5.4.1 All materials shall be compatible with the system fluid, the adjoining components and the environment in
which the CSPRS is to be used. Temperature variations shall be considered.
8 © ISO 2004 – All rights reserved
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ISO 4126-5:2004(E)
5.4.2 Materials for pressure-retaining shells shall be in accordance with Part 7 of this standard.
5.5 Requirements and procedures
5.5.1 Each individual control system shall be so designed that the relevant main valve will operate reliably in
case of failure of the other individual control systems. IEC 61508 if applicable shall be taken into consideration. At
least three control systems each independent of each other shall be in operation. At least two control systems shall
be in accordance with the closed circuit principle.
5.5.2 For test purposes it shall be possible to operate the main valve by overriding the control unit.
5.5.3 It is permissible to operate more than one main valve from a single control unit subject to its application.
Redundancy of individual control systems shall be in accordance with this standard. If one control system has to be
made inactive for performance testing during operation, three control systems shall be provided.
For main valves and valves used as control module where the system pressure or control medium acts on the
valve disc in the direction of closing, the opening force shall be rated such that the valve opens completely with
twice the system pressure.
5.5.3.1 When operating the main valve other than by electrical means, there shall be two control lines. These
lines shall not be installed in near proximity to each other in order to avoid simultaneous damage. The only
exception is as described in 5.5.3.2.
5.5.3.2 With a CSPRS operating under the relieving principle and with filtered control fluid, which is not the
system fluid, it is permissible to use only one control line (see Figure 1b) providing that:
a) the pipe is at least 15 mm bore t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4126-5
Première édition
2004-03-15
Dispositifs de sécurité pour protection
contre les pressions excessives —
Partie 5:
Dispositifs de sûreté à décharge
contrôlés contre les surpressions
(DSDCS)
Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
Numéro de référence
ISO 4126-5:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 4126-5:2004(F)
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Publié en Suisse
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ISO 4126-5:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 4126-5 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité
technique ISO/TC 185, Dispositifs de sûreté pour la protection contre les excès de pression, conformément à
l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette première édition de l’ISO 4126-5, conjointement avec l’ISO 4126-2, l’ISO 4126-3, l’ISO 4126-4 et
l’ISO 4126-6, annule et remplace l’ISO 6718 :1991, dont elle constitue une révision technique.
Tout au long du texte du présent document, lire «… la présente Norme européenne …» avec le sens de
«… la présente Norme internationale …».
L'ISO 4126 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dispositifs de sécurité pour
protection contre les pressions excessives:
— Partie 1: Soupapes de sûreté
— Partie 2: Dispositifs de sûreté à disque de rupture
— Partie 3: Soupapes de sûreté et dispositifs à disque de rupture combinés
— Partie 4: Soupapes de sûreté pilotées
— Partie 5: Dispositifs de sûreté à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
— Partie 6: Application, sélection et installation des dispositifs de sûreté à disque de rupture
— Partie 7: Données communes
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 4126, l’annexe CEN concernant le respect des Directives du
Conseil européen a été supprimée.
Il convient de noter que, par rapport à la norme EN correspondante, les désignations données dans
l’Article 10 ont été adaptées aux besoins de la normalisation internationale.
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ISO 4126-5:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et unités . 8
5 Conception . 9
5.1 Généralités. 9
5.2 Raccordements d'extrémité. 9
5.3 Prescriptions minimales pour les ressorts. 10
5.4 Matériaux . 10
5.5 Prescriptions et procédures . 10
6 Essais de production. 11
6.1 Objet. 11
6.2 Généralités. 11
6.3 Essai hydrostatique. 13
6.4 Essai pneumatique . 15
6.5 Ajustement de la pression de réglage à froid. 15
6.6 Essai d’étanchéité au siège . 15
6.7 Joints sous pression . 15
7 Essai de type . 16
7.1 Généralités. 16
7.2 Essais de détermination des caractéristiques de fonctionnement . 17
7.3 Essais de détermination des caractéristiques de débit. 18
7.4 Rapports et résultats d'essai. 21
7.5 Détermination du coefficient de débit . 21
7.6 Certification du coefficient de débit. 21
7.7 Certification des DSDCS . 21
8 Détermination des performances d’un DSDCS . 21
8.1 Détermination du coefficient de débit . 21
8.2 Débit critique et sub-critique . 21
8.3 Débit en écoulement critique. 22
8.4 Débit pour tout gaz quelconque en écoulement sub-critique. 22
8.5 Débit pour liquide autre qu'à auto-vaporisation comme fluide d'essai dans la zone de
turbulence où le nombre de Reynolds R ‡ 80 000 . 23
e
9 Dimensionnement de l’appareil de robinetterie principal . 23
9.1 Généralités. 23
9.2 Appareils de robinetterie pour décharge de vapeur ou gaz. 23
9.3 Calcul du débit . 23
10 Marquage et plombage. 24
10.1 Marquage sur l'enveloppe de l’appareil de robinetterie principal . 24
10.2 Marquage sur une plaque d'identification. 24
10.3 Plombage d'un DSDCS. 25
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Annexe A (informative) Exemples de calculs de dimensionnement pour différents fluides .26
A.1 Calcul de débit pour des gaz en débit critique (voir 9.3.3.1).26
A.2 Calcul de débit pour des gaz dans des conditions d'écoulement sub-critiques (voir
9.3.3.2).28
A.3 Calculs de débit pour liquides (voir 9.3.4) .29
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ISO 4126-5:2004(F)
Avant-propos
Le présent document EN ISO 4126-5:2004 a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 69 “Robinetterie
industrielle”, dont le secrétariat est tenu par AFNOR, en collaboration avec le Comité Technique ISO/TC 185
“Dispositifs de sûreté pour la protection contre les excès de pression”.
Cette Norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique,
soit par entérinement, au plus tard en août 2004, et toutes les normes nationales en contradiction devront être
retirées au plus tard en août 2004.
Le présent document a été élaboré dans le cadre d'un mandat donné au CEN par la Commission Européenne
et l'Association Européenne de Libre Echange et vient à l'appui des exigences essentielles de la Directive UE.
Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants
sont tenus de mettre cette Norme européenne en application : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark,
Espagne, Finlande, France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Portugal,
République Tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse.
La présente norme relative aux dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives
comprend sept parties dont celle-ci est la partie 5. Les diverses parties sont :
Partie 1 : Soupapes de sûreté
Partie 2 : Dispositifs de sûreté à disques de rupture
Partie 3 : Dispositifs de sûreté combinant soupapes de sûreté et disques de rupture
Partie 4 : Soupapes de sûreté pilotées
Partie 5 : Dispositifs de sécurité à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
Partie 6 : Application, sélection et installation des dispositifs de sûreté à disque de rupture
Partie 7 : Données communes
La partie 7 contient des données communes à plusieurs parties de cette norme pour éviter les répétitions
inutiles.
L’Annexe A est informative.
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ISO 4126-5:2004(F)
1 Domaine d'application
La présente Norme européenne spécifie les prescriptions des dispositifs de sûreté à décharge contrôlés
contre les surpressions, quel que soit le fluide pour lequel ils sont conçus.
Elle est applicable pour des appareils de robinetterie principaux ayant un diamètre d’écoulement de 6 mm au
moins qui sont utilisés à des pressions de 0,1 bar effectif et au-dessus. Aucune limitation en température n'est
spécifiée.
La présente norme est une norme de produit et n’est pas concernée par les applications.
2 Références normatives
Cette Norme européenne comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications.
Ces références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont
énumérées ci-après. Pour les références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une
quelconque de ces publications ne s'appliquent à cette Norme européenne que s'ils y ont été incorporés par
amendement ou révision. Pour les références non datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est
fait référence s'applique (y compris les amendements).
EN 1092-1, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tuyaux, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 1 : Brides en acier.
EN 1092-2, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tuyaux, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 2 : Brides en fonte.
EN 1092-3, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tuyaux, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 3 : Brides en alliages de cuivre.
prEN 1759-1, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tubes, appareils de robinetterie et
accessoires, désignées Class - Partie 1 : Brides en acier NPS ½ à 24.
EN 12516-3, Appareils de robinetterie – Résistance mécanique des enveloppes – Partie 3 : Méthode
expérimentale.
EN 12627, Robinetterie industrielle – Extrémités à souder en bout pour appareils de robinetterie en acier.
EN 12760, Appareils de robinetterie – Extrémités à emboîter et à souder pour appareils de robinetterie en
acier.
EN ISO 6708, Composants de réseau de tuyauteries - Définition et sélection des DN (diamètre nominal)
(ISO 6708:1995).
CEI 61508-1, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 1 : Prescriptions générales.
CEI 61508-2, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 2 : Prescriptions pour les systèmes électriques/électroniques/électroniques
programmables relatifs à la sécurité.
CEI 61508-3, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 3 : Prescriptions concernant les logiciels.
CEI 61508-4, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 4 : Définitions et abréviations.
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ISO 4126-5:2004(F)
CEI 61508-5, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 5 : Exemples de méthodes de détermination des niveaux d’intégrité de sécurité.
CEI 61508-6, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 6 : Lignes directrices pour l’application de la CEI 61508-2 et de la CEI 61508-3.
CEI 61508-7, Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
relatifs à la sécurité – Partie 7 : Présentation de techniques et mesures.
ISO 7-1, Filetages de tuyauterie pour raccordement avec étanchéité dans le filet - Partie 1 : Dimensions,
tolérances et désignation.
ANSI B1.20.1, NPT threads.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme européenne, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
dispositifs de sécurité à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
système se composant d'un appareil de robinetterie principal associé à des unités de contrôle (voir
Figures 1a, 1b et 1c)
NOTE Lorsque la pression de début d'ouverture est atteinte, les forces de manœuvre sont automatiquement
appliquées, annulées ou réduites sur l'appareil de robinetterie principal par l'intermédiaire des unités de contrôle, pour que
l'appareil de robinetterie principal évacue une quantité déterminée de fluide, de façon à éviter que la pression de sécurité
pré-déterminée ne soit dépassée. Le système est conçu pour que l'appareil de robinetterie principal se referme et
empêche un écoulement ultérieur du fluide après retour à des conditions de pression de service normale.
3.1.1
appareil de robinetterie principal
appareil de robinetterie se composant d'un corps et d'un actionneur, qui s'ouvre sans l'aide d'une énergie
autre que celle du fluide à décharger, selon le principe mentionné en 3.1.1.1 ou 3.1.1.2 (voir Figure 2)
3.1.1.1
principe de décharge
principe par lequel l'appareil de robinetterie principal s'ouvre lorsque l’effort de commande est soit annulé, soit
réduit et par lequel l'appareil de robinetterie principal se ferme si l’effort de commande est appliqué à nouveau
(voir Figure 2 - type 1)
3.1.1.2
principe de charge
principe par lequel l'appareil de robinetterie principal s'ouvre lors de l'application de l’effort de commande, et
par lequel l'appareil de robinetterie principal se ferme si l’effort de commande est retiré (voir Figure 2 - type 2)
3.1.2
unité de contrôle
unité qui règle l'ouverture et la fermeture de l'appareil de robinetterie principal
NOTE Elle doit se composer d'au moins deux systèmes de commande individuels en fonctionnement. Le système de
commande individuel peut comprendre des éléments tels qu'une ligne de prise de pression, un capteur de pression, une
ligne de détection, un module de commande et un circuit de commande (voir Figures 1a, 1b et 1c).
3.1.2.1
ligne de prise de pression
ligne qui conduit au capteur de pression
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3.1.2.2
ligne de détection
ligne entre le capteur de pression et le module de commande
3.1.2.3
ligne de commande
ligne entre le module de commande et l'appareil de robinetterie principal
3.1.2.4
capteur de pression
appareil comparateur dont le but est d'effectuer la comparaison entre une valeur réglable prédéterminée de la
pression et la pression réelle du système
NOTE Lorsque la pression déterminée est atteinte, un signal est alors transmis à l'unité de contrôle. Le signal envoyé
à l'unité de contrôle est annulé lorsque la pression du système a été ramenée à une pression prédéterminée.
3.1.2.5
module de commande
module qui transforme le signal venant du capteur de pression en une force destinée à manœuvrer
l'actionneur de l’appareil de robinetterie principal
3.1.3
principe du circuit de l'unité de contrôle
3.1.3.1
principe du circuit fermé
principe caractérisé par le fait que l'unité de contrôle modifie la charge ou la décharge de l'appareil de
robinetterie principal en cas de panne d'énergie sur l'unité de contrôle externe
3.1.3.2
principe du circuit ouvert
principe caractérisé par le fait que l'unité de contrôle ne modifie ni la charge, ni la décharge de l'appareil de
robinetterie principal en cas de panne d'énergie sur l'unité de contrôle externe
3.1.4
effort de commande
effort qui provoque le fonctionnement de l’appareil de robinetterie principal et peut être engendré par le fluide
lui-même, par effet mécanique, par exemple au moyen de ressorts ou contrepoids, par effet hydraulique,
pneumatique ou électrique
3.2
pression
3.2.1
pression de début d'ouverture d'un DSDCS
pression prédéterminée à laquelle le DSDCS commence à s'ouvrir dans les conditions de fonctionnement
NOTE C’est la pression effective d'entrée de l'appareil de robinetterie principal par laquelle les forces de pression
tendant à ouvrir l'appareil de robinetterie principal, dans des conditions de service définies, sont en équilibre avec les
forces qui maintiennent le clapet de l’appareil de robinetterie principal sur son siège.
3.2.2
pression maximale admissible, PS
pression maximale pour laquelle l’équipement est conçu, telle que spécifiée par le fabricant
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3.2.3
surpression
augmentation de pression par rapport à la pression de début d'ouverture, pour laquelle l’appareil de
robinetterie principal atteint la levée spécifiée par le fabricant, généralement exprimée en pourcentage de la
pression de début d'ouverture
NOTE C’est la surpression utilisée pour certifier le DSDCS.
3.2.4
pression de refermeture
valeur de la pression statique d'entrée pour laquelle le clapet retombe sur son siège ou pour laquelle la levée
devient nulle
3.2.5
pression de réglage à froid
pression statique à l'entrée à laquelle l'appareil de robinetterie principal est réglé pour commencer à s'ouvrir
sur le banc d'essai
NOTE Cette pression de réglage tient compte des corrections nécessitées par les conditions de service, par exemple
contre-pression et/ou de température.
3.2.6
pression d'ouverture
pression utilisée pour le dimensionnement d’un DSDCS qui est supérieure ou égale à la pression de début
d’ouverture plus la surpression
3.2.7
contre-pression engendrée
pression existant à l'aval de l'appareil de robinetterie principal provoquée par l'écoulement du fluide dans
l’appareil de robinetterie et le système d'échappement
3.2.8
contre-pression initiale
pression existant à l'aval de l'appareil de robinetterie principal au moment où celui-ci va entrer en
fonctionnement
NOTE C'est la résultante des pressions provenant d'autres sources dans le système d'échappement.
3.2.9
chute de pression à la refermeture
différence entre la pression de début d'ouverture et la pression de refermeture, généralement exprimée en
pourcentage de la pression de début d'ouverture, sauf dans le cas de pressions inférieures à 3 bar, où elle est
exprimée en bar
3.2.10
pression de détection à l'ouverture
pression prédéterminée qui active le capteur de pression
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Figure 1a) — Deux lignes de commande, principe de décharge
Figure 1b) — Une ligne de commande, principe de décharge
Figure 1c) — Deux lignes de commande, principe de charge
Légende
1 Appareil de robinetterie principal 3.1 Ligne de prise de pression
1.1 Corps 3.2 Capteur de pression
1.1.1 Orifice d'entrée 3.3 Ligne de détection
1.1.2 Orifice de sortie 3.4 Module de commande
1.2 Actionneur 4 Ligne de commande
1.3 Évent 5 Clapet anti-retour
2 Unité de contrôle 6 Système protégé
3 Système de commande individuel
Figure 1 — Exemples type de systèmes de commande individuels redondants
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ISO 4126-5:2004(F)
Appareil de
Appareil de Méthode de
robinetterie
robinetterie contrôle par Désignation
principal actionné
principal exemple
par l’effet :
Mécanique- S1.1
Du fluide du
Electrique- S1.2
système
Electronique- S1.3
Mécanique- P1.1
Pneumatique Electrique- P1.2
TYPE 1 Electronique- P1.3
Principe Mécanique- H1.1
de décharge Hydraulique Electrique- H1.2
Electronique- H1.3
Mécanique- E1.1
Electrique Electrique- E1.2
Electronique- E1.3
Figure 2a) — Type 1 : Principe de décharge
TYPE 2 Mécanique- S2.1
Du fluide du
Principe Electrique- S2.2
système
de charge Electronique- S2.3
Figure 2b) — Type 2 : Principe de charge
Figure 2 — Principe de fonctionnement de l'appareil de robinetterie principal
3.2.11
pression de détection à la fermeture
pression prédéterminée qui désactive le capteur de pression
3.3
levée
déplacement réel du clapet de l’appareil de robinetterie principal à partir de la position fermée
6 © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 4126-5:2004(F)
3.4
section d'écoulement
section droite minimale d'écoulement (et non la section annulaire) située entre l'entrée du corps et le siège,
qui sert à calculer le débit théorique, sans déduction pour tenir compte des obstacles éventuels
NOTE Le symbole est A.
3.5
diamètre d'écoulement
diamètre qui correspond à la section d'écoulement
3.6
débit
3.6.1
débit théorique
débit calculé en unités de masse ou de volume d'une tuyère théorique parfaite ayant une section
d'écoulement égale à celle de l’appareil de robinetterie principal
3.6.2
coefficient de débit
valeur du débit réel (à partir d’essais) divisé par le débit théorique (à partir d’un calcul)
3.6.3
débit certifié
partie du débit mesuré pouvant servir de base pour l'utilisation du DSDCS
NOTE Il peut être, par exemple, égal au produit :
a) du débit mesuré par le coefficient d'abattement ; ou
b) du débit théorique par le coefficient de débit certifié et par le coefficient d'abattement ; ou
c) du débit théorique par le coefficient de débit avec abattement.
3.7
DN (diamètre nominal)
voir EN ISO 6708
3.8
temps de manœuvre
3.8.1
temps d'ouverture
intervalle de temps nécessaire à l'appareil de robinetterie principal pour s’ouvrir en partant d'une position
fermée à une position totalement ouverte
3.8.2
temps de fermeture
intervalle de temps nécessaire à l'appareil de robinetterie principal pour se fermer en partant d'une position
totalement ouverte à une position fermée
3.8.3
temps mort d'ouverture
intervalle de temps entre la détection de la pression de détection d'ouverture et le début d'ouverture de
l'appareil de robinetterie principal
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ISO 4126-5:2004(F)
3.8.4
temps mort de fermeture
intervalle de temps entre la détection de la pression de détection de fermeture et le début de fermeture de
l'appareil de robinetterie principal
4 Symboles et unités
Tableau 1 — Symboles et leurs descriptions
Symbole Description Unité
2
A Section d’écoulement de la soupape de sûreté (et non la section annulaire)
mm
C Fonction du coefficient isentropique -
K Facteur de correction du débit théorique pour un écoulement sub-critique -
b
a
K
-
Coefficient de débit certifié
d
a
K
Coefficient de débit après abattement (K x 0,9) -
dr
d
K Facteur de correction de viscosité -
v
k Coefficient isentropique -
M Masse molaire kg/kmol
n Nombre d’essais -
p
Pression d’ouverture bar (abs.)
o
p
Contre-pression bar (abs.)
b
p Pression critique bar (abs.)
c
Q
Débit massique kg/h
m
2
q Débit massique spécifique théorique
kg/(h⋅mm )
m
2
q’ Débit massique spécifique déterminé par essais
kg/(h⋅mm )
m
R
Constante universelle des gaz -
T
Température d’ouverture K
o
T Température critique K
c
mViscosité dynamique Pa⋅s
3
v Volume massique aux pression et température réelles d’ouverture
m /kg
b
x -
Titre de la vapeur humide à l’entrée de la soupape
Z Facteur de compressibilité aux pression et température réelles d’ouverture -
a
K et K sont exprimés en 0,xxx.
d dr
b
x est exprimé en 0,xx.
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ISO 4126-5:2004(F)
5 Conception
5.1 Généralités
5.1.1 La conception doit incorporer le guidage nécessaire au bon fonctionnement et à l'étanchéité du siège.
5.1.2 Lorsqu'il ne fait pas partie intégrante du corps du robinet, le siège de tout appareil de robinetterie doit
être solidement fixé pour ne pas se détacher en service.
5.1.3 Tous les réglages extérieurs doivent être verrouillés et/ou plombés de façon à interdire ou à révéler
les modifications non autorisées du DSDCS.
5.1.4 Le limiteur de levée des appareils de robinetterie princip
...
Questions, Comments and Discussion
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