ISO 16784-2:2006
(Main)Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in industrial cooling water systems — Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment programmes using a pilot-scale test rig
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in industrial cooling water systems — Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment programmes using a pilot-scale test rig
ISO 16784-2:2006 applies to corrosion and fouling in industrial cooling water systems ISO 16784-2:2006 describes a method for preliminary evaluation of the performance of treatment programmes for open recirculating cooling water systems. It is based primarily on laboratory testing but the heat exchanger testing facility can also be used for on-site evaluation. ISO 16784-2:2006 does not include heat exchangers with cooling water on the shell-side (i.e. external to the tubes).
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et entartrage des circuits de refroidissement à eau industriels — Partie 2: Évaluation des performances des programmes de traitement d'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
L'ISO 16784-2:2006 s'applique à la corrosion et à l'entartrage des circuits de refroidissement à eau industriels L'ISO 16784-2:2006 décrit une méthode d'évaluation préalable des performances des programmes de traitement destinés aux circuits de refroidissement à eau à recirculation ouverts. Elle repose principalement sur des essais en laboratoire mais l'installation d'essai d'échangeur thermique peut également servir à une évaluation sur site. L'ISO 16784-2:2006 ne traite pas des échangeurs thermiques dans lesquels l'eau est côté virole (c'est-à-dire externe aux tubes).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16784-2
First edition
2006-01-15
Corrosion of metals and alloys —
Corrosion and fouling in industrial
cooling water systems —
Part 2:
Evaluation of the performance of cooling
water treatment programmes using a
pilot-scale test rig
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et entartrage des circuits
de refroidissement à eau industriels —
Partie 2: Évaluation des performances des programmes de traitement
d'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
Reference number
©
ISO 2006
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2006
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2006 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Principle. 3
5 Reagents and materials . 3
5.1 Water characteristics. 4
5.2 Preparation of synthetic test waters using mother solutions. 4
6 Apparatus . 5
6.1 Temperature measurement. 5
6.2 Circulation-rate monitor. 5
6.3 Make-up, evaporation and blow-down measurement. 5
6.4 Cooling tower. 5
7 Test method. 6
7.1 Procedure . 6
7.1.1 Cleaning of the test assembly. 6
7.1.2 Test tube preparation and pre-treatment . 6
7.1.3 System water content. 6
7.1.4 Procedure to fill the cooling water system . 6
7.1.5 Heating the test tubes . 7
7.1.6 Flow rate . 7
7.1.7 Blow-down and half-life. 8
7.1.8 Biocide treatment. 8
7.1.9 Make-up water for cooling-tower use . 8
7.2 Determination of analytical and control parameters. 8
7.3 Test data reporting . 9
7.4 Test termination. 9
8 Assessment of results. 9
8.1 Recording of cooling water quality. 9
8.2 Treatment of the test tubes. 9
8.3 Assessment of results on deposition and fouling . 9
8.4 Assessment of results on corrosion . 10
9 Test report . 11
Annex A (informative) Test data sheet on the performance of cooling water treatment
programmes . 12
Annex B (informative) Further information on some methods of measurement and test. 15
Bibliography . 19
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16784-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys.
ISO 16784 consists of the following parts, under the general title Corrosion of metals and alloys — Corrosion
and fouling in industrial cooling water systems:
— Part 1: Guidelines for conducting pilot-scale evaluation of corrosion and fouling control additives for open
recirculating cooling water systems
— Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment programmes using a pilot-scale test rig
iv © ISO 2006 – All rights reserved
Introduction
Due to more stringent environmental requirements and escalating costs of water, there is an industrial need to
improve the safety, reliability and cost-effectiveness of open recirculating cooling water systems.
Correspondingly, it is important to establish a standard framework for evaluating the performance of cooling
water treatment programmes. The aim is to provide users of cooling systems and vendors of treatment
materials for those systems with a procedure to make consistent evaluations of cooling water treatment
programmes on a pilot scale.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16784-2:2006(E)
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in
industrial cooling water systems —
Part 2:
Evaluation of the performance of cooling water treatment
programmes using a pilot-scale test rig
1 Scope
This part of ISO 16784 applies to corrosion and fouling in industrial cooling water systems
This part of ISO 16784 describes a method for preliminary evaluation of the performance of treatment
programmes for open recirculating cooling water systems. It is based primarily on laboratory testing but the
heat exchanger testing facility can also be used for on-site evaluation. This part of ISO 16784 does not include
heat exchangers with cooling water on the shell-side (i.e. external to the tubes).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 8407:1991, Corrosion of metals and alloys — Removal of corrosion products from corrosion test
specimens
ISO 8501-1:1988, Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual
assessment of surface cleanliness — Part 1: Rust grades and preparation grades of uncoated steel
substrates and of steel substrates after overall removal of previous coatings
ISO 11463:1995, Corrosion of metals and alloys — Evaluation of pitting corrosion
3 Terms, abbreviations and definitions
For the purposes of this document, the following terms, abbreviations and definitions apply.
3.1
ATP
adenosine tri-phosphate, an active chemical present in living bacteria
NOTE ATP concentrations can be indirectly measured and are used as an indicator for the presence of biology in
cooling water
3.2
blow-down
discharge of water from the cooling water circuit expressed as a discharge rate
3.3
Cfu
colony forming units which are a unit of measure for the amount of bacteria in cooling water
3.4
cooling tower
tower used for evaporative cooling of circulating cooling water, normally constructed of wood, plastic,
galvanized metal or ceramic materials
3.5
cooling water treatment
adjustment of cooling water chemistry by which corrosion and fouling can be controlled
3.6
cycles of concentration
ratio of the concentration of specific ions in the circulating cooling water to the concentration of the same ions
in the make-up water
3.7
heat rejection capacity
amount of heat that can be rejected by a cooling-tower system
3.8
half-life
time needed to reduce the initial concentration of a non-degradable and/or non-precipitable compound to
50 % of its concentration in the cooling water
3.9
make-up water
total water mass per time unit, which is added to the system to compensate for the loss of water due to
evaporation, blow-down, leakage and drift loss
3.10
Reynolds number
LV ρ
dimensionless form, which is proportional to the ratio of inertial force to viscous force in a flow system
η
where:
L is the characteristic dimension of the flow system, expressed in metres (m)
V is the linear velocity, expressed in metres per second (m/s)
ρ is the fluid density, expressed in kilograms per cubic metre (kg/m )
η is the fluid viscosity, expressed in kilograms per metre per second (kg/m/s)
3.11
surface temperature
temperature of the interface between the cooling water film and the heat-transfer surface, whether the surface
be the tube wall or the outside of a fouling deposit
3.12
TOC
total organic carbon
2 © ISO 2006 – All rights reserved
3.13
tower fill
portion of a cooling tower, which constitutes its primary heat-transfer surface, over which water flows as
evaporation occurs
3.14
wall shear stress
shear stress of the fluid film immediately adjacent to the tube wall
NOTE The wall shear stress is expressed in N/m .
3.15
wall temperature
temperature sensed by a thermocouple placed between the heater element and the inside of the heat-transfer
tube wall, preferably as close to the tube wall as possible
4 Principle
A test assembly of metallic test tubes is submitted under heat-transfer conditions to the circulation of cooling
water for a specified period. This may be connected directly to the cooling water system on-site, to be
representative of service conditions. For laboratory testing, the cooling water composition is designed to
reflect the chemistry for the service application but modified with the appropriate treatment programme under
investigation. The adoption of synthetic chemistry in laboratory tests can be effective for comparative
purposes, e.g. screening, but will not be representative of service conditions. The effect of the cooling water
circulation and the treatment programme on the corrosion and fouling of the test tubes is assessed using a
number of measurement parameters.
5 Reagents and materials
The cooling water composition of the test should reflect the likely service application. For laboratory testing
using synthetic water, only reagents of recognized analytical grade and only water complying with the
minimum requirements of grade 3 of ISO 3696 shall be used.
There are two main operating environments, which may be adopted. The first is to use the make-up water as
used in the specific cooling system on-site (a variation on this is to use synthetic make-up water), and
concentrate it to the required number of cycles in the test system. Annex A includes forms recommended for
recording test conditions, compositions of make-up and recirculating water, and test results.
The second approach involves using a synthetic water simulating the on-site circulating water for the required
number of cycles. The use of synthetic circulating water obviates the need to concentrate the synthetic water
to obtain the desired cycles of concentration. This approach simplifies the test by avoiding the use of the pilot
cooling tower.
Synthetic circulating water will usually contain a higher level of dissolved ionic solids than corresponding
natural water, thus making the synthetic water more corrosive.
5.1 Water characteristics
The natural or synthetic water(s) used should be characterized as specified in Table 1.This Table should be
used to record compositions of both the circulating water and the make-up water, if used. Turbidity, total silica,
bacteria and ATP need only be measured for on-site waters.
Table 1 — Composition of make-up and circulating cooling water
No. Component Value Units
1 pH pH units
2 Conductivity µS/cm
a
3 Total hardness
a
4 Alkalinity – p
a
5 Alkalinity – m
2+
6 Ca mg/l
2+
7 Mg mg/l
+
8 Na mg/l
+
9 K mg/l
+
10 NH mg/l
2+
11 Fe mg/l
2+
12 Cu mg/l
3+
13 Al mg/l
2-
14 CO mg/l
-
15 HCO mg/l
-
16 Cl mg/l
2-
17 SO mg/l
-
18 NO mg/l
3-
19 PO mg/l
20 SiO mg/l
21 Cl mg/l
22 Turbidity FTU or NTU
23 Suspended solids mg/l
24 Bacteria UFC/ml or UFC/l
25 ATP RLU
a
The unit of measurement will depend on the test method.
5.2 Preparation of synthetic test waters using mother solutions
Synthetic test waters are normally prepared in the laboratory at the time of use by mixing mother or stock
solutions. One mother solution contains the alkalinity. The other mother solution contains the hardness and
other salts required in the test water The composition of these two solutions is calculated so that, when the
solutions are mixed in the proper proportion, they prepare either the circulating test water or an appropriate
make-up water. Typical mother solutions are shown in B.1. Alternatively, mother solutions may be prepared as
concentrates and subsequently diluted with demineralised water.
4 © ISO 2006 – All rights reserved
6 Apparatus
The core of the test assembly is the heat exchanger section - described further in 6.1 to 6.4. The test
assembly comprises two or more metal heat-transfer tubes, made of the relevant alloy used in the on-site heat
exchanger, mounted in series (Figure B.1) or in parallel (Annex B.3, Figure B.2). Conduction and convection
of electrically generated heat occurs through the heat-transfer tube wall into the circulating cooling water. The
materials-of-construction of the test assembly shall be chosen so as not to influence the composition of the
test water. Glass or plastic [(e.g., poly(vinyl chloride) (PVC), chlorinated poly(vinyl chloride) (CPVC) or
poly(vinylidene fluoride) (PVDF)] are commonly used.
From the cooling water reservoir, the cooling water is pumped through the heat exchanger section at a
controlled flow rate. If the heat transfer tubes are mounted in series, only one flow rate controller is required. If
they are mounted in parallel, one flow rate controller is required for each heat exchange tube. Through partial
evaporation of water in a cooling tower (6.4), the heat absorbed is subsequently released to the environment.
Alternatively, if a cooling tower is not required to concentrate make-up water, a closed cooling loop to extract
heat is used. In order to determine corrosion rates on non-heat-transfer surfaces, corrosion coupons (flush
mounted probes) of the relevant metals in the system should be used.
If the heat exchange tubes are mounted in parallel, simultaneous tests may be run by setting a different
combination of surface temperature and flow rate for each heat exchange tube. However, it is highly
recommended that all of the heat-transfer tubes be of the same metallurgical composition.
6.1 Temperature measurement
The wall temperature of the metal tubes should be measured by a thermocouple placed between the heater
element and the inside of the heat-transfer tube wall, preferably as close to the tube wall as possible. Because
of temperature gradients, this measurement will not be fully accurate but will be indicative. More accurate
determination would require three thermocouples mounted at varying distances from the tube wall, with the
temperature gradient used to determine the temperature at the wall.
6.2 Circulation-rate monitor
The circulation rate can be measured by use of a flow meter in the flow line, either preceding or following the
heat exchange tubes.
6.3 Make-up, evaporation and blow-down measurement
A means for measuring the mass flow of make-up, the amounts of evaporation and blow-down water
(including minimum, average and maximum values) shall be established and shall be included in the test
report. In essence, blow-down and make-up rates can be monitored by water meters and the evaporation rate
deduced. Chemical feed may be based on blow-down or make-up. Blow-down is normally controlled using the
conductivity of the circulating water. Make-up is controlled by a level controller in the cooling-tower basin.
6.4 Cooling tower
The design and heat rejection capacity of the cooling tower and tower fill are optional but shall be reported.
Deposition of salts in the cooling tower may occur depending on the system design. An example of the
apparatus is described in B.2. A visual inspection of the inside of the cooling tower at the end of the test is
advised.
7 Test method
7.1 Procedure
7.1.1 Cleaning of the test assembly
Before starting a test, the test assembly shall be cleaned in order to prevent contamination with products from
a possible previous test or undesirable microbiological fouling.
The following cleaning solutions are suggested: first, flushing with water, then flushing out with an appropriate
solution, such as hypochlorite solution in the case of slime formation, sulfamic acid or citric acid and EDTA
solution in the case of iron and/or calcium deposits. If an acid solution is used, the system should be flushed
with water, neutralized and then flushed again with water until the pH is neutral.
7.1.2 Test tube preparation and pre-treatment
Measure and record the length of the test tubes on a test data sheet.
The surface state of the metal tubes under test will have a significant influence on corrosion and fouling. The
method of surface preparation shall ensure good repeatability and the surface shall be free of artefacts from
the preparation process. The surface preparation method used should adhere to the supplier's instructions for
the product that is to be tested. The following information is optional for the test procedure, but it is necessary
to adopt a standard pre-treatment and preparation procedure for the test tubes.
a) Degrease the test tubes internally and externally with acetone.
b) Subsequently, blast-clean the test tubes externally with abrasive to preparation grade Sa3 (in accordance
with ISO 8501-1) and to a roughness, Ra, of approximately 2,5 µm. Alternatively, abrade using SiC paper
of grade P400. (For some metals with certain pretreatments, abrasion may not be appropriate.)
c) Clean the test tubes by blowing with compressed air and weigh, to at least an accuracy of 0,01 g, and
install them in the tubes of the heat exchanger (6.1). Record the mass of each test tube on a test data
sheet.
d) The tubes may be tested with or without pre-treatment. It is frequently considered desirable to test in both
conditions, in order to determine quantitatively the value of pre-treatment. Pre-treatment is accomplished
by continuous circulation of the pre-film solution, specified by the water treatment vendor through the test
tubes at room temperature for a minimum of 48 h and a maximum of 72 h, with a circulation flow rate of at
least 0,6 m/s and without heating.
Pre-treatment of the test tubes may be carried out in the test assembly itself, or in a separate circuit
connected to the test assembly.
7.1.3 System water content
The total water volume of the cooling water reservoir, heat exchangers and piping of the system shall be
measured and reported.
7.1.4 Procedure to fill the cooling water system
7.1.4.1 Using synthetic circulating test water made from mother solutions (no cooling tower)
Mix mother solutions as described in 5.2 so as to achieve the required cooling water quality, the parameters of
which are given in Table 1. Fill the cooling water reservoir with the synthetic water and the solution of
chemica
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16784-2
Première édition
2006-01-15
Corrosion des métaux et alliages —
Corrosion et entartrage des circuits de
refroidissement à eau industriels —
Partie 2:
Évaluation des performances des
programmes de traitement d'eau de
refroidissement sur banc d'essai pilote
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in industrial
cooling water systems —
Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment
programmes using a pilot scale test rig
Numéro de référence
©
ISO 2006
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2006
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Principe. 3
5 Réactifs et matériaux. 3
5.1 Caractéristiques de l'eau . 4
5.2 Préparation des eaux d'essai de synthèse à partir de solutions mères . 4
6 Appareillage . 5
6.1 Mesurage de la température . 5
6.2 Dispositif de contrôle de la vitesse de circulation . 5
6.3 Mesurage de l'appoint, de l'évaporation et de la purge. 5
6.4 Tour de refroidissement. 5
7 Méthode d'essai . 6
7.1 Mode opératoire . 6
7.1.1 Nettoyage du montage d'essai. 6
7.1.2 Préparation des tubes d'essai et prétraitement. 6
7.1.3 Teneur en eau du système. 6
7.1.4 Mode opératoire de remplissage du circuit de refroidissement. 6
7.1.5 Chauffage des tubes d'essai . 7
7.1.6 Débit . 7
7.1.7 Purge et demi-vie. 8
7.1.8 Traitement des biocides. 8
7.1.9 Eau d'appoint à utiliser avec une tour de refroidissement . 8
7.2 Détermination des paramètres d'analyse et de contrôle. 9
7.3 Fiche de données d'essai . 9
7.4 Achèvement de l'essai . 9
8 Évaluation des résultats . 9
8.1 Enregistrement de la qualité de l'eau de refroidissement. 9
8.2 Traitement des tubes d'essai. 9
8.3 Évaluation des résultats relatifs au dépôt et à l'entartrage biologique . 10
8.4 Évaluation des résultats relatifs à la corrosion. 11
9 Rapport d'essai . 11
Annexe A (informative) Fiche technique d'essai des performances des programmes de traitement
de l'eau de refroidissement . 13
Annexe B (informative) Informations complémentaires relatives à certaines méthodes de mesure
et d'essai. 16
Bibliographie . 20
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16784-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
L'ISO 16784 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Corrosion des métaux et
alliages — Corrosion et entartrage des circuits de refroidissement à eau industriels:
— Partie 1: Lignes directrices pour l'évaluation pilote des additifs anticorrosion et antitartre pour circuits de
refroidissement à eau à recirculation ouverts
— Partie 2: Évaluation des performances des programmes de traitement d'eau de refroidissement sur banc
d'essai pilote
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
Des exigences plus sévères en matière d'environnement et l'augmentation croissante des coûts de l'eau
rendent nécessaires au niveau industriel l'amélioration de la sécurité, de la fiabilité et de la rentabilité des
circuits de refroidissement à recirculation ouverts. En conséquence, il importe d'établir un cadre normatif pour
évaluer les performances des programmes de traitement de l'eau de refroidissement. Le but est de fournir aux
utilisateurs des systèmes de refroidissement à eau et aux vendeurs de matériels de traitement destinés à ces
systèmes un mode opératoire permettant d'effectuer des évaluations pilotes cohérentes des programmes de
traitement de l'eau de refroidissement.
NORME INTERNATIONALE ISO 16784-2:2006(F)
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et entartrage des
circuits de refroidissement à eau industriels —
Partie 2:
Évaluation des performances des programmes de traitement
d'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 16784 s'applique à la corrosion et à l'entartrage des circuits de refroidissement à
eau industriels
La présente partie de l'ISO 16784 décrit une méthode d'évaluation préalable des performances des
programmes de traitement destinés aux circuits de refroidissement à eau à recirculation ouverts. Elle repose
principalement sur des essais en laboratoire, mais l'installation d'essai d'échangeur thermique peut également
servir à une évaluation sur site. La présente partie de l'ISO 16784 ne traite pas des échangeurs thermiques
dans lesquels l'eau est côté virole (c'est-à-dire externe aux tubes).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3696:1987, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 8407:1991, Métaux et alliages — Élimination des produits de corrosion sur les éprouvettes d'essai de
corrosion
ISO 8501-1:1988, Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits
assimilés — Évaluation visuelle de la propreté d'un subjectile — Partie 1: Degrés de rouille et degrés de
préparation des subjectiles d'acier non recouverts et des subjectiles d'acier après décapage sur toute la
surface des revêtements précédents
ISO 11463:1995, Corrosion des métaux et alliages — Évaluation de la corrosion par piqûres
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
ATP
adénosine triphosphate
molécule chimique active, présente dans les bactéries vivantes
NOTE Les concentrations en ATP peuvent être mesurées indirectement et servent d'indicateur de la présence d'une
activité biologique dans l'eau de refroidissement.
3.2
purge
décharge d'eau du circuit de refroidissement, exprimée en vitesse de décharge
3.3
UFC
unités formant colonie
unité de mesure de la quantité de bactéries dans l'eau de refroidissement
3.4
tour de refroidissement
tour destinée au refroidissement par évaporation de l'eau en circulation, généralement en bois, en matière
plastique, en métal galvanisé ou en céramique
3.5
traitement de l'eau de refroidissement
ajustement de la composition chimique de l'eau de refroidissement, permettant de contrôler la corrosion et
l'entartrage biologique
3.6
cycles de concentration
rapport de la concentration en ions spécifiques de l'eau en circulation à la concentration en ions identiques de
l'eau d'appoint
3.7
capacité de rejet de chaleur
quantité de chaleur pouvant être rejetée par une tour de refroidissement
3.8
demi-vie
temps nécessaire pour réduire la concentration initiale en composé non dégradable et/ou non précipitable à
50 % de sa concentration dans l'eau de refroidissement
3.9
eau d'appoint
totalité de la masse d'eau par unité de temps, ajoutée au système pour compenser la perte d'eau due à
l'évaporation, à la purge, aux fuites et à la perte par dérive
3.10
nombre de Reynolds
LVρ
expression sans dimension, , proportionnelle au rapport de la force d'inertie à la force visqueuse dans
η
un système d'écoulement
où:
L est la dimension caractéristique du système d'écoulement, exprimée en mètre (m);
V est la vitesse linéaire, exprimée en mètre par seconde (m/s);
ρ est la masse volumique du fluide, exprimée en kilogramme par mètre cube (kg/m );
η est la viscosité du fluide, exprimée en kilogramme par mètre seconde (kg/ms).
3.11
température de surface
température de l'interface entre le film d'eau de refroidissement et la surface de transfert thermique, que cette
surface soit la paroi du tube ou la surface externe d'un dépôt d'entartrage biologique
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés
3.12
COT
carbone organique total
3.13
garnissage de la tour
portion d'une tour de refroidissement constituant sa principale surface de transfert thermique sur laquelle l'eau
s'écoule au moment de l'évaporation
3.14
contrainte de cisaillement à la paroi
contrainte de cisaillement du film de fluide au voisinage immédiat de la paroi du tube
NOTE Elle est exprimée en (N/m ).
3.15
température de paroi
température captée par un thermocouple placé entre l'élément chauffant et l'intérieur de la paroi du tube de
transfert thermique, de préférence le plus près possible de la paroi du tube
4 Principe
Un montage d'essai constitué de tubes d'essai métalliques est soumis pendant un laps de temps spécifié à
une circulation d'eau de refroidissement, dans des conditions de transfert thermique. Celui-ci peut être
directement relié au circuit de refroidissement sur site pour être représentatif des conditions de service. Pour
les essais en laboratoire, la composition de l'eau de refroidissement est conçue pour refléter la composition
chimique en service, en étant toutefois modifiée par le programme de traitement approprié étudié. L'adoption
de la composition chimique synthétique dans les essais de laboratoire peut être effective à des fins de
comparaison, telles que lors d'essais de débroussaillage, mais n'est pas représentative des conditions de
service. L'effet de la circulation de l'eau de refroidissement et du programme de traitement sur la corrosion et
l'entartrage biologique des tubes d'essai est évalué à l'aide d'un certain nombre de paramètres de mesure.
5 Réactifs et matériaux
Il convient que la composition de l'eau de refroidissement d'essai reflète la composition probable en service.
Pour les essais en laboratoire utilisant de l'eau de synthèse, seuls des réactifs de qualité analytique reconnue
et de l'eau conforme aux exigences minimales de l'ISO 3696:1987, qualité 3, doivent être utilisés.
Il existe deux principaux environnements de service qui peuvent être adoptés. Le premier consiste à utiliser
l'eau d'appoint telle qu'elle est employée dans le système de refroidissement spécifique sur site (une variante
consiste à utiliser de l'eau d'appoint de synthèse) et à la concentrer au nombre de cycles requis dans le
système d'essai. L'Annexe A présente des fiches recommandées pour l'enregistrement des conditions d'essai,
des compositions de l'eau d'appoint et de l'eau de recirculation et des résultats d'essai.
La seconde approche implique l'utilisation d'eau de synthèse simulant l'eau en circulation sur le site après le
nombre de cycles requis. L'utilisation d'eau de circulation de synthèse dispense d'avoir à concentrer l'eau de
synthèse pour obtenir les cycles de concentration voulus. Cette approche simplifie l'essai en évitant d'utiliser
la tour de refroidissement pilote.
L'eau de circulation de synthèse contiendra généralement une plus grande proportion de solides ioniques
dissous que l'eau naturelle correspondante, rendant ainsi l'eau de synthèse plus corrosive.
5.1 Caractéristiques de l'eau
Il convient que les caractéristiques de l'eau naturelle ou de synthèse employée soient celles spécifiées dans
le Tableau 1. Il convient d'utiliser ce tableau pour enregistrer la composition de l'eau en circulation ainsi que
celle de l'eau d'appoint éventuellement utilisée. De plus, il est uniquement nécessaire de mesurer la turbidité,
la silice totale, les bactéries et l'ATP pour les eaux sur site.
Tableau 1 — Composition de l'eau d'appoint et de l'eau de refroidissement en circulation
N° Composant Valeur Unités
1 pH Unités de pH
2 Conductivité µS/cm
a
3 Dureté totale
a
4 Alcalinité – p
a
5 Alcalinité – m
2+
6 Ca mg/l
2+
7 Mg mg/l
+
8 Na mg/l
+
9 K mg/l
+
10 NH mg/l
2+
11 Fe mg/l
2+
12 Cu mg/l
3+
13 Al mg/l
2−
14 CO mg/l
−
15 HCO mg/l
−
16 Cl mg/l
2−
17 SO mg/l
−
18 NO mg/l
3−
19 PO mg/l
20 SiO mg/l
21 Cl mg/l
22 Turbidité FTU ou NTU
23 Matières en suspension mg/l
24 Bactéries UFC/ml ou UFC/l
25 ATP RLU
a
L'unité de mesure dépendra de la méthode d'essai.
5.2 Préparation des eaux d'essai de synthèse à partir de solutions mères
Les eaux d'essai de synthèse sont normalement préparées en laboratoire au moment de l'utilisation en
mélangeant des solutions mères. Une solution mère contient l'alcalinité et l'autre la dureté ainsi que d'autres
sels nécessaires pour constituer l'eau d'essai. La composition de ces deux solutions est calculée de manière
à préparer soit l'eau d'essai en circulation, soit une eau d'appoint appropriée une fois qu'elles ont été
mélangées en proportion adéquate. Des solutions mères types sont présentées en B.1. Les solutions mères
peuvent également être préparées sous forme de concentrés et diluées ultérieurement avec de l'eau
déminéralisée.
4 © ISO 2006 – Tous droits réservés
6 Appareillage
La section échangeur thermique (décrite plus en détail de 6.1 à 6.4) constitue la base du montage d'essai. Le
montage d'essai se compose de deux ou de plusieurs tubes métalliques de transfert thermique, fabriqués à
partir d'un alliage approprié utilisé dans l'échangeur thermique sur le site, montés en série (Figure B.1) ou en
parallèle (Figure B.2). La chaleur générée électriquement est transmise par conduction et convection à l'eau
de refroidissement en circulation, en traversant la paroi du tube de transfert thermique. Les matériaux
constituant le montage d'essai doivent être choisis de manière à ne pas influer sur la composition de l'eau
d'essai. Du verre ou du plastique [par exemple le polychlorure de vinyle (PVC), le polychlorure de vinyle
chloré (CPVC) ou le polyfluorure de vinyle (PVDF)] sont couramment utilisés.
L'eau de refroidissement est pompée depuis le réservoir vers la section d'échange thermique à un débit
contrôlé. Un seul régulateur de débit est nécessaire si les tubes de transfert thermique sont montés en série.
S'ils sont montés en parallèle, un régulateur de débit est nécessaire pour chaque tube. La chaleur absorbée
est ensuite libérée dans l'atmosphère par évaporation partielle de l'eau d'une tour de refroidissement (6.4).
Sinon, si une tour de refroidissement n'est pas requise pour concentrer l'eau d'appoint, une boucle fermée de
refroidissement pour extraire la chaleur est utilisée. Afin de déterminer les vitesses de corrosion sur des
surfaces sans transfert thermique, il convient d'utiliser des échantillons de métaux appropriés (montés à fleur
du tube) dans le système.
Si les tubes d'échange thermique sont montés en parallèle, des essais simultanés peuvent être effectués
avec différentes combinaisons de température superficielle et de débit pour chaque tube d'échange thermique.
Toutefois, il est vivement recommandé d'utiliser des tubes de transfert thermique ayant tous la même
composition métallurgique.
6.1 Mesurage de la température
Il convient de mesurer la température des parois des tubes métalliques à l'aide d'un thermocouple placé entre
l'élément chauffant et l'intérieur de la paroi du tube de transfert thermique, de préférence le plus près possible
de cette paroi. Du fait des gradients de température, ce mesurage ne sera pas parfaitement exact et sera
seulement indicatif. Une détermination plus précise nécessiterait trois thermocouples montés à des distances
variables de la paroi du tube, le gradient de température étant utilisé pour déterminer la température au
niveau de la paroi.
6.2 Dispositif de contrôle de la vitesse de circulation
La vitesse de circulation peut être mesurée à l'aide d'un débitmètre placé dans le flux en amont ou en aval
des tubes d'échange thermique.
6.3 Mesurage de l'appoint, de l'évaporation et de la purge
Un dispositif de mesurage du débit massique de l'eau d'appoint, d'évaporation et de purge, y compris les
valeurs minimales, moyennes et maximales, doit être prévu et mentionné dans le rapport d'essai.
Fondamentalement, les vitesses de purge et d'appoint peuvent être mesurées à l'aide de compteurs d'eau et
il est alors possible de déduire la vitesse d'évaporation. Le dosage des réactifs peut reposer sur la purge ou
sur l'appoint. La purge est normalement contrôlée sur la base de la conductivité de l'eau en circulation,
l'appoint étant contrôlé à l'aide d'un régulateur de niveau dans le bassin de la tour de refroidissement.
6.4 Tour de refroidissement
La conception et la capacité de rejet de chaleur de la tour de refroidissement et du garnissage de la tour sont
facultatifs mais doivent être consignés dans le rapport. Il peut se produire un dépôt de sels dans la tour de
refroidissement en fonction de la conception du système. Un exemple d'appareillage est décrit en B.2. Il est
conseillé de procéder à un contrôle visuel de l'intérieur de la tour de refroidissement à l'issue de l'essai.
7 Méthode d'essai
7.1 Mode opératoire
7.1.1 Nettoyage du montage d'essai
Avant de commencer l'essai, le montage d'essai doit être nettoyé afin d'empêcher toute contamination par
des produits provenant d'un éventuel essai antérieur ou d'un entartrage microbiologique indésirable.
Les solutions de nettoyage suivantes sont recommandées: tout d'abord, rinçage à l'eau, puis à l'aide d'une
solution appropriée, telle qu'une solution d'hypochlorite en cas de formation de boues, une solution d'acide
sulfamique ou d'acide citrique et d'EDTA en cas de dépôts de fer et/ou de calcium. Si l'on emploie une
solution acide, il convient de rincer le système, de le neutraliser, puis de le rincer de nouveau à l'eau jusqu'à
obtention d'un pH neutre.
7.1.2 Préparation des tubes d'essai et prétraitement
Mesurer et consigner la longueur des tubes d'essai sur la fiche technique d'essai.
L'état de la surface des tubes métalliques soumis à essai aura une incidence importante sur la corrosion et
l'entartrage biologique. La méthode de préparation de la surface doit garantir une bonne répétabilité et la
surface doit être exempte d'artéfacts dus au procédé de préparation. Il convient que la méthode de
préparation soit conforme aux instructions du fournisseur pour le produit à soumettre à essai. Les informations
suivantes sont facultatives pour le mode opératoire d'essai, mais il est conseillé d'envisager un mode
opératoire normalisé de prétraitement et de préparation des tubes d'essai.
a) Dégraisser l'intérieur et l'extérieur des tubes d'essai à l'acétone.
b) Décaper ensuite l'extérieur des tubes d'essai à l'aide d'un abrasif pour obtenir un degré de préparation
Sa 3 (conformément à l'ISO 8501-1) et une rugosité, Ra, d'environ 2,5 µm. Une alternative consiste en
l'abrasion avec du papier SiC de degré P400. (Pour certains métaux avec certains prétraitements, il est
possible que l'abrasion ne soit pas appropriée.)
c) Nettoyer les tubes d'essai en soufflant de l'air comprimé et les peser à 0,01 g près, puis les placer dans
les tubes de l'échangeur thermique (6.1). Consigner la masse de chaque tube d'essai sur la fiche
technique d'essai.
d) Les tubes peuvent être soumis à essai avec ou sans prétraitement. Il est fréquemment jugé souhaitable
d'effectuer l'essai dans les deux conditions, afin de déterminer quantitativement la valeur du prétraitement.
Le prétraitement se fait en faisant circuler en continu à travers les tubes d'essai la solution de préfilmage
spécifiée par le vendeur du traitement de l'eau, à température ambiante, pendant une durée minimale de
48 h et une durée maximale de 72 h, à un débit de circulation d'au moins 0,6 m/s et sans chauffage.
Le prétraitement des tubes d'essai peut être réalisé dans le montage d'essai lui-même ou dans un circuit
distinct relié au montage.
7.1.3 Teneur en eau du système
Le volume total d'eau du réservoir d'eau de refroidissement, des échangeurs thermiques et de la tuyauterie du
système doit être mesuré et consigné dans le rapport.
7.1.4 Mode opératoire de remplissage du circuit de refroidissement
7.1.4.1 Utilisation d'eau d'essai en circulation de synthèse élaborée à partir de solutions mères (pas de
tour de refroidissement).
Mélanger les solutions mères en suivant les instructions détaillées en 5.2 afin d'obtenir la qualité requise
d'eau de refroidissement, dont les paramètres sont indiqués dans le Tableau 1. Remplir le réservoir d'eau de
6 © ISO 2006 – Tous droits réservés
refroidissement d'eau de synthèse et de solution d'additifs de traitement chimique, conformément aux
instructions du fournisseur.
Démarrer la pompe de circulation et la régler de façon à obtenir le débit de circulation requis (voir 6.2). Retirer
du système au moins cinq fois le volume d'eau de la section des échangeurs thermiques, afin de garantir
l'élimination des artéfacts du prétraitement de l
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...