ISO 10276:2019
(Main)Nuclear energy — Fuel technology — Trunnion systems for packages used to transport radioactive material
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnion systems for packages used to transport radioactive material
This document covers trunnion systems used for tie-down, tilting and/or lifting of a package of radioactive material during transport operations. Aspects included are the design, manufacture, maintenance, inspection and management system. Regulations which can apply during handling operation in nuclear facilities are not addressed in document. This document does not supersede any of the requirements of international or national regulations, concerning trunnions used for lifting and tie-down.
Énergie nucléaire — Technologie du combustible — Systèmes de tourillons pour colis de transport de matières radioactives
Le présent document couvre les systèmes de tourillons utilisés pour l'arrimage, le basculement et/ou la manutention d'un colis de matières radioactives pendant les opérations de transport. Les aspects traités couvrent la conception, la fabrication, la maintenance, le contrôle et le système de management. Les réglementations qui peuvent s'appliquer pendant la manutention dans les installations nucléaires ne sont pas traitées dans le présent document. Le présent document n'annule ni ne remplace aucune des exigences des règlements internationaux ou nationaux relatifs aux tourillons utilisés pour manutentionner et arrimer les emballages.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10276
Second edition
2019-12
Nuclear energy — Fuel technology —
Trunnion systems for packages used
to transport radioactive material
Énergie nucléaire — Technologie du combustible — Systèmes de
tourillons pour colis de transport de matières radioactives
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, abbreviated terms, symbols and definitions . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 4
3.3 Abbreviations . 4
4 Regulatory requirements . 4
4.1 General . 4
4.2 Relevant regulations. 4
5 Design . 4
5.1 General . 4
5.2 Design methodology. 6
5.3 Materials . 6
5.3.1 Material selection . 6
5.3.2 Mechanical properties . 7
5.4 Design loads . 7
5.4.1 Assembly state . 7
5.4.2 Tie-down . 8
5.4.3 Lifting and/or tilting . . 9
5.4.4 Load cycles for fatigue analysis . 9
5.5 Methods of analysis and design criteria .10
5.5.1 General.10
5.5.2 Strength analysis using analytical methods .10
5.5.3 Strength analysis using FEA methods .11
5.5.4 Brittle fracture evaluation .12
5.5.5 Fatigue analysis .12
5.6 Other requirements and recommendations .12
6 Manufacture .13
6.1 General .13
6.2 Assembly .14
6.3 Inspection during manufacture and assembly .14
6.3.1 Dimensional and visual inspection .14
6.3.2 Non-destructive examination .14
6.4 Testing during manufacture and assembly .15
6.4.1 Scope of testing .15
6.4.2 Chemical analysis .15
6.4.3 Mechanical testing of material properties .15
6.4.4 Static testing .16
7 Maintenance .17
7.1 General .17
7.2 Maintenance schedule .17
7.3 Periodic inspection .18
7.3.1 General.18
7.3.2 Removable trunnions . .18
7.3.3 Welded trunnions . . .18
7.3.4 Trunnion surfaces .18
7.3.5 Attachment threads in packaging body .18
7.3.6 Attachment bolts . . .19
7.3.7 Feature dimensions .19
7.4 Periodic testing .19
7.4.1 Types of testing .19
7.4.2 Trunnion system .19
7.4.3 Weld areas .19
7.5 Component replacement .19
7.6 Repairs .20
7.6.1 General.20
7.6.2 Features to be repaired and methods .20
8 Quality management system .21
Bibliography .22
iv © ISO 2019 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5,
Nuclear installations, processes and technologies.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10276:2010), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— The scope is extended to trunnion attachment components (trunnion systems are defined as being
the trunnions and their attachment components);
— The normative references have been updated (IAEA TS-R-1 replaced by IAEA SSR-6) and enlarged
to the IAEA SSG-26 (Appendix IV-1 - Package stowage and retention during transport);
— Quality Assurance is replaced by Management Systems;
— The load cases are to be defined by use of the minimum acceleration factors given in table IV-1 of the
Appendix IV of IAEA SSG-26;
— The calculation methods (analytical and finite element analysis) and the minimum associated
criteria are more precisely detailed;
— The bibliography has been updated and enlarged to the most recent recommendations, guidance
and standards as acceptable by most of the Competent Authorities;
— The structure of the document has been slightly modified to enhance its legibility and understanding.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
Introduction
This document has been produced to enable package owners, designers, users and regulatory
organizations to have at their disposal a comprehensive document covering all aspects of trunnion
systems. Experience has been drawn from the extensive knowledge of owners, designers, users
and competent authorities. This document contains the minimum requirements and makes
recommendations covering various aspects of trunnion systems.
Intermediate devices (sometimes referred to as transport frames, supports or cradles) can be used
between the packaging trunnions and the transport conveyance to support and secure the package
during transport; however, the energy-absorbing effects that may be provided by these intermediate
devices are not taken into consideration in this document.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10276:2019(E)
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnion systems for
packages used to transport radioactive material
1 Scope
This document covers trunnion systems used for tie-down, tilting and/or lifting of a package of
radioactive material during transport operations.
Aspects included are the design, manufacture, maintenance, inspection and management system.
Regulations which can apply during handling operation in nuclear facilities are not addressed in
document.
This document does not supersede any of the requirements of international or national regulations,
concerning trunnions used for lifting and tie-down.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
IAEA SSR-6, International Atomic Energy Agency (IAEA) Safety Standard No. SSR-6, Regulations for the
Safe Transport of Radioactive Material
IAEA SSG-26, International Atomic Energy Agency (IAEA) No. SSG-26, Advisory Material for the IAEA
Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material
3 Terms, abbreviated terms, symbols and definitions
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IAEA SSR-6 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1.1
bending stress
variable component of normal stress (3.1.10), which might not be linear across the thickness
3.1.2
bolts
fasteners including bolts, screws and studs
3.1.3
designer
organization responsible for the design of the package
3.1.4
independent expert organization
organization administratively and managerially separate from the designers, manufacturers or owners
of the subject package, constituted of specialized experts, or an insurance organization used to verify,
oversee, witness or check
3.1.5
linearized stress
sum of the membrane stress (3.1.9) and of the linear component of the bending stress (3.1.1)
3.1.6
load case
specific configuration of transport or lifting associated to a total mass (transport or lifting), specified
value and direction of acceleration, a given number of acting trunnions, and a given point/area of
application of the load on the trunnion
3.1.7
maintenance schedule
document drawn up by the designer that gives, in appropriate detail, the applicable frequency/
periodicity of maintenance items and details of methods to be employed; applied by the owner/operator
3.1.8
maximum service load
greater of total mass (lifting) (3.1.19) and total mass (transport) (3.1.20), subjected to gravity (1 g)
3.1.9
membrane stress
component of normal stress (3.1.10) that is uniformly distributed and equal to the average stress across
the thickness of the section under consideration
3.1.10
normal stress
component of stress normal to the plane of reference
3.1.11
owner
operator
organization responsible for maintaining the condition of the packaging for transport
Note 1 to entry: The condition of packaging shall be in accordance with IAEA SSR-6.
3.1.12
peak stress
maximum stress that occurs in a component by reason of geometry, local discontinuities or local
thermal stress, including the effects, if any, of stress concentration
3.1.13
periodic inspection
inspection of the trunnion system during the in-service life of the packaging at predetermined
periodicities defined in the maintenance schedules (3.1.7)
3.1.14
primary trunnion system
trunnion system provided as a primary means for lifting and/or tilting, tie-down and supporting of
the package
3.1.15
quality plan
document, or several documents, that together specify quality standards, practices, resources,
specifications, and the sequence of activities relevant for manufacture
2 © ISO 2019 – All rights reserved
3.1.16
removable trunnion
trunnion, on a package secured by non-permanent methods, e.g. bolting
3.1.17
secondary trunnion system
trunnion system provided as an additional or alternative means for lifting and/or tilting, tie-down and
supporting of the package
3.1.18
tie-down
securing of the package to the conveyance
3.1.19
total mass (lifting)
maximum mass of a package as supported by the trunnion systems during lifting, fitted with all
necessary ancillaries and equipment, and including the radioactive material and water as appropriate
3.1.20
total mass (transport)
maximum mass of a package fitted with all ancillaries (shock absorbers, neutron shields, covers, transport
frame as appropriate, etc.), as presented for transport and as supported by the trunnion systems
3.1.21
transport cycle
complete round-trip journey of a package between two complete loadings
3.1.22
trunnion
projection, typically cylindrical in shape, attached on a packaging by various means and used for
lifting, tilting and/or tie-down (3.1.18) of the package; parts permanently attached to the trunnion are
considered as being part of the trunnion
Note 1 to entry: A trunnion is an example of an attachment point as defined in IAEA SSG-26, Appendix IV.
3.1.23
trunnion attachment method
method of attaching the trunnion (e.g. welding, bolting, threaded attachment, interference fitting and
bolting, or any combination of these methods) to the packaging body
3.1.24
trunnion attachment components
attachment components, e.g. welding to the packaging body, bolts, removable shear discs, female
threads or housing in the packaging body, removable baseplates, etc., used to secure the trunnion to the
packaging body
3.1.25
trunnion system
assembly of trunnion (3.1.22) and trunnion attachment components (3.1.24)
3.1.26
welded trunnion
trunnion directly secured to the packaging by welding
3.2 Symbols
K plane strain fracture toughness
Ic
R (T) guaranteed yield strength or guaranteed 0,2 % proof strength at the operating temperature, T
e
R (T) guaranteed minimum tensile strength at the operating temperature, T
m
T operating temperature
3.3 Abbreviations
FEA Finite Element Analysis
MT Magnetic particle test
NDE Non-destructive examination
PT Liquid penetrant test
SCC Stress corrosion cracking
UT Ultrasonic test
VT Visual inspection test
4 Regulatory requirements
4.1 General
In this document, the word “shall” denotes a requirement; the word “should” denotes a recommendation;
and the word “may” denotes permission, i.e. neither a requirement nor a recommendation. Imperative
statements also denote requirements. To conform to this document, all operations shall be performed
in accordance with its requirements, but not necessarily with its recommendations.
The word “can” denotes possibility rather than permission.
4.2 Relevant regulations
The main applicable document is IAEA SSR-6. Other relevant national or international transport
regulations should also be considered to ensure that any differences with the IAEA Transport
Regulations are taken into account.
This document does not relieve the relevant parties of the responsibility for compliance with any
[3]
requirement of the regulations applicable within the nuclear power plants (e.g. KTA 3905 or
[4]
ANSI N 14.6 ).
5 Design
5.1 General
5.1.1 Trunnion systems as part of a package design shall be designed in accordance with IAEA SSR-6
with consideration of IAEA SSG-26, and in particular its Appendix IV.
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5.1.2 Trunnion attachment to a packaging may be carried out by welding, bolting, threaded attachment,
interference fitting and bolting, or any combination of these methods. This document applies to these
methods of trunnion attachment; see Figure 1 a), b) and c).
a) Welded trunnion b) Removable trunnion c) Removable trunnion
(bolted) (threaded)
Key
1 weld 5 body thread
2 trunnion 6 removable baseplate
3 packaging body 7 removable shear disc
4 attachment bolt 8 body housing
Figure 1 — Examples of trunnions
5.1.3 Trunnions are fitted to the packaging to provide the following:
— a means of tie-down of the package during transport; and/or
— a means of providing lifting, or lifting and tilting, the package (with particular designs of package,
the trunnions are used in tilting the package from horizontal to vertical position and vice-versa).
5.1.4 The designer shall consider how the package is supported during transport and lifting and/or
tilting with respect to the trunnions. For these situations the load distribution for the trunnion system
shall be derived. The designer shall consider the number of trunnions on the package required to fulfil a
particular function (e.g. lifting, tilting, supporting) and the value, the direction of forces that are imposed
on the trunnions and the way they are applied (point of application, width, angle of repartition.). See 5.4
for more details.
The load transferred by the trunnion system to the packaging body needs to be considered but is not
part of this document.
5.1.5 The design of the trunnion system shall be capable of performing for a temperature range as
defined in the IAEA Transport Regulations. In particular, minimum and maximum operating temperatures
due to design heat load and worst case ambient conditions shall be considered. Differential thermal
expansion between the conveyance means and the packaging may add stresses to the trunnion system
unless specific design arrangements are made to avoid those effects.
5.1.6 The designer should ensure that the combination of environment, component materials, bolt
coatings, bolt strength, grade, and tensile stress do not render the trunnion system vulnerable to the
effects of stress corrosion cracking (SCC). Where the effects of SCC are not avoided by design, the designer
shall specify a regime of inspection to detect the early effects of SCC and to allow for bolt replacement
before there is damage.
5.1.7 Any trunnion systems shall be so designed that, under normal and accident conditions of
transport, the forces in those trunnion systems shall not impair the ability of the package to meet the
requirements of the IAEA Transport Regulations.
5.1.8 Specific surface finish limits shall be specified by the designer. Smooth surfaces and gradual
changes of section aid decontamination and are also beneficial for fatigue properties. Liquid traps shall
be avoided. Applying sealant or using gaskets can prevent the ingress of liquids.
5.1.9 As far as practicable, ease of decontamination shall be considered in the design of trunnion
systems, particularly with regard to the bolted attachments.
5.2 Design methodology
Structural analysis of trunnion systems shall include a strength analysis and a fatigue analysis. If
necessary, issues such as brittle fracture and structural stability should be considered.
This analysis can generally be performed by the following methods:
— analytical methods,
— finite element analysis (FEA), or
— a combination thereof.
The applicability of the chosen method shall be checked and justified by the designer.
In the case of trunnion systems with complex geometry and load situation, FEA is preferred as it leads
to more detailed stress and strain results for complex structures.
Clarification on method and criteria are given in 5.5.
5.3 Materials
5.3.1 Material selection
Materials used for the trunnion systems shall be selected or treated to avoid corrosion, including SCC
effects, as appropriate, during the life of the packaging. This includes, but is not limited to, the following
considerations:
— the environment conditions in loading operation (borated water, moisture, protection or
decontamination agents which might include demineralized water, oxalic acid, steam, nitric acid,
caustic solution, NaOH-tartaric acid, lubricants, or other proprietary products),
— ambient conditions (maritime, rain, snow,…) during transport or storage period,
— bolt grease, sealant (used in the packaging design),
— galvanic interaction (materials shall be chosen to ensure that the electro-potential sensitivity
between components is minimal).
It is recommended that trunnions are made from corrosion-resistant steel. For the trunnions, the use of
stainless steel cladding of a carbon-alloy-steel substrate can be justified (example of a clad trunnion is
in Figure 2), provided the designer has carefully considered all aspects of inspection and maintenance
that are likely to be most challenging. For the trunnion attachment system, the use of adapted specific
coating, sealants or leaktight additional devices may be sufficient.
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For duplex-steel welded trunnions, care shall be taken to prevent risk of brittle intermetallic phases
that can reduce toughness and corrosion resistance.
Key
1 base material
2 stainless steel cladding
Figure 2 — Example of a clad trunnion
5.3.2 Mechanical properties
For the selected materials the minimum mechanical strengths R (T) and R (T) shall be specified.
e m
In case where ferritic steels are used for trunnions, to ensure that the material is sufficiently ductile
and tough, it shall be capable of achieving the following:
— Charpy impact test energy of 27 J minimum at the minimum temperature according to the IAEA
Transport Regulations (see 5.1.5),
— Tensile test elongation to failure of 14 % minimum at 20 °C.
Where trunnions are not wholly stainless steel, but are stainless-steel covered, the mechanical
properties used in calculations, for both the base and cladding materials, shall be those of the base
material.
Consideration shall be given to the hardness of the trunnion and attachment component materials to
minimize any surface incompatibility that can arise due to the material hardness of interface equipment.
Fracture toughness properties, such as K , of the materials shall be specified if needed to enable a
Ic
fracture mechanics analysis of the trunnion system.
The designer shall specify the requirement of intercrystalline corrosion tests where this is relevant.
5.4 Design loads
5.4.1 Assembly state
Where the trunnion attachment includes bolts, the bolt minimal ensured preload shall be appropriate
to avoid any loosening of the bolts and sliding of the trunnion under the bolt heads during operation,
including the effects of vibrations during transport. The bolt minimal ensured preload shall be
determined considering uncertainties (tightening techniques and friction coefficients).
Depending on the assembling method, the bolt preload can vary due to the friction values between
the bolts and their contact surfaces and also due to the uncertainties of tightening techniques. This
assembly state is also applicable to the threaded trunnion type attachment. The bolt preload can also
be affected by differential thermal expansion due to temperature change between assembly and design
conditions. See References [7] to [10] for further details.
5.4.2 Tie-down
Designers may consider using different numbers of trunnions on packages to suit different operational
or transport requirements. Where trunnions are used for tie-down, the total number of trunnions in
any one plane may be restrained unequally. Consideration should be given to alignment on both the
package and the tie-down equipment when four (or more) trunnions share a load. Local positioning
imperfections or variations in tolerances can lead to high variations in the loads acting on each
trunnion. Therefore, in the absence of justification, it shall be considered that the load is supported by
only two trunnions. Example of trunnion restraints is in Figure 3.
The designer shall consider the different modes of transport the package is intended for. It is possible
that the directional orientation of a package can differ between different modes of transport, e.g. the
orientation of a package during sea transport may be at right angles to the orientation of the same
package during rail transport. The designers shall consider all reasonably foreseeable package
orientation during transport to determine the highest load case combination.
Key
1 vertical restraint by four trunnions 4 trunnion
2 vertical and longitudinal restraints by two trunnions 5 packaging support
a
3 packaging Restraint directions.
Figure 3 — Example of trunnion restraints
The designer shall identify all the possible allowed tie-down configurations and shall define for each
the load case. Each load case shall be associated to:
— maximal load,
— load direction,
— bearing area of trunnion with transport means,
— number of acting trunnions.
The maximal load applied shall generally be the total mass (transport) multiplied by the “acceleration”
factor shown in Table IV.1 and in associated paragraphs of IAEA SSG-26, Appendix IV. Other values may
be used subject to appropriate justification.
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5.4.3 Lifting and/or tilting
Depending upon the design for operation, the package may have the capability of being lifted and/or
tilted on the same trunnions. In some cases, packages might not be designed to be tilted. Whichever case
applies, the total mass (lifting) that applies at any time to the minimum justified number of trunnions
shall be taken into account.
In some cases, the designer may include packages fitted with secondary trunnion systems; see Figure 4.
The primary and secondary trunnion systems shall be designed to act independently of each other.
Where trunnions are used for lifting and/or tilting, the total number of trunnions in any one plane may
be restrained unequally. Consideration should be given to alignment on both the package and the lifting
and/or tilting equipment when four (or more) trunnions share a load. Local positioning imperfections
or variations in tolerance can lead to high variations in the loads acting on each trunnion. Therefore, in
the absence of justification, when four (or more) trunnions share a load, the load shall only be supported
by the two diagonally opposite trunnions.
Key
1 primary trunnion
2 secondary trunnion
Figure 4 — Packaging with primary and secondary trunnions
The designer shall identify all the possible allowed lifting or tilting configurations and shall define for
each the load case. Each load case shall be associated to:
— maximal load,
— load direction,
— bearing area of trunnion with lifting or tilting means,
— number of acting trunnions.
The maximal load applying for a given load case shall be the corresponding lifting mass multiplied by a
snatch factor of 1,8 g by Reference to [3]. Other values may be used subject to appropriate justification
e.g. References [3], [4] or [11].
5.4.4 Load cycles for fatigue analysis
The designer shall take into account the fact that the in-service life can be reduced due to the effects
of fatigue caused by cyclic stresses during transport, lifting or a combination of both. Fatigue analysis
shall consider the whole lifetime of the trunnion system with load combinations from transport and
lifting and/or tilting operations.
It is not possible to define universally valid load cycles for a transport on public routes therefore these
must be specified both on the basis of the requested modes of transport (road, rail, sea or air) and on
the basis of the length and number of anticipated transport cycles.
In addition to experimental determination of the transport load cycles, reference may also be made to
published measurements. The transfer to other packages or transport routes may necessitate the use of
correction factors before being considered in the fatigue strength analysis.
See IAEA SSG-26, Appendix IV for further details.
5.5 Methods of analysis and design criteria
5.5.1 General
For all the components of the trunnion system, the maximal equivalent stress (local or if allowable
linearized stress) shall not exceed the predetermined limit value. This limit value is generally derived
from correspondent R (T) taking into account a safety factor depending on analysis method (see 5.5.2
e
or 5.5.3).
Specific considerations shall be evaluated for bolted trunnions to ensure the safe assembly is justified
as specified in 5.4.1.
An additional safety factor shall be included for welded joints/interfaces. To justify the value of the
safety factors to be used, due consideration should be given to the method of welding, NDE, and
management system.
Strength analysis due to the load transferred by the trunnion system to the packaging body shall be
justified but is not part of this document. In case of bolted trunnions, the required length of engagement
in the packaging body shall be ensured.
More stringent safety factors may be added according some specific applicable national requirements,
for instance in References [3] or [4].
Examples of approaches for strength analysis method and design criteria for trunnion systems are
given in References [5] and [11].
5.5.2 Strength analysis using analytical methods
An analytical approach for strength analysis may be as presented in this section and can be based on
References [4], [11] and [12].
This method can be used for simple cases such as full cylindrical continuous section of trunnion.
Justification shall be provided for this method as the load application is idealized and the stress
distribution averaged across the section.
For fatigue analysis (see 5.5.5) complementary strength evaluations are required to take account of
stress concentration.
The equivalent stress shall be evaluated as follows:
— The maximum shear and tensile stress of the trunnion is calculated for most severely stressed cross
section.
— The shear stress shall be taken as an average value over the cross section.
— The tensile stress may be due to direct or bending loads.
— The tensile stress due to the direct load shall be assumed to be uniformly distributed and equal to
the average value of stress over the cross section.
— The bending stress varies linearly over the cross section.
10 © ISO 2019 – All rights reserved
— The tensile stresses due to direct and bending loads are additive.
— For combined shear and tensile stress states the effective stress is determined by using the Tresca
criterion (max. shear stress theory) or Von Mises criterion (max distortion energy theory).
The following criteria shall be used for the lifting or tie-down situations or all the loading cases defined
in 5.4.2 (based on References [4], [11] and [12]):
— Each load case defined in 5.4 shall be considered.
— For the trunnion the equivalent stress shall not exceed R (T)/1,5 and R (T)/2.
e m
— When materials that have yield strengths R (T) above 80 % of their ultimate strength R (T) are
e m
used, each case requires special consideration, and the foregoing safety factors are insufficient. In
such cases, the designer shall establish and justify criteria to assure adequate material fracture
toughness.
For trunnion attachment components:
— the maximal equivalent stresses shall be less than R (T). Concerning stresses in the shear disk
e
housing, other justified criteria may be used for the limiting surface pressure, see for instance
Reference [7] or [9].
For the trunnion bolts:
— the analysis and evaluation of bolts shall be performed according to appropriate standards, such as
References [7] and [8], [9] and, [10] or [11].
— the maximal equivalent stresses shall be less than R (T).
e
— the maximal stress in the trunnion under the bolt head shall not exceed R (T). Other justified criteria
e
may be used for the limiting surface pressure, see for instance Reference [7] or [9].
For welded joints/interfaces: in addition of the safety factor required in 5.5.1, an additional safety factor
linked to the uncertainty of the method used shall be also included and justified.
5.5.3 Strength analysis using FEA methods
In the case of trunnion systems with complex geometry and asymmetric loading situation, FEA should
be preferred. FEA leads to more detailed stress and strain results for complex structures. The use of
FEA is recommended for strength analysis to calculate the spatial stress state at the most severely
stressed points.
An approach using FEA methods for strength analysis is as follows:
— Each load case defined in 5.4 shall be considered.
— The stress evaluation for all components (incl. bolts) shall be based on the equivalent stress
according to the Tresca criterion (max. shear stress theory) or Von Mises criterion (max distortion
energy theory).
— Where the linearization of the stresses is justified, then the linearized equivalent stress at the most
severely stressed point of the trunnion shall not exceed the value R (T)/1,5.
e
— The maximal equivalent local stress in the trunnion shall not exceed R (T). Additional considerations
e
may be necessary to show the safety margins against plastic collapse of the trunnion’s cross section
relevant for the load-bearing capacity, see Reference [5] for instance.
For trunnion attachment components:
— the maximal stresses shall be less than R (T). Concerning stresses in the shear disk housing, other
e
justified criteria may be used for the limiting surface pressure, see References [7] or [9] for instance.
For the trunnion bolts:
— the analysis and evaluation of bolts shall be performed according to national or international
recognized standard, for instance References [5], [7] and [8], [9] and [10] or [11].
— the local stresses of FEA shall be transformed into nominal ones, as recommended in guideline
Reference [5]. The maximal linearized equivalent stresses shall be less than R (T).
e
— the maximal stress in the trunnion under the bolt heads shall not exceed R (T). Other justified
e
criteria may be used for the limiting surface pressure, see Reference [7] or [9] for instance.
For welded joints/interfaces: In addition of the safety factor required in 5.5.1, an additional safety
factor linked to the uncertainty of the method used shall be also included and justified.
In case of complex interface between the trunnion system, the packaging body and the equipment
where the physical phenomena shall be sufficiently detailed, a consideration of trunnion system instead
of an isolated analysis of single structural components (trunnion, bolts, etc.) shall be done to properly
include interactions between components. More detailed guidance for modelling trunnion system can
b
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10276
Deuxième édition
2019-12
Énergie nucléaire — Technologie du
combustible — Systèmes de tourillons
pour colis de transport de matières
radioactives
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnion systems for packages
used to transport radioactive material
Numéro de référence
©
ISO 2019
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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Fax: +41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions, symboles et termes abrégés . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 4
3.3 Termes abrégés . 4
4 Exigences réglementaires . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Réglementation applicable . 4
5 Conception . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Méthodologie de conception . 6
5.3 Matériaux . 6
5.3.1 Sélection des matériaux . 6
5.3.2 Caractéristiques mécaniques . 7
5.4 Cas de chargement en dimensionnement . 8
5.4.1 Bon assemblage . 8
5.4.2 Arrimage . 8
5.4.3 Manutention et/ou basculement . 9
5.4.4 Cycles de charge pour l'analyse de fatigue .10
5.5 Méthodes d'analyse et critères de conception .11
5.5.1 Généralités .11
5.5.2 Analyse de résistance mécanique à l'aide de méthodes analytiques.11
5.5.3 Analyse de résistance mécanique à l'aide de méthodes FEA .12
5.5.4 Évaluation du risque de rupture fragile .13
5.5.5 Analyse de fatigue .13
5.6 Autres exigences et recommandations .13
6 Fabrication .15
6.1 Généralités .15
6.2 Assemblage .15
6.3 Contrôles en cours de fabrication et d'assemblage .15
6.3.1 Contrôle dimensionnel et examen visuel .15
6.3.2 Contrôle non destructif .16
6.4 Essais en cours de fabrication et d'assemblage .16
6.4.1 Portée de l'essai .16
6.4.2 Analyse chimique .17
6.4.3 Essais mécaniques relatifs aux propriétés des matériaux .17
6.4.4 Essai statique .17
7 Maintenance .18
7.1 Généralités .18
7.2 Programme de maintenance .19
7.3 Contrôle périodique.19
7.3.1 Généralités .19
7.3.2 Tourillons démontables .20
7.3.3 Tourillons soudés .20
7.3.4 Surfaces des tourillons.20
7.3.5 Taraudages de fixation dans le corps de l'emballage .20
7.3.6 Boulons de fixation .20
7.3.7 Dimensions essentielles .21
7.4 Essais périodiques .21
7.4.1 Types d'essais .21
7.4.2 Système de tourillon .21
7.4.3 Zones soudées .21
7.5 Remplacement des composants .21
7.6 Réparations .22
7.6.1 Généralités .22
7.6.2 Caractéristiques concernées par les réparations et méthodes .22
8 Système de management de la qualité .23
Bibliographie .24
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité
SC 5, Installations nucléaires, procédés et technologies.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10276:2010), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— le champ d'application est étendu aux composants de fixation du tourillon (les systèmes de tourillons
sont définis comme étant constitués des tourillons et de leurs composants de fixation);
— les références normatives ont été mises à jour (AIEA TS-R-1 remplacé par AIEA SSR-6) et élargies
pour inclure l'AIEA SSG-26 (Annexe IV-1 - Arrimage et assujettissement des colis durant le transport);
— assurance de la Qualité est remplacé par Systèmes de Management;
— les cas de chargement sont à définir à l'aide des facteurs d'accélération minimaux donnés dans le
Tableau IV-1 de l'Annexe IV de l'AIEA SSG-26;
— les méthodes de calcul (méthodes analytiques et analyse par éléments finis) et les critères minimaux
associés sont détaillés de manière plus précise;
— la Bibliographie a été mise à jour et élargie pour inclure les recommandations, les lignes directrices
et les normes acceptables par la plupart des Autorités compétentes;
— la structure du document a été légèrement modifiée pour en améliorer la lisibilité et la compréhension.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
Introduction
L'objectif du présent document est de fournir aux propriétaires, concepteurs et utilisateurs de colis, ainsi
qu'aux organismes de réglementation, un document complet couvrant tous les aspects liés aux systèmes
de tourillons. L'expérience et les connaissances étendues des propriétaires, concepteurs, utilisateurs et
autorités compétentes ont été prises en compte. Le présent document contient les exigences minimales
et formule des recommandations couvrant divers aspects des systèmes de tourillons.
Des dispositifs intermédiaires (désignés parfois «châssis de transport», «supports» ou «berceaux»)
peuvent être utilisés entre les tourillons d'emballage et le moyen de transport pour soutenir le colis
et le fixer pendant le transport. Toutefois, le présent document ne tient pas compte des capacités
d'absorption d'énergie de ces dispositifs intermédiaires.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10276:2019(F)
Énergie nucléaire — Technologie du combustible —
Systèmes de tourillons pour colis de transport de matières
radioactives
1 Domaine d'application
Le présent document couvre les systèmes de tourillons utilisés pour l'arrimage, le basculement et/ou la
manutention d'un colis de matières radioactives pendant les opérations de transport.
Les aspects traités couvrent la conception, la fabrication, la maintenance, le contrôle et le système de
management. Les réglementations qui peuvent s'appliquer pendant la manutention dans les installations
nucléaires ne sont pas traitées dans le présent document.
Le présent document n'annule ni ne remplace aucune des exigences des règlements internationaux ou
nationaux relatifs aux tourillons utilisés pour manutentionner et arrimer les emballages.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
AIEA SSR-6 Agence Internationale de l'Énergie Atomique (AIEA), Norme de sûreté N° SSR-6, Règlement de
transport des matières radioactives
AIEA SSG-26 Agence Internationale de l'Énergie Atomique (AIEA) N° SSG-26, Guide d'application du
Règlement de transport des matières radioactives
3 Termes et définitions, symboles et termes abrégés
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'AIEA SSR-6 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
3.1.1
contrainte de flexion
composante variable de la contrainte normale (3.1.10), qui peut ne pas être linéaire à travers l'épaisseur
3.1.2
boulons
organes de fixation, y compris vis, goujons, tiges filetées
3.1.3
concepteur
organisation responsable de la conception du colis
3.1.4
organisme d'expertise indépendant
organisme dont l'administration et la gestion sont indépendantes des concepteurs, fabricants ou
propriétaires du colis en question, constitué d'experts spécialisés, ou organisme d'assurance chargé de
vérifier, de surveiller, d'attester ou de contrôler
3.1.5
contrainte linéarisée
somme de la contrainte de membrane (3.1.9) et de la composante linéaire de la contrainte de flexion (3.1.1)
3.1.6
cas de chargement
configuration spécifique de transport ou de manutention associée à une masse totale (transport ou
manutention), une valeur et une direction d'accélération spécifiées, un nombre donné de tourillons
actifs, et un(e) point/zone d'application donné(e) de la charge sur le tourillon
3.1.7
programme de maintenance
document établi par le concepteur détaillant de façon appropriée la fréquence/périodicité des activités
de maintenance et des méthodes à utiliser; appliqué par le propriétaire/exploitant
3.1.8
charge maximale de service
la plus grande des valeurs entre la masse totale (manutention) (3.1.19) et la masse totale (transport)
(3.1.20) soumise à la pesanteur (1 g)
3.1.9
contrainte de membrane
composante de la contrainte normale (3.1.10) répartie uniformément et égale à la contrainte moyenne à
travers l'épaisseur de la section en question
3.1.10
contrainte normale
composante de la contrainte qui s'exerce perpendiculairement au plan de référence
3.1.11
propriétaire
opérateur
organisation chargée du maintien en bonne condition de l'emballage pour le transport
Note 1 à l'article: Les conditions d'emballage doivent être conformes à l'AIEA SSR-6.
3.1.12
contrainte de pic
contrainte maximale qui apparaît dans un composant en raison de la géométrie, de discontinuités
locales ou de contraintes thermiques locales, incluant, le cas échéant, les effets d'une concentration de
contraintes
3.1.13
contrôle périodique
contrôle du système de tourillon effectué à intervalles prédéterminés pendant la durée d'utilisation de
l'emballage défini dans les programmes de maintenance (3.1.7)
3.1.14
système de tourillon principal
système de tourillon qui constitue le moyen principal de manutention et/ou de basculement, d'arrimage
et de supportage des colis
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3.1.15
plan qualité
un ou plusieurs documents qui, ensemble, précisent les normes de qualité, les pratiques, les ressources,
les spécifications et l'enchainement des activités pertinentes pour la fabrication
3.1.16
tourillon démontable
tourillon, sur un colis dont le mode de fixation n'est pas permanent, par exemple fixation par boulons
3.1.17
système de tourillon secondaire
système de tourillon qui constitue un moyen supplémentaire ou alternatif de manutention et/ou de
basculement, d'arrimage et de supportage des colis
3.1.18
arrimage
fixation du colis au moyen de transport
3.1.19
masse totale (manutention)
masse maximale d'un colis supporté par les systèmes de tourillons, au cours des manutentions, muni de
tous les équipements et accessoires nécessaires, y compris le contenu radioactif et l'eau, le cas échéant
3.1.20
masse totale (transport)
masse maximale d'un colis muni de tous ses accessoires (systèmes amortisseurs de chocs, protections
neutroniques, capots, châssis de transport le cas échéant, etc.), présenté en configuration de transport
et supporté par les systèmes de tourillons
3.1.21
cycle de transport
voyage aller et retour complet d'un colis entre deux chargements complets
3.1.22
tourillon
projection, de forme typiquement cylindrique, fixée sur un emballage par divers moyens et utilisée pour
l'arrimage, le basculement et/ou la manutention (3.1.18) du colis; les parties fixées de façon permanente
au tourillon sont considérées comme faisant partie du tourillon
Note 1 à l'article: Un tourillon est un exemple de prise d'arrimage tel que défini dans l'Annexe IV de l'AIEA SSG-26.
3.1.23
méthode de fixation du tourillon
méthode de fixation du tourillon (par exemple soudage, boulonnage, fixation filetée, ajustement serré
et boulonnage ou toute combinaison de ces méthodes) au corps de l'emballage
3.1.24
composants de fixation du tourillon
composants servant à la fixation, tels que le soudage au corps de l'emballage, des boulons, des disques de
cisaillement démontables, taraudage ou logement dans le corps de l'emballage, embases démontables,
etc. utilisés pour fixer le tourillon sur le corps de l'emballage
3.1.25
système de tourillon
assemblage d'un tourillon (3.1.22) et de tous les composants de fixation du tourillon (3.1.24)
3.1.26
tourillon soudé
tourillon directement fixé à l'emballage par soudage
3.2 Symboles
K ténacité
Ic
R (T) limite d'élasticité clairement définie ou limite d'élasticité minimale à 0,2 % d'allongement
e
résiduel (limite d'allongement à 0,2 %) à la température de service, T
R (T) résistance à la rupture minimale garantie à la température de service, T
m
T température de service
3.3 Termes abrégés
CM contrôle par magnétoscopie
CND contrôle non destructif
CPR contrôle par ressuage
CSC corrosion sous contrainte
CUS contrôle par ultrasons
FEA Analyse par éléments finis (Finite Element Analysis)
VT contrôle par examen visuel (Visual inspection test)
4 Exigences réglementaires
4.1 Généralités
Dans le présent document, le verbe «devoir» à l'indicatif désigne une exigence, l'expression «il convient»
ou «il est recommandé» désigne une recommandation et le verbe «pouvoir» à l'indicatif indique
une permission et non une exigence ou une recommandation. Les tournures impératives désignent
également des exigences. Pour être conformes au présent document, toutes les opérations doivent être
effectuées conformément aux exigences qu'il spécifie, mais pas nécessairement conformément à ses
recommandations.
L'expression «il est possible» ou «pouvoir être utilisé» désigne une possibilité plutôt qu'une permission.
4.2 Réglementation applicable
Le principal document applicable est l'AIEA SSR-6. Il convient de prendre en compte les autres
règlements de transport applicables, nationaux ou internationaux, afin de tenir compte de toute
différence avec le Règlement de Transport de l'AIEA.
Le présent document ne dispense pas les parties concernées d'observer les spécifications établies par
[3] [4]
les règlements applicables dans les centrales nucléaires (par exemple, KTA 3905 ou ANSI N 14.6 ).
5 Conception
5.1 Généralités
5.1.1 Les systèmes de tourillons faisant partie du modèle de colis doivent être conçus conformément à
l'AIEA SSR-6, en tenant également compte de l'AIEA SSG-26, et en particulier de son Annexe IV.
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5.1.2 La fixation d'un tourillon à un emballage peut se faire par soudage, boulonnage, fixation filetée,
ajustement serré et boulonnage ou toute combinaison de ces méthodes. Le présent document s'applique
à ces méthodes de fixation du tourillon; voir les Figures 1 a), b) et c).
a) Tourillon soudé b) Tourillon démontable c) Tourillon démontable
(boulonné) (fileté)
Légende
1 soudure 5 taraudage dans le corps de l'emballage
2 tourillon 6 embase
3 corps de l'emballage 7 disque de cisaillement
4 boulon de fixation 8 logement dans le corps de l'emballage
Figure 1 — Exemples de tourillons
5.1.3 Les tourillons sont fixés aux emballages pour permettre:
— l'arrimage du colis pendant le transport; et/ou
— la manutention ou bien la manutention et le basculement du colis (les tourillons sont utilisés pour
basculer certains types de colis de la position horizontale à la position verticale et vice-versa).
5.1.4 Le concepteur doit tenir compte de la manière dont le colis est supporté par les tourillons pendant
le transport et la manutention et/ou le basculement. Pour ces situations, la répartition de la charge pour
les systèmes de tourillons doit être évaluée. Le concepteur doit tenir compte du nombre de tourillons
sur le colis remplissant une fonction particulière (par exemple levage, basculement, supportage) et de
la valeur, de la direction des forces et de la manière dont elles sont appliquées sur les tourillons (point
d'application, largeur, angle de répartition, etc.). Voir 5.4 pour plus de détails.
La charge transférée par le système de tourillon au corps de l'emballage doit être prise en compte, mais
n'est pas l'objet du présent document.
5.1.5 La conception du système de tourillon doit pouvoir fonctionner dans la plage de températures
définie dans le Règlement de transport de l'AIEA. En particulier, les températures minimales et maximales
de fonctionnement induites par la puissance thermique nominale et par les conditions ambiantes les
plus défavorables doivent être prises en compte. La dilatation thermique différentielle entre le moyen de
transport et l'emballage peuvent ajouter des contraintes au système de tourillon, à moins de dispositions
de conception particulières pour éviter ces effets.
5.1.6 Il convient que le concepteur s'assure que la combinaison de l'environnement, des matériaux des
composants, des revêtements des boulons, de la résistance des boulons, de leur classe et des contraintes
de traction, ne rend pas le système de tourillon susceptible d'être soumis aux effets de fissuration par
corrosion sous contrainte (CSC). Lorsque la conception ne permet pas d'éviter les effets de la CSC, le
concepteur doit spécifier un programme de contrôles destiné à détecter les effets précurseurs de la CSC
et à permettre le remplacement des boulons avant qu'ils ne soient endommagés.
5.1.7 La conception de tout système de tourillons doit être telle que, dans les conditions normales et
accidentelles de transport, les forces s'exerçant sur ces systèmes ne diminuent pas l'aptitude du colis à
satisfaire aux exigences du Règlement de transport de l'AIEA.
5.1.8 Le concepteur doit spécifier des limites spécifiques relatives à l'état de surface. Les surfaces lisses
et les variations continues de section favorisent la décontamination ainsi que la tenue à la fatigue. Les
zones de rétention des liquides doivent être évitées. L'application de produits d'étanchéité ou l'utilisation
de joints peut empêcher l'infiltration de liquides.
5.1.9 Dans la mesure du possible, la facilité des opérations de décontamination doit être intégrée dès
la conception des systèmes de tourillons, en particulier en ce qui concerne les tourillons fixés par des
boulons.
5.2 Méthodologie de conception
L'analyse structurelle des systèmes de tourillons doit comprendre une analyse de la résistance
mécanique et une analyse de fatigue. Si nécessaire, il est recommandé de prendre en considération des
questions telles que la rupture fragile et le risque d'instabilité structurelle.
Cette analyse peut généralement être effectuée grâce aux méthodes suivantes:
— méthodes analytiques;
— analyse par éléments finis (FEA); ou
— une combinaison des deux.
L'applicabilité de la méthode choisie doit être vérifiée et justifiée par le concepteur.
Dans le cas de systèmes de tourillons à géométrie et à situation de charge complexes, l'analyse par
éléments finis est préférable car elle permet d'obtenir des résultats plus détaillés des contraintes et des
déformations pour des structures complexes.
Des précisions sur les méthodes et les critères sont données en 5.5.
5.3 Matériaux
5.3.1 Sélection des matériaux
Les matériaux utilisés pour les systèmes de tourillons doivent être choisis ou traités pour éviter la
corrosion, y compris les effets de la fissuration par corrosion sous contrainte, le cas échéant, pendant la
durée de vie de l'emballage. Cela comprend, sans s'y limiter, les aspects suivants:
— l'environnement pendant l'opération de chargement (eau borée, humidité, agents de protection ou de
décontamination qui peuvent inclure de l'eau déminéralisée, acide oxalique, vapeur, acide nitrique,
solution caustique, acide NaOH-tartrique, lubrifiants, ou autres produits spécifiques);
— les conditions atmosphériques (maritime, pluie, neige, etc.) pendant le transport ou l'entreposage;
— la graisse pour boulons, les produits d'étanchéité (utilisés dans la conception de l'emballage);
6 © ISO 2019 – Tous droits réservés
— une interaction galvanique (le choix des matériaux doit garantir un risque de corrosion galvanique
minimal entre les composants).
Il est recommandé que les tourillons soient fabriqués dans un acier résistant à la corrosion. Pour les
tourillons, l'utilisation d'un revêtement en acier inoxydable sur un substrat d'acier allié au carbone
pourrait être justifiée (exemple d'un tourillon revêtu à la Figure 2), à condition que le concepteur ait
correctement pris en compte tous les aspects de l'inspection et de la maintenance qui sont susceptibles
d'être plus difficiles à réaliser (ou complexes). Pour le système de fixation du tourillon, l'utilisation d'un
revêtement spécifique adapté, de produits d'étanchéité ou de dispositifs supplémentaires étanches peut
être suffisante.
Dans le cas des tourillons soudés en acier duplex, il faut prendre soin de prévenir le risque de fragilisation
des phases intermétalliques qui peuvent réduire la ténacité et la résistance à la corrosion.
Légende
1 matériau de base
2 revêtement en acier inoxydable
Figure 2 — Exemple de tourillon avec revêtement
5.3.2 Caractéristiques mécaniques
Pour les matériaux sélectionnés, les résistances mécaniques minimales R (T) et R (T) doivent être
e m
spécifiées.
Dans le cas où des aciers ferritiques sont utilisés pour les tourillons, afin de s'assurer que le matériau
est suffisamment ductile et tenace, il doit être capable d'atteindre ce qui suit:
— énergie minimale de 27 J obtenue lors d'un essai Charpy à la température minimale selon le
Règlement de transport de l'AIEA (voir 5.1.5);
— un allongement à la rupture minimal de 14 % à 20 °C.
Lorsque les tourillons ne sont pas totalement en acier inoxydable, mais uniquement revêtus d'acier
inoxydable, les propriétés mécaniques utilisées dans les calculs pour les matériaux de base et de
revêtement doivent être celles du matériau de base.
Le concepteur doit prendre en compte la dureté du tourillon, et les matériaux des composants de
fixation afin de réduire le plus possible toute incompatibilité due à la dureté des matériaux constituant
les éléments en interface.
Les propriétés de ténacité à la rupture, telles que K , des matériaux doivent être spécifiées si nécessaire
Ic
pour permettre une analyse de la mécanique de rupture du système de tourillon.
Le concepteur doit spécifier si des essais de corrosion inter-cristalline sont nécessaires.
5.4 Cas de chargement en dimensionnement
5.4.1 Bon assemblage
Lorsque la fixation du tourillon inclut des boulons, la précharge minimale de ces derniers doit être
adaptée pour éviter tout desserrage des boulons et tout glissement du tourillon sous les têtes des
boulons pendant le fonctionnement, y compris les effets des vibrations pendant le transport. La
précharge minimale garantie des boulons doit être déterminée en tenant compte des incertitudes
(techniques de serrage et coefficients de frottement).
Selon la méthode d'assemblage, la précharge des boulons peut varier en raison des valeurs de frottement
entre les boulons et leurs surfaces de contact et aussi en raison des incertitudes des techniques de
serrage. Ce bon assemblage s'applique également au type de fixation du tourillon filetée. La précharge
des boulons peut également être affectée par la dilatation thermique différentielle due aux changements
de température entre les conditions d'assemblage et de conception. Voir les Références [7] à [10] pour
plus de détails.
5.4.2 Arrimage
Les concepteurs peuvent envisager l'utilisation d'un nombre différent de tourillons sur les colis, afin
de s'adapter à différentes conditions d'exploitation ou de transport. Lorsque les tourillons sont utilisés
pour arrimer l'emballage, le nombre de tourillons intervenant peut être différent selon les directions. Il
convient de considérer l'alignement à la fois sur le colis et l'équipement d'arrimage lorsque la charge est
répartie sur quatre tourillons (ou plus). Il est possible que les imperfections locales du positionnement
ou les différentes tolérances conduisent à des variations importantes de la répartition de la charge sur
chaque tourillon. Par conséquent, en l'absence de justification, il doit être considéré que la charge n'est
répartie que sur deux tourillons. Un exemple d'arrimage est représenté à la Figure 3.
Le concepteur doit tenir compte des différents modes de transport auxquels le colis est destiné. Il
est possible que l'orientation du colis diffère selon le mode de transport. Par exemple, l'orientation
d'un emballage transporté par bateau peut être à angle droit par rapport à l'orientation du même
colis transporté par voie ferrée. Les concepteurs doivent tenir compte de toutes les orientations
raisonnablement envisageables du colis pendant le transport pour déterminer la combinaison de cas de
chargement la plus élevée.
8 © ISO 2019 – Tous droits réservés
Légende
1 arrimage vertical par 4 tourillons 4 tourillon
2 arrimage vertical et longitudinal par 2 tourillons 5 support de l'emballage
a
3 emballage Sens d'arrimage.
Figure 3 — Exemple d'arrimage
Le concepteur doit identifier toutes les configurations d'arrimage autorisées et définir pour chacune
d'elles le cas de chargement. Chaque cas de chargement doit être associé à:
— une charge maximale;
— une direction de charge;
— une zone d'appui du tourillon avec les moyens de transport;
— un nombre de tourillons actifs.
La charge maximale applicable est généralement la masse totale de transport multipliée par le facteur
d'«accélération» indiqué au Tableau IV.1 et aux paragraphes de l'Annexe IV du N° SSG 26 de l'AIEA. Il est
possible d'utiliser d'autres valeurs sous réserve d'une justification appropriée.
5.4.3 Manutention et/ou basculement
Selon les conditions d'exploitation, le colis est susceptible d'être manutentionné et/ou basculé par les
mêmes tourillons. Dans certains cas, les colis peuvent être conçus pour ne pas être basculés. Quel que
soit le cas de figure, la masse totale (manutention) qui s'applique à tout moment sur le nombre minimal
de tourillons justifié doit être prise en compte.
Dans certains cas, le concepteur peut équiper ces colis de systèmes de tourillons secondaires; voir la
Figure 4. Les systèmes de tourillons primaires et secondaires doivent alors être conçus pour fonctionner
indépendamment les uns des autres.
Lorsque les tourillons sont utilisés pour la manutention et/ou le basculement, le nombre total de
tourillons intervenant sur chaque plan peut être limité différemment. Il convient de considérer
l'alignement à la fois sur le colis et l'équipement de manutention et/ou de basculement lorsque
quatre tourillons (ou plus) reprennent une charge. Il est possible que les imperfections locales du
positionnement ou les différentes tolérances conduisent à des variations importantes de la charge
agissant sur chaque tourillon. Par conséquent, en l'absence de justification, lorsque quatre tourillons
(ou plus) reprennent une charge, celle-ci ne doit être répartie que sur les deux tourillons diagonalement
opposés.
Légende
1 tourillon primaire
2 tourillon secondaire
Figure 4 — Emballage équipé de tourillons primaires et secondaires
Le concepteur doit identifier toutes les configurations de manutention ou de basculement autorisées et
définir pour chacune d'elles le cas de chargement. Chaque cas de chargement doit être associé à:
— une charge maximale;
— une direction de charge;
— une zone d'appui du tourillon avec les moyens de manutention ou de basculement;
— un nombre de tourillons actifs.
La charge maximale applicable pour un cas de chargement donné doit être la masse de levage
correspondante multipliée par un facteur de levage à l'arraché de 1,8 g en se rapportant à la valeur de
[3]. On peut utiliser d'autres valeurs sous réserve d'une justification appropriée, par exemple selon [3],
[4] ou [11].
5.4.4 Cycles de charge pour l'analyse de fatigue
Le concepteur doit prendre en compte le fait qu'il est possible que la durée d'utilisation soit raccourcie
en raison des effets de la fatigue causée par les contraintes cycliques durant le transport, la manutention
ou une combinaison des deux. L'analyse de fatigue doit tenir compte de toute la durée de vie du système
de tourillon avec les combinaisons de charges résultant des opérations de transport et de manutention
et/ou de basculement.
Il n'est pas possible de définir des cycles de chargement valables universellement pour un transport sur
des itinéraires publics; ceux-ci doivent donc être spécifiés à la fois sur la base des modes de transport
demandés (routier, ferroviaire, maritime ou aérien) et sur la base de la longueur et du nombre des cycles
de transport prévus.
En plus de la détermination expérimentale des cycles de charge de transport, on peut également se
référer à des mesures publiées. La transposition à d'autres colis ou d'autres itinéraires de transport
peut nécessiter l'utilisation de facteurs de correction avant d'être prise en compte dans l'analyse de la
résistance à la fatigue.
Voir l'Annexe IV de l'AIEA SSG-26 pour plus de détails.
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5.5 Méthodes d'analyse et critères de conception
5.5.1 Généralités
Pour tous les composants du système de tourillon, la contrainte équivalente maximale (contrainte locale
ou, si elle est acceptable, contrainte linéarisée) ne doit pas dépasser la valeur limite prédéterminée.
Cette valeur limite est généralement dérivée du R (T) correspondant en tenant compte d'un facteur de
e
sécurité dépendant de la méthode d'analyse (voir 5.5.2 ou 5.5.3).
Des considérations particulières doivent être prises en compte pour les tourillons boulonnés afin de
s'assurer que le bon assemblage est justifié comme indiqué en 5.4.1.
Un coefficient de sécurité supplémentaire doit être inclus pour les joints/interfaces soudés. Pour
justifier la valeur des facteurs de sécurité à utiliser, il convient de tenir dûment compte de la méthode
de soudage, des CND et du système de management.
L'analyse de la résistance mécanique due à la charge transférée par le système de tourillon au corps de
l'emballage doit être justifiée, mais ne fait pas l'objet du présent document. Dans le cas de tourillons
boulonnés, la longueur d'engagement requise dans le corps de l'emballage doit être assurée.
Des facteurs de sécurité plus stricts peuvent être ajoutés en fonction de certaines exigences nationales
spécifiques applicables, par exemple dans les Références [3] ou [4].
Des exemples de méthodes d'analyse de la résistance mécanique et de critères de conception pour les
systèmes de tourillons sont donnés dans les Références [5] et [11].
5.5.2 Analyse de résistance mécanique à l'aide de méthodes analytiques
Une approche analytique pour l'analyse de résistance peut être telle que présentée dans ce paragraphe
et peut être basée sur les Rférences [4], [11] et [12].
Cette méthode peut être utilisée pour des cas simples tels que la section continue cylindrique complète
du tourillon. Cette méthode doit être justifiée dans la mesure où l'application de la charge est idéalisée
et que la répartition des contraintes est moyennée sur l'ensemble de la section.
Pour l'analyse de fatigue (voir 5.5.5), des évaluations complémentaires de la résistance mécanique sont
nécessaires pour tenir compte de la concentration des contraintes.
La contrainte équivalente doit être évaluée comme suit:
— la contrainte maximale de cisaillement et de traction du tourillon est calculée pour la section
transversale la plus fortement sollicitée;
— la contrainte de cisaillement doit être considérée comme une valeur moyenne sur la section
transversale;
— la contrainte de traction peut être due à des efforts directs ou de flexion;
— la contrainte de traction due à l'effort direct doit être supposée uniformément répartie et égale à la
valeur moyenne des contraintes sur la section transversale;
— la contrainte de flexion varie linéairement sur la section transversale;
— les contraintes de traction dues aux charges directes et aux
...
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