ISO TR 22694-2008 Gas cylinders - Methods for establishing acceptance rejection criteria for flaws in seamless steel and aluminium alloy cylinders at time of pe.pdf

1、 Numro de rfrence ISO/TR 22694:2008(F) ISO 2008RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 22694 Premire dition 2008-05-01Bouteilles gaz Mthodes dtablissement des critres dacceptation/de rejet des dfauts dans les bouteilles en acier et en alliages daluminium, sans soudure, lors des contrles et essais priodiques Gas cy

2、linders Methods for establishing acceptance/rejection criteria for flaws in seamless steel and aluminium alloy cylinders at time of periodic inspection and testing ISO/TR 22694:2008(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment a

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8、uisse ii ISO 2008 Tous droits rservsISO/TR 22694:2008(F) ISO 2008 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-propos. iv Introduction v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Symboles relatifs aux bouteilles. 3 5 Approche technique . 4 6 Modlisation et analyse des

9、 dimensions des dfauts 5 6.1 Base et thorie 5 6.2 Rsum de la mthode danalyse daptitude au service 5 7 Rsultats exprimentaux . 8 8 Vrification de lanalyse des dimensions des dfauts 9 8.1 Bouteilles en acier sans soudure 9 8.2 Bouteilles en alliages daluminium sans soudure. 13 8.3 Analyse et vrificati

10、on des tailles de dfauts critiques 17 9 Analyse et vrification des dimensions admissibles de dfaut 24 10 Discussion. 38 10.1 Signification de lanalyse . 38 10.2 Signification des tailles de dfauts critiques (CFS) 39 10.3 Signification des dimensions admissibles de dfaut . 39 10.4 Signification des a

11、utres modes de dfaillance 39 10.5 Considrations relatives la dtermination des critres dacceptation/de rejet. 40 11 Rsum et conclusions 40 Annexe A (informative) Essais effectus sur des bouteilles en acier sans soudure pour lanalyse daptitude au service 41 Bibliographie 57 ISO/TR 22694:2008(F) iv ISO

12、 2008 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress pa

13、r une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui conce

14、rne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques so

15、nt soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Exceptionnellement, lorsquun comit technique a runi des donnes de nature diffrente de celles qui sont normalement publies comme Normes internationa

16、les (cela pouvant comprendre des informations sur ltat de la technique, par exemple), il peut dcider, la majorit simple de ses membres, de publier un Rapport technique. Les Rapports techniques sont de nature purement informative et ne doivent pas ncessairement tre rviss avant que les donnes fournies

17、 ne soient plus juges valables ou utiles. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et ave

18、rti de leur existence. LISO/TR 22694 a t labor par le comit technique ISO/TC 58, Bouteilles gaz, sous-comit SC 4, Contraintes de service des bouteilles gaz. ISO/TR 22694:2008(F) ISO 2008 Tous droits rservs v Introduction Il est requis que les bouteilles en acier sans soudure et les bouteilles en all

19、iages daluminium sans soudure utilises pour transporter des gaz sous haute pression obissent aux exigences de scurit fondes sur des normes ISO et aux exigences des autorits nationales. Ces exigences couvrent la conception, les matriaux, la fabrication, les contrles et essais initiaux, et les contrle

20、s et essais priodiques des bouteilles. Dans le cadre de ces exigences, les bouteilles ont besoin dtre contrles priodiquement et soumises essai intervalles rguliers pendant leur dure de vie. Les contrles et essais priodiques ont traditionnellement t raliss en combinant un contrle visuel (interne et e

21、xterne) et des preuves de pression hydrostatique (comprenant parfois des mesures de lexpansion volumtrique pendant la mise en pression). En utilisant ces mthodes traditionnelles de contre- preuve, les bouteilles sont rejetes en raison dune expansion volumtrique excessive, de dfauts de surface excess

22、ivement grands dtects par un contrle visuel, dune fuite ou dun clatement. Les dimensions maximales admissibles des dfauts de surface lorigine dun rejet des bouteilles taient essentiellement qualitatives et taient dtermines sur la base dun retour dexprience passe. Aucun des critres de rejet ntait fon

23、d sur une valuation quantitative des caractristiques de performance ou des caractristiques mcaniques de la bouteille. Nanmoins, des mthodes de contrles et dessais priodiques des bouteilles faisant appel un contrle par ultrasons ont t rcemment mises au point. Ces nouvelles mthodes de contre-preuve pe

24、rmettent la dtermination quantitative de lpaisseur de paroi des bouteilles et des dimensions des dfauts prsents dans les bouteilles. Les normes ISO relatives aux contrles priodiques et les exigences de certaines autorits nationales permettent lutilisation de mthodes dessai par ultrasons pour la cont

25、re-preuve des bouteilles en acier et en alliages daluminium sans soudure. Ces mthodes dessai par ultrasons permettent la dtermination quantitative des dimensions de tout dfaut dtect dans les bouteilles. Nanmoins, pour utiliser les mthodes dessai par ultrasons, il est ncessaire de dterminer des dimen

26、sions admissibles de dfaut quantitatives pour dfinir les limites dacceptation/de rejet des bouteilles lors des contrles et essais priodiques. NOTE Les principales conclusions et les critres dacceptation/de rejet sont fonds sur ceux fournis par le Dpartement des transports amricain (bouteilles DOT),

27、qui ont un rapport pression de service/pression dpreuve de 3:5. Lapplication aux bouteilles ISO, utilisant un rapport pression de service/pression dpreuve de 2:3, ncessite des calculs ultrieurs. RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 22694:2008(F) ISO 2008 Tous droits rservs 1 Bouteilles gaz Mthodes dtablissement

28、 des critres dacceptation/de rejet des dfauts dans les bouteilles en acier et en alliages daluminium, sans soudure, lors des contrles et essais priodiques 1 Domaine dapplication Le prsent Rapport technique vise tablir une base technique permettant de dterminer des dimensions admissibles de dfaut et

29、de dfinir des limites dacceptation/de rejet des bouteilles lors des contrles et essais priodiques, en se fondant sur les caractristiques de performance et sur les proprits mcaniques des bouteilles. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsen

30、t document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). API RP 579, Recommended Practice for Fitness-for-Service 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document

31、 les termes, acronymes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 dimension admissible dun dfaut dfaut le plus important qui ne se dveloppera pas jusqu la taille de dfaut critique lors de lintervalle des contrles et des essais priodiques de la bouteille 3.2 clatement rupture de la bouteille due la pre

32、ssion interne sans extension importante du dfaut 3.3 amas de piqres petits dfauts approximativement ronds qui sont proches les uns des autres dans une zone limite 3.4 corrosion perte gnrale dpaisseur de paroi sur la surface intrieure ou extrieure de la bouteille, ou corrosion localise pouvant former

33、 une ligne ou bande longitudinale ou circonfrentielle troite, ou cratres ou piqres isols qui sont presque runis en une ligne 3.5 fissure fente dans le mtal ISO/TR 22694:2008(F) 2 ISO 2008 Tous droits rservs3.6 dimension critique de dfaut CFS dimension dun dfaut qui provoque une rupture de la bouteil

34、le une pression dsigne 3.7 entaille/goujure empreinte nette sur lextrieur de la bouteille o le mtal a t enlev ou redistribu et dont la profondeur dpasse 5 % de lpaisseur de paroi de la bouteille 3.8 rupture par dformation plastique rupture de la bouteille comportant un dfaut due la pression interne

35、dans la bouteille par rupture du ligament rsiduel sous le dfaut sans extension importante du dfaut 3.9 vitesse de propagation dune fissure de fatigue ampleur moyenne du dveloppement dun dfaut pour chaque cycle de charge de pression 3.10 cassure extension instable dun dfaut dans la bouteille 3.11 tna

36、cit la rupture terme gnrique pour la mesure de la rsistance la propagation dune fissure 3.12 fuite dcharge de gaz de la bouteille sans extension significative du dfaut NOTE Elle peut tre due la pression interne ou la corrosion. 3.13 zone de faible paisseur LTA zone dpaisseur de paroi rduite dont la

37、longueur et la largeur sont approximativement gales NOTE Les LTA peuvent tre circulaires ou rectangulaires. 3.14 entaille dfaut normalement bidimensionnel, long et troit, dont la largeur est beaucoup plus petite que la longueur 3.15 contrles et essais priodiques mention un contrle visuel et/ou par u

38、ltrasons et/ou une preuve de pression 3.16 facteur rsiduel de rsistance RSF rapport suivant: pression de rupture dune bouteille comportant un dfaut divise par pression de rupture de la mme bouteille sans dfaut ISO/TR 22694:2008(F) ISO 2008 Tous droits rservs 3 4 Symboles relatifs aux bouteilles A su

39、rface du dfaut a profondeur du dfaut a iprofondeur initiale du dfaut C largeur du dfaut (dimension circonfrentielle du dfaut) D diamtre nominal extrieur de la bouteille da/dN vitesse de propagation dune fissure de fatigue ID diamtre intrieur de la bouteille K IC(J) tnacit la rupture dtermine par la

40、mthode dessai de lintgrale J L longueur du dfaut (dimension longitudinale du dfaut) M pfacteur damplification des contraintes pour un dfaut traversant partiel M tfacteur damplification des contraintes de Folias pour un dfaut traversant la paroi N nombre de cycles de pression p bpression de rupture p

41、our une bouteille sans dfaut p fpression de rupture pour une bouteille comportant un dfaut p f /p bfacteur rsiduel de rsistance 1)p hpression dpreuve de la bouteille p spression de service de la bouteille R evaleur minimale garantie de la limite dlasticit R mvaleur relle de rsistance la traction dte

42、rmine par un essai de traction (R m+ R e )/2 contrainte dcoulement R trapport dpaisseur de paroi rsiduelle (= t mm/t) t paisseur minimale de paroi mesure t apaisseur relle de paroi au niveau du dfaut t dpaisseur minimale calcule de conception de la paroi t mmpaisseur minimale du ligament (matriau so

43、us le dfaut) 1) Le facteur rsiduel de rsistance est parfois appel rapport de pression de rupture. ISO/TR 22694:2008(F) 4 ISO 2008 Tous droits rservs5 Approche technique Dans le prsent Rapport technique, les performances des bouteilles slectionnes ont t values en se fondant sur les principes dune ana

44、lyse de lintgrit structurale. Leffet de diffrents types et dimensions de dfauts sur les performances des bouteilles en acier et en alliages daluminium, sans soudure, a t valu par une modlisation analytique qui a t vrifie en utilisant les donnes issues dautres tudes ayant donn lieu des essais de bout

45、eilles en acier et en alliages daluminium contenant des dfauts induits artificiellement. Le contrle priodique des bouteilles sans soudure ncessite la dtermination des dimensions admissibles de dfauts pour chaque type de dfaut. Les dfauts types pouvant apparatre dans des bouteilles gaz sans soudure s

46、ous haute pression pendant le service sont des entailles ou goujures, des fissures, une corrosion gnrale, une zone de faible paisseur (LTA) et une corrosion en chane/linaire/par piqres. Pour dterminer les dimensions admissibles des dfauts, une valuation des dfauts types, apparaissant dans les boutei

47、lles sans soudure, a t ralise en utilisant les procdures analytiques dcrites dans la publication de lAPI Recommended Practice for Fitness-for-Service (API RP 579, ci-aprs dnomme API 579). Les valuations analytiques ont ensuite t vrifies par des essais exprimentaux. laide de ces procdures, la ou les taille(s) de dfauts critiques (CFS) ont tout dabord t dtermines. La CFS est dfinie par la dimension (par exemple profondeur et longueur ou surface) du dfaut qui entranera une dfaillance des bouteille