ISO/DIS 11114-2

Gas cylinders -- Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents

Bouteilles à gaz -- Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 11114-2
ISO/TC 58 Secretariat: BSI
Voting begins on: Voting terminates on:
2020-12-09 2021-03-03
Gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve
materials with gas contents —
Part 2:
Non-metallic materials

Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux —

Partie 2: Matériaux non métalliques
ICS: 23.020.35
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
This document is circulated as received from the committee secretariat.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 11114-2:2020(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2020
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ISO/DIS 11114-2:2020(E)
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ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 11114-2:2020(E)
Contents

Foreword ......................................................................................................................................................................... iv

Introduction..................................................................................................................................................................... v

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

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

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

4 Materials ................................................................................................................................................................... 2

4.1 General ...................................................................................................................................................................... 2

4.2 Type of materials ................................................................................................................................................... 2

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

6 Specific considerations ........................................................................................................................................ 4

6.1 General ...................................................................................................................................................................... 4

6.2 Non-compatibility risks ....................................................................................................................................... 4

7 Compatibility data ................................................................................................................................................. 7

7.1 Table of compatibility .......................................................................................................................................... 7

7.2 Symbols and abbreviations ................................................................................................................................ 8

Bibliography .................................................................................................................................................................... 0

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ISO 11114-2:2020(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 of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World

Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see

www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 58, Gas cylinders.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 11114-2:2013), which has been

technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— new materials were integrated in Table 1;
— a table dedicated to the compatibility for liner was introduced.
A list of all parts in the ISO 11114 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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ISO 11114-2:2020(E)
Introduction

This document deals with the compatibility of non-metallic materials used for gas cylinders and gas

cylinder valves with the gas contents of the cylinder. Compatibility of metallic materials is treated in

ISO 11114-1.

Non-metallic materials are very often used for the construction of gas cylinder valves as seals, e.g. o-ring,

gland packing, seats, or as lubrication products to avoid friction. They are also commonly used to ensure

sealing of the valve/cylinder connection. For gas cylinders, they are sometimes used as an internal

coating or as a liner for composite materials.

Non-metallic materials not in contact with the gas are not covered by this document.

This document is based on current international experience and knowledge. Some data are derived from

experience involving a mixture of the gas concerned with a dilutant, where no data for single component

gases were available.
[1]

This document has been written so that it is suitable to be referenced in the UN Model Regulations .

© ISO 2020 – All rights reserved v
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ISO 11114-2:2020(E)
Gas cylinders – Compatibility of cylinder and valve materials with
gas contents – Part 2: Non-metallic materials
1 Scope

This document gives guidance in the selection and evaluation of compatibility between non-metallic

materials for gas cylinders and valves and the gas contents. It also covers bundles, tubes and pressure

drums.

This document can be helpful for composite and laminated materials used for gas cylinders.

It does not cover the subject completely and is intended to give guidance only in evaluating the

compatibility of gas/material combinations.

Only the influence of the gas in changing the material and mechanical properties is considered (for

example chemical reaction or change in physical state). The basic properties of the materials, such as

mechanical properties, required for design purposes are normally available from the materials supplier

and are not considered in this document.

The compatibility data given are related to single component gases but can be used to some extent for

gas mixtures. Ceramics, glasses, and adhesives are not covered by this document.
Other aspects such as quality of delivered gas are not considered.
This document is not intended to be used for cryogenic fluids (see ISO 21010).
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 10286, Gas cylinders - Terminology

ISO 10297, Gas cylinders — Refillable gas cylinder valves — Specification and type testing

ISO 11114-3, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas

contents — Part 3: Autogenous ignition test for non-metallic materials in oxygen atmosphere

ISO 15001, Anaesthetic and respiratory equipment — Compatibility with oxygen
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10286 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
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ISO 11114-2:2020(E)
3.1
competent person

person who has the necessary technical knowledge, qualification, experience and authority to assess and

approve materials for use with gases and to define any special conditions of use that are necessary

3.2
acceptable

material/gas combination that is satisfactory under normal conditions of use (as defined in Clause 5),

provided that any indicated non-compatibility risks, as given in Table 1, are taken into account

3.3
not acceptable

material/single gas combination that is not safe under normal conditions of use (as defined in Clause 5)

NOTE 1 to entry: For gas mixtures special conditions can apply.
3.4
dynamic sealing

where in normal operation the non-metallic material is used to provide a pressure seal between two

surfaces that have relative motion to each other
4 Materials
4.1 General

Non-metallic materials shall be suitable for the intended service. They are suitable if their compatibility

is stated as acceptable in Table 1, and Table 2 for the cylinder liners or the necessary properties have

been proved by tests or long and safe experience to the satisfaction of a competent person.

If coated materials are used the suitability of the combination shall be assessed and approved if all

technical aspects have been considered and validated by a competent person. These technical aspects

include but are not limited to compatibility of the coating material with the intended gas, durability of the

coating during all its intended use and gas permeability through it.
4.2 Type of materials

The most commonly used non-metallic materials for gas cylinders and cylinder valves can be grouped as

follows:
 plastics;
 elastomers;
— fluid lubricants.
NOTE Solid lubricants are sometimes used, e.g. MoS2.
Materials considered in this document are as follows:
a) Plastics:

When plastic liner materials are used, it is necessary to use metallic bosses. For compatibility of metallic bosses, see ISO 11114-

2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 11114-2:2020(E)
 Polytetrafluoroethylene (PTFE);
 Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE);
 Polyvinylidenefluoride (PVDF);
 Polyamide (PA);
 Polypropylene (PP);
 Polyethylene (PE);

NOTE PE covers grades such as HDPE (High Density Polyethylene), MDPE (Medium Density Polyethylene),

LDPE (Low Density Polyethylene), PEX (cross-linked), etc…
 Polyethylene Terephthalate (PET);
 Polyetheretherketone (PEEK);
 Polypropylene sulphide (PPS);
 Polyvinyl chloride (PVC);
 Polyimide (PI);
 Polyoxymethylene (POM).
b) Elastomers (rubber):
 Butyl rubber (IIR);
 Nitrile butadiene rubber (NBR);
 Chloroprene rubber (CR);
 Fluorocarbon rubber (FKM);
 Methyl-vinyl-silicone rubber (VMQ);
 Ethylene propylene diene rubber (EPDM);
 Polyacrylate rubber (ACM);
 Polyurethane rubber (PUR);
 Epichlorohydrin rubber (ECO);
 Methyl-fluoro-silicone rubber (FVMQ).
c) Fluid lubricants:
 Hydrocarbon (HC);
 Fluorocarbon (FC).
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ISO 11114-2:2020(E)
5 General consideration

It is important to note that these materials are generic types. Within each material type there are

variations in the properties of the materials due to polymer differences and formulations used by

manufacturers to modify physical and chemical properties of the material. The user of the material should

therefore consult the manufacturer and if necessary carry out tests before using the material (for example

for critical services such as oxygen and other oxidizing gases).

Lubricants are often used in valves to reduce friction and wear in the moving parts. For valves used for

oxidizing gases or for gases supporting combustion, if lubrication is required, it shall be ensured that the

lubricant is compatible for the intended application when the lubricated components are in contact with

the oxidizing gas or the gas supporting combustion.

Where the lubricant is listed as "not acceptable" in Table 1 for reasons other than violent reaction (F), it

may be used safely and usually satisfactorily in applications which do not involve contact in normal

operation with the gas. An example of such an application is the lubrication of the valve actuating

mechanism not in contact with the gas.

Where the lubricant is listed as "not acceptable" for the reason of violent reaction (F), it should not be

used in any part of the system that can be contacted by the gas, even under abnormal conditions such as

in the event of a failure of the gas sealing system. If there is a risk of violent reaction, appropriate safety

and suitability tests shall have been carried out for the lubricant application before it is used either on

the lubricant itself, as specified in ISO 11114-3, or on the lubricated equipment in which it is intended to

be used, as specified in ISO 10297.

The properties of plastics and elastomers including compatibility are dependent on temperature. Low

temperature can cause hardening and the possibility of embrittlement, whereas high temperature can

cause softening and the possibility of material flow. Users of such materials shall check to ensure their

suitability over the entire operating temperature range specified by the cylinder and valve manufacturing

standards.

Some materials become brittle at low temperatures, especially at temperatures at the lower end of the

normal operating range (e.g. fluorocarbon rubber). Temperatures in the refrigerant or cryogenic ranges

affect many materials and caution shall be exercised at temperatures below -50° C. This risk shall be

considered in particular when transfilling by thermal siphoning at low temperature or similar

procedures, or for cylinders regularly filled at low temperatures (e.g. CO ).
6 Specific considerations
6.1 General

The compatibility of gases with non-metallic materials is affected by chemical reactions and physical

influences, which can be classified as follows.
6.2 Non-compatibility risks
6.2.1 Violent reaction (oxidation/burning) (F)
6.2.1.1 Principle

Historically the majority of serious accidents from rapid oxidation or violent combustion have occurred

with oxidizing gas supporting combustion at high pressure. Thorough investigation of all materials and

factors should be conducted with great care and all data should be considered before designing or using

equipment to handle oxidizing gases or gases supporting combustion.
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ISO 11114-2:2020(E)

Compatibility depends mainly on the operating conditions (pressure, temperature, gas velocity, particles,

equipment design, and application). The risk shall particularly be considered with gases such as oxygen,

fluorine, chlorine and nitrogen trifluoride. Most of the non-metallic materials can be ignited relatively

easily when in contact with oxidizing gases (see ISO 10156) and even when in contact with gases not

classified as oxidizing but still supporting combustion.

The selection of a material for use with oxygen and/or an oxygen enriched atmosphere is primarily a

matter of understanding the circumstances that cause the material to react with oxygen. Most materials

in contact with oxygen will not ignite without a source of ignition energy (e.g. friction, heat of

compression, particle impacts, etc.). When an energy input rate, as converted to heat, is greater than the

rate of heat dissipation, and the resulting heat increase is continued for sufficient time, ignition and

combustion will occur.
Thus, two general factors shall be considered:

a) the materials compatibility properties (ease of ignition and energy of combustion); and

b) the different energy sources that will produce a sufficient increase in the temperature of the material.

These general factors should be viewed in the context of the entire system design so that the specific

factors listed below will assume the proper relative significance.
The specific factors to take into consideration are:

 the properties of the materials, which include the factors affecting ease of ignition and the conditions

affecting potential resulting damage (heat of reaction),

 the operating conditions (e.g. pressure, temperature, oxygen and/or oxidizing gas concentrations in

a gas mixture, influence of dilutant (e.g. helium), surface contamination),

 the potential sources of ignition (e.g. friction, heat of compression, heat from mass impact, heat from

particle impact, static electricity, electrical arc, resonance, internal flexing),

 the possible consequence (e.g. effects on the surroundings such as propagation of fire), and

 the additional factors (e.g. performance requirements, prior experience, availability).

In conclusion the evaluation of compatibility of non-metallic materials is more critical than that of

metallic materials, which generally perform well when in contact with oxygen.
6.2.1.2 Specifications for oxidizing gases

In accordance with 6.2.1.1, it is not possible to make a simple statement concerning the compatibility of

non-metallic materials with oxidizing gases such as oxygen, chlorine, nitric oxide, nitrous oxide, nitrogen

dioxide, nitrogen trifluoride, etc. (see ISO 10156).

For fluorine, which is the most oxidizing gas, all non-metallic materials would historically fall into the

classification "not acceptable".

For fluorine mixtures the gases industry now has evidence of successful testing and safe history of use of

PTFE and PCTFE under controlled conditions (e.g. low concentration and low pressure). Therefore

following an assessment and authorisation by a competent person, these materials are acceptable in

similar conditions. Oxygen and other oxidizing gases can react violently when tested with all non-metallic

materials listed in 4.2 a), 4.2 b) and 4.2 c). Some materials such as PTFE and FKM are more resistant to

ignition than other plastics and elastomers. HC lubricants are normally not acceptable. Under certain

conditions other plastics and elastomers listed can be safely used in oxidizing service without presenting

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some of the disadvantages of PTFE, i.e. poor mechanical properties, and risk of release of toxic products

for breathing gas applications, see ISO 15001, or FKM, i.e. swelling, poor mechanical properties at low

temperature, risk of release of toxic products in breathing gas applications, etc..

Consequently, non-metallic materials may only be used if it has been proven by tests (or long and safe

service experience), taking into account all the operating conditions and especially the design of the

equipment, that their use is safe. ISO 11114-3 and ISO 21010 give testing methods for polymeric

materials and fluid lubricants that will result in conservative value. Some non-metallic material can be

safely used at higher pressure when they are tested in the final design configuration, e.g. in gas cylinder

valves and regulator. Cylinder valves shall be tested according to ISO 10297 for oxygen service.

6.2.2 Weight loss (W)
6.2.2.1 Extraction

Solvent extraction of plasticizers from elastomers can cause shrinkage, especially in highly plasticized

products.

Some solvents, e.g. acetone or DMF (Dimethylformamide) used for dissolved gases such as acetylene, can

damage non-metallic materials.
Liquefied gases can act as solvents.
6.2.2.2 Chemical attack

Some non-metallic materials can be chemically attacked by gases. This attack can sometimes lead to the

complete destruction of the material, e.g. the chemical attack of silicone elastomer by ammonia.

6.2.3 Swelling of material (S)

Elastomers and plastics may be subject to swelling due to gas (or liquid) absorption. This can lead to an

unacceptable increase of dimensions (especially for O-rings) or the cracking due to sudden out-gassing

when the partial pressure is decreased, e.g. carbon dioxide with fluorocarbon.

Initial swelling can be masked by subsequent extraction of plasticizers and fillers while in service. Other

important effects such as changes in mechanical strength and hardness should also be considered.

Differences in the compounding, formulation and curing of a given elastomer can cause significant

differences in the swelling of the material in service.

Regardless of the above compatibility evaluation, the design configuration (e.g. static or dynamic sealing)

shall be taken into account before deciding to use elastomers or plastics. In this document, a swelling of

more than approximately 15 % in normal service conditions is marked N (not acceptable for dynamic

sealing); a swelling less than this is marked A (acceptable) provided other risks are also acceptable.

NOTE There is also a risk of cross bonding between sulphur vulcanised rubbers and copper alloys.

6.2.4 Change in mechanical properties (M)

Gases can lead to an unacceptable change of mechanical properties in some non-metallic materials. This

can result, for example, in an increase in hardness or a decrease in elasticity. ISO 1817 gives testing

methods to check the influence of the gas on the mechanical properties.
6 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 11114-2:2020(E)
6.2.5 Other compatibility considerations
6.2.5.1 Impurities in the gas (I)

Some gases contain typical impurities which may not be compatible with the intended materials (e.g.

acetone in acetylene, hydrogen sulphide in methane).
6.2.5.2 Contamination of the material (C)

Some materials become contaminated in toxic gas use by the toxic gas and become hazardous themselves

(e.g. during maintenance of equipment).
6.2.5.3 Release of dangerous products (D)

Many materials when subjected to extreme conditions (such as elevated temperature) can release

dangerous products (e.g. toxic products). This risk shall be considered in particular for breathing gases

as specified in ISO 15001.
6.2.5.4 Ageing (G)

Ageing is a gradual change in the mechanical and physical properties of the material due to the

environment in which it is used or stored. Many elastomer and plastic materials are particularly subject

to ageing; some gases like oxygen and in general exposure to high temperatures may accelerate the ageing

process, leading to degradation such as cracking, brittleness, etc.
6.2.5.5 Permeation (P) and liner collapse
Permeation is a slow process by which gas passes through materials.

The permeation of some gases (e.g. helium, hydrogen, carbon dioxide) through non-metallic material can

be significant. For a given material, the permeation rate mainly depends on temperature, pressure,

thickness, and surface area of the material in contact with the gas. The molecular radius of the gas and

the specific formulation of plasticizers and other additives can cause a wide range of permeation rates

for a particular type of plastic or elastomer.

This risk shall be considered for effects to the surroundings (e.g. toxicity, fire potential).

Permeation through the liner can lead to gas pressure between the liner and the composite, thus

potentially creating liner collapse.
7 Compatibility data
7.1 Table of compatibility

Table 1 lists the gases in alphabetic order with the UN number in bracket. In this table, the compatibility

data is given using the symbols and abbreviations defined in 7.2.1 and 7.2.2. When a gas/material

combination is not acceptable, the main reason is given, using the appropriate abbreviation for the non-

compatibility risk (see 6.2). The abbreviations are also sometimes used for acceptable combinations to

show a limited risk.

If no UN number is listed in the table for a gas (or a liquid), this means that this gas has no official UN

number but it may be transported using a generic NOS (Not Otherwise Specified) number (e.g.

compressed gas, flammable, NOS, UN 1954).
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ISO 11114-2:2020(E)
Compatibility evaluations are based on the following documents:
 literature data;
 operational experiences; and
 laboratory tests.

The resistance to gases can be estimated by simple immersion tests in the respective gas with

approximately the same or intensified exposure conditions (increase of temperature, pressure or flow

rate). Time- and equipment-consuming test methods to evaluate the permeation, the absorption as well

as the resistance to stress cracking are required in many cases.

Apart from the visual evaluation of detectable changes, changes in weight and dimension as well as the

course of mechanical and other physical characteristics, depending on the immersion time are the

parameters of immersion tests. They are consulted as classification characteristics.

In literature and company leaflets frequently used classifications are “resistant”, "conditionally resistant"

and "not resistant".
Test procedures are described in ISO 1817 and in ISO 9539.
7.2 Symbols and abbreviations
7.2.1 Symbols for compatibility
A = acceptable (see 3.2)
NOTE There can be a secondary risk associated (see 7.2.4).
N = not acceptable for use under normal service conditions (see 3.3)

a = no reliable recommendation can be made due to a lack of definitive information

u = the compatibility depends on the conditions of use (e.g. oxygen). The material may be used where it

has been assessed and authorised by a competent person who specifies the conditions of use.

7.2.2 Abbreviations for materials
Abbreviation Material
PTFE Polytetrafluoroethylene
PCTFE Polychlorotrifluoroethylene
PVDF Polyvinylidenefluoride
PA Polyamide
PE Polyethylene
HDPE High Density Polyethylene
PET Polyethylene Terephthalate
PI Polyimide
PP Polypropylene
POM Polyoxymethylene
8 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 11114-2:2020(E)
PEEK Polyetheretherketone
PPS Polypropylene sulphide
PVC Polyvinyl chloride
IIR Butyl rubber
NBR Nitrile rubber
CR Chloroprene rubber
FKM Fluorocarbon rubber
VMQ Methyl-vinyl-silicone rubber
EPDM Ethylene propylene diene
monomer
FVMQ Methyl-fluoro-silicone rubber
ACM Polyacrylate rubber
PUR Polyurethane rubber
HC Hydrocarbon
FC Fluorocarbon
7.2.3 Abbreviations for compatibility risks
Symbols Risk
n No reliable recommendation can be made due to a lack of
definitive information
A Acceptable
C Contamination of material
u The compatibility depends on the conditions of use
D Dangerous
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 11114-2
ISO/TC 58 Secrétariat: BSI
Début de vote: Vote clos le:
2020-12-09 2021-03-03
Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux des
bouteilles et des robinets avec les contenus gazeux —
Partie 2:
Matériaux non métalliques

Gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents —

Part 2: Non-metallic materials
ICS: 23.020.35
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 11114-2:2020(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2020
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
ISO/DIS 11114-2:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................. iv

Introduction ..................................................................................................................................................................... v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................... 1

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

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

4 Matériaux............................................................................................................................................................ 2

4.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 2

4.2 Type de matériaux .......................................................................................................................................... 3

5 Critères généraux ............................................................................................................................................ 4

6 Critères spécifiques ........................................................................................................................................ 5

6.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 5

6.2 Risques liés à la non-compatibilité ........................................................................................................... 5

7 Données de compatibilité ............................................................................................................................. 8

7.1 Tableau de compatibilité .............................................................................................................................. 8

7.2 Symboles et abréviations .............................................................................................................................. 9

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 20

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© ISO 2020

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette

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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................. iv

Introduction ..................................................................................................................................................................... v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................... 1

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

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

4 Matériaux............................................................................................................................................................ 2

4.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 2

4.2 Type de matériaux .......................................................................................................................................... 3

5 Critères généraux ............................................................................................................................................ 4

6 Critères spécifiques ........................................................................................................................................ 5

6.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 5

6.2 Risques liés à la non-compatibilité ........................................................................................................... 5

7 Données de compatibilité ............................................................................................................................. 8

7.1 Tableau de compatibilité .............................................................................................................................. 8

7.2 Symboles et abréviations .............................................................................................................................. 9

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 20

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iii
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le

droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2

(voir www.iso.org/directives).

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

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

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 58, Bouteilles à gaz.

Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 11114-2:2013), qui a fait l’objet

d’une révision technique.

Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes :

— de nouveaux matériaux ont été intégrés dans le Tableau 1 ;
— un tableau consacré à la compatibilité pour les liners a été introduit.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 11114 se trouve sur le site web de l’ISO.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
Introduction

Le présent document traite de la compatibilité des matériaux non métalliques utilisés pour les

bouteilles à gaz et les robinets de bouteilles à gaz avec le gaz de la bouteille. La compatibilité des

matériaux métalliques fait l’objet de la norme ISO 11114-1.

Des matériaux non métalliques sont souvent utilisés pour la construction des robinets des bouteilles

à gaz comme joints d’étanchéité, par exemple joints toriques, presse-étoupes, sièges, ou comme

lubrifiants pour éviter les frottements. Ils sont aussi fréquemment utilisés pour assurer l’étanchéité de

la connexion robinet/bouteille. Pour les bouteilles à gaz, ils sont parfois utilisés comme revêtement

interne ou comme liner pour des matériaux composites.

Les matériaux non métalliques qui ne sont pas en contact avec le gaz ne sont pas couverts par le présent

document.

Le présent document repose sur l’expérience et les connaissances internationales actuelles. En

l’absence d’informations concernant les gaz à un composant unique, certaines données sont déduites de

l’expérience acquise sur un mélange du gaz concerné avec un diluant.

Le présent document a été rédigé de manière à pouvoir être cité en référence dans le Règlement type de

[1]
l’ONU .
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 11114-2:2021(F)
Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux des bouteilles et des
robinets avec les contenus gazeux — Partie 2 : Matériaux
non métalliques
1 Domaine d’application

Le présent document donne des recommandations pour la sélection et l’évaluation de la compatibilité

entre les matériaux non métalliques des bouteilles à gaz/robinets avec le gaz. Il couvre également les

cadres, tubes et fûts sous pression.

Le présent document peut se révéler utile pour les matériaux composites et les matériaux stratifiés

utilisés pour les bouteilles à gaz.

Il ne couvre pas la totalité du sujet et n’a pour but que de donner des recommandations pour

l’évaluation de la compatibilité des combinaisons gaz/matériau.

Seule l’influence du gaz sur la transformation du matériau ou sur la modification de ses propriétés

mécaniques est considérée (par exemple une réaction chimique ou une modification de l’état physique).

Les propriétés fondamentales des matériaux, telles que les propriétés mécaniques, requises pour la

conception d’un produit sont en général fournies par le fabricant du matériau et ne sont donc pas

abordées dans le présent document.

Les données de compatibilité indiquées se rapportent à des gaz à un composant unique, mais elles

peuvent être utilisées dans une certaine mesure pour des mélanges gazeux. Les céramiques, les verres

et les adhésifs ne sont pas traités dans le présent document.
D’autres aspects, tels que la qualité du gaz fourni, ne sont pas pris en compte.

Le présent document n’est pas destiné à être utilisé pour les fluides cryogéniques (voir l’ISO 21010).

2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les

éventuels amendements).
ISO 10286, Bouteilles à gaz — Terminologie.

ISO 10297, Bouteilles à gaz — Robinets de bouteilles — Spécifications et essais de type.

ISO 11114-3, Bouteilles à gaz — Compatibilité des matériaux de bouteilles et de robinets avec les contenus

gazeux — Partie 3 : Essai d’auto-inflammation des matériaux non métalliques sous atmosphère d’oxygène.

ISO 15001, Matériel d’anesthésie et de réanimation respiratoire — Compatibilité avec l’oxygène.

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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 10286 ainsi que les suivants,

s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes :

 ISO Online browsing platform : disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp ;

 IEC Electropedia : disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/.
3.1
personne compétente

personne possédant les connaissances techniques, les qualifications, l’expérience et l’autorité

nécessaires pour évaluer et autoriser l’utilisation de certains matériaux avec certains gaz, ainsi que

pour définir les conditions d’utilisation correspondantes
3.2
acceptable

combinaison de matériau et de gaz jugée satisfaisante dans les conditions normales d’utilisation (telles

que définies à l’Article 5), pourvu que les risques de non-compatibilité exposés dans le Tableau 1 soient

pris en considération
3.3
inacceptable

combinaison de matériau et d’un gaz pur jugée non sûre dans les conditions normales d’utilisation

(telles que définies à l’Article 5)

Note 1 à l’article : Pour les mélanges de gaz, des conditions particulières peuvent s’appliquer.

3.4
étanchéité dynamique

utilisation en fonctionnement normal du matériau non métallique en vue de fournir un joint

d’étanchéité entre deux surfaces en mouvement relatif l’une par rapport à l’autre

4 Matériaux
4.1 Généralités

Les matériaux non métalliques doivent être adaptés au service prévu. Ils sont adaptés si leur

comptabilité est indiquée comme acceptable dans le Tableau 1 et le Tableau 2 pour les liners de

bouteilles , ou si des essais ou une expérience sur le long terme et en toute sécurité ont prouvé qu’ils

possédaient les propriétés requises selon l’avis d’une personne compétente.

Si des matériaux avec un revêtement sont utilisés, l’adéquation de la combinaison doit être évaluée et

autorisée si tous les aspects techniques ont été pris en compte et validés par une personne compétente.

Ces aspects techniques peuvent comprendre, sans s’y limiter, la compatibilité du matériau revêtu avec

le gaz prévu, la durabilité du revêtement pendant son usage prévu et la perméabilité au gaz à travers le

revêtement.

1) Lorsque des matières plastiques sont utilisées pour les liners, il est nécessaire d’utiliser des embases

métalliques. Pour la compatibilité des embases métalliques, voir l’ISO 11114-1.
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
4.2 Type de matériaux

Les matériaux non métalliques les plus communément utilisés pour les bouteilles à gaz et les robinets

peuvent être classés dans les différents groupes suivants :
— les plastiques ;
— les élastomères ;
— les lubrifiants.
NOTE Des lubrifiants solides sont parfois utilisés, par exemple MoS .
Les matériaux considérés dans le présent document sont les suivants :
a) les plastiques :
— polytétrafluoroéthylène (PTFE) ;
— polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE) ;
— polyfluorure de vinylidène (PVDF) ;
— polyamide (PA) ;
— polypropylène (PP) ;
— polyéthylène (PE) ;

NOTE Le PE couvre des types tels que le PEHD (polyéthylène haute densité), le PEMD (polyéthylène moyenne

densité), le PEBD (polyéthylène basse densité), le PER (polyéthylène réticulé), etc.

— polyéthylène téréphthalate (PET) ;
— polyétheréthercétone (PEEK) ;
— polysulfure de propylène (PPS) ;
— polychlorure de vinyle (PVC) ;
— polyimide (PI) ;
— polyoxyméthylène (POM) ;
b) les élastomères (caoutchouc) :
— caoutchouc isobutène - isoprène butyl (IIR) ;
— caoutchouc nitrile butadiène (NBR) ;
— caoutchouc chloroprène (CR) ;
— caoutchouc fluorocarbone (FKM) ;
— caoutchouc silicone méthyle vinyle (VMQ) ;
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
— caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM) ;
— caoutchouc polyacrylique (ACM) ;
— caoutchouc polyuréthane (PUR) ;
— caoutchouc épichlorhydrine (ECO) ;
— caoutchouc fluorosilicone (FVMQ) ;
c) les lubrifiants :
— hydrocarbure (HC) ;
— fluorocarbone (FC).
5 Critères généraux

Il est important de noter que ces matériaux désignent des groupes génériques. Il existe à l’intérieur de

chacun de ces groupes des différences dans les caractéristiques des matériaux, dues aux différents

polymères et aux formules particulières utilisés par les fabricants pour modifier les propriétés

physiques et chimiques des matériaux. Il est donc recommandé à l’utilisateur de se renseigner auprès

du fabricant et, si nécessaire, de procéder à des essais avant d’utiliser le matériau (par exemple pour

des applications critiques telles qu’avec l’oxygène ou autres gaz oxydants).

Les lubrifiants sont souvent utilisés dans les robinets pour diminuer les frottements et l’usure des

parties mobiles. En ce qui concerne les robinets associés à des gaz oxydants ou des gaz supportant la

combustion, s’il doit y avoir lubrification, il doit être garanti que ce lubrifiant est compatible avec

l’oxygène pour l’application prévue, lorsque les composants lubrifiés sont en contact avec un gaz

oxydant ou un gaz supportant la combustion.

Lorsque les lubrifiants sont indiqués comme « inacceptables » dans le Tableau 1 pour des raisons autres

que « réaction violente » (F), ils peuvent être utilisés en toute sécurité et en général d’une manière

satisfaisante, pour des applications qui n’impliquent pas de contact avec le gaz dans le cadre d’une

utilisation normale. Un exemple de cette application est la lubrification du mécanisme de commande

sans contact avec le gaz.

Lorsque les lubrifiants sont indiqués comme « inacceptables » pour cause de « réaction violente » (F),

il convient de ne pas les utiliser dans toute partie du système susceptible d’être en contact avec le gaz,

même dans des conditions anormales comme dans le cas de détérioration du système d’étanchéité du

gaz. S’il existe un risque de réaction violente, des essais de sécurité et de compatibilité appropriés

doivent être réalisés avant d’appliquer le procédé de lubrification, soit sur le lubrifiant lui-même,

comme spécifié dans l’ISO 11114- 3, soit sur l’équipement lubrifié dans lequel il est destiné à être

utilisé, comme spécifié dans l’ISO 10297.

Les propriétés des plastiques et des élastomères, y compris la comptabilité, dépendent de la

température. Des températures basses peuvent provoquer un durcissement et une possibilité de

fragilisation, alors que des températures élevées peuvent donner lieu à un ramollissement du matériau

avec possibilité de fluage. Les utilisateurs de ces matériaux doivent vérifier leur adéquation sur toute la

plage des températures de fonctionnement spécifiées par les normes de fabrication des bouteilles et des

robinets.
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)

Certains matériaux se fragilisent à basse température, en particulier à des valeurs situées dans

l’extrémité inférieure de la plage de fonctionnement normal (par exemple les caoutchoucs

fluorocarbones). Les températures engendrées par les fluides frigorigènes ou les gaz cryogéniques

altèrent les propriétés de nombreux matériaux et il est donc recommandé d’agir avec grande prudence

lorsque la valeur des températures devient inférieure à -50 °C. Ce risque doit être pris en considération,

en particulier lors des transvasements par thermo-siphonage à basse température ou d’autres

opérations similaires ainsi que pour des bouteilles remplies régulièrement à basse température (par

exemple CO ).
6 Critères spécifiques
6.1 Généralités

La compatibilité entre des gaz et des matériaux non métalliques est affectée par des réactions

chimiques et des influences physiques, qui peuvent être classées comme indiqué ci-après.

6.2 Risques liés à la non-compatibilité
6.2.1 Réaction violente (oxydation/combustion) (F)
6.2.1.1 Principe

L’expérience prouve que la majorité des accidents graves dus à une oxydation rapide ou à une

combustion violente se sont produits avec des gaz oxydants supportant la combustion à haute pression.

Il est recommandé de procéder à des recherches approfondies sur tous les matériaux et tous les

facteurs pouvant influer sur leur comportement et il convient d’étudier toutes les données avant de

concevoir ou d’utiliser des équipements destinés à transporter des gaz oxydants ou des gaz supportant

la combustion.

La compatibilité dépend principalement des conditions d’utilisation (pression, température, vitesse des

gaz, particules, conception de l’équipement et application). Le risque doit en particulier être pris

en compte avec les gaz tels que l’oxygène, le fluor, le chlore et le trifluorure d’azote. La plupart des

matériaux non métalliques sont facilement inflammables au contact de gaz oxydants (voir l’ISO 10156)

et même au contact de gaz non classés comme oxydants mais néanmoins supportant la combustion.

La sélection d’un matériau pour une utilisation dans une atmosphère d’oxygène, ou enrichie en

oxygène, repose essentiellement sur la connaissance des causes qui provoquent la réaction de ce

matériau avec l’oxygène. La plupart des matériaux en contact avec l’oxygène ne s’enflamme pas en

l’absence d’une source d’inflammation (par exemple frottement, chaleur dégagée par la compression,

impacts de particules, etc.). Lorsque l’apport d’énergie, converti en chaleur, est supérieur au pouvoir de

dissipation thermique, et que l’augmentation de chaleur est poursuivie pendant une durée suffisante, il

se produit alors le phénomène d’inflammation et de combustion.
En conséquence, deux facteurs généraux doivent être pris en considération :

a) les propriétés de compatibilité des matériaux (facilité d’inflammation et énergie de combustion) ; et

b) les différentes sources d’énergie qui vont provoquer l’élévation suffisante de température du

matériau.

Il convient de considérer ces facteurs généraux dans le contexte de l’intégralité du système afin que les

facteurs spécifiques énumérés ci-après prennent leur propre influence relative.
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
Les facteurs spécifiques à prendre en compte sont :

— les propriétés des matériaux qui incluent les facteurs agissant sur l’inflammabilité et les conditions

agissant sur les dommages potentiels (chaleur de réaction) ;

— les conditions de fonctionnement (par exemple pression, température, concentration d’oxygène

et/ou de gaz oxydants dans un mélange de gaz, influence du diluant (par exemple hélium),

contamination de surface) ;

— les sources potentielles d’inflammation (par exemple frottement, chaleur de compression, chaleur

d’impact de masse ou de particules, électricité statique, arc électrique, phénomène de résonance,

flexion interne) ;

— les conséquences possibles (par exemple effets sur le milieu environnant, tels que la propagation

d’un incendie) ; et

— les facteurs supplémentaires (par exemple exigences de performance, expérience antérieure,

disponibilité).

En conclusion, l’évaluation de la compatibilité des matériaux non métalliques est une démarche plus

critique que celle appliquée aux matériaux métalliques qui ont généralement un meilleur

comportement au contact de l’oxygène.
6.2.1.2 Spécifications relatives aux gaz oxydants

Conformément à 6.2.1.1, il est impossible de formuler une déclaration simple concernant la

compatibilité des matériaux non métalliques avec des gaz oxydants comme l’oxygène, le chlore, le

monoxyde d’azote, le protoxyde d’azote, le dioxyde d’azote, etc. (voir l’ISO 10156).

Pour le fluor, qui est le gaz le plus oxydant, l’expérience montre que tous les matériaux non métalliques

seraient classés « inacceptables ».

Pour les mélanges de fluor, l’industrie gazière dispose désormais de preuves avec des essais réussis et

des antécédents d’utilisation en toute sécurité du PTFE et du PCTFE en situations contrôlées (par

exemple faible concentration et basse pression). Par conséquent, après évaluation et autorisation par

une personne compétente, ces matériaux sont acceptables dans des conditions similaires. L’oxygène et

les autres gaz oxydants peuvent réagir violemment lors des essais avec tous les matériaux non

métalliques énumérés en 4.2 a), 4.2 b) et 4.2 c). Des matériaux tels que le PTFE et le FKM sont

davantage résistants à l’inflammation que les autres plastiques et élastomères. Les lubrifiants HC ne

sont pas acceptables. Dans certaines conditions, tous les autres plastiques et élastomères énumérés

peuvent être utilisés en toute sécurité en service oxydant sans présenter certains des inconvénients du

PTFE (mauvaises propriétés mécaniques et risque de libération de produits toxiques pour les

applications avec des gaz respiratoires, voir l’ISO 15001) ou du FKM (gonflement, mauvaises propriétés

mécaniques à basse température, risque de libération de produits toxiques pour les applications avec

gaz respiratoires, etc.).

Par conséquent, les matériaux non métalliques ne peuvent être utilisés que si des essais (ou une

expérience en service sur le long terme et en toute sécurité) ont prouvé que leur utilisation est sûre,

en tenant compte de toutes les conditions de fonctionnement et en particulier de la conception de

l’équipement. L’ISO 11114-3 et l’ISO 21010 indiquent des méthodes d’essai pour les polymères et les

lubrifiants qui fourniront une valeur prudente. Certains matériaux non métalliques peuvent être utilisés

en toute sécurité à une pression plus élevée lorsqu’ils sont soumis à essai dans la configuration de

conception finale, par exemple dans le régulateur et les robinets de bouteilles à gaz. Les robinets des

bouteilles doivent être soumis à essai conformément à l’ISO 10297 pour le service d’oxygène.

6 © ISO 2021 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 11114-2:2021(F)
6.2.2 Perte de masse (W)
6.2.2.1 Extraction

Dans les élastomères, l’extraction du solvant des plastifiants peut provoquer un retrait, en particulier

pour les produits hautement plastifiés.

Certains solvants, par exemple l’acétone ou le DMF (diméthylformamide), utilisés pour des gaz dissous

comme l’acétylène, peuvent endommager les matériaux non métalliques.
Les gaz liquéfiés peuvent agir comme des solvants.
6.2.2.2 Attaque chimique

Certains matériaux non métalliques peuvent être attaqués chimiquement par des gaz. Cette attaque

peut parfois conduire à la destruction totale du matériau, par exemple l’attaque chimique d’un

élastomère au silicone par l’ammoniac.
6.2.3 Gonflement des matériaux (S)

De par leur pouvoir d’absorption des gaz (ou des liquides), les élastomères et les plastiques peuvent

être sujets au gonflement. Cela peut provoquer une augmentation inacceptable des dimensions (en

particulier pour les joints toriques) ou
...