ISO 27509:2012
(Main)Petroleum and natural gas industries — Compact flanged connections with IX seal ring
Petroleum and natural gas industries — Compact flanged connections with IX seal ring
ISO 27509:2012 specifies detailed manufacturing requirements for circular steel and nickel alloy compact flanged connections and associated seal rings, for designated pressures and temperatures in class designations CL 150 (PN 20) to CL 1500 (PN 260) for nominal sizes from DN 15 (NPS ½) to DN 1200 (NPS 48), and for CL 2500 (PN 420) for nominal sizes from DN 15 (NPS ½) to DN 600 (NPS 24). ISO 27509:2012 is applicable to welding neck flanges, blind flanges, paddle spacers and spacer blinds (paddle blanks), valve/equipment integral flanges, orifice spacers, reducing threaded flanges and rigid interfaces for use in process piping for the petroleum, petrochemical and natural gas industries. ISO 27509:2012 is applicable within a temperature range from -196 °C to +250 °C. ISO 27509:2012 is not applicable for external pressure.
Industries du pétrole et du gaz naturel — Raccordements à brides compactes avec bague d'étanchéité IX
L'ISO 27509:2012 spécifie en détail les exigences de fabrication des assemblages à brides circulaires compactes en alliage d'acier et de nickel, ainsi que des bagues d'étanchéité associées, pour les pressions et températures désignées dans les classes CL 150 (PN 20) à CL 1500 (PN 260) pour les dimensions nominales DN 15 (NPS ½) à DN 1200 (NPS 48), et CL 2500 (PN 420) pour les dimensions nominales DN 15 (NPS ½) à DN 600 (NPS 24). L'ISO 27509:2012 est applicable aux brides à collerette à souder bout à bout, aux brides pleines, aux entretoises creuses et aux obturateurs d'entretoise (tampons pleins), aux brides incorporées des robinetteries/équipements, aux entretoises à orifices, aux brides de réduction filetées et aux interfaces rigides des tuyauteries process utilisées dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. L'ISO 27509:2012 est applicable dans une plage de températures comprises entre -196 °C et +250 °C. L'ISO 27509:2012 n'est pas applicable à la pression externe.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 27509
First edition
2012-12-15
Petroleum and natural gas industries —
Compact flanged connections with IX
seal ring
Industries du pétrole et du gaz naturel — Raccordements à brides
compactes avec bague d'étanchéité IX
Reference number
ISO 27509:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 27509:2012(E)
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Published in Switzerland
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ISO 27509:2012(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms .2
3.1 Terms and definitions .2
3.2 Symbols.2
3.3 Abbreviated terms .4
4 Design.5
4.1 General .5
4.2 Design principles.5
4.3 Assembly requirements.6
4.4 Standard components.7
4.5 Units of measurements.8
4.6 Rounding.8
4.7 Compliance with piping design codes .8
4.8 Compliance to this International Standard.8
5 Designation .8
5.1 Designation of flanges.8
5.2 Designation of seal rings.9
6 Materials .9
6.1 General .9
6.2 Flange materials .9
6.3 Bolting materials .10
6.4 Seal ring materials.11
7 Strength, pressure/temperature ratings and leak tightness.11
7.1 General .11
7.2 Pressure/temperature ratings .12
7.3 Pressure testing and leak tightness.12
8 Dimensions of flanges .13
8.1 General .13
8.2 Weld neck (WN) dimensions .14
8.3 Blind flange (BL) dimensions.21
8.4 Integral flange (IF) dimensions .24
8.5 Rigid interface (RI) dimensions .31
8.6 Dimensions of paddle blanks (PB) and paddle spacers (PS) .34
8.7 Handle and lifting lugs.37
8.8 Dimensions of orifice spacers (OS).38
8.9 Dimensions of reducing threaded flanges (RTs) .39
8.10 Auxiliary connections .40
8.11 Flange tolerances .40
8.12 Surface finish.42
9 Marking of flanges.42
9.1 Flanges other than integral flanges.42
9.2 Manufacturer's name or trademark .43
9.3 Nominal size.43
9.4 Pressure class designation.43
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ISO 27509:2012(E)
9.5 Pipe dimensions .43
9.6 Material designation .43
9.7 Identification of internally threaded flanges .43
9.8 Material traceability .44
9.9 Marking examples.44
9.10 Stamping.44
10 Dimensions of seal rings .44
11 Inspection and testing of seal rings .48
12 Coating and colour coding .48
13 Marking of seal rings.48
14 Quality management systems.48
15 Bolt dimensions and masses .48
Annex A (normative) Pressure temperature ratings and shear capacity of seal rings.49
Annex B (informative) Integral flange angle selection .54
Annex C (informative) Quality management system .64
Annex D (normative) Bolt dimensions and masses .65
Annex E (informative) Handling, installation, assembly and repair of flanges.71
Annex F (informative) Mass of flanges.84
Annex G (informative) Metric bolting .95
Annex H (informative) Additional information on bibliographical references .97
Bibliography .98
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ISO 27509:2012(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 27509 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 6, Processing equipment and
systems.
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ISO 27509:2012(E)
Introduction
[36]
This International Standard, which is based on NORSOK L-005 , has been developed to provide a standard
for compact flanged connections (CFCs) that constitutes an alternative to conventional flanges as specified in
ASME standards, European Standards and other International Standards, with reduced mass and smaller
overall dimensions, as well as increased reliability in leak tightness by means of its inherent design features
and make up procedures. CFCs can also provide an alternative to other types of clamp and hub type
mechanical connectors.
The use of load carrying sealing elements, traditionally referred to as "gaskets", does not comply with the
fundamental requirements of this International Standard.
This International Standard has been developed for use in process piping systems, which are designed
according to codes for pressure piping, e.g. ASME B31.3. See 4.7 for more details.
The flange designs have been selected to achieve a minimum safety factor of 2,0 when subjected to a design
pressure equal to ASME B16.5 pressure temperature ratings within the temperature limits of this International
Standard.
The main body of this International Standard contains all necessary information on how to manufacture and
supply flange and seal ring materials, such as
⎯ flange dimensions and material requirements;
⎯ seal ring dimensions and material requirements;
⎯ bolting dimensions and material requirements;
⎯ requirements to tolerances and surface finish;
⎯ requirements to designation and marking of finished products.
Normative annexes A and D cover the following topics:
⎯ structural capacity equations for flange assemblies;
⎯ bolt dimensions and masses.
Informative annexes B, C, E, F and G cover the following topics:
⎯ how to apply the flanges to special geometries of valves and equipment nozzles;
⎯ quality management;
⎯ installation and assembly instructions, and guidelines on how to repair damage and irregularities on
sealing surfaces;
⎯ masses of all standard components;
⎯ suitable dimensions of alternative metric bolting.
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ISO 27509:2012(E)
For the purposes of this International Standard, the following verbal forms apply:
⎯ "shall" indicates a requirement strictly to be followed in order to conform to this International Standard and
from which no deviation is permitted, unless accepted by all involved parties;
⎯ "should" indicates that among several possibilities one is recommended as particularly suitable, without
mentioning or excluding others, or that a certain course of action is preferred but not necessarily required;
⎯ "may" indicates a course of action permissible within the limits of this International Standard;
⎯ "can" is used for statements of possibility and capability, whether material, physical or casual.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 27509:2012(E)
Petroleum and natural gas industries — Compact flanged
connections with IX seal ring
1 Scope
This International Standard specifies detailed manufacturing requirements for circular steel and nickel alloy
compact flanged connections and associated seal rings, for designated pressures and temperatures in class
designations CL 150 (PN 20) to CL 1500 (PN 260) for nominal sizes from DN 15 (NPS ½) to DN 1200
(NPS 48), and for CL 2500 (PN 420) for nominal sizes from DN 15 (NPS ½) to DN 600 (NPS 24).
NOTE NPS is in accordance with ASME B36.10M and ASME B36.19M.
This International Standard is applicable to welding neck flanges, blind flanges, paddle spacers and spacer
blinds (paddle blanks), valve/equipment integral flanges, orifice spacers, reducing threaded flanges and rigid
interfaces for use in process piping for the petroleum, petrochemical and natural gas industries.
This International Standard is applicable within a temperature range from −196 °C to +250 °C.
This International standard is not applicable for external pressure.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 2768-1, General tolerances — Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual
tolerance indications
ISO 4288, Geometric Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Rules and
procedures for the assessment of surface texture
ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
ISO 5167-2:2003, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular
cross-section conduits running full — Part 2: Orifice plates
ISO 14313, Petroleum and natural gas industries — Pipeline transportation systems — Pipeline valves
ISO 80000-1:2009, Quantities and units — Part 1: General
ASME B16.5, Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 through NPS 24 Metric/Inch Standard
ASME B16.34, Valves — Flanged, Threaded and Welding End
ASME B1.20.1, Pipe Threads, General Purpose (Inch)
ASME B31.3, Process Piping
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ISO 27509:2012(E)
EN 1092-1, Flanges and their joints — Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, PN
designated — Part 1: Steel flanges
EN 1779, Non-destructive testing — Leak testing — Criteria for method and technique selection
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1.1
class
CL
ASME pressure class in accordance with ASME B16.5 and ASME B16.34
3.1.2
compact flanged connection
CFC
non-gasketed bolted static pipe connection including two flanges and where the bolt loads are transferred
through metal to metal contact between the flange faces
3.1.3
gasket
barrier to prevent the passage of fluids, but which does transmit all loads between flanges
EXAMPLE As shown in EN 1591-1:2001, Figure 3.
3.1.4
purchaser
individual or organization that buys the pipe connection on behalf of the user and/or operator or for its own use
3.1.5
seal
component providing a barrier to prevent the passage of fluids, transmitting no significant loads between the
flanges
3.1.6
supplier
individual or organization that takes the responsibility for the supply of the pipe connection and its
conformance with this International Standard
3.2 Symbols
A outside diameter of neck
A maximum outer diameter to accommodate standard tools
max
A minimum neck outer diameter listed in Table 7 to Table 12
min
Area cross-sectional area of the neck/pipe calculated from t
015 015
Area cross-sectional area of a special flange neck geometry calculated from t
eqv eqv
B bore diameter, where the bore should not exceed the maximum listed bore in this International
Standard
B maximum listed bore diameter
max
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ISO 27509:2012(E)
B minimum bore diameter for which the face angles are valid
min
B1 minimum bore diameter for flange to be blinded
NOTE B1 is also the start diameter for blind and reducing threaded flange face angles.
BCD bolt circle diameter
d bolt size
B
d average diameter of neck end = (A+B)/2
p
DA1 internal diameter of groove
DA3 outer diameter of groove
DG4 seal ring seal diameter
DW1 inner recess diameter
DW2 outer recess diameter
DW3 outside diameter of flange
DW4 flange to neck fillet outer diameter
e radial distance between BCD and d
p
e (DW3 + DW2)/4 – BCD/2
B
e (DW3 + DW2)/4 –(A+B)/4
p
E1 depth of groove
E2 depth of recess
E3 depth of recess for gasket
F applied axial force
A
F bolt total plastic capacity (root area × number of bolts × yield strength)
cB
F flange axial load capacity without effect of bolt prying
f
F flange axial load capacity including the effect of bolt prying
fP
F end cap force calculated to seal ring seal diameter
end
F resulting force from external tension force F and external bending moment M
R A A
f flange material yield strength at temperature
y
HP1 thickness of PB, PS and OS
HW3 flange thickness
HW5, HT5 overall length
L bolt hole diameter
L1,L2,L3 bolt hole depths
M applied bending moment
A
n number of bolts
2
p internal pressure in N/mm
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ISO 27509:2012(E)
RA radius
RB radius
RC radius (maximum value tabulated)
RV1 neck to flange ring radius on integral flanges
t pipe wall thickness
t minimum neck thickness that can be used which is defined by the standard pipe outer diameter,
min
A, and maximum listed bore diameter, B .
max
t the maximum neck thickness that can be used which is defined by A and the minimum listed
max max
bore diameter
t the wall thickness giving the smallest possible face angle (0,15°)
015
t the wall thickness calculated from a special flange neck geometry
eqv
X half major ellipse axis
Y half minor ellipse axis
αA2 groove angle
αB1 flange face bevel angle
αB2 effective face angle/rear face bevel angle
ψ flange utilization ratio
3.3 Abbreviated terms
BL blind flange
CFC compact flanged connection
CL class
DN nominal pipe diameter (expressed in millimetres)
ID internal diameter
IF integral flange (as part of some other equipment or component)
IX special metallic seal ring applied in Clause 4
LB line blinds (including PS and PB)
NPS nominal pipe size (expressed in inches)
OD outer diameter
OS orifice spacer
PB paddle blank
PN nominal pressure (bar)
PS paddle spacer
PTFE polytetrafluoroethylene
RI rigid interface
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ISO 27509:2012(E)
RT reducing threaded flange
WN weld neck
4 Design
4.1 General
In order to be compliant with this International Standard, CFCs fulfil the minimum design requirements
outlined below.
⎯ They have been designed for face-to-face make-up for transfer of the bolt loading through the flange
faces.
⎯ They have been designed so that a static mode is maintained in the bolted joint up to 1,5 times the
specified pressure/temperature rating, see 7.2. Static mode is maintained as long as the difference
between maximum and minimum nominal stress sustained by the bolts in the joint does not exceed 5 %
of the minimum values specified in Table 3.
⎯ They have been standardized to cover as a minimum the same pressure temperature class designations
and sizes as can be found in ASME B16.5 with equal or better performance.
⎯ They have been standardized to fit with commonly used standards by the valve industry (e.g. ASME
B16.34, ISO 14313 and the EN 12516 series of parts), and other valve standards which make reference
to these standards for pressure design.
⎯ The weakest part of flanged connections according to this International Standard regarding fatigue failure
is always located somewhere in the transition from flange to pipe or flange to nozzle neck of an
equipment or valve. The bolted joint itself is never subjected to fatigue load if considerations to cycling
temperatures are taken when selecting bolt material, see 6.3.
4.2 Design principles
Figure 1 shows the design principles of compact flanges and its seal system according to this International
Standard.
The flange face includes a slightly convex bevel with the highest point, called the heel, adjacent to the bore
and a small outer wedge around the outer diameter of the flange. The assembly is made up by
tightening/tensioning the flange bolting which pulls the two connector halves together. The bevel angles have
been standardized for different and relevant adjoining pipe wall thicknesses for each welding neck flange of a
given size and pressure class.
For the IX seal ring, axial forces are exerted on the taper of the metal seal ring and translated into a radial
sealing force. Furthermore with increased pre-load, the bevel is closed and face to face contact is achieved at
the outer wedge while most of the bolt pre-load is transferred as compressive forces between the flange faces
at the heel, as illustrated in Figure 1. The arrows in the figure indicate the applied forces/pressure and the
contact forces after make-up and during normal operation.
The principle design of the flange face includes two independent seals. The first seal is created by application
of seal seating stress at the flange heel. However, an undamaged flange heel may not seal at any extreme
load condition, but the heel contact will be maintained for pressure values up to 1,5 times the flange pressure
rating at room temperature for any combination of WN flange and a corresponding pipe within given limits of
pipe wall thicknesses in tables of dimensions. This requirement is only applicable when the WN thickness
fulfils the code requirement for minimum pipe wall thickness for the actual material. The main seal is the IX
seal ring. The seal ring force is provided by the elastic stored energy in the stressed seal ring. Any heel
leakage will give internal pressure acting on the seal ring inside intensifying the sealing action.
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ISO 27509:2012(E)
The design aims at preventing exposure to oxygen and other corrosive agents in the way that adjoining
flanges remain in contact along their outer circumference for all allowable load levels. Thus, this prevents
corrosion of the flange faces, the stressed length of the bolts and the seal ring.
The back face of the flange in the made-up position is parallel to the flange face in order to prevent bending of
the bolts in the assembled condition.
a) Before assembly b) Completed assembly c) Design loads
Key
1 Wedge 6 Weld neck flange
2 Stud 7 Bolt clamping force
3 Nut 8 Hydrostatic end force plus external loads
4 IX seal ring 9 Fluid pressure
5 Heel
Figure 1 — Design principles of standard compact flange assemblies
4.3 Assembly requirements
In order to comply with the design principles as described in 4.2 it is mandatory to assemble the flanged
connections to target bolt loads according to Table 1 below. For detailed advice on how to assemble compact
flanges, see Annex E.
NOTE Compact flange IX seal rings require sufficient flexibility to enable seal ring size entrance and removal. The
required spacing needs to be considered during piping design and layout to ensure necessary flexibility in the piping
systems.
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ISO 27509:2012(E)
Table 1 — Target residual preload for bolt materials used to assemble compact flanges to this
International Standard
Stud bolt size Target residual preload
in kN
½-UNC 44
⅝-UNC 71
¾-UNC 106
⅞-UNC 147
1-UNC 193
1 ⅛-8UN 255
1 ¼-8UN 325
1 ⅜-8UN 405
1 ½-8UN 492
1 ⅝-8UN 589
1 ¾-8UN 693
1 ⅞-8UN 807
2-8UN 929
2 ¼-8UN 1199
2 ½-8UN 1503
2 ¾-8UN 1667
3-8UN 2004
3 ¼-8UN 2373
3 ½-8UN 2773
3 ¾-8UN 3204
4-8UN 3666
4.4 Standard components
The types of flanges covered by this International Standard are given in Table 2.
Table 2 — Types of flanges and accepted raw material forms for manufacture
Type Description Raw material product forms
WN Weld neck flange Forged to shape
BL Blind flange Plate or forged to shape
IF Forging, forged bar (maximum DN 50) or casting
Integral flange as part of some other equipment or
component
RI Rigid interface as part of some other equipment or Plate, forging or casting
component
PB Paddle blank Plate or forged to shape
PS Paddle spacer Plate or forged to shape
OS Orifice spacer Plate or forged to shape
RT Reducing threaded flange Plate or forged to shape
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ISO 27509:2012(E)
4.5 Units of measurements
In this International Standard, data are expressed in both SI units and USC units. For a specific order item,
unless otherwise stated, only one system of units shall be used, without combining data expressed in the
other system.
For data expressed in SI units, a comma is used as the decimal separator and a space is used as the
thousands separator. For data expressed in USC units, a dot (on the line) is used as the decimal separator
and a comma is used as the thousands separator.
4.6 Rounding
Except as otherwise required by this International Standard, to determine conformance with the specified
requirements, observed or calculated values shall be rounded to the nearest unit in the last right-hand p
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 27509
Première édition
2012-12-15
Industries du pétrole et du gaz naturel —
Raccordements à brides compactes avec
bague d'étanchéité IX
Petroleum and natural gas industries — Compact flanged connections
with IX seal ring
Numéro de référence
ISO 27509:2012(F)
©
ISO 2012
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ISO 27509:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 27509:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et abréviations . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symboles . 2
3.3 Abréviations . 4
4 Conception . 5
4.1 Généralités . 5
4.2 Principes de conception . 6
4.3 Exigences d'assemblage . 7
4.4 Composants normalisés . 8
4.5 Unités de mesure . 9
4.6 Arrondi . 9
4.7 Conformité aux codes de conception des tuyauteries . 9
4.8 Conformité à la présente Norme internationale . 9
5 Désignation . 9
5.1 Désignation des brides . 9
5.2 Désignation des bagues d'étanchéité . 10
6 Matériaux . 10
6.1 Généralités . 10
6.2 Matériaux des brides . 11
6.3 Matériaux de boulonnerie . 11
6.4 Matériaux des bagues d'étanchéité . 12
7 Résistance, relations pression/température et étanchéité . 13
7.1 Généralités . 13
7.2 Relations pression/température . 13
7.3 Essais sous pression et étanchéité . 14
8 Dimensions des brides . 14
8.1 Généralités . 14
8.2 Dimensions des collerettes à souder bout à bout (WN) . 16
8.3 Dimensions des brides pleines (BL) . 23
8.4 Dimensions des brides incorporées (IF) . 26
8.5 Dimensions des interfaces rigides (RI) . 33
8.6 Dimensions des brides à tampon plein (PB) et à entretoise creuse (PS) . 36
8.7 Poignées et oreilles de levage . 39
8.8 Dimensions des entretoises à orifices (OS) . 40
8.9 Dimensions des brides de réduction filetées (RT) . 41
8.10 Raccordements auxiliaires . 42
8.11 Tolérances des brides . 43
8.12 Finition . 44
9 Marquage des brides . 45
9.1 Brides autres que les brides incorporées . 45
9.2 Nom ou marque commerciale du fabricant . 45
9.3 Dimension nominale . 45
9.4 Désignation de la classe de pression . 46
© ISO 2012 – Tous droits réservés iii
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ISO 27509:2012(F)
9.5 Dimensions des tubes .46
9.6 Désignation du matériau .46
9.7 Identification des brides à filetage interne .46
9.8 Traçabilité du matériau .46
9.9 Exemples de marquage .46
9.10 Poinçonnage .47
10 Dimensions des bagues d'étanchéité .47
11 Inspection et essais des bagues d'étanchéité .50
12 Revêtement et code couleur .51
13 Marquage des bagues d'étanchéité .51
14 Systèmes de management de la qualité .51
15 Dimensions et masses des boulons .51
Annexe A (normative) Relations pression-température et capacité de cisaillement des bagues
d'étanchéité .52
Annexe B (informative) Sélection d'angle pour les brides incorporées .57
Annexe C (informative) Système de management de la qualité .67
Annexe D (normative) Dimensions et masses des boulons .68
Annexe E (informative) Manutention, installation, assemblage et réparation des brides .74
Annexe F (informative) Masse des brides.87
Annexe G (informative) Boulonnerie métrique .97
Annexe H (informative) Informations supplémentaires concernant les références
bibliographiques .99
Bibliographie . 101
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ISO 27509:2012(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 27509 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures en mer
pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 6, Systèmes et équipements
de traitement.
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ISO 27509:2012(F)
Introduction
[36]
Fondée sur NORSOK L-005 , la présente Norme internationale a été développée pour fournir une norme sur
les assemblages à brides compactes (CFC) qui, étant donné leurs masses et dimensions réduites, peuvent
être utilisées à la place des brides classiques spécifiées dans les normes ASME, européennes et
internationales. Les caractéristiques de conception inhérentes et les modes opératoires de vissage
accroissent la fiabilité des assemblages et garantissent l'étanchéité. Les CFC peuvent également constituer
une alternative à d'autres types de connecteurs mécaniques à collerette et collier.
L'utilisation d'éléments d'étanchéité porteurs de charge, traditionnellement appelés «joints», n'est pas
conforme aux exigences fondamentales de la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale a été développée pour les réseaux de tuyauteries process conçus
conformément à des codes de conception des tuyauteries sous pression (par exemple ASME B31.3). Voir 4.7
pour obtenir plus de détails.
Les modèles de brides ont été choisis de manière à obtenir un coefficient de sécurité minimal de 2,0 lorsqu'ils
sont soumis à une pression de calcul égale aux relations pression/température de l'ASME B16.5 dans les
limites de température de la présente Norme internationale.
Le corps principal de la présente Norme internationale contient toutes les informations requises pour la
fabrication et la fourniture des matériaux des brides et des bagues d'étanchéité, telles que
les dimensions et les exigences relatives aux matériaux des brides,
les dimensions et les exigences relatives aux matériaux des bagues d'étanchéité,
les dimensions et les exigences relatives aux matériaux de la boulonnerie,
les exigences de tolérances et de finition,
les exigences de désignation et de marquage des produits finis.
Les Annexes normatives A et D couvrent les sujets suivants:
les équations de capacité structurelle des assemblages à brides;
les dimensions et les masses des boulons.
Les annexes informatives B, C, E, F et G traitent des sujets suivants:
la méthode préconisée pour appliquer les brides sur des robinetteries et des tubulures d'équipements à
géométrie spéciale;
le management de la qualité;
les instructions d'installation et d'assemblage, ainsi que les lignes directrices pour la réparation des
dommages et des irrégularités au niveau des surfaces d'étanchéité;
les masses de tous les composants normalisés;
les dimensions appropriées de la boulonnerie métrique alternative.
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ISO 27509:2012(F)
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les formes verbales suivantes s’appliquent:
«devoir» indique une exigence à suivre rigoureusement pour se conformer à la présente Norme
internationale et pour laquelle aucun écart n'est permis sans l'accord des parties concernées;
«il convient de» indique que parmi plusieurs possibilités, l'une d'entre elles est particulièrement
recommandée, sans mentionner ni exclure les autres, ou qu'un mode d'action spécifique est préféré mais
pas nécessairement requis;
«être permis» indique qu'un mode d'action est admissible dans les limites de la présente Norme
internationale;
«pouvoir» indique une possibilité et une capacité matérielles, physiques ou occasionnelles.
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NORME INTERNATIONALE ISO 27509:2012(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Raccordements à
brides compactes avec bague d'étanchéité IX
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie en détail les exigences de fabrication des assemblages à brides
circulaires compactes en alliage d'acier et de nickel, ainsi que des bagues d'étanchéité associées, pour les
pressions et températures désignées dans les classes CL 150 (PN 20) à CL 1500 (PN 260) pour les
dimensions nominales DN 15 (NPS ½) à DN 1200 (NPS 48), et CL 2500 (PN 420) pour les dimensions
nominales DN 15 (NPS ½) à DN 600 (NPS 24).
NOTE La désignation NPS est conforme à l'ASME B36.10M et l'ASME B36.19M.
La présente Norme internationale est applicable aux brides à collerette à souder bout à bout, aux brides
pleines, aux entretoises creuses et aux obturateurs d'entretoise (tampons pleins), aux brides incorporées des
robinetteries/équipements, aux entretoises à orifices, aux brides de réduction filetées et aux interfaces rigides
des tuyauteries process utilisées dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel.
La présente Norme internationale est applicable dans une plage de températures comprises entre –196 °C et
+250 °C.
La présente Norme internationale n'est pas applicable à la pression externe.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 2768-1, Tolérances générales — Partie 1: Tolérances pour dimensions linéaires et angulaires non
affectées de tolérances individuelles
ISO 4288, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil — Règles et
procédures pour l’évaluation de l’état de surface
ISO 5167-1, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
ISO 5167-2:2003, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des
conduites en charge de section circulaire — Partie 2: Diaphragmes
ISO 14313, Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites — Robinets de
conduites
ISO 80000-1:2009, Grandeurs et unités — Partie 1: Généralités
ASME B16.5, Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 through NPS 24 Metric/Inch Standard
ASME B16.34, Valves — Flanged, Threaded and Welding End
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ISO 27509:2012(F)
ASME B1.20.1, Pipe Threads, General Purpose (Inch)
ASME B31.3, Process Piping
EN 1092-1:2001, Brides et leurs assemblages — Brides circulaires pour tubes, appareils de robinetterie,
raccords et accessoires, désignées PN — Partie 1: Brides en acier
EN 1779, Essais non destructifs — Contrôle d'étanchéité — Critères de choix de la méthode et de la
technique
3 Termes, définitions, symboles et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1.1
classe
CL
classe de pression ASME conforme à l'ASME B16.5 et l'ASME B16.34
3.1.2
assemblage à brides compactes
CFC
raccordement sans joints de tubes statiques au moyen de deux brides boulonnées, les charges des boulons
étant transmises entre les faces de brides par contact de métal à métal
3.1.3
joint
barrière destinée à empêcher le passage des fluides tout en transmettant la totalité des charges entre les
brides
EXEMPLE Voir l'EN 1591-1:2001, Figure 3.
3.1.4
acheteur
personne ou organisation qui achète l'assemblage de tubes au nom de l'utilisateur et/ou de l'exploitant, ou
pour son propre compte
3.1.5
garniture d'étanchéité
composant créant une barrière destinée à empêcher le passage des fluides et ne transmettant aucune charge
significative entre les brides
3.1.6
fournisseur
personne ou organisation en charge de la fourniture de l'assemblage de tubes et de sa conformité à la
présente Norme internationale
3.2 Symboles
A = diamètre extérieur de la collerette
A = diamètre extérieur maximal permettant l'utilisation d'outils usuels
max
A = diamètre extérieur minimal indiqué dans les Tableaux 7 à 12
min
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ISO 27509:2012(F)
Area = aire de section de la collerette/du tube, calculée à partir de t
015 015
Area = aire de section d'une collerette de bride à géométrie spéciale, calculée à partir de t
eqv eqv
B = diamètre d'alésage (il convient qu'il ne dépasse pas l'alésage maximal spécifié dans la
présente Norme internationale)
B = diamètre d'alésage maximal spécifié
max
B = diamètre d'alésage minimal pour lequel les angles de face sont valides
min
B1 = diamètre d'alésage minimal pour la bride à obturer
NOTE B1 correspond également au diamètre de départ pour l'angle de face de l'obturateur et de la bride de
réduction filetée.
BCD = diamètre du cercle de perçage
d = dimension du boulon
B
d = diamètre moyen de l'extrémité de collerette = (A+B)/2
p
DA1 = diamètre intérieur de la rainure
DA3 = diamètre extérieur de la rainure
DG4 = diamètre de garniture de la bague d'étanchéité
DW1 = diamètre intérieur du creux
DW2 = diamètre extérieur du creux
DW3 = diamètre extérieur de la bride
DW4 = diamètre extérieur du congé entre la bride et la collerette
e = distance radiale entre BCD et d
p
e = (DW3 + DW2)/4 – BCD/2
B
e = (DW3 + DW2)/4 –(A+B)/4
p
E1 = profondeur de la rainure
E2 = profondeur du creux
E3 = profondeur du creux pour la garniture
F = force axiale appliquée
A
F = capacité de déformation plastique totale des boulons (aire de section à fond de filet nombre
cB
de boulons limite d'élasticité)
F = capacité de charge axiale de la bride sans effet de levier des boulons
f
F = capacité de charge axiale de la bride avec effet de levier des boulons
fP
F = force des bouchons d'extrémité, calculée par rapport au diamètre de garniture de la bague
end
d'étanchéité
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ISO 27509:2012(F)
F = force résultant de la tension externe FA et du moment de flexion externe MA
R
f = limite élastique du matériau de bride à température spécifique
y
HP1 = épaisseur de PB, PS et OS
HW3 = épaisseur de la bride
HW5, HT5 = longueur totale
L = diamètre du trou de passage de boulon
L1, L2, L3 = profondeurs de trou de passage de boulon
MA = moment de flexion appliqué
n = nombre de boulons
2
p = pression interne en N/mm
RA = rayon
RB = rayon
RC = rayon (valeur maximale indiquée dans le tableau)
RV1 = rayon entre la collerette et la bague sur les brides incorporées
t = épaisseur de paroi du tube
t = épaisseur minimale utilisable de la collerette, définie par le diamètre extérieur normalisé du
min
tube, A, et le diamètre d'alésage maximal spécifié, B
max
t = épaisseur maximale utilisable de la collerette, définie par Amax et le diamètre d'alésage
max
minimale spécifié
t = épaisseur de paroi indiquant le plus petit angle de face possible (0,15°)
015
t = épaisseur de paroi calculée à partir d'une géométrie spéciale de collerette de bride
eqv
X = demi-grand axe d'ellipse
Y = demi-petit axe d'ellipse
A2 = angle de rainure
B1 = angle de chanfrein de la face de bride
B2 = angle de face effectif/angle de chanfrein de face arrière
= taux d'utilisation de bride
3.3 Abréviations
BL Bride pleine
CFC Assemblage à brides compactes
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ISO 27509:2012(F)
CL Classe
DN Diamètre nominal du tube (exprimé en millimètres)
ID Diamètre intérieur
IF Bride incorporée (faisant partie intégrante d'un autre équipement ou composant)
IX Bague d'étanchéité métallique spéciale (voir Article 4)
LB Obturateur amovible (PS et PB inclus)
NPS Dimension nominale du tube (exprimé en inches)
OD Diamètre extérieur
OS Entretoise à orifice
PB Tampon plein
PN Pression nominale (bar)
PS Entretoise creuse
PTFE Polytétrafluoroéthylène
RI Interface rigide
RT Bride de réduction filetée
WN Collerette à souder bout à bout
4 Conception
4.1 Généralités
Pour être conformes à la présente Norme internationale, les CFC doivent satisfaire aux exigences minimales
de conception suivantes.
Ils ont été conçus pour un vissage face contre face afin de transférer les charges des boulons via les
faces de brides.
Ils ont été conçus pour maintenir un mode statique de l'assemblage boulonné jusqu'à 1,5 fois la relation
de pression/température spécifiée (voir 7.2). Le mode statique est maintenu tant que la différence entre
les charges nominales maximale et minimale supportées par les boulons de l'assemblage ne dépasse
pas 5 % des valeurs minimales spécifiées dans le Tableau 3.
Ils ont été normalisés afin de couvrir au minimum les mêmes dimensions et désignations de classes de
pression-température que celles de l'ASME B16.5 en offrant des performances identiques ou supérieures.
Ils ont été normalisés de manière cohérente par rapport aux normes couramment utilisées par l'industrie
de la robinetterie (par exemple l'ASME B16.34, l'ISO 14313 et les parties de la série EN 12516) ainsi qu'à
d'autres normes de robinetterie qui se réfèrent à ces normes pour les calculs de pression.
La partie des assemblages à brides conformes à la présente Norme internationale la plus faible en
termes de rupture de fatigue est toujours située au niveau de la transition entre la bride et le tube, ou
entre la bride et le collet de tubulure d'un équipement ou d'une robinetterie. L'assemblage boulonné
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ISO 27509:2012(F)
lui-même n'est jamais soumis à une charge de fatigue si le cycle de températures est pris en compte au
moment du choix du matériau (voir 6.3).
4.2 Principes de conception
La Figure 1 indique les principes de conception des brides compactes et de leur système d'étanchéité
conformément à la présente Norme internationale.
La face de bride comporte un chanfrein légèrement convexe dont le point le plus haut, appelé «talon», est
adjacent à l'alésage, ainsi qu'un petit coin extérieur autour du diamètre extérieur de la bride. L'assemblage est
réalisé par serrage/mise sous tension de la boulonnerie de la bride qui tire conjointement les deux demis
connecteurs. Les angles des chanfreins ont été normalisés pour différentes épaisseurs appropriées de paroi
de tubes adjacents, pour chaque bride à collerette à souder ayant une dimension et une classe de pression
données.
Pour la bague d'étanchéité IX, les forces axiales sont exercées sur le cône de la bague métallique et
converties en force d'étanchéité radiale. L'augmentation de la précharge engendre également la fermeture du
chanfrein et un contact entre faces au niveau du coin extérieur, alors que la majorité de la précharge des
boulons est transférée sous forme de forces de compression entre les faces des brides au niveau du talon, tel
que représenté sur la Figure 1. Les flèches de la figure indiquent les forces/pressions appliquées et les forces
de contact après le vissage et en fonctionnement normal.
La conception théorique de la face de bride inclut deux garnitures indépendantes. La première garniture est
créée par la contrainte de placement de la garniture appliquée sur le talon de bride. Cependant, un talon de
bride intact peut ne pas réaliser l'étanchéité dans une condition de charge extrême, bien que le contact avec
le talon soit maintenu pour des valeurs de pression allant jusqu'à 1,5 fois la classe de pression de bride à
température ambiante, pour toute combinaison de bride WN et d'un tube correspondant dans les limites
d'épaisseurs de paroi de tube indiquées dans les tableaux de dimensions. Cette exigence est uniquement
applicable lorsque l'épaisseur WN satisfait à l'exigence du code pour l'épaisseur de paroi minimale du
matériau retenu. La garniture principale est la bague d'étanchéité IX. La force de cette bague est produite par
l'énergie élastique emmagasinée dans la bague sous contrainte. Toute fuite du talon engendrera une pression
interne agissant sur l'intérieur de la bague, en renforçant ainsi l'étanchéité.
La conception vise à empêcher l'exposition à l'oxygène et aux autres agents corrosifs en garantissant un
contact continu sur la circonférence extérieure des brides adjacentes pour tous les niveaux de charges
admissibles. La corrosion est ainsi empêchée sur les faces des brides ainsi que sur la longueur sous
contrainte des boulons et de la bague d'étanchéité.
La face arrière de la bride en position vissée est parallèle à la face de bride afin d'empêcher une flexion des
boulons à l'état assemblé.
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ISO 27509:2012(F)
a) Avant assemblage b) Après assemblage c) Charges théoriques
Légende
1 coin 6 bride à collerette à sou
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.