SIST ISO 8584-1:1995
(Main)Thermoplastics pipes for industrial applications under pressure -- Determination of the chemical resistance factor and of the basic stress -- Part 1: Polyolefin pipes
Thermoplastics pipes for industrial applications under pressure -- Determination of the chemical resistance factor and of the basic stress -- Part 1: Polyolefin pipes
Tubes en thermoplastiques pour les applications industrielles sous pression -- Détermination du facteur de résistance chimique et de la contrainte de base -- Partie 1: Tubes en polyoléfines
Plastomerne cevi za industrijske cevovode pod tlakom - Določanje faktorja kemične odpornosti in osnovne napetosti - 1. del: Poliolefinske cevi
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8584-1
First edition
1990-03-01
Thermoplastics pipes for industrial applications
under pressure - Determination of the Chemical
resistance factor and of the basic stress -
Part 1 :
Polyolefin pipes
Tubes en thermoplastiques pour les applica tions indus triefles sous Pression -
Dktermina tion du facteur de rksistance chimique et de Ia con trainte de base -
Partie 7 : Tubes en polyoleflnes
Reference number
ISO 8584-1 : 1990 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8s.1 : 1990 (El
Contents
Page
iv
Foreword .
V
Introduction .
1
Scope .
1
................................................ 1
2 Normative references
1
3 Definitions .
3
4 Principle .
3
5 Apparatus .
3
6 Testpieces .
4
7 Testfluids .
.................................................. 4
8 Test temperatures.
.................. 4
9 Choice of test stress and calculation of the test pressure
5
.....................................................
10 Testprocedure
...................... 5
11 Basic curves of long-term creep strength with water
12 Determination of the basic stress function with a given fluid at the operating
...........
temperature Q and of the basic stress for a given time to failure.
.............................................
13 Choice of the pipe series
Testreport. .
14
Annexes
8
A Laboratory apparatus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
B Examples of calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 ISO 1990
All rights reserved. No patt of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 8584-1 : 1990 (El
C Tables showing examples of basic Stresses as a function of the
operating temperature 7 ’s, the time to failure t and the Chemical resistance
factorfcR. 12
Examples of basic stress curves with water for polyethylene pipes with a
D
nominal stressq, = 5 MPa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
E Examples of basic stress cutves with water for polybutene pipes with a
nominal stressq = 8 MPa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
F Examples of basic stress curves with water for propylene homopolymer
pipes with a nominal stress aN = 6,3 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
water for
Examples of basic stress curves with propylene copolymer pipes
with a nominal stress ON = 5 MPa . . . . . . . . .
19
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO m-1 : 1990 (EI
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. Esch 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, govern-
mental 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 8584-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 138,
Plastics pipes, fittings and valves for the transport of fluids.
ISO 8584 consists of the following Parts, under the general title Thermoplastics pipes
for indus trial applica tions under pressure - Determination of the Chemical resis tance
factor and of the basic stress:
- Part 1: Polyolefin pipes
-
Part 2: Pipes of halogenated polymers [Technical Report]
Annex A forms an integral part of this part of ISO 8584. Annexes B to G are for infor-
mation only.
---------------------- Page: 4 ----------------------
Iso8584-1 :1990 (EI
Introduction
The design and the calculation of dimensions of pressure pipes intended for the
transportation of liquids or gases is a complex task. lt is necessary to take into con-
sideration the influence of both the hydraulic properties of the liquid or gas and the
material characteristics, both of which are more or less well defined and depend to a
certain extent on one another. Application techniques use simplified rules which, by
iterative methods, permit the best choice of the type of material and of the dimensions
of the pipes, and provide an estimate of the permissible continuous pressures in the
Pipeline.
The resistance of a pipe to the fluids being transported by it may be expressed as a
lang-term Chemical resistance under constant operating conditions (e.g. the type and
concentration of the fluids, the temperature and the pressure).
In accordance with ISO 161-1, this part of ISO 8584 defines the development in time t
of the permissible stress in the pipe Wall, due to the action of a static internal pressure,
as the “basic stress function ”:
f(t)
OB, fluid, temperature, pressure =
The materials suitable for pressure pipes are divided into classes according to their
nominal stress ON. This nominal stress corresponds to the basic stress DB, extrapolated
to 50 years, for the case where the fluid is water at 20 OC, under nominal pressure
(PN) :
ON =
OB, 50, water, 20 OC, PN
In addition to their designation according to the material and the nominal stress, pipes
may be designated by a pipe series number S which corresponds to the series of wall
thicknesses given in the table in ISO 4065. The definition of S is as follows:
de-6 0
-=-
=
S
26 P
where
is the nominal outside diameter;
is the nominal wall thickness;
is the operating pressure.
P
Using the nominal values, this equation then becomes
= PN x S
ON
or
---------------------- Page: 5 ----------------------
For example, a polyethylene-
#based designated by ON = 5 MPa and S5 has a
Pipe
nominal pressure
PN = 515 = 1
(corresponding to 1 MPa or 10 bar).
The design of a pressure pipe System is determined according to the differentes in
Ievel, the maximum rate of discharge of fluid and other requirements of the design. The
flow Speed may, as a general rule and within certain limits, be Chosen freely. The ap-
propriate choice of the Cross-section of the pipes (the Cross-section multiplied by the
Speed gives the discharge of fluid), i.e. the inside diameter of the pipes in a System,
enables the determination of the necessary pressure and thus the requirements for the
long-term resistance of the pipes.
Once the operating pressure p as required by the hydraulic conditions, valid for all
diameters, has been determined it is recommended that one chooses the series of pipe
wall thicknesses which is likely to be suitable. Following this assumption, and accord-
ing to the formula given above, the operating stress os has the following value:
= ps
%
The requirements of the material itself are then defined according to the operating
stress. This stress shall be admissible for the fluid being transported at the given
temperature and for the given period of time, and it is the essential criterion for the
choice of the material.
The pipe series and the type of material Chosen are suitable for carrying out a given
project if the operating stress aS is equal to or less than the basic stress OB, as deter-
mined under the conditions specified in this part of ISO 8584:
If this inequality is not satisfied, it means, initially, that the choice of the pipe series is
incorrect.
lt is also possible to make other assumptions, starting from the basis of different data.
One may make selections, for example, on the basis of the pipe series as well as on the
material, or one may increase the pipe diameter so that the pipe System works at a
lower pressure.
The long-term creep strength (or resistance) of thermoplastics pipes subject to internal
pressure due to water has been the subject of very detailed investigation for decades.
As the results Show, the long-term creep strength may be represented mathematically
by a regression curve of the form
Ig 0 = a - b lg t
In this case, the regression curve is a straight line. If the tests are performed over a long
period of time at high temperatures and/or under the action of aggressive fluids, the
slope of the regression curve becomes steeper. This part of ISO 8584 is applicable to
the case where the long-term creep strength tan be represented by a bilinear model,
i.e. by a curve consisting of two straight line portions with different gradients, where
each of the two straight line portions of the curve may be represented mathematically
by a regression line of the form:
Ig o = ai - bi lg t
The first straight line portion has constants al and bl and the second portion, with a
steeper gradient, has constants a2 and b2. If the temperature of the water is taken as a
Parameter, a group of regression curves is obtained which enables one to determine
the creep strength as a function of time for a given pipe material (sec figure 1).
Vi
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ISO 85844 :1990 (EI
- - regression curves (of the rupture stress, 0~)
basic stress curves, ag
Transition curve \
Oxidation limit
1
50 years
Figure 1 - Group of regression curves
The curve which connects the Points of Change in gradient or “transition Points” of the
group of regression curves, called the transition curve, represents the development of
these transition Points with time and temperature. The transition Point is therefore
located at longer times for lower temperatures.
The basic stress for an industrial application is determined from the group of rupture
stress curves DR found by experimental tests. The corresponding values are ex-
trapolated by taking into account the lower dispersion limit and safety factors which
arc fixed by agreement. The field of industrial applications (the shaded area in figure 1)
is situated below the transition curve. Furthermore, it is limited by Oxidation
phenomena which may occur during long periods of usage at high temperatures?
By way of example, diagrams of such basic Stresses of pipes are shown in annexes D to
G. These types of long-term hoop Stresses are necessary for the choice of the pipe
series and the calculation of the dimensions of the pipes.
As the observed scatter of test results is high, the tests, extrapolations and classifica-
tions of each type of pipe are performed using statistical methods. A suitable method is
the “Standard extrapolation method ”, which will form the subject of ISO/TR 9080.
Within the temperature ranges for each type of material, it is necessary to carry out
tests at several temperatures, where any two temperatures are separated by 10 K to
20 K, for at least five Stresses and for at least five test pieces per test, so that some time
periods are at least 104 h.
1) See GAUBE, GEBLER, MÜLLER, GONDRO, Zeitstandfestigkeit und Alterung von Rohren aus
HDPE, Kunst0f.e 75 (1985) p. 7.
vii
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ISO 85844 : 1990 (E)
ISO 4433 describes a method of determining the resistance of polyolefin pipes to in-
dustrial products and other Chemical fluids using an immersion test and provides a
System for preliminary classification. The results only apply directly to non-pressure
pipes. For pipes containing fluids under pressure, this method only enables one to
reveal the incompatibilities between the fluid and the pipes. The resulting classification
of “satisfactory resistance” or “limited resistance ” shall be confirmed by tests of the
long-term creep strength under pressure.
The present test method, intended for the determination of the Chemical resistance
factorj&, gives examples of characteristic values of creep strength which express, for
a given stress and temperature, the resistance of a pipe to the fluid considered in com-
parison with its resistance to water.
The aim of this test method is
basic stress function
to determine the Chemical resistance factor fCR and the
a)
= f(t, T) with fluids more aggressive than water;
OB
b) to make test periods as short as possible and to keep costs as low as possible.
In view of the countless number of fluids, concentrations and mixtures used in various
industries, it is absolutely essential to have a test method and a method of extrapol-
ation simpler than those given in ISO 1167 and by the “Standard extrapolation
method” respectively which are valid for water and other wide-ranging applications.
The reduction in the tost of a test is not achieved by a reduction in the number of
necessary statistical tests or by applying high Stresses in the area situated above the
transition curve for water. The simplification sought is achieved
-
by carrying out the tests at high temperatures, and
-
by determining the median of failure (this method
the time to consists of stop-
the tests as soon as half the test pieces have failed).
ping
The function of the basic stress with water is to enable extrapolation of thef& values.
Examples of diagrams of such basic Stresses are given, for information, in annexes D to
G. When the results are applied to pipes of greater wall thickness, the differentes in
the structure and the internal Stresses induced in the Walls of such pipes are taken
into account.
The basic stress CJ
B estimated from the tests and extrapolation serves as a basis for the
calculation of the permissible stress. By definition, ag does not take into account
a) additional loads and various influences due to the fluids and temperatures
which, depending on the case in hand, may exert a stress in addition to that of the
pressure;
the physical or Chemical influence of the environment, or any special safety re-
b)
qui rements.
lt is up to experts to estimate the influence of these additional factors and to introduce
them into the calculations.
. . .
VIII
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 8584-1 : 1990 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Thermoplastics pipes for industrial applications under
Determination of the Chemical resistance
pressure -
factor and of the basic stress
Part 1 :
Polyolefin pipes
2 Normative references
1 Scope
The following Standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this patt of
1 .l This patt of ISO 8584 defines the basic stress DB as the
ISO 8584. At the time of publication, the editions indicated
reference value for determining the series S of polyolefin
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
pressure pipes and makes use of the classification of pipes ac-
agreements based on this part of ISO 8584 are encouraged to
cording to their nominal stress ON.
investigate the possibility of applying the most recent editions
of the Standards indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
1.2 For applications in the water industry, this patt of
ISO 8584
ISO 3 : 1973, Preferred numbers - Series of preferred
-
numbers.
gives examples of the possible basic stress as a func-
tion of time and temperature for polyolefin pipes and
ISO 161-1: 1978, Thermoplastics pipes for the transport of
-
fluids - Nominal outside diameters and nominal pressures -
provides the design engineer with a method to study
Part 1: Me tric series.
the field of application of each class of pipes and how the
basic stress tan develop, with the aid of diagrams and
ISO 1167 : 1973, Plastics pipes for the transport of fluids -
tables.
Determination of the resistance to in ternal pressure.
ISO 3126: 1974, Plastics pipes - Measurement of dimensions.
1.3 As far as applications in the Chemical industry are con-
cerned, this part of ISO 8584
ISO 4665 : 1978, Thermoplastic pipes - Universal Wall thick-
- defines the Chemical resistance factorfCR, ness table.
-
ISO 4433 : 1984, Polyolefin pipes - Resistance to Chemical
specifies the test method to determinefC+
fluids - Immersion tes t me thod - System for preliminary
- classifica tion.
specifies a method of extrapolation to estimate the
development of the basic stress in the case of an aggressive
- ‘1 Plastics pipes for the transport of fluids -
fluid, and ISO/TR 9080:
Standard extrapola tion method for the long term resistance to
- constan t in ternal pressure.
illustrates in annex A a simplified laboratory apparatus,
resistant to corrosion, for use on pipes of 12 mm and 8 mm
in diameter.
3 Definitions
1.4 This patt of ISO 8584 may be applied in a similar manner
3.1 basic stress, og : Stress sustained in continuous opera-
to pipes made of other materials whose regression cun/es
tion, without failure and with an appropriate safety factor,
tan be represented by a bilinear model. The method of extra-
during a given period by the wall of a pipe exposed to a fluid
polation assumes knowledge of the basic stress function
under static pressure.
OB = f(t, T) with watet=.
1) To be published.
1
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ISO 8584-1 : 1990 (EI
NOTE - If the test results are not scattered, and if the pipe material
lt is calculated using
tan be perfectly described by the empirical model Chosen, the regres-
sion fM = fbe) is equivalent to that of oe = f(tM). However, this is
-
the creep strength with water, determined experimen-
never the case as the material is never 100 % homogeneous: the
tally according to the “Standard extrapolation method” (see
model is an ideal case for, in reality, the results are scattered.
ISO/TR 9080),
The two regressions are therefore not equivalent, and the differente
between them increases with the degree of scatter. In the “Standard
-
a conventional safety coefficient C, and
extrapolation method ”, the stress is Chosen as an independent variable
[IM = f(a,)] and it is possible to show that the calculations made ac-
-
a Chemical resistance factor fCR determined according
cording to this method give less optimistic extrapolated results (see
to this patt of ISO 8584 (fCR = 1 for water).
ISO/TR 9080).
The safety coefficient C takes into account the composition of
the basic material (and its normal Variation), any accidental dif-
36 median failure time, tM : For a total of 10 test pieces of
ferences in manufacturing conditions and, as a result, any
the same dimensions, which are subjected simultaneously to a
variations in quality of a batch of pipes compared with the test
given test stress 0,’ the geometric mean of the times to failure
results.
tR of the fifth and sixth test pieces, i.e.
b lR5 + b tR6
3.2 basic stress function, OB = f(t, T): The Variation in OB
lg tM =
with time of a pipe in continuous Operation under the influence
2
of a given fluid, and with the temperature as a Parameter.
The test for any particular pressure value is stopped as soon as
The group of curves thus defined represents the entire
the sixth test piece fails; the results which would be obtained
behaviour of a pipe under internal pressure, as a function of
for the remaining four test pieces are not necessary.
time and temperature, under the influence of a given fluid.
nominal stress, ON: The basic stress of a pipe contain-
37
3.3 Chemical resistance factor, f& : For a given test
ing water at 20 OC under the nominal pressure PN, extrapolated
stress cre and temperature T, the ratio of the median failure
to 50 years.
times of two series of 10 test pieces taken from the same pipe
and filled respectively with water and a Chemical fluid, i.e.
3.8 test stress, B, : Circumferential stress (the axial stress is
tM, fluid
equal to half the circumferential stress) induced in the middle of
.fCR = -
the wall of a test piece which is closed at both ends and subject
tM, water
to internal pressure.
where
This conventional stress is calculated from the pressure ac-
pieces con-
is the median failure time of the test
cording to the following equation taken from ISO 1167 :
tM, fluid
taining Chemical fluid, in hours;
-
d
max - 6min
tM water iS the median failure time of the test pieces con-
Oe = Pe 26
min
taining water, in hours.
NOTE - Extrapolation may be carried out only if the median failure
times (and j& values) thus determined lie on the second straight line
is the test stress, in megapascals or newtons Square
Portion of the group of regression curves representing the basic stress Per
Oe
versus time (sec 3.2). mil limetre;
is the test pressure, in megapascals;
Pe
3.4 creep strength time, tR, until failure : Time interval
between the application of pressure and the appearance of a
is the maximum value of the mean outside diameter,
d,ax
leak (failure) which is due either to bursting or cracking under
in millimetres (determined from the circumference divided
stress or to weeping.
by d;
3.5 mathematical model of the median failure time,
6 min is the minimum wall thickness of the test piece, in
tM = f(0e) : The median failure times tM of a series of test
millimetres.
Stresses Ce follow the law of regression represented by the
following model :
NOTE - For Chemical resistance creep tests, the pipes contain the
Chemical fluid being used for the test and are placed in air or water.
Ig De = Q ’i - bi lg tM
For polyolefins, as for other known thermoplastics, this regres- 3.9 transition curve, (a,, t,) = f(T) : The curve representing
the Variation in (cr,, tl) as a function of the temperature, where
sion curve comprises an initial linear straight line portion with
a low gradient (at, bt), a Point of Change in gradient followed (a,, tl) are the coordinates of the Point of Change in gradient (or
transition Point) of the bilinear regression curves describing the
by another linear straight line Portion with a steeper gradient
long-term creep strength.
(02, bz), i.e. a2 > al and b2 > bt.
.
2
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ISO 8584-1 : 1990 (El
towards shorter 5.1 Connections, fixed rigidly in the top of the pipe and
the transition Point moves
The Position of
temperature increases. enabling it to be attached to a pressure device [see ISO 1167 :
times and lower Stresses as the
1973, figure lall.
NOTE - The elaboration of a test method which enables extrapolation
These connections and the System for closing the bottom of
to industrial operating conditions is related to the fact that it is
the pipe shall be compatible with the Chemical fluid and with
necessary to obtain a sufficient number of Points beyond the transition
the pipe under test. The leakproofness of the lower end of the
cun/e (i.e. tM > fl).
pipe may be ensured by welding on a cap of suitable thickness.
The shape of the creep strength curve excludes the possibility of reduc-
ing the test period by applying Stresses in the area above the transition
curve for water. To reduce the test period, it is possible to take
5.2 Suitable pressure device, allowing the required
measurements at high temperatures as indicated in table 2.
pressure to be applied gradually and smoothly and to be main-
tained constant within + 1 % throughout the test.
In the case of a set of pipes simultaneously put under pressure,
4 Principle
the failure of one pipe shall not affect the others. Short inter-
ruptions are permitted, particularly to restore the level of the
Comparison, using creep strength tests on pipes taken from the
Chemical fluid in the Pipe.
same manufacturing batch, of the resistance of a pipe to
Chemical products with its resistance to water. The basic stress
values of pipes containing water setve as a reference for the
5.3 Manometers, with suitab
lle scales, to monitor the
choice of test Stresses to be used for pipes containing the fluid
pressure of the test pieces and to permit a reading to + 1 %.
under consideration.
This patt of ISO 8584 is thus based on the principle that to have 5.4 Heating System, capable of heating the test pieces to
the desired temperature and maintaining this temperature con-
a good resistance to Chemical products, a pipe must have a
stant to within + 1 K.
good resistance to water.
This part of ISO 8584 gives examples of basic stress values of
pipes containing water, classified according to the nominal
6 Test pieces
stress (see introduction) and Shows how such data tan be used
as a basis for establishing the dimensions of pressure pipes (see
annexes D to GL
. General requirements
61
The determination of the stress resistance is carried out in ac-
The pipes shall fulfil the quality and dimensional tolerante re-
cordante with ISO 1167. The liquid is introduced into sections
quirements as specified in the relevant product Standard. Com-
of the Pipe, which are themselves placed in air or water and
parative tests with water and the Chemical fluid shall be carried
subjected to a constant internal pressure at a constant
out on pipes from the same manufacturing batch. The test
temperature until failure. The tests are carried out at several
pieces shall consist of sections of Pipe, whose ends shall be
stress levels and at two different temperatures, to determine
smooth and tut Square.
the possible influence of these two Parameters.
lt is then possible to determine a correlation factor from the 6.2 Sampling
times to failure observed with a Chemical product and with
The test pieces shall be taken either from batches of current
water for a given test stress and temperature. This correlation
factor is called the “Chemical resistance factor” fCR (sec 3.3). production pipes, having a thickness close to that suitable
for the proposed application, or from specially prepared and
The Chemical resistance factorfCR varies from 0 to 1 depending
on the Chemical product. The value 1 corresponds to the case conditioned pipes having dimensions of 12 mm x 1 mm or
8 mm x 1 mm (see 6.5.2).
where water and the Chemical reagent have the same behav-
iour.
6.3 Free length
For extrapolation to operating conditions, the basic stress func-
tion for pipes containing water is taken as the reference. The
The free length of the test pieces between the connections
basic stress of a pipe containing a given fluid for an expected
shall comply with ISO 1167, i.e. it shall be greater than or equal
period of use and the pipe series may be determined from
to three times the outside diameter of the Pipe, with a minimum
the value of fCR.
value of 250 mm.
6.4 Number of test pieces
5 Apparatus
For the creep strength tests with water and the Chemical fluid,
The apparatus is in principle identical with that described in the miminum number of test pieces per stress and temperature
test shall be 10.
ISO 1167 and consists of the following Parts.
3
---------------------- Page: 11 ----------------------
eo 8584-1 : 1990 0
8 Test temperatures
6.5 Pretreatment of the test pieces
Recommended test temperatures are given in table 2.
The tests may be carried out using two different types of test
pieces as follows.
Table 2
6.5.1 Method A
140 f 1 120 f 1 100 f 1 80 + 1 60 + 1
The test pieces are unannealed.
Propylene
homopolymer X X X
NOTE - ThefCR values obtained are valid for pipes
Proplylene
-
copolymer X X X
made of the same material and which are from the same
manufacturing batch, and Polybutene X X X
- Polyethylene (medium
whose thickness is at most 50 % greater than that of the
and high density) X X X
tested Pipe, if this thickness is less than or equal to 3 mm.
lt is recommended to commence testing at the highest
6.5.2 Method B
temperatures.
The test pieces are annealed.
9 Choice of test stress and calculation of
The tests are carried out with the laboratory equipment shown
the test pressure
in annex A. The test pieces shall be taken from pipes of dimen-
Under the specified test conditions (i.e. of temperature, fluid
sions 12 mm x 1 mm or 8 mm x 1 mm. The heat treatment
and concentration) for each series of 10 test pieces of a given
shall be carried out as follows.
material, choose the test Stresses according to the instructions
given below.
a) Put the test pieces in an oven with circulating air,
preheated to the desired annealing temperature, and keep
the temperature constant to within + 2 K.
9.1
Median failure time curve with water
Choose at least five test Stresses CT, at each temperature
The annealing temperatures for various materials are shown
Chosen, at least two of which shall be above the transition Point
in table 1.
and at least three of which shall be below the transition Point.
Table 1
The test Stresses below
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 8584-1:1995
01-november-1995
3ODVWRPHUQHFHYL]DLQGXVWULMVNHFHYRYRGHSRGWODNRP'RORþDQMHIDNWRUMD
NHPLþQHRGSRUQRVWLLQRVQRYQHQDSHWRVWLGHO 3ROLROHILQVNHFHYL
Thermoplastics pipes for industrial applications under pressure -- Determination of the
chemical resistance factor and of the basic stress -- Part 1: Polyolefin pipes
Tubes en thermoplastiques pour les applications industrielles sous pression --
Détermination du facteur de résistance chimique et de la contrainte de base -- Partie 1:
Tubes en polyoléfines
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 8584-1:1990
ICS:
23.040.20 Cevi iz polimernih materialov Plastics pipes
SIST ISO 8584-1:1995 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 8584-1:1995
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SIST ISO 8584-1:1995
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8584-1
First edition
1990-03-01
Thermoplastics pipes for industrial applications
under pressure - Determination of the Chemical
resistance factor and of the basic stress -
Part 1 :
Polyolefin pipes
Tubes en thermoplastiques pour les applica tions indus triefles sous Pression -
Dktermina tion du facteur de rksistance chimique et de Ia con trainte de base -
Partie 7 : Tubes en polyoleflnes
Reference number
ISO 8584-1 : 1990 (E)
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 8s.1 : 1990 (El
Contents
Page
iv
Foreword .
V
Introduction .
1
Scope .
1
................................................ 1
2 Normative references
1
3 Definitions .
3
4 Principle .
3
5 Apparatus .
3
6 Testpieces .
4
7 Testfluids .
.................................................. 4
8 Test temperatures.
.................. 4
9 Choice of test stress and calculation of the test pressure
5
.....................................................
10 Testprocedure
...................... 5
11 Basic curves of long-term creep strength with water
12 Determination of the basic stress function with a given fluid at the operating
...........
temperature Q and of the basic stress for a given time to failure.
.............................................
13 Choice of the pipe series
Testreport. .
14
Annexes
8
A Laboratory apparatus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
B Examples of calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 ISO 1990
All rights reserved. No patt of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 8584-1 : 1990 (El
C Tables showing examples of basic Stresses as a function of the
operating temperature 7 ’s, the time to failure t and the Chemical resistance
factorfcR. 12
Examples of basic stress curves with water for polyethylene pipes with a
D
nominal stressq, = 5 MPa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
E Examples of basic stress cutves with water for polybutene pipes with a
nominal stressq = 8 MPa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
F Examples of basic stress curves with water for propylene homopolymer
pipes with a nominal stress aN = 6,3 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
water for
Examples of basic stress curves with propylene copolymer pipes
with a nominal stress ON = 5 MPa . . . . . . . . .
19
. . .
Ill
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO m-1 : 1990 (EI
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. Esch 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, govern-
mental 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 8584-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 138,
Plastics pipes, fittings and valves for the transport of fluids.
ISO 8584 consists of the following Parts, under the general title Thermoplastics pipes
for indus trial applica tions under pressure - Determination of the Chemical resis tance
factor and of the basic stress:
- Part 1: Polyolefin pipes
-
Part 2: Pipes of halogenated polymers [Technical Report]
Annex A forms an integral part of this part of ISO 8584. Annexes B to G are for infor-
mation only.
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SIST ISO 8584-1:1995
Iso8584-1 :1990 (EI
Introduction
The design and the calculation of dimensions of pressure pipes intended for the
transportation of liquids or gases is a complex task. lt is necessary to take into con-
sideration the influence of both the hydraulic properties of the liquid or gas and the
material characteristics, both of which are more or less well defined and depend to a
certain extent on one another. Application techniques use simplified rules which, by
iterative methods, permit the best choice of the type of material and of the dimensions
of the pipes, and provide an estimate of the permissible continuous pressures in the
Pipeline.
The resistance of a pipe to the fluids being transported by it may be expressed as a
lang-term Chemical resistance under constant operating conditions (e.g. the type and
concentration of the fluids, the temperature and the pressure).
In accordance with ISO 161-1, this part of ISO 8584 defines the development in time t
of the permissible stress in the pipe Wall, due to the action of a static internal pressure,
as the “basic stress function ”:
f(t)
OB, fluid, temperature, pressure =
The materials suitable for pressure pipes are divided into classes according to their
nominal stress ON. This nominal stress corresponds to the basic stress DB, extrapolated
to 50 years, for the case where the fluid is water at 20 OC, under nominal pressure
(PN) :
ON =
OB, 50, water, 20 OC, PN
In addition to their designation according to the material and the nominal stress, pipes
may be designated by a pipe series number S which corresponds to the series of wall
thicknesses given in the table in ISO 4065. The definition of S is as follows:
de-6 0
-=-
=
S
26 P
where
is the nominal outside diameter;
is the nominal wall thickness;
is the operating pressure.
P
Using the nominal values, this equation then becomes
= PN x S
ON
or
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SIST ISO 8584-1:1995
For example, a polyethylene-
#based designated by ON = 5 MPa and S5 has a
Pipe
nominal pressure
PN = 515 = 1
(corresponding to 1 MPa or 10 bar).
The design of a pressure pipe System is determined according to the differentes in
Ievel, the maximum rate of discharge of fluid and other requirements of the design. The
flow Speed may, as a general rule and within certain limits, be Chosen freely. The ap-
propriate choice of the Cross-section of the pipes (the Cross-section multiplied by the
Speed gives the discharge of fluid), i.e. the inside diameter of the pipes in a System,
enables the determination of the necessary pressure and thus the requirements for the
long-term resistance of the pipes.
Once the operating pressure p as required by the hydraulic conditions, valid for all
diameters, has been determined it is recommended that one chooses the series of pipe
wall thicknesses which is likely to be suitable. Following this assumption, and accord-
ing to the formula given above, the operating stress os has the following value:
= ps
%
The requirements of the material itself are then defined according to the operating
stress. This stress shall be admissible for the fluid being transported at the given
temperature and for the given period of time, and it is the essential criterion for the
choice of the material.
The pipe series and the type of material Chosen are suitable for carrying out a given
project if the operating stress aS is equal to or less than the basic stress OB, as deter-
mined under the conditions specified in this part of ISO 8584:
If this inequality is not satisfied, it means, initially, that the choice of the pipe series is
incorrect.
lt is also possible to make other assumptions, starting from the basis of different data.
One may make selections, for example, on the basis of the pipe series as well as on the
material, or one may increase the pipe diameter so that the pipe System works at a
lower pressure.
The long-term creep strength (or resistance) of thermoplastics pipes subject to internal
pressure due to water has been the subject of very detailed investigation for decades.
As the results Show, the long-term creep strength may be represented mathematically
by a regression curve of the form
Ig 0 = a - b lg t
In this case, the regression curve is a straight line. If the tests are performed over a long
period of time at high temperatures and/or under the action of aggressive fluids, the
slope of the regression curve becomes steeper. This part of ISO 8584 is applicable to
the case where the long-term creep strength tan be represented by a bilinear model,
i.e. by a curve consisting of two straight line portions with different gradients, where
each of the two straight line portions of the curve may be represented mathematically
by a regression line of the form:
Ig o = ai - bi lg t
The first straight line portion has constants al and bl and the second portion, with a
steeper gradient, has constants a2 and b2. If the temperature of the water is taken as a
Parameter, a group of regression curves is obtained which enables one to determine
the creep strength as a function of time for a given pipe material (sec figure 1).
Vi
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 85844 :1990 (EI
- - regression curves (of the rupture stress, 0~)
basic stress curves, ag
Transition curve \
Oxidation limit
1
50 years
Figure 1 - Group of regression curves
The curve which connects the Points of Change in gradient or “transition Points” of the
group of regression curves, called the transition curve, represents the development of
these transition Points with time and temperature. The transition Point is therefore
located at longer times for lower temperatures.
The basic stress for an industrial application is determined from the group of rupture
stress curves DR found by experimental tests. The corresponding values are ex-
trapolated by taking into account the lower dispersion limit and safety factors which
arc fixed by agreement. The field of industrial applications (the shaded area in figure 1)
is situated below the transition curve. Furthermore, it is limited by Oxidation
phenomena which may occur during long periods of usage at high temperatures?
By way of example, diagrams of such basic Stresses of pipes are shown in annexes D to
G. These types of long-term hoop Stresses are necessary for the choice of the pipe
series and the calculation of the dimensions of the pipes.
As the observed scatter of test results is high, the tests, extrapolations and classifica-
tions of each type of pipe are performed using statistical methods. A suitable method is
the “Standard extrapolation method ”, which will form the subject of ISO/TR 9080.
Within the temperature ranges for each type of material, it is necessary to carry out
tests at several temperatures, where any two temperatures are separated by 10 K to
20 K, for at least five Stresses and for at least five test pieces per test, so that some time
periods are at least 104 h.
1) See GAUBE, GEBLER, MÜLLER, GONDRO, Zeitstandfestigkeit und Alterung von Rohren aus
HDPE, Kunst0f.e 75 (1985) p. 7.
vii
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 85844 : 1990 (E)
ISO 4433 describes a method of determining the resistance of polyolefin pipes to in-
dustrial products and other Chemical fluids using an immersion test and provides a
System for preliminary classification. The results only apply directly to non-pressure
pipes. For pipes containing fluids under pressure, this method only enables one to
reveal the incompatibilities between the fluid and the pipes. The resulting classification
of “satisfactory resistance” or “limited resistance ” shall be confirmed by tests of the
long-term creep strength under pressure.
The present test method, intended for the determination of the Chemical resistance
factorj&, gives examples of characteristic values of creep strength which express, for
a given stress and temperature, the resistance of a pipe to the fluid considered in com-
parison with its resistance to water.
The aim of this test method is
basic stress function
to determine the Chemical resistance factor fCR and the
a)
= f(t, T) with fluids more aggressive than water;
OB
b) to make test periods as short as possible and to keep costs as low as possible.
In view of the countless number of fluids, concentrations and mixtures used in various
industries, it is absolutely essential to have a test method and a method of extrapol-
ation simpler than those given in ISO 1167 and by the “Standard extrapolation
method” respectively which are valid for water and other wide-ranging applications.
The reduction in the tost of a test is not achieved by a reduction in the number of
necessary statistical tests or by applying high Stresses in the area situated above the
transition curve for water. The simplification sought is achieved
-
by carrying out the tests at high temperatures, and
-
by determining the median of failure (this method
the time to consists of stop-
the tests as soon as half the test pieces have failed).
ping
The function of the basic stress with water is to enable extrapolation of thef& values.
Examples of diagrams of such basic Stresses are given, for information, in annexes D to
G. When the results are applied to pipes of greater wall thickness, the differentes in
the structure and the internal Stresses induced in the Walls of such pipes are taken
into account.
The basic stress CJ
B estimated from the tests and extrapolation serves as a basis for the
calculation of the permissible stress. By definition, ag does not take into account
a) additional loads and various influences due to the fluids and temperatures
which, depending on the case in hand, may exert a stress in addition to that of the
pressure;
the physical or Chemical influence of the environment, or any special safety re-
b)
qui rements.
lt is up to experts to estimate the influence of these additional factors and to introduce
them into the calculations.
. . .
VIII
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 8584-1 : 1990 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Thermoplastics pipes for industrial applications under
Determination of the Chemical resistance
pressure -
factor and of the basic stress
Part 1 :
Polyolefin pipes
2 Normative references
1 Scope
The following Standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this patt of
1 .l This patt of ISO 8584 defines the basic stress DB as the
ISO 8584. At the time of publication, the editions indicated
reference value for determining the series S of polyolefin
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
pressure pipes and makes use of the classification of pipes ac-
agreements based on this part of ISO 8584 are encouraged to
cording to their nominal stress ON.
investigate the possibility of applying the most recent editions
of the Standards indicated below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
1.2 For applications in the water industry, this patt of
ISO 8584
ISO 3 : 1973, Preferred numbers - Series of preferred
-
numbers.
gives examples of the possible basic stress as a func-
tion of time and temperature for polyolefin pipes and
ISO 161-1: 1978, Thermoplastics pipes for the transport of
-
fluids - Nominal outside diameters and nominal pressures -
provides the design engineer with a method to study
Part 1: Me tric series.
the field of application of each class of pipes and how the
basic stress tan develop, with the aid of diagrams and
ISO 1167 : 1973, Plastics pipes for the transport of fluids -
tables.
Determination of the resistance to in ternal pressure.
ISO 3126: 1974, Plastics pipes - Measurement of dimensions.
1.3 As far as applications in the Chemical industry are con-
cerned, this part of ISO 8584
ISO 4665 : 1978, Thermoplastic pipes - Universal Wall thick-
- defines the Chemical resistance factorfCR, ness table.
-
ISO 4433 : 1984, Polyolefin pipes - Resistance to Chemical
specifies the test method to determinefC+
fluids - Immersion tes t me thod - System for preliminary
- classifica tion.
specifies a method of extrapolation to estimate the
development of the basic stress in the case of an aggressive
- ‘1 Plastics pipes for the transport of fluids -
fluid, and ISO/TR 9080:
Standard extrapola tion method for the long term resistance to
- constan t in ternal pressure.
illustrates in annex A a simplified laboratory apparatus,
resistant to corrosion, for use on pipes of 12 mm and 8 mm
in diameter.
3 Definitions
1.4 This patt of ISO 8584 may be applied in a similar manner
3.1 basic stress, og : Stress sustained in continuous opera-
to pipes made of other materials whose regression cun/es
tion, without failure and with an appropriate safety factor,
tan be represented by a bilinear model. The method of extra-
during a given period by the wall of a pipe exposed to a fluid
polation assumes knowledge of the basic stress function
under static pressure.
OB = f(t, T) with watet=.
1) To be published.
1
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 8584-1 : 1990 (EI
NOTE - If the test results are not scattered, and if the pipe material
lt is calculated using
tan be perfectly described by the empirical model Chosen, the regres-
sion fM = fbe) is equivalent to that of oe = f(tM). However, this is
-
the creep strength with water, determined experimen-
never the case as the material is never 100 % homogeneous: the
tally according to the “Standard extrapolation method” (see
model is an ideal case for, in reality, the results are scattered.
ISO/TR 9080),
The two regressions are therefore not equivalent, and the differente
between them increases with the degree of scatter. In the “Standard
-
a conventional safety coefficient C, and
extrapolation method ”, the stress is Chosen as an independent variable
[IM = f(a,)] and it is possible to show that the calculations made ac-
-
a Chemical resistance factor fCR determined according
cording to this method give less optimistic extrapolated results (see
to this patt of ISO 8584 (fCR = 1 for water).
ISO/TR 9080).
The safety coefficient C takes into account the composition of
the basic material (and its normal Variation), any accidental dif-
36 median failure time, tM : For a total of 10 test pieces of
ferences in manufacturing conditions and, as a result, any
the same dimensions, which are subjected simultaneously to a
variations in quality of a batch of pipes compared with the test
given test stress 0,’ the geometric mean of the times to failure
results.
tR of the fifth and sixth test pieces, i.e.
b lR5 + b tR6
3.2 basic stress function, OB = f(t, T): The Variation in OB
lg tM =
with time of a pipe in continuous Operation under the influence
2
of a given fluid, and with the temperature as a Parameter.
The test for any particular pressure value is stopped as soon as
The group of curves thus defined represents the entire
the sixth test piece fails; the results which would be obtained
behaviour of a pipe under internal pressure, as a function of
for the remaining four test pieces are not necessary.
time and temperature, under the influence of a given fluid.
nominal stress, ON: The basic stress of a pipe contain-
37
3.3 Chemical resistance factor, f& : For a given test
ing water at 20 OC under the nominal pressure PN, extrapolated
stress cre and temperature T, the ratio of the median failure
to 50 years.
times of two series of 10 test pieces taken from the same pipe
and filled respectively with water and a Chemical fluid, i.e.
3.8 test stress, B, : Circumferential stress (the axial stress is
tM, fluid
equal to half the circumferential stress) induced in the middle of
.fCR = -
the wall of a test piece which is closed at both ends and subject
tM, water
to internal pressure.
where
This conventional stress is calculated from the pressure ac-
pieces con-
is the median failure time of the test
cording to the following equation taken from ISO 1167 :
tM, fluid
taining Chemical fluid, in hours;
-
d
max - 6min
tM water iS the median failure time of the test pieces con-
Oe = Pe 26
min
taining water, in hours.
NOTE - Extrapolation may be carried out only if the median failure
times (and j& values) thus determined lie on the second straight line
is the test stress, in megapascals or newtons Square
Portion of the group of regression curves representing the basic stress Per
Oe
versus time (sec 3.2). mil limetre;
is the test pressure, in megapascals;
Pe
3.4 creep strength time, tR, until failure : Time interval
between the application of pressure and the appearance of a
is the maximum value of the mean outside diameter,
d,ax
leak (failure) which is due either to bursting or cracking under
in millimetres (determined from the circumference divided
stress or to weeping.
by d;
3.5 mathematical model of the median failure time,
6 min is the minimum wall thickness of the test piece, in
tM = f(0e) : The median failure times tM of a series of test
millimetres.
Stresses Ce follow the law of regression represented by the
following model :
NOTE - For Chemical resistance creep tests, the pipes contain the
Chemical fluid being used for the test and are placed in air or water.
Ig De = Q ’i - bi lg tM
For polyolefins, as for other known thermoplastics, this regres- 3.9 transition curve, (a,, t,) = f(T) : The curve representing
the Variation in (cr,, tl) as a function of the temperature, where
sion curve comprises an initial linear straight line portion with
a low gradient (at, bt), a Point of Change in gradient followed (a,, tl) are the coordinates of the Point of Change in gradient (or
transition Point) of the bilinear regression curves describing the
by another linear straight line Portion with a steeper gradient
long-term creep strength.
(02, bz), i.e. a2 > al and b2 > bt.
.
2
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SIST ISO 8584-1:1995
ISO 8584-1 : 1990 (El
towards shorter 5.1 Connections, fixed rigidly in the top of the pipe and
the transition Point moves
The Position of
temperature increases. enabling it to be attached to a pressure device [see ISO 1167 :
times and lower Stresses as the
1973, figure lall.
NOTE - The elaboration of a test method which enables extrapolation
These connections and the System for closing the bottom of
to industrial operating conditions is related to the fact that it is
the pipe shall be compatible with the Chemical fluid and with
necessary to obtain a sufficient number of Points beyond the transition
the pipe under test. The leakproofness of the lower end of the
cun/e (i.e. tM > fl).
pipe may be ensured by welding on a cap of suitable thickness.
The shape of the creep strength curve excludes the possibility of reduc-
ing the test period by applying Stresses in the area above the transition
curve for water. To reduce the test period, it is possible to take
5.2 Suitable pressure device, allowing the required
measurements at high temperatures as indicated in table 2.
pressure to be applied gradually and smoothly and to be main-
tained constant within + 1 % throughout the test.
In the case of a set of pipes simultaneously put under pressure,
4 Principle
the failure of one pipe shall not affect the others. Short inter-
ruptions are permitted, particularly to restore the level of the
Comparison, using creep strength tests on pipes taken from the
Chemical fluid in the Pipe.
same manufacturing batch, of the resistance of a pipe to
Chemical products with its resistance to water. The basic stress
values of pipes containing water setve as a reference for the
5.3 Manometers, with suitab
lle scales, to monitor the
choice of test Stresses to be used for pipes containing the fluid
pressure of the test pieces and to permit a reading to + 1 %.
under consideration.
This patt of ISO 8584 is thus based on the principle that to have 5.4 Heating System, capable of heating the test pieces to
the desired temperature and maintaining this temperature con-
a good resistance to Chemical products, a pipe must have a
stant to within + 1 K.
good resistance to water.
This part of ISO 8584 gives examples of basic stress values of
pipes containing water, classified according to the nominal
6 Test pieces
stress (see introduction) and Shows how such data tan be used
as a basis for establishing the dimensions of pressure pipes (see
annexes D to GL
. General requirements
61
The determination of the stress resistance is carried out in ac-
The pipes shall fulfil the quality and dimensional tolerante re-
cordante with ISO 1167. The liquid is introduced into sections
quirements as specified in the relevant product Standard. Com-
of the Pipe, which are themselves placed in air or water and
parative tests with water and the Chemical fluid shall be carried
subjected to a constant internal pressure at a constant
out on pipes from the same manufacturing batch. The test
temperature until failure. The tests are carried out at several
pieces shall consist of sections of Pipe, whose ends shall be
stress levels and at two different temperatures, to determine
smooth and tut Square.
the possible influence of these two Parameters.
lt is then possible to determine a correlation factor from the 6.2 Sampling
times to failure observed with a Chemical product and with
The test pieces shall be taken either from batches of current
water for a given test stress and temperature. This correlation
factor is called the “Chemical resistance factor” fCR (sec 3.3). production pipes, having a thickness close to that suitable
for the proposed application, or from specially prepared and
The Chemical resistance factorfCR varies from 0 to 1 depending
on the Chemical product. The value 1 corresponds to the case conditioned pipes having dimensions of 12 mm x 1 mm or
8 mm x 1 mm (see 6.5.2).
where water and the Chemical reagent have the same behav-
iour.
6.3 Free length
For extrapolation to operating conditions, the basic stress func-
tion for pipes containing water is taken as the reference. The
The free length of the test pieces between the connections
basic stress of a pipe containing a given fluid for an expected
shall comply with ISO 1167, i.e. it shall be greater than or equal
period of use and the pipe series may be determined from
to three times the outside diameter of the Pipe, with a minimum
the value of fCR.
value of 250 mm.
6.4 Number of test pieces
5 Apparatus
For the creep strength tests with water and the Chemical fluid,
The apparatus is in principle identical with that described in the miminum number of test pieces per stress and temperature
test shall be 10.
ISO 1167 and consists of the following Parts.
3
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SIST ISO 8584-1:1995
eo 8584-1 : 1990 0
8 Test temperatures
6.5 Pretreatment of the test pieces
Recommended test temperatures are given in table 2.
The tests may be carried out using two different types of test
pieces as follows.
Table 2
6.5.1 Method A
140 f 1 120 f 1 100 f 1 80 + 1 60 + 1
The test pieces are unannealed.
Propylene
homopolymer X X X
NOTE - ThefCR values obtained are valid for pipes
Proplylene
-
copolymer X X X
made of the same material and which are from the same
manufacturing batch, and Polybutene X X X
- Polyethylene (medium
whose thickness is at most 50
...
ISO
NORME
8584-l
INTERNATIONALE
Premiére édition
1990-03-01
Tubes en thermoplastiques pour les applications
industrielles sous pression - Détermination du
facteur de résistance chimique et de la
contrainte de base -
Partie 1 :
Tubes en polyoléfines
Thermoplas tics pipes for indus tria1 applications under pressure - De termina tion of
the chemical resistance factor and of the basic stress -
Part I : Polyolefin pipes
Numéro de référence
ISO 8584-l : 1990 (FI
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
Avant-propos . iv
V
Introduction .
Domaine d’application . 1
1
.............................................. 1
2 Références normatives.
1
3 Définitions. .
3
4 Principe .
3
5 Appareillage .
3
6 Eprouvettes. .
4
7 Liquidesd’essai .
8 Températures d’essai . 4
4
9 Choix de la contrainte et calcul de la pression d’essai. .
10 Modeopératoire . 5
11 Courbes de base de tenue à long terme avec l’eau . 5
12 Détermination de la fonction contrainte de base d’un fluide à la
température de service 7’~ et de la contrainte de base pour une tenue donnée.
.............................................
13 Choix de la série de tubes
.....................................................
14 Rapport d’essai
Annexes
8
A Appareillage de laboratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Exemplesdecalcul. 9
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Genéve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
608584-1:1990(F)
C Exemples de tableaux de contraintes de base en fonction de la
température de service TS, de la durée t et du facteur de résistance
chimiquefcR. 12
D Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en polyéthyléne de contrainte nominale ON = 5 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
E Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en polybutène de contrainte nominale aN = 8 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
F Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en homopolymère de propyléne de contrainte nominale crN = 6,3 MPa . . . . . . 18
G Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en copolymère de propylène de contrainte nominale ON = 5 MPa . . . . . . . . . .
19
. . .
III
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lso 8584-l : 1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8584-l a été élaborée par le comité technique
ISOITC 138, Tubes, raccords et robinetterie en matières plastiques pour le transport
des fluides.
L’ISO 8584 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Tubes en
thermoplas tiques pour les applications indus trielles sous pression
- Dé termina tion du
facteur de résistance chimique et de la contrainte de base:
-
Partie 7: Tubes en polyoléfines
-
Partie 2: Tubes en polymères halogénés [Rapport technique]
L’annexe A fait partie intégrante de la présente partie de I’ISO 8584. Les annexes B à G
sont données uniquement à titre d’information.
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ISO 8584-l : 1990 (FI
Introduction
La conception et le calcul des dimensions des canalisations sous pression, destinées au
transport des liquides ou des gaz, est une tâche complexe. II faut prendre en considéra-
tion l’influence des caractéristiques hydrauliques et de la matière qui sont plus ou
moins bien définies et dépendent en partie les unes des autres. Les techniques d’appli-
cation utilisent des règles simplifiées qui, par des méthodes itératives, permettent de
faire un choix optimal du type de matière et des dimensions du tube, de même que la
détermination des pressions admissibles en continu dans la canalisation.
La résistance du tube aux fluides véhiculés peut être exprimée comme étant la résis-
tance chimique à long terme dans des conditions d’emploi maintenues constantes (par
exemple la nature et la concentration du fluide, la température et la pression).
Conformément à I’ISO 161-1, la présente partie de I’ISO 8584 définit l’évolution dans le
temps t de la contrainte admissible dans la paroi du tube, due à l’action d’une pression
intérieure statique, comme la «fonction - contrainte de base)):
f(t)
OB, fluide, température, pression =
Les matières qui conviennent pour les canalisations sous pression sont réparties en
classes selon leur (contrainte nominale)) ON. Cette contrainte nominale correspond à la
contrainte de base DB extrapolée à 56 ans dans le cas de l’eau à 20 OC, sous la pression
nominale (PN) :
ON =
OB, 50, eau, 20 OC, PN
Outre les désignations de la matière et de la contrainte nominale, les tubes comportent
une autre désignation : le numéro de série S qui correspond à une série d’épaisseurs
donnée dans le tableau de I’ISO 4665. La définition de S est la suivante:
dem6 0
-= -
S=
26 P
où
est le diamètre extérieur nominal;
6 est l’épaisseur nominale de paroi;
est la pression de service.
P
En utilisant les valeurs nominales, cette équation devient alors
= PN x S
ON
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Par exemple, un tube à base de polyéthylène (PE) désigné par ON = 5 MPa et S5 a une
pression nominale
PN = 515 = 1
(ce qui correspond à 1 MPa ou 10 bar).
La conception des canalisations sous pression est à déterminer suivant le dénivelle-
ment, le débit maximal du fluide et d’autres exigences de conception. La vitesse
d’écoulement peut être, en règle générale et dans certaines limites, choisie librement.
Le choix adéquat des sections de passage du flux (section x vitesse = quantité de
fluide par unité de temps), c’est-à-dire des diamètres intérieurs des tubes d’un réseau,
permet alors de déterminer la pression nécessaire et, en conséquence, les exigences à
la tenue à long terme des tubes.
Après avoir déterminé, au préalable, la pression de service p exigée par les conditions
hydrauliques valables pour tous les diamètres, il est recommandé de choisir la série
d’épaisseurs de tube qui peut vraisemblablement convenir. Dans cette hypothèse et
suivant la formule indiquée ci-devant, la contrainte de service as a pour valeur:
= ps
OS
Les exigences relatives à la matière elle-même sont alors définies à partir de cette con-
trainte de service. Celle-ci doit être admissible avec le fluide véhiculé aux conditions de
température et de tenue dans le temps donné, et elle est le critère fondamental pour le
choix de la matière.
La série des tubes et le type de matière retenus conviennent pour réaliser un projet
donné si la contrainte de service as est égale ou inférieure à la contrainte de base oB
déterminée dans les conditions prescrites dans la présente partie de I’ISO 8584:
Si cette inégalité n’est
pas satisfaite, cela veut dire à première vue que le choix du
numéro de série des tu bes n’est pas correct.
Mais on peut aussi faire d’autres hypothèses à partir de données différentes. II faut par
exemple jouer aussi bien sur la série de tubes que sur la matière, ou augmenter le dia-
mètre des tubes pour travailler à une pression plus faible.
La tenue à long terme des tubes thermoplastiques soumis à une pression intérieure
avec de l’eau est en cours d’étude expérimentale d’une manière très détaillée depuis
des dizaines d’années. Les résultats sont représentés mathématiquement par une
courbe de régression de la forme:
Ig 0 = a - b Ig t
Dans ce cas, la courbe de régression est une droite. Si les essais atteignent de longues
durées, à des températures élevées et/ou sous l’influence de fluides agressifs, la pente
de la droite de régression devient plus forte. La présente partie de I’ISO 8584 est appli-
cable a condition que la courbe de la tenue dans le temps puisse être représentée par
un modele bilinéaire, c’est-à-dire une ligne droite brisée (avec un coude).
Chacune des deux portions
de droite de la courbe peut représentée par une
droite de régression :
lg o = ai - bi lg t
La première portion de droite a pour constantes a1 et bl et la seconde, à pente plus
forte, a2 et b2. En prenant la température comme paramètre, on obtient un faisceau de
courbes de régression qui permet de bien connaître le comportement dans le temps
d’une matiere pour tubes donnée (voir figure 1).
vi
---------------------- Page: 6 ----------------------
-
courbes de régression (de la contrainte, aR)
courbes de la contrainte de base, oB
Courbe de transition--\
Limite d’oxydation
Figure 1 - Faisceau de courbes de régression
La courbe qui relie les coudes, appelée courbe de transition, indique l’évolution de ces
coudes en fonction du temps et de la température. Le coude est ainsi à une durée
d’autant plus longue que la température est plus basse.
La contrainte de base pour les applications industrielles est déterminée à partir du fais-
ceau de courbes de régression confirmé par des essais expérimentaux. Les valeurs cor-
respondantes sont extrapolées en tenant compte de la limite inférieure de la dispersion
et des facteurs de sécurité fixés par convention. Le domaine d’applications industrielles
se situe en dessous de la courbe de transition (surface pointillée de la figure 1). II est
limité par les phénomènes d’oxydation qui peuvent se manifester sur de longues durées
à des températures élevées?
Les diagrammes des contraintes de base de différentes polyoléfines sont donnés
comme exemples dans les annexes D à G. Ces types de courbes de contraintes à long
terme sont nécessaires pour le choix de la série de tubes et le calcul des dimensions des
tubes.
En raison des dispersions observées, les essais, les extrapolations et les classements de
chaque sorte de tube sont effectués d’après des méthodes statistiques. La méthode
normalisée d’extrapolation qui fera l’objet de I’ISO/TR 9080 fournira des indications
précises. Dans la gamme de températures propre à chaque matière, il faut effectuer
des essais à plusieurs températures échelonnées de 10 K à 20 K, à au moins cinq con-
traintes et sur au moins cinq éprouvettes, de telle sorte que quelques durées soient au
moins de 104 h.
1) Voir GAUBE, GEBLER, MÜLLER, GONDRO, Zeitstandfestigkeit und Alterung von Rohren aus
HDPE, Kunstoffe 75 (1985) p. 7.
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
L’ISO 4433: 1984 décrit une méthode de détermination de la résistance des tubes en
polyoléfines aux produits industriels et aux autres fluides chimiques à l’aide d’un essai
,
d’immersion et fournit un système de classification préliminaire. Les résultats ne sont
applicables directement qu’aux canalisations sans pression. Dans le cas des fluides
sous pression, cette méthode permet seulement de déceler les incompatibilités entre
fluide et matière. Un résultat ((résistance satisfaisante» ou «résistance limitée)) doit être
confirmé par des essais de tenue à long terme sous pression.
La présente méthode d’essai, destinée à la détermination du facteur&, donne des
exemples de valeurs caractéristiques de la tenue dans le temps qui expriment, à une
contrainte et à une température données, la résistance d’un tube au fluide considéré
par rapport à l’eau.
Le but de cette méthode d’essai est
a) de déterminer le facteur de résistance chimique fCR et la fonction de la con-
=
trainte de base oB f(t, 7’) pour des fluides plus agressifs que l’eau;
b) d’avoir des durées d’essais et des coûts les plus réduits possible.
En considérant le nombre incalculable de fluides, de concentrations et de mélanges uti-
lisés dans les différentes industries, il est absolument nécessaire de pouvoir disposer
d’une méthode d’essai et d’une méthode d’extrapolation plus simple que celles don-
nées, respectivement, dans I’ISO 1167 et par la méthode normalisée d’extrapolation,
valables pour l’eau et d’autres applications très répandues.
La réduction des coûts ne doit pas se faire au détriment du nombre d’essais statistique-
ment nécessaire et en appliquant des contraintes élevées situées au-dessus de la
courbe de transition de l’eau. La simplification recherchée est obtenue
quand les essais sont effectués à des températures élevées;
-
quand on détermine la médiane des durées (cette méthode consiste à arrêter
les essais dés la rupture de la première moitié des éprouvettes).
La fonction de la contrainte de base pour l’eau sert à extrapoler les valeurs du fCR. Des
exemples de diagrammes de telles contraintes de base sont donnés, pour information,
dans les annexes D à G. La transposition à des tubes de plus grandes épaisseurs doit
tenir compte de la différence de structure et des contraintes internes induites dans la
paroi de tels tubes.
extrapolation sert de
oB en tant q ue résultat des essais et de 1’
La contrainte de base
admissible. , Par 8 défini tion oB ne tient pas compte
base pour le calcul de la con trainte
et à la température, qui
a) des charges et des efforts alternés, dus aux fluides
le de pression;
la
exercent éventuellement une contrainte qui s’ajoute à tel
milieu ambiant et des prescrip-
b) de l’influence d’ordre physique ou chimique du
tions de sécurité.
nfluence de ces facteu rs
C’est du domaine des experts de porter un jugement sur I’i
supplémentaires et de les introdui re dans les calculs.
. . .
VIII
---------------------- Page: 8 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 8584-l : 1990 (F)
Tubes en thermoplastiques pour les applications
Détermination du facteur
industrielles sous pression -
de résistance chimique et de la contrainte de base -
Partie 1 :
Tubes en polyoléfines
tions valables pour la présente partie de I’ISO 8584. Au moment
1 Domaine d’application
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
La présente partie de I’ISO 8584 définit la contrainte de
1.1
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
base oB comme une valeur d’identification fondamentale en
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 8584 sont invi-
vue de la détermination des séries de tubes de pression S en
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
polyoléfines et utilise la classification des tubes d’après leur
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI
contrainte nominale ON.
et de I’ISO possédent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné.
1.2 Pour les applications à l’industrie de l’eau, la présente
ISO 3 : 1973, Nombres normaux - Séries de nombres nor-
partie de I’ISO 8584
maux.
- donne des exemples de contraintes de base possibles
pour tubes en polyoléfines, en fonction du temps et de la
ISO 161-l : 1978, Tubes en thermoplastiques pour le transport
température, et
des fluides - Diamètres exterieurs nominaux et pressions
- Partie 1: Série métrique.
nominales
- fournit à l’ingénieur une méthode pour l’étude du
domaine d’application propre à chacun des types de tubes
ISO 1167 : 1973, Tubes en matieres plastiques pour le transport
et de la possible évolution de la contrainte de base, à l’aide
des fluides - Détermination de la resistance à la pression inte-
de diagrammes et de tableaux.
rieure.
1.3 En ce qui concerne les domaines d’applications indus-
ISO 3126: 1974, Tubes en matieres plastiques - Mesurage des
trielles, la présente partie de I’ISO 8584
dimensions.
- définit le facteur de résistance chimique fCR,
ISO 4065 : 1978, Tubes en thermoplastiques - Tableau univer-
- prescrit la méthode d’essai pour déterminer le fcR,
sel des epaisseurs de paroi.
- prescrit une méthode d’extrapolation pour determiner
ISO 4433 : 1984, Tubes en polyolefïnes - Résistance aux flui-
l’évolution de la contrainte de base dans le cas d’un fluide
Methode d’essai par immersion - Système
des chimiques -
agressif, et
de classifïca tion preliminaire.
- décrit dans l’annexe A un appareillage de laboratoire
- 1 ) Canalisations en ma tieres plastiques pour le
simplifié, résistant à la corrosion, pour des tubes de 12 mm ISO/TR 9080:
et 8 mm de diamètre. transport des fluides - Me thode normalisee d’extrapolation
pour la resistance a long terme a la pression in terieure cons-
tan te.
1.4 La présente partie de I’ISO 8584 peut être appliquée dans
le même esprit à d’autres tubes dont les courbes sont con-
formes à un modele bilinéaire. La méthode d’extrapolation
présume la connaissance de la fonction contrainte de base
3 Définitions
oB = fit, T) pour l’eau.
3.1 contrainte de base, oB : Contrainte supportée, en
2 Références normatives
régime continu, sans défaillance et avec une sécurité convena-
ble pendant une duree donnée, par la paroi d’une canalisation
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi- exposée à un fluide sous une pression statique.
1) À publier.
1
---------------------- Page: 9 ----------------------
lso 8!j84-1 : 1990 (FI
Elle est obtenue à l’aide portion linéaire à faible pente (a,, b,) puis après un «coude»
une autre portion linéaire à pente plus forte (Q, b$, c’est-à-dire
-
de la résistance dans le temps à l’eau, déterminée expé- a2 > a1 et b2 > b,.
rimentalement conformément à la «méthode normalisée
d’extrapolation» (voir ISO/TR 9080), NOTE - Si les résultats d’essai ne sont pas dispersés, et si le matériau
peut être parfaitement décrit par le modéle empirique choisi, la régres-
sion tM = f(o,) est équivalente à celle de oe = f(tM). Cependant, il
-
d’un coefficient de sécurité conventionnel C, et
n’en est jamais ainsi car le matériau n’est pas homogène à 100 % : le
modéle est un cas idéal car, en réalité, les observations sont disper-
-
d’un facteur de résistance chimique fcR déterminé con-
sées.
formément à la présente partie de I’ISO 8584 (fCR = 1 pour
Les deux régressions ne sont alors plus identiques et l’écart entre elles
l’eau).
augmente avec la dispersion. Dans la méthode normalisée d’extrapola-
tion (voir ISO/TR 9080), on a choisi la contrainte comme variable indé-
Le coefficient de sécurité C tient compte de la composition de
pendante [tM = f(a,)] et il est possible de montrer que les calculs
la matiere de base et de ses variations normales, des écarts
effectués d’après cette version donnent des résultats extrapolés moins
accidentels des conditions de fabrication et, par suite, des
optimistes.
variations de qualité d’un lot de tubes par rapport aux résultats
d’essai.
3.6 tenue médiane ou «médiane», tM: Pour un total de 10
éprouvettes de mêmes dimensions, soumises simultanément à
3.2 fonction contrainte de base, c$ = f (t, T) : Variation
une contrainte donnée &, moyenne géométrique des tenues tR
de oB dans le temps des tubes sous l’influence du fluide véhi-
de la cinquième et de la sixième de ces éprouvettes, c’est-à-dire
culé en régime permanent, et avec la température comme para-
metre.
b tR5 + Ig tR6
Ig tM =
Le faisceau de courbes ainsi défini représente l’ensemble du
2
comportement d’un tube sous pression intérieure en fonction
du temps et de la température, sous l’action d’un fluide donné.
L’essai à un niveau de pression est terminé dès que la sixième
rupture est obtenue; les résultats finals des quatre autres
éprouvettes, qui nécessiteraient des temps beaucoup plus
3.3 facteur de résistance chimique, fCR: À une contrainte
longs, ne sont pas nécessaires.
d’essai ae et à une température T données, quotient de la
médiane des deux séries de 10 éprouvettes, prélevées dans le
même tube, et remplies respectivement d’eau et de produit chi-
3.7 contrainte nominale, ON: Contrainte de base oB extra-
mique, c’est-à-dire
polée à 50 ans d’un tube contenant de l’eau à 20 OC sous une
pression nominale PN.
tM, fluide
fCR = -
tM, eau
3.8 contrainte d’essai, 0, : Contrainte tangentielle (la con-
où
trainte axiale est égale à la moitié de la contrainte tangentielle)
induite au milieu de la paroi d’une éprouvette qui est fermée aux
est la médiane de la série d’éprouvettes contenant
tM, fluide
deux extrémités et soumise à une pression intérieure.
le produ it chimique, en heures;
Cette contrainte conventionnelle se calcule à partir de la pres-
tM eau est la média ne de la série d’éprouvettes contenant
sion, selon l’équation suivante, extraite de I’ISO 1167:
l’eau, en heures.
Jmax - Gmin
L’extrapolation peut s’appliquer seulement si les médianes
NOTE -
(Te = Pe 26
(et valeurs fCR) ainsi définies se trouvent sur la deuxième portion du
min
faisceau de courbes de régression représentant la contrainte de base en
fonction de la durée (voir 3.2).
où
3.4 tenue dans le temps jusqu’à la défaillance, tR: Inter-
est la contrainte d ‘essai, en mégapascals ou newtons
Oe
valle de temps compris entre l’application de la pression et
millimètre carré;
Par
l’apparition d’une fuite (défaillance) due soit à un éclatement,
soit à une fissuration sous contrainte ou à un perlage.
est la pression d’essai, en mégapascals;
Pe
est la valeur maximale du diamètre extérieur moyen,
3.5 modele mathématique de la tenue médiane,
dmax
en millimètres (mesuré à partir de la circonférence et divisé
tM = f (a,) : Les médianes tM d’une serie de contraintes d’essai
par 71);
Ue suivent la loi de régression représentée par le modèle sui-
vant :
6 min est l’épaisseur minimale de la paroi de I’éprou vette,
Ig (Te = ai - bi lg tM en millimétres.
Pour les polyoléfines, comme pour d’autres thermoplastiques
- Pour les essais de tenue chimique, les tubes contiennent le
NOTE
connus, cette courbe de régression comporte une première fluide à utiliser pour l’essai et sont placés dans l’air ou dans l’eau.
2
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO8584-1:1990 (FI
3.9 courbe de transition, @, tl) = f(T) : Les coordonnées 5.1 Embouts, fixés d’une manière rigide aux extrémités
du point d’intersection des deux branches linéaires étant (al, t,), supérieures des tubes et permettant de les raccorder à un dis-
variation de (a,, tl) en fonction de la température, c’est-à-dire positif de mise sous pression [voir ISO 1167 : 1973, figure la)].
Ces embouts et le systéme de fermeture de l’extrémité infé-
(a,, tl) = f(T)
rieure des tubes doivent être compatibles avec la nature du
La position du coude se décale vers fluide chimique et les tubes essayés. L’étanchéité de l’extrémité
des durées plu s courtes et
des contraintes plus faibles, quand la température s’élève. inférieure des tubes peut être réalisée par soudage d’un cha-
peau d’épaisseur convenable.
NOTE - L’élaboration d’une méthode d’essai, qui doit permettre une
extrapolation à des conditions d’emploi industrielles, est liée au fait
5.2 Dispositif approprie de mise sous pression, permet-
qu’il faut obtenir un nombre de points suffisant au-delà de la courbe de
transition (c’est-à-dire tM > tl). tant d’appliquer progressivement et sans à-coups la pression
requise et de la maintenir ensuite constante à -f: 1 % durant
La forme de la courbe de résistance dans le temps exclut la possibilité
tout l’essai.
de réduire la durée des essais en appliquant des contraintes dans le
domaine situé au-dessus de la courbe de transition de l’eau. Pour dimi-
nuer la durée des essais, il est possible de réaliser les mesurages à des
Dans le cas d’une batterie de tubes mis simultanément sous
températures élevées indiquées dans le tableau 2.
pression, la rupture de l’un d’eux ne doit pas apporter de per-
turbations aux autres. Des interruptions de courte durée sont
permises, en particulier pour rétablir le niveau de l’agent chimi-
4 Principe
que dans le tube.
Comparaison, sur des tubes provenant du même lot de fabrica-
5.3 Manomètres, d’échelles convenables, pour
contrôler la
tion, des essais de résistance aux produits chimiques par rap-
pression des éprouvettes, et permettre une lecture à + 1%.
port aux essais de tenue à l’eau. Les valeurs de la contrainte de
base de l’eau servent de référence pour le choix des contraintes
d’essai en présence du fluide considéré.
54 Système de chauffage, permettan t de porter les tubes
à’la température voulue et de la maintenir constante à I!I 1 K.
La présente partie de I’ISO 8584 est basée ainsi sur le principe
que, pour avoir une bonne résistance aux produits chimiques,
un tube doit nécessairement avoir une bonne tenue à l’eau.
6 Éprouvettes
La présente partie de I’ISO 8584 donne des exemples de valeurs
de contraintes de base pour l’eau de différents tubes classes
selon leur contrainte nominale (voir introduction) et indique
6.1 Spécifications générales
comment ces données peuvent servir de base pour le calcul des
Les tubes doivent satisfaire aux prescriptions de qualité et de
dimensions des tubes sous pression (voir annexes D à G).
tolérance telles que spécifiées dans les normes de produit. Les
La détermination des tenues est effectuée conformément à
essais comparatifs entre l’eau et l’agent chimique doivent être
I’ISO 1167. Le liquide est introduit dans les éléments de tube effectués avec des tubes provenant du même lot de fabrication.
qui sont eux-mêmes placés dans l’air ou dans l’eau et soumis à
une pression intérieure et à une température constantes jusqu’à Les éprouvettes doivent être constituées par des portions de
la défaillance. Les essais doivent être effectués à plusieurs con- tubes dont les extrémités doivent être lisses et perpendicu-
traintes et à deux températures, afin de déterminer l’influence laires.
éventuelle de ces deux paramètres.
6.2 Échantillonnage
Ensuite, il est possible de déterminer un facteur de corrélation à
partir des durées observées avec un produit chimique et avec
Les éprouvettes doivent être prélevées soit sur des tubes de
l’eau pour une contrainte d’essai et une température données.
fabrication courante et d’épaisseur proche de l’application con-
Ce facteur de corrélation se nomme ((facteur de résistance chi-
sidérée, soit sur des tubes de dimensions 12 mm x 1 mm ou
mique, f&) (Voir 3.3). Suivant le produit chimique a essayer,
8 mm x 1 mm conditionnés spécialement (voir 6.52).
ce facteur varie de 0 à 1. La valeur 1 correspond au cas où l’eau
et le réactif chimique ont le même comportement.
6.3 Longueur libre
Pour l’extrapolation aux conditions de service, la fonction con-
trainte de base pour l’eau est prise comme référence. La con-
La longueur libre entre les embouts doit être conforme à
trainte de base pour un fluide donné et une durée d’emploi pré-
I’ISO 1167, c’est-à-dire supérieure ou égale à trois fois le diamé-
vue, ainsi que la série d’épaisseur de tubes, peuvent être déter-
tre extérieur du tube, avec un minimum de 250 mm.
minées a l’aide du &.
6.4 Nombre d’éprouvettes
5 Appareillage
Pour les essais de tenue à l’eau et de résistance à un fluide chi-
L’appareillage est conforme à celui décrit dans I’ISO 1167 et mique, le nombre minimal d’éprouvettes par contrainte et par
comporte les éléments suivants : température d’essai doit être de 10.
3
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 8584-1 : 1990 (FI
6.5 Conditionnement des éprouvettes 8 Températures d’essai
Les températures d’essai recommandées sont données dans le
Deux méthodes de conditionnement des éprouvettes peuvent
tableau 2.
être utilisées.
Tableau 2
6.5.1 Méthode A
MO*1 12Ok 1 1OOzkl 80 + 1 60 + 1
Les tubes sont non recuits.
Homopolymère de
propyléne X X
NOTE - Les facteurs& obtenus sont valables pour les tubes
Copolymère de
- à base de la même matiere et de la même provenance, et propylène X X
-
dont l’épaisseur est au maximum supérieure de 50 % à celle du Polybuténe X X
tube essaye, si cette épaisseur est inférieure ou égale à 3 mm.
Polyéthyléne (moyenne
et haute densité) x x
6.5.2 M&hode B
II est recommandé de commencer les essais par les températu-
res les plus élevées.
Les tubes sont recuits.
Les essais sont effectués avec l’appareillage de laboratoire
9 Choix de la contrainte d’essai et calcul
...
ISO
NORME
8584-l
INTERNATIONALE
Premiére édition
1990-03-01
Tubes en thermoplastiques pour les applications
industrielles sous pression - Détermination du
facteur de résistance chimique et de la
contrainte de base -
Partie 1 :
Tubes en polyoléfines
Thermoplas tics pipes for indus tria1 applications under pressure - De termina tion of
the chemical resistance factor and of the basic stress -
Part I : Polyolefin pipes
Numéro de référence
ISO 8584-l : 1990 (FI
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
Avant-propos . iv
V
Introduction .
Domaine d’application . 1
1
.............................................. 1
2 Références normatives.
1
3 Définitions. .
3
4 Principe .
3
5 Appareillage .
3
6 Eprouvettes. .
4
7 Liquidesd’essai .
8 Températures d’essai . 4
4
9 Choix de la contrainte et calcul de la pression d’essai. .
10 Modeopératoire . 5
11 Courbes de base de tenue à long terme avec l’eau . 5
12 Détermination de la fonction contrainte de base d’un fluide à la
température de service 7’~ et de la contrainte de base pour une tenue donnée.
.............................................
13 Choix de la série de tubes
.....................................................
14 Rapport d’essai
Annexes
8
A Appareillage de laboratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Exemplesdecalcul. 9
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-121 1 Genéve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
608584-1:1990(F)
C Exemples de tableaux de contraintes de base en fonction de la
température de service TS, de la durée t et du facteur de résistance
chimiquefcR. 12
D Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en polyéthyléne de contrainte nominale ON = 5 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
E Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en polybutène de contrainte nominale aN = 8 MPa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
F Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en homopolymère de propyléne de contrainte nominale crN = 6,3 MPa . . . . . . 18
G Exemples de courbes de contraintes de base pour l’eau des tubes
en copolymère de propylène de contrainte nominale ON = 5 MPa . . . . . . . . . .
19
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
lso 8584-l : 1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8584-l a été élaborée par le comité technique
ISOITC 138, Tubes, raccords et robinetterie en matières plastiques pour le transport
des fluides.
L’ISO 8584 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Tubes en
thermoplas tiques pour les applications indus trielles sous pression
- Dé termina tion du
facteur de résistance chimique et de la contrainte de base:
-
Partie 7: Tubes en polyoléfines
-
Partie 2: Tubes en polymères halogénés [Rapport technique]
L’annexe A fait partie intégrante de la présente partie de I’ISO 8584. Les annexes B à G
sont données uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8584-l : 1990 (FI
Introduction
La conception et le calcul des dimensions des canalisations sous pression, destinées au
transport des liquides ou des gaz, est une tâche complexe. II faut prendre en considéra-
tion l’influence des caractéristiques hydrauliques et de la matière qui sont plus ou
moins bien définies et dépendent en partie les unes des autres. Les techniques d’appli-
cation utilisent des règles simplifiées qui, par des méthodes itératives, permettent de
faire un choix optimal du type de matière et des dimensions du tube, de même que la
détermination des pressions admissibles en continu dans la canalisation.
La résistance du tube aux fluides véhiculés peut être exprimée comme étant la résis-
tance chimique à long terme dans des conditions d’emploi maintenues constantes (par
exemple la nature et la concentration du fluide, la température et la pression).
Conformément à I’ISO 161-1, la présente partie de I’ISO 8584 définit l’évolution dans le
temps t de la contrainte admissible dans la paroi du tube, due à l’action d’une pression
intérieure statique, comme la «fonction - contrainte de base)):
f(t)
OB, fluide, température, pression =
Les matières qui conviennent pour les canalisations sous pression sont réparties en
classes selon leur (contrainte nominale)) ON. Cette contrainte nominale correspond à la
contrainte de base DB extrapolée à 56 ans dans le cas de l’eau à 20 OC, sous la pression
nominale (PN) :
ON =
OB, 50, eau, 20 OC, PN
Outre les désignations de la matière et de la contrainte nominale, les tubes comportent
une autre désignation : le numéro de série S qui correspond à une série d’épaisseurs
donnée dans le tableau de I’ISO 4665. La définition de S est la suivante:
dem6 0
-= -
S=
26 P
où
est le diamètre extérieur nominal;
6 est l’épaisseur nominale de paroi;
est la pression de service.
P
En utilisant les valeurs nominales, cette équation devient alors
= PN x S
ON
---------------------- Page: 5 ----------------------
Par exemple, un tube à base de polyéthylène (PE) désigné par ON = 5 MPa et S5 a une
pression nominale
PN = 515 = 1
(ce qui correspond à 1 MPa ou 10 bar).
La conception des canalisations sous pression est à déterminer suivant le dénivelle-
ment, le débit maximal du fluide et d’autres exigences de conception. La vitesse
d’écoulement peut être, en règle générale et dans certaines limites, choisie librement.
Le choix adéquat des sections de passage du flux (section x vitesse = quantité de
fluide par unité de temps), c’est-à-dire des diamètres intérieurs des tubes d’un réseau,
permet alors de déterminer la pression nécessaire et, en conséquence, les exigences à
la tenue à long terme des tubes.
Après avoir déterminé, au préalable, la pression de service p exigée par les conditions
hydrauliques valables pour tous les diamètres, il est recommandé de choisir la série
d’épaisseurs de tube qui peut vraisemblablement convenir. Dans cette hypothèse et
suivant la formule indiquée ci-devant, la contrainte de service as a pour valeur:
= ps
OS
Les exigences relatives à la matière elle-même sont alors définies à partir de cette con-
trainte de service. Celle-ci doit être admissible avec le fluide véhiculé aux conditions de
température et de tenue dans le temps donné, et elle est le critère fondamental pour le
choix de la matière.
La série des tubes et le type de matière retenus conviennent pour réaliser un projet
donné si la contrainte de service as est égale ou inférieure à la contrainte de base oB
déterminée dans les conditions prescrites dans la présente partie de I’ISO 8584:
Si cette inégalité n’est
pas satisfaite, cela veut dire à première vue que le choix du
numéro de série des tu bes n’est pas correct.
Mais on peut aussi faire d’autres hypothèses à partir de données différentes. II faut par
exemple jouer aussi bien sur la série de tubes que sur la matière, ou augmenter le dia-
mètre des tubes pour travailler à une pression plus faible.
La tenue à long terme des tubes thermoplastiques soumis à une pression intérieure
avec de l’eau est en cours d’étude expérimentale d’une manière très détaillée depuis
des dizaines d’années. Les résultats sont représentés mathématiquement par une
courbe de régression de la forme:
Ig 0 = a - b Ig t
Dans ce cas, la courbe de régression est une droite. Si les essais atteignent de longues
durées, à des températures élevées et/ou sous l’influence de fluides agressifs, la pente
de la droite de régression devient plus forte. La présente partie de I’ISO 8584 est appli-
cable a condition que la courbe de la tenue dans le temps puisse être représentée par
un modele bilinéaire, c’est-à-dire une ligne droite brisée (avec un coude).
Chacune des deux portions
de droite de la courbe peut représentée par une
droite de régression :
lg o = ai - bi lg t
La première portion de droite a pour constantes a1 et bl et la seconde, à pente plus
forte, a2 et b2. En prenant la température comme paramètre, on obtient un faisceau de
courbes de régression qui permet de bien connaître le comportement dans le temps
d’une matiere pour tubes donnée (voir figure 1).
vi
---------------------- Page: 6 ----------------------
-
courbes de régression (de la contrainte, aR)
courbes de la contrainte de base, oB
Courbe de transition--\
Limite d’oxydation
Figure 1 - Faisceau de courbes de régression
La courbe qui relie les coudes, appelée courbe de transition, indique l’évolution de ces
coudes en fonction du temps et de la température. Le coude est ainsi à une durée
d’autant plus longue que la température est plus basse.
La contrainte de base pour les applications industrielles est déterminée à partir du fais-
ceau de courbes de régression confirmé par des essais expérimentaux. Les valeurs cor-
respondantes sont extrapolées en tenant compte de la limite inférieure de la dispersion
et des facteurs de sécurité fixés par convention. Le domaine d’applications industrielles
se situe en dessous de la courbe de transition (surface pointillée de la figure 1). II est
limité par les phénomènes d’oxydation qui peuvent se manifester sur de longues durées
à des températures élevées?
Les diagrammes des contraintes de base de différentes polyoléfines sont donnés
comme exemples dans les annexes D à G. Ces types de courbes de contraintes à long
terme sont nécessaires pour le choix de la série de tubes et le calcul des dimensions des
tubes.
En raison des dispersions observées, les essais, les extrapolations et les classements de
chaque sorte de tube sont effectués d’après des méthodes statistiques. La méthode
normalisée d’extrapolation qui fera l’objet de I’ISO/TR 9080 fournira des indications
précises. Dans la gamme de températures propre à chaque matière, il faut effectuer
des essais à plusieurs températures échelonnées de 10 K à 20 K, à au moins cinq con-
traintes et sur au moins cinq éprouvettes, de telle sorte que quelques durées soient au
moins de 104 h.
1) Voir GAUBE, GEBLER, MÜLLER, GONDRO, Zeitstandfestigkeit und Alterung von Rohren aus
HDPE, Kunstoffe 75 (1985) p. 7.
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
L’ISO 4433: 1984 décrit une méthode de détermination de la résistance des tubes en
polyoléfines aux produits industriels et aux autres fluides chimiques à l’aide d’un essai
,
d’immersion et fournit un système de classification préliminaire. Les résultats ne sont
applicables directement qu’aux canalisations sans pression. Dans le cas des fluides
sous pression, cette méthode permet seulement de déceler les incompatibilités entre
fluide et matière. Un résultat ((résistance satisfaisante» ou «résistance limitée)) doit être
confirmé par des essais de tenue à long terme sous pression.
La présente méthode d’essai, destinée à la détermination du facteur&, donne des
exemples de valeurs caractéristiques de la tenue dans le temps qui expriment, à une
contrainte et à une température données, la résistance d’un tube au fluide considéré
par rapport à l’eau.
Le but de cette méthode d’essai est
a) de déterminer le facteur de résistance chimique fCR et la fonction de la con-
=
trainte de base oB f(t, 7’) pour des fluides plus agressifs que l’eau;
b) d’avoir des durées d’essais et des coûts les plus réduits possible.
En considérant le nombre incalculable de fluides, de concentrations et de mélanges uti-
lisés dans les différentes industries, il est absolument nécessaire de pouvoir disposer
d’une méthode d’essai et d’une méthode d’extrapolation plus simple que celles don-
nées, respectivement, dans I’ISO 1167 et par la méthode normalisée d’extrapolation,
valables pour l’eau et d’autres applications très répandues.
La réduction des coûts ne doit pas se faire au détriment du nombre d’essais statistique-
ment nécessaire et en appliquant des contraintes élevées situées au-dessus de la
courbe de transition de l’eau. La simplification recherchée est obtenue
quand les essais sont effectués à des températures élevées;
-
quand on détermine la médiane des durées (cette méthode consiste à arrêter
les essais dés la rupture de la première moitié des éprouvettes).
La fonction de la contrainte de base pour l’eau sert à extrapoler les valeurs du fCR. Des
exemples de diagrammes de telles contraintes de base sont donnés, pour information,
dans les annexes D à G. La transposition à des tubes de plus grandes épaisseurs doit
tenir compte de la différence de structure et des contraintes internes induites dans la
paroi de tels tubes.
extrapolation sert de
oB en tant q ue résultat des essais et de 1’
La contrainte de base
admissible. , Par 8 défini tion oB ne tient pas compte
base pour le calcul de la con trainte
et à la température, qui
a) des charges et des efforts alternés, dus aux fluides
le de pression;
la
exercent éventuellement une contrainte qui s’ajoute à tel
milieu ambiant et des prescrip-
b) de l’influence d’ordre physique ou chimique du
tions de sécurité.
nfluence de ces facteu rs
C’est du domaine des experts de porter un jugement sur I’i
supplémentaires et de les introdui re dans les calculs.
. . .
VIII
---------------------- Page: 8 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 8584-l : 1990 (F)
Tubes en thermoplastiques pour les applications
Détermination du facteur
industrielles sous pression -
de résistance chimique et de la contrainte de base -
Partie 1 :
Tubes en polyoléfines
tions valables pour la présente partie de I’ISO 8584. Au moment
1 Domaine d’application
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
La présente partie de I’ISO 8584 définit la contrainte de
1.1
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
base oB comme une valeur d’identification fondamentale en
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 8584 sont invi-
vue de la détermination des séries de tubes de pression S en
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
polyoléfines et utilise la classification des tubes d’après leur
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI
contrainte nominale ON.
et de I’ISO possédent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné.
1.2 Pour les applications à l’industrie de l’eau, la présente
ISO 3 : 1973, Nombres normaux - Séries de nombres nor-
partie de I’ISO 8584
maux.
- donne des exemples de contraintes de base possibles
pour tubes en polyoléfines, en fonction du temps et de la
ISO 161-l : 1978, Tubes en thermoplastiques pour le transport
température, et
des fluides - Diamètres exterieurs nominaux et pressions
- Partie 1: Série métrique.
nominales
- fournit à l’ingénieur une méthode pour l’étude du
domaine d’application propre à chacun des types de tubes
ISO 1167 : 1973, Tubes en matieres plastiques pour le transport
et de la possible évolution de la contrainte de base, à l’aide
des fluides - Détermination de la resistance à la pression inte-
de diagrammes et de tableaux.
rieure.
1.3 En ce qui concerne les domaines d’applications indus-
ISO 3126: 1974, Tubes en matieres plastiques - Mesurage des
trielles, la présente partie de I’ISO 8584
dimensions.
- définit le facteur de résistance chimique fCR,
ISO 4065 : 1978, Tubes en thermoplastiques - Tableau univer-
- prescrit la méthode d’essai pour déterminer le fcR,
sel des epaisseurs de paroi.
- prescrit une méthode d’extrapolation pour determiner
ISO 4433 : 1984, Tubes en polyolefïnes - Résistance aux flui-
l’évolution de la contrainte de base dans le cas d’un fluide
Methode d’essai par immersion - Système
des chimiques -
agressif, et
de classifïca tion preliminaire.
- décrit dans l’annexe A un appareillage de laboratoire
- 1 ) Canalisations en ma tieres plastiques pour le
simplifié, résistant à la corrosion, pour des tubes de 12 mm ISO/TR 9080:
et 8 mm de diamètre. transport des fluides - Me thode normalisee d’extrapolation
pour la resistance a long terme a la pression in terieure cons-
tan te.
1.4 La présente partie de I’ISO 8584 peut être appliquée dans
le même esprit à d’autres tubes dont les courbes sont con-
formes à un modele bilinéaire. La méthode d’extrapolation
présume la connaissance de la fonction contrainte de base
3 Définitions
oB = fit, T) pour l’eau.
3.1 contrainte de base, oB : Contrainte supportée, en
2 Références normatives
régime continu, sans défaillance et avec une sécurité convena-
ble pendant une duree donnée, par la paroi d’une canalisation
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi- exposée à un fluide sous une pression statique.
1) À publier.
1
---------------------- Page: 9 ----------------------
lso 8!j84-1 : 1990 (FI
Elle est obtenue à l’aide portion linéaire à faible pente (a,, b,) puis après un «coude»
une autre portion linéaire à pente plus forte (Q, b$, c’est-à-dire
-
de la résistance dans le temps à l’eau, déterminée expé- a2 > a1 et b2 > b,.
rimentalement conformément à la «méthode normalisée
d’extrapolation» (voir ISO/TR 9080), NOTE - Si les résultats d’essai ne sont pas dispersés, et si le matériau
peut être parfaitement décrit par le modéle empirique choisi, la régres-
sion tM = f(o,) est équivalente à celle de oe = f(tM). Cependant, il
-
d’un coefficient de sécurité conventionnel C, et
n’en est jamais ainsi car le matériau n’est pas homogène à 100 % : le
modéle est un cas idéal car, en réalité, les observations sont disper-
-
d’un facteur de résistance chimique fcR déterminé con-
sées.
formément à la présente partie de I’ISO 8584 (fCR = 1 pour
Les deux régressions ne sont alors plus identiques et l’écart entre elles
l’eau).
augmente avec la dispersion. Dans la méthode normalisée d’extrapola-
tion (voir ISO/TR 9080), on a choisi la contrainte comme variable indé-
Le coefficient de sécurité C tient compte de la composition de
pendante [tM = f(a,)] et il est possible de montrer que les calculs
la matiere de base et de ses variations normales, des écarts
effectués d’après cette version donnent des résultats extrapolés moins
accidentels des conditions de fabrication et, par suite, des
optimistes.
variations de qualité d’un lot de tubes par rapport aux résultats
d’essai.
3.6 tenue médiane ou «médiane», tM: Pour un total de 10
éprouvettes de mêmes dimensions, soumises simultanément à
3.2 fonction contrainte de base, c$ = f (t, T) : Variation
une contrainte donnée &, moyenne géométrique des tenues tR
de oB dans le temps des tubes sous l’influence du fluide véhi-
de la cinquième et de la sixième de ces éprouvettes, c’est-à-dire
culé en régime permanent, et avec la température comme para-
metre.
b tR5 + Ig tR6
Ig tM =
Le faisceau de courbes ainsi défini représente l’ensemble du
2
comportement d’un tube sous pression intérieure en fonction
du temps et de la température, sous l’action d’un fluide donné.
L’essai à un niveau de pression est terminé dès que la sixième
rupture est obtenue; les résultats finals des quatre autres
éprouvettes, qui nécessiteraient des temps beaucoup plus
3.3 facteur de résistance chimique, fCR: À une contrainte
longs, ne sont pas nécessaires.
d’essai ae et à une température T données, quotient de la
médiane des deux séries de 10 éprouvettes, prélevées dans le
même tube, et remplies respectivement d’eau et de produit chi-
3.7 contrainte nominale, ON: Contrainte de base oB extra-
mique, c’est-à-dire
polée à 50 ans d’un tube contenant de l’eau à 20 OC sous une
pression nominale PN.
tM, fluide
fCR = -
tM, eau
3.8 contrainte d’essai, 0, : Contrainte tangentielle (la con-
où
trainte axiale est égale à la moitié de la contrainte tangentielle)
induite au milieu de la paroi d’une éprouvette qui est fermée aux
est la médiane de la série d’éprouvettes contenant
tM, fluide
deux extrémités et soumise à une pression intérieure.
le produ it chimique, en heures;
Cette contrainte conventionnelle se calcule à partir de la pres-
tM eau est la média ne de la série d’éprouvettes contenant
sion, selon l’équation suivante, extraite de I’ISO 1167:
l’eau, en heures.
Jmax - Gmin
L’extrapolation peut s’appliquer seulement si les médianes
NOTE -
(Te = Pe 26
(et valeurs fCR) ainsi définies se trouvent sur la deuxième portion du
min
faisceau de courbes de régression représentant la contrainte de base en
fonction de la durée (voir 3.2).
où
3.4 tenue dans le temps jusqu’à la défaillance, tR: Inter-
est la contrainte d ‘essai, en mégapascals ou newtons
Oe
valle de temps compris entre l’application de la pression et
millimètre carré;
Par
l’apparition d’une fuite (défaillance) due soit à un éclatement,
soit à une fissuration sous contrainte ou à un perlage.
est la pression d’essai, en mégapascals;
Pe
est la valeur maximale du diamètre extérieur moyen,
3.5 modele mathématique de la tenue médiane,
dmax
en millimètres (mesuré à partir de la circonférence et divisé
tM = f (a,) : Les médianes tM d’une serie de contraintes d’essai
par 71);
Ue suivent la loi de régression représentée par le modèle sui-
vant :
6 min est l’épaisseur minimale de la paroi de I’éprou vette,
Ig (Te = ai - bi lg tM en millimétres.
Pour les polyoléfines, comme pour d’autres thermoplastiques
- Pour les essais de tenue chimique, les tubes contiennent le
NOTE
connus, cette courbe de régression comporte une première fluide à utiliser pour l’essai et sont placés dans l’air ou dans l’eau.
2
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO8584-1:1990 (FI
3.9 courbe de transition, @, tl) = f(T) : Les coordonnées 5.1 Embouts, fixés d’une manière rigide aux extrémités
du point d’intersection des deux branches linéaires étant (al, t,), supérieures des tubes et permettant de les raccorder à un dis-
variation de (a,, tl) en fonction de la température, c’est-à-dire positif de mise sous pression [voir ISO 1167 : 1973, figure la)].
Ces embouts et le systéme de fermeture de l’extrémité infé-
(a,, tl) = f(T)
rieure des tubes doivent être compatibles avec la nature du
La position du coude se décale vers fluide chimique et les tubes essayés. L’étanchéité de l’extrémité
des durées plu s courtes et
des contraintes plus faibles, quand la température s’élève. inférieure des tubes peut être réalisée par soudage d’un cha-
peau d’épaisseur convenable.
NOTE - L’élaboration d’une méthode d’essai, qui doit permettre une
extrapolation à des conditions d’emploi industrielles, est liée au fait
5.2 Dispositif approprie de mise sous pression, permet-
qu’il faut obtenir un nombre de points suffisant au-delà de la courbe de
transition (c’est-à-dire tM > tl). tant d’appliquer progressivement et sans à-coups la pression
requise et de la maintenir ensuite constante à -f: 1 % durant
La forme de la courbe de résistance dans le temps exclut la possibilité
tout l’essai.
de réduire la durée des essais en appliquant des contraintes dans le
domaine situé au-dessus de la courbe de transition de l’eau. Pour dimi-
nuer la durée des essais, il est possible de réaliser les mesurages à des
Dans le cas d’une batterie de tubes mis simultanément sous
températures élevées indiquées dans le tableau 2.
pression, la rupture de l’un d’eux ne doit pas apporter de per-
turbations aux autres. Des interruptions de courte durée sont
permises, en particulier pour rétablir le niveau de l’agent chimi-
4 Principe
que dans le tube.
Comparaison, sur des tubes provenant du même lot de fabrica-
5.3 Manomètres, d’échelles convenables, pour
contrôler la
tion, des essais de résistance aux produits chimiques par rap-
pression des éprouvettes, et permettre une lecture à + 1%.
port aux essais de tenue à l’eau. Les valeurs de la contrainte de
base de l’eau servent de référence pour le choix des contraintes
d’essai en présence du fluide considéré.
54 Système de chauffage, permettan t de porter les tubes
à’la température voulue et de la maintenir constante à I!I 1 K.
La présente partie de I’ISO 8584 est basée ainsi sur le principe
que, pour avoir une bonne résistance aux produits chimiques,
un tube doit nécessairement avoir une bonne tenue à l’eau.
6 Éprouvettes
La présente partie de I’ISO 8584 donne des exemples de valeurs
de contraintes de base pour l’eau de différents tubes classes
selon leur contrainte nominale (voir introduction) et indique
6.1 Spécifications générales
comment ces données peuvent servir de base pour le calcul des
Les tubes doivent satisfaire aux prescriptions de qualité et de
dimensions des tubes sous pression (voir annexes D à G).
tolérance telles que spécifiées dans les normes de produit. Les
La détermination des tenues est effectuée conformément à
essais comparatifs entre l’eau et l’agent chimique doivent être
I’ISO 1167. Le liquide est introduit dans les éléments de tube effectués avec des tubes provenant du même lot de fabrication.
qui sont eux-mêmes placés dans l’air ou dans l’eau et soumis à
une pression intérieure et à une température constantes jusqu’à Les éprouvettes doivent être constituées par des portions de
la défaillance. Les essais doivent être effectués à plusieurs con- tubes dont les extrémités doivent être lisses et perpendicu-
traintes et à deux températures, afin de déterminer l’influence laires.
éventuelle de ces deux paramètres.
6.2 Échantillonnage
Ensuite, il est possible de déterminer un facteur de corrélation à
partir des durées observées avec un produit chimique et avec
Les éprouvettes doivent être prélevées soit sur des tubes de
l’eau pour une contrainte d’essai et une température données.
fabrication courante et d’épaisseur proche de l’application con-
Ce facteur de corrélation se nomme ((facteur de résistance chi-
sidérée, soit sur des tubes de dimensions 12 mm x 1 mm ou
mique, f&) (Voir 3.3). Suivant le produit chimique a essayer,
8 mm x 1 mm conditionnés spécialement (voir 6.52).
ce facteur varie de 0 à 1. La valeur 1 correspond au cas où l’eau
et le réactif chimique ont le même comportement.
6.3 Longueur libre
Pour l’extrapolation aux conditions de service, la fonction con-
trainte de base pour l’eau est prise comme référence. La con-
La longueur libre entre les embouts doit être conforme à
trainte de base pour un fluide donné et une durée d’emploi pré-
I’ISO 1167, c’est-à-dire supérieure ou égale à trois fois le diamé-
vue, ainsi que la série d’épaisseur de tubes, peuvent être déter-
tre extérieur du tube, avec un minimum de 250 mm.
minées a l’aide du &.
6.4 Nombre d’éprouvettes
5 Appareillage
Pour les essais de tenue à l’eau et de résistance à un fluide chi-
L’appareillage est conforme à celui décrit dans I’ISO 1167 et mique, le nombre minimal d’éprouvettes par contrainte et par
comporte les éléments suivants : température d’essai doit être de 10.
3
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ISO 8584-1 : 1990 (FI
6.5 Conditionnement des éprouvettes 8 Températures d’essai
Les températures d’essai recommandées sont données dans le
Deux méthodes de conditionnement des éprouvettes peuvent
tableau 2.
être utilisées.
Tableau 2
6.5.1 Méthode A
MO*1 12Ok 1 1OOzkl 80 + 1 60 + 1
Les tubes sont non recuits.
Homopolymère de
propyléne X X
NOTE - Les facteurs& obtenus sont valables pour les tubes
Copolymère de
- à base de la même matiere et de la même provenance, et propylène X X
-
dont l’épaisseur est au maximum supérieure de 50 % à celle du Polybuténe X X
tube essaye, si cette épaisseur est inférieure ou égale à 3 mm.
Polyéthyléne (moyenne
et haute densité) x x
6.5.2 M&hode B
II est recommandé de commencer les essais par les températu-
res les plus élevées.
Les tubes sont recuits.
Les essais sont effectués avec l’appareillage de laboratoire
9 Choix de la contrainte d’essai et calcul
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.