ISO 20088-1:2016

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 20088-1
ISO/TC 67 Secretariat: NEN
Voting begins on: Voting terminates on:
2015-10-22 2016-01-22
Determination of the resistance to cryogenic spillage of
insulation materials —
Part 1:
Liquid phase
Détermination de la résistance des matériaux d’isolation thermique suite à un refroidissement cryogénique
ICS: 75.200
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for
Standardization (ISO), and processed under the ISO lead mode of collaboration
as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member
bodies for a parallel five month enquiry.
Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments
received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
formal vote in CEN.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
committee secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
composition will be undertaken at publication stage.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 20088-1:2015(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
©
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2015

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 20088-1:2015(E)

Contents

Foreword . 5
Introduction. 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 7
4 Test configurations . 8
4.1 General . 8
4.2 Sample holder . 8
5 Construction of the test items and substrates . 8
5.1 General . 8
5.2 Material . 9
5.3 Injection set-up . 9
5.4 Specimen support . 10
5.5 Sample holder . 11
5.6 Test method . 12
6 Cryogenic spillage protection materials . 13
6.1 General . 13
6.2 Panel test specimens . 13
6.3 Wet applied materials . 13
7 Instrumentation . 13
7.1 General . 13
7.2 Thermocouple location . 13
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
8 Test apparatus and conditions . 14
© ISO 2015, Published in Switzerland
8.1 Injection point and position . 14
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
8.1.1 General . 14
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
8.1.2 Injection point position . 14
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
8.3 Test environment . 14
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
9 Test Procedure . 15
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
10 Repeatability and reproducibility . 16
www.iso.org
11 Uncertainty of measurement . 16
ii © ISO 2015 – All rights reserved

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Contents

Foreword . 5
Introduction. 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 7
4 Test configurations . 8
4.1 General . 8
4.2 Sample holder . 8
5 Construction of the test items and substrates . 8
5.1 General . 8
5.2 Material . 9
5.3 Injection set-up . 9
5.4 Specimen support . 10
5.5 Sample holder . 11
5.6 Test method . 12
6 Cryogenic spillage protection materials . 13
6.1 General . 13
6.2 Panel test specimens . 13
6.3 Wet applied materials . 13
7 Instrumentation . 13
7.1 General . 13
7.2 Thermocouple location . 13
8 Test apparatus and conditions . 14
8.1 Injection point and position . 14
8.1.1 General . 14
8.1.2 Injection point position . 14
8.3 Test environment . 14
9 Test Procedure . 15
10 Repeatability and reproducibility . 16
11 Uncertainty of measurement . 16

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ISO_DIS_20088-1:2015
12 Test report . 16
13 Practical applications of test results . 17
13.1 General . 17
13.2 Performance criteria . 17
13.2.1 General. 17
13.2.2 Coatings and spray-applied materials . 17
13.2.3 Systems and assemblies . 18
13.3 Factors affecting the validity of the test . 18
13.3.1 General. 18
13.3.2 Leakage of the release tank . 18
13.3.3 Failure of thermocouples . 18
13.3.4 Loss of sample integrity/Loss of containment. 19
Annex A (normative) Methods of fixing thermocouples . 20
A.1 General . 20
A.2 “Quick Tip” attachment . 20
A.3 Capacitive discharge welding . 20
A.4 Drilling and peening . 20
A.5 Adhesive . 20
A.6 Central web thermocouples (structural steel work test specimen) . 20
Annex B (normative) Complete set-up . 22
Annex C (normative) Thermocouple positioning inside the sample holder . 24
Annex D (informative) Classification . 26
D.1 General . 26
D.2 Type of exposure . 26
D.3 Type of application . 26
D.4 Critical temperature drop . 26
D.5 Period of resistance . 26

4 © ISO 2015– All rights reserved

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ISO_DIS_ 20088-1:2015
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. 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. 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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
ISO 20088 Part 1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore
structures for petroleum, petrochemical and natural gas industries, JWG 13 Resistance to cryogenic
spillage.
Further parts of the ISO 20088 are planned for future publication:
Part 2 – Vapour phase;
Part 3 – High pressure jet release.

© ISO 2015 – All rights reserved 5

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ISO_DIS_20088-1:2015
Introduction
The test described in the procedure described in this part of ISO 20088 is one in which some of the
properties of cryogenic spillage protection materials can be determined. This test is designed to give an
indication of how cryogenic spillage protection materials will perform in a sudden exposure to
cryogenic liquid.
The dimensions of the test specimen can be smaller than typical items of structure and plant and the
release of liquid can be substantially less than that which might occur in a credible event. However,
individual thermal and mechanical loads imparted to the cryogenic spillage protection materials, from
the cryogenic spillage defined in the procedure described in this part of ISO 20088, have been shown to
be similar to those by large-scale cryogenic spillage.

6 © ISO 2015– All rights reserved

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ISO_DIS_ 20088-1:2015
Determination of the resistance to cryogenic spillage of insulation
materials - Part 1: Liquid
CAUTION — the attention of all persons concerned with managing and carrying out cryogenic
spillage test is drawn to the fact that liquid nitrogen testing can be hazardous and that there is a
danger of receiving a ’cold burn’ and/or the possibility that harmful gases (risk of anoxia) can be
evolved during the test. Mechanical and operational hazards can also arise during the
construction of the test elements or structures, their testing and disposal of test residues.

An assessment of all potential hazards and risks to health shall be made and safety precautions
shall be identified and provided. Appropriate training shall be given to relevant personnel.

1 Scope
This part of ISO 20088 describes a method for determining the resistance to liquid cryogenic spillage on
Cryogenic Spillage Protection (CSP) systems. It is applicable where CSP systems are installed on carbon
steel and will be in contact with cryogenic fluids.
Liquid nitrogen is used as the cryogenic medium since it has a lower boiling point than liquid natural
gas or liquid oxygen. Additionally, it can be safely used for experiment.
Future parts of the standard will cover vapour phase and high pressure jet exposure conditions.
The test laboratory is responsible to conduct an appropriate risk assessment according to local
regulation in order to consider the impact of liquid and gaseous nitrogen exposure to equipment and
personnel.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 630-1, Structural steels – Part 1: General technical delivery conditions for hot-rolled products.
ISO 845, Cellular plastics and rubbers -- Determination of apparent density
ISO 8301, Determination of steady-state thermal resistance and related properties -- Heat flow meter
apparatus.
ISO 22899-1, Determination of the resistance to jet fires of passive fire protection materials
Part 1: General Requirements.
EN 10029, Tolerances on dimensions, shape and mass for hot rolled steel plates 3mm thick or above.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
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ISO_DIS_20088-1:2015
3.1
Floating Liquid Natural Gas
FLNG
floating liquid natural gas facilities such as LNG-FPSO (floating production storage and offloading), LNGFSRU
(floating storage and re-gasification unit)
3.2
Cryogenic spill
cryogenic spill in relation to this standard is defined to be the unintended exposure to cryogenic liquid (CL) at -
196°C
3.3
Cryogenic spill protection
CSP
coating or cladding arrangement, or free-standing system which, in the event of a cryogenic spill, will provide
thermal protection to restrict the heat transfer rate of the substrate
3.4
limiting temperature
minimum temperature that the equipment, assembly or structure to be protected may be allowed to reach
3.5
release point
assembly from which the cryogenic fluid flows out
3.6
sponsor
person or organization who/which requests a test
3.7
specimen owner
person or company that holds/produces a material to test
4 Test configurations
4.1 General
There is one basic configuration under which the test can be conducted. This is a liquid configuration
where the material to be tested is rapidly exposed to liquid nitrogen in a pool at a temperature of
-196°C. For reasons of clarity, flexible hoses used for fume extraction are not shown in figures 1 to 4
below.
4.2 Sample holder
Samples will be tested in a sample holder with exact dimension as specified in ISO 22899-1.
5 Construction of the test items and substrates
5.1 General
The key items required for the test are
 a liquid nitrogen injection point,
 a sample holder;
 the insulation part.
8 © ISO 2015– All rights reserved

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It is important to reduce vapour generation during the liquid nitrogen dumping. Flexible hoses are to be used
without forced ventilation.

5.2 Material
The material normally used is a 10 mm thick steel plate complying with ISO 630-1, Grade Fe 430. An all
welded construction shall be used and all welds shall be 5 mm fillet and continuous unless otherwise
stated. All dimensions are in millimetres and, unless otherwise stated, the following tolerances shall be
used:
 whole number ±1,0 mm;
 decimal to point ,0 ± 0,4 mm;
 decimal to point ,00 ±0,2 mm;
 angles 0’ 30”;
 radii 0,4 mm.

5.3 Injection set-up
2
The liquid nitrogen is contained within a tank of a constant surface area of 0,5625m either a square
base of 750mm or circular base of 846mm diameter. The release orifice shall be 100 mm in diameter.
When there is 250 l of non-boiling liquid nitrogen within the tank, the test is ready to start. The
injection tank shall be constructed of cryogenic resistant stainless steel and insulated with flexible
aerogel blanket if necessary.
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Figure 1 — Layout of a square release tank


Figure 2 — Layout of a cylindrical release tank

5.4 Specimen support
A square generic support will be used to hold the test sample. It shall be constructed with 10mm carbon
steel. The centre of the table is hollow and will receive the sample holder as shown in Figure 3.
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Figure 3 — Specimen support

The support walls and bottom panel are to be permanently insulated with rigid foam boards with a U
2.
value of a minimum of 1,25W/m K. An example material would be polyurethane (PU) foam boards
with the following characteristics:
 density : 130 ± 5 kg/m3 as specified in ISO 845;
 thickness : 30 ± 2mm;
 thermal conductivity at 20 °C : 40 ± 4 mW/m.K as specified in ISO 8301.

5.5 Sample holder
All beams should be welded onto the bottom flat panel. Planarity of the bottom panel shall be in
accordance with EN 10029.
© ISO 2015 – All rights reserved 11

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Figure 4 — Sample holder

The sample holder walls and top should be insulated with an insulation material as described in 5.4.
Rigid foam board walls should have a height of 1 m. The box shall be fully vapour tight.
The top cover shall have three holes: one for liquid nitrogen injection in the centre and two for fume
extraction (see Annex B).

5.6 Test method
When there is 250 l of non-boiling liquid nitrogen within the tank, the test is ready to start. At the
beginning of the test the liquid nitrogen is quickly released towards the specimen of material under test
12 © ISO 2015– All rights reserved

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from a height of 1000 mm. If it is necessary to ensure a permanent 5 cm level of liquid nitrogen in both
parts of the basin in the sample holder for the duration of the test, liquid nitrogen is fed via the tank
with a 6,35 mm cryogenic flexible hose. The procedure for the test is detailed in Clause 9.
6 Cryogenic spillage protection materials
6.1 General
The cryogenic spillage protection materials and systems are either coated or mounted onto the
substrate as described in Clause 5.
6.2 Panel test specimens
When the cryogenic spillage protection material is in the form of a panel, the panel shall be fixed to act
as the bottom part of the pool as shown in Figure 4. The method of mounting the sample shall be as
follows:
a) For a rigid stand-alone panel, two joints shall be included:
 One along thermocouples: 4, 7, 10 (or 3, 6, 9) as shown in Figure 5.
 One along thermocouples: 5, 6, 7, 8 as shown in Figure 5.
b) Both joints should be tested, either in a single test or in two separate tests. The test method should
be determined by the specimen owner.
6.3 Wet applied materials
For testing cryogenic spillage materials that are wet applied as coatings, the sample holder test
specimen shall have all material applied directly to all exposed surfaces of the specific sample holder.
The thickness, and any necessary surface preparation,
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20088-1
Première édition
2016-09-15
Détermination de la résistance des
matériaux d’isolation thermique suite
à un refroidissement cryogénique —
Partie 1:
Phase liquide
Determination of the resistance to cryogenic spillage of insulation
materials —
Part 1: Liquid phase
Numéro de référence
ISO 20088-1:2016(F)
©
ISO 2016

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ISO 20088-1:2016(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2016, Publié en Suisse
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, 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, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 20088-1:2016(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Configurations d’essai . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Porte-échantillon . 3
5 Construction des éléments d’essai et des substrats . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Matériau . 3
5.3 Montage de déversement . 3
5.4 Table porte-échantillon . 5
5.5 Porte-échantillon . 6
5.6 Méthode d’essai . 7
6 Matériaux de protection contre la fuite cryogénique. 7
6.1 Généralités . 7
6.2 Systèmes de matériaux appliqués liquides . 7
6.3 Essais de systèmes pré-formés . 7
7 Instruments . 7
7.1 Généralités . 7
7.2 Emplacement des thermocouples . 7
8 Appareillage et conditions d’essai . 8
8.1 Point de déversement et position . 8
8.1.1 Généralités . 8
8.1.2 Position du point de déversement . 8
8.2 Environnement d’essai . . 8
9 Procédure d’essai . 9
10 Répétabilité et reproductibilité .10
11 Incertitude de mesure .10
12 Rapport d’essai .10
13 Applications pratiques des résultats d’essai .11
13.1 Généralités .11
13.2 Critère de performance .11
13.2.1 Généralités .11
13.2.2 Peintures et matériaux appliqués par pulvérisation .11
13.2.3 Systèmes et ensembles .12
13.3 Facteurs compromettant la validité de l’essai .12
13.3.1 Généralités .12
13.3.2 Fuite de la cuve de déversement .12
13.3.3 Défaillance des thermocouples .12
13.3.4 Perte d’intégrité d’un échantillon/Perte de confinement .13
Annexe A (normative) Méthodes de fixation des thermocouples .14
Annexe B (normative) Montage complet .16
Annexe C (normative) Positionnement des thermocouples dans le porte-échantillon .18
Annexe D (informative) Classification .20
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii

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ISO 20088-1:2016(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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. www.iso.
org/directives
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. 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. 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 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’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: http://www.iso.org/iso/
fr/foreword.html
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures
en mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, SC9, Equipements et installations
pour le gaz naturel liquéfié.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

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ISO 20088-1:2016(F)

Introduction
L’essai décrit dans la procédure de la présente partie de l’ISO 20088 permet de déterminer certaines des
propriétés des matériaux de protection contre la fuite cryogénique. Cet essai est destiné à donner une
indication de la manière dont les matériaux de protection contre la fuite cryogénique se comportent en
cas d’exposition soudaine au liquide cryogénique.
Les dimensions de l’échantillon peuvent être inférieures à celles d’éléments types de structure et
d’installation, et le déversement de liquide peut être considérablement moindre que celui qui pourrait
se produire dans le cas d’un événement probable. Toutefois, les charges thermiques et mécaniques
individuelles auxquelles sont soumis les matériaux de protection contre la fuite cryogénique par la fuite
cryogénique définie dans la procédure décrite dans la présente partie de l’ISO 20088 sont similaires à
celles générées par une fuite cryogénique de grande ampleur.
La publication ultérieure d’autres parties de l’ISO 20088 est prévue:
— Partie 2: Phase vapeur;
— Partie 3: Émission sous forme de jet à haute pression.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v

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NORME INTERNATIONALE ISO 20088-1:2016(F)
Détermination de la résistance des matériaux d’isolation
thermique suite à un refroidissement cryogénique —
Partie 1:
Phase liquide
AVERTISSEMENT — L’attention de toutes les personnes impliquées dans la gestion et la
réalisation d’essais de fuite cryogénique est attirée sur le fait que les essais à l’azote liquide
peuvent être dangereux, et qu’il y a un risque de recevoir une « brûlure froide » et/ou une
possibilité que des gaz nocifs (risque d’anoxie) soient générés au cours de l’essai. Des dangers
mécaniques et opérationnels peuvent également survenir durant la construction d’éléments ou
de structures d’essai, au cours des essais eux-mêmes et lors de l’élimination des résidus d’essais.
Les dangers et risques potentiels pour la santé doivent être évalués, et des précautions de
sécurité doivent être identifiées et communiquées. Une formation appropriée doit être donnée
au personnel concerné.
1 Domaine d’application
Ce document décrit une méthode pour déterminer la résistance à une fuite cryogénique liquide sur les
systèmes de Protection contre les Fuites Cryogéniques (CSP). Il s’applique quand des systèmes CSP sont
installés sur de l’acier au carbone et seront en contact avec des fluides cryogéniques.
L’azote liquide est utilisé comme milieu cryogénique, puisqu’il a un point d’ébullition plus bas que le gaz
naturel liquéfié ou l’oxygène liquide. Il peut de plus être utilisé sans danger pour l’expérimentation.
Les parties à venir du présent document traiteront des conditions en phase vapeur et d’émission sous
forme de jet.
Il est de la responsabilité du laboratoire d’essai de réaliser une appréciation adéquate du risque suivant
la réglementation locale afin de prendre en compte l’impact de l’exposition à l’azote liquide et gazeux
sur les équipements et le personnel.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le texte de manière qu’une partie ou la totalité de leur
contenu constitue des exigences pour le 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 630-1, Aciers de construction — Partie 1: Conditions générales techniques de livraison pour les produits
laminés à chaud
ISO 845, Caoutchoucs et plastiques alvéolaires — Détermination de la masse volumique apparente
ISO 8301, Isolation thermique — Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en
régime stationnaire — Méthode fluxmétrique
ISO 16903, Pétrole et industries du gaz naturel — Caractéristiques du GNL influant sur la conception et le
choix des matériaux
ISO 22899-1, Détermination de la résistance aux feux propulsés des matériaux de protection passive contre
l’incendie — Partie 1: Exigences générales
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 20088-1:2016(F)

EN 10029, Tôles en acier laminées à chaud, d’épaisseur égale ou supérieure à 3 mm — Tolérances sur les
dimensions et la forme
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC maintiennent des bases de données terminologiques pour une utilisation dans la
normalisation aux adresses suivantes:
— Electropedia IEC: disponible à http://www.electropedia.org/
— plateforme ISO de navigation en ligne: disponible à http://www.iso.org/obp
3.1
gaz naturel liquéfié flottant
FLNG
installations de gaz naturel liquéfié flottant tels que unité flottante de production, de stockage et de
déchargement (LNG-FPSO), unité flottante de stockage et de regazéification (LNG-FSRU)
3.2
fuite cryogénique
exposition non intentionnelle au liquide cryogénique (CL) à −196 °C
3.3
protection contre la fuite cryogénique
CSP
peinture ou gaine, ou système en panneau qui, en cas d’une fuite cryogénique, offrira une protection
thermique destinée à limiter le coefficient de transfert de chaleur dans le substrat
3.4
température limite
température minimale que l’équipement, ensemble ou structure à protéger peut être autorisé à
atteindre
3.5
point de rejet
ensemble hors duquel s’écoule le fluide cryogénique
3.6
commanditaire
personne ou organisme qui demande un essai
3.7
propriétaire de l’échantillon
personne ou société qui détient/produit un matériau destiné à être soumis à essai
4 Configurations d’essai
4.1 Généralités
Il existe une seule configuration de base avec laquelle l’essai peut être réalisé. Il s’agit d’une configuration
liquide dans laquelle le matériau soumis à essai est rapidement exposé à l’azote liquide dans un bassin à
une température de −196 °C. Dans un souci de clarté, les flexibles utilisés pour l’évacuation des vapeurs
d’azote ne sont pas représentés dans les Figures 1 à 4 ci-dessous.
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4.2 Porte-échantillon
Les échantillons seront soumis à essai dans un porte-échantillon aux dimensions exactes telles que
spécifiées dans l’ISO 22899-1:2007, Figure 11.
5 Construction des éléments d’essai et des substrats
5.1 Généralités
Les éléments clés nécessaires aux essais sont
— un point de déversement d’azote liquide,
— un porte-échantillon,
— la partie isolante.
Il importe de réduire la génération de vapeur lors du relargage d’azote liquide. Les flexibles sont à
utiliser sans ventilation forcée.
5.2 Matériau
Le matériau normalement utilisé est une tôle d’acier d’une épaisseur de 10 mm conforme à l’ISO 630-1,
de grade Fe 430. Une construction entièrement soudée doit être utilisée, et toutes les soudures doivent
être des soudures d’angle et continues de 5 mm, sauf indication contraire. Toutes les dimensions sont en
millimètres, et sauf indication contraire, les tolérances suivantes doivent être utilisées:
— nombre entier ±1,0 mm;
— première décimale, 0 ± 0,4 mm;
— deuxième décimale, 00 ± 0,2 mm;
— angles 0’ 30”;
— rayons 0,4 mm.
5.3 Montage de déversement
L’azote liquide est contenu dans une cuve d’une surface constante, soit à base carrée de 750 mm ou à
base circulaire d’un diamètre de 846 mm. L’orifice de déversement doit avoir un diamètre de 100 mm.
Lorsqu’il y a 250 l d’azote liquide sans ébullition dans la cuve, l’essai peut commencer. La cuve de
déversement doit être construite en acier inoxydable résistant aux liquides cryogéniques et isolée avec
une couverture d’aérogel flexible pour protéger le personnel.
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Detail D
Section view F-F
Scale 1:2
D
Scale 1:10
2
⌀12
10
E
Detail E
2
⌀12
Scale 1:2
Top view
Scale 1:10
⌀140
F F
⌀98
□750
⌀100
Figure 1 — Configuration d’une cuve de déversement carrée
Figure 2 — Configuration d’une cuve de déversement cylindrique
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10
1000
1060
4
40 80

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5.4 Table porte-échantillon
Un support générique carré sera utilisé pour porter l’échantillon d’essai. Il doit être construit en acier
au carbone de 10 mm. Le centre de la table est creux, et recevra le porte-échantillon comme illustré à la
Figure 3.
Figure 3 — Table porte-échantillon
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Il est nécessaire d’isoler les parois et le panneau inférieur du support en permanence avec des panneaux
2
de mousse rigide ayant une valeur U de 1,25 W/m K minimum. Un exemple de matériau serait des
panneaux en mousse de polyuréthane (PU) avec les caractéristiques suivantes:
3 3
— masse volumique: 130 kg/m ± 5 kg/m comme spécifié dans l’ISO 845;
— épaisseur: 30 mm ± 2mm;
— conductivité thermique à 20 °C: 40 mW/m K ± 4 mW/m K comme spécifié dans l’ISO 8301.
5.5 Porte-échantillon
Il convient que toutes les poutres soient soudées sur le panneau inférieur plat. La planéité du panneau
inférieur doit être conforme à l’EN 10029 comme indiqué à la Figure 4.
Figure 4 — Porte-échantillon
Il convient que les parois et la partie supérieure du porte-échantillon soient isolées avec un matériau
isolant comme décrit en 5.4. Il convient que les parois en panneau de mousse rigide soient d’une hauteur
de 1 m. La boîte doit être parfaitement étanche à la vapeur.
Le capot supérieur doit être muni de trois trous: un au centre pour le déversement d’azote liquide et
deux pour l’évacuation des vapeurs d’azote (voir Annexe B).
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5.6 Méthode d’essai
Lorsqu’il y a 250 l d’azote liquide sans ébullition dans la cuve, l’essai peut commencer. Au début de
l’essai, l’azote liquide est rapidement déversé d’une hauteur de 1000 mm vers l’échantillon de matériau
soumis à essai. S’il est nécessaire de conserver un niveau permanent d’azote liquide de 5 cm dans les
deux parties du bassin dans le porte-échantillon pendant toute la durée de l’essai, l’azote liquide est
introduit via la cuve à l’aide d’un flexible cryogénique de 6,35 mm. La procédure d’essai est détaillée à
l’Article 9.
6 Matériaux de protection contre la fuite cryogénique
6.1 Généralités
Les systèmes CSP se présentent généralement sous deux formes: matériaux/revêtements appliqués
liquides et matériaux préformés. Les systèmes préformés comprennent planches, carreaux, couvertures,
panneaux sandwich, etc., et sont caractérisés par des systèmes qui incluent les joints et les fixations.
Les systèmes pré-formés peuvent être utilisés en conjonction avec des matériaux appliqués liquides.
La méthodologie d’application/installation, y compris toute préparation nécessaire de la surface,
renforcement, épaisseur, couches de finition, joints sur le terrain, etc., doivent être déterminés par le
commanditaire et/ou le propriétaire de l’échantillon et les détails fournis pour inclusion dans le rapport
d’essai.
6.2 Systèmes de matériaux appliqués liquides
Pour les essais sur matériaux/systèmes CSP qui sont appliqués liquides comme peintures, l’échantillon
dans le porte-échantillon doit être revêtu directement sur toutes les surfaces exposées du porte-
échantillon spécifique. Il convient que l’épaisseur du système soit uniforme sur tout l’échantillon.
6.3 Essais de systèmes pré-formés
Lors d’essais de systèmes pré-formés, le système doit, au minimum, être installé pour couvrir le fond de
l’ensemble de test sur lequel le bassin de LN est formé, comme indiqué à la Figure 4.
2
La méthode d’installation du système doit comporter les joints représentatifs, les fixations et les détails de
l’interface des matériels appliqués liquides; il convient d’inclure un minimum de deux joints comme suit:
a) un joint le long de la ligne des thermocouples: 4, 7, 10 (ou 3, 6, 9) comme illustré à la Figure 5.
b) un joint le long de la ligne des thermocouples: 5, 6, 7, 8 comme illustré à la Figure 5.
Il convient que les deux joints soient soumis à essai, soit au cours d’un essai unique, soit au cours de
deux essais distincts, comme déterminé par le commanditaire et/ou le propriétaire de l’échantillon en
s’assurant que les détails sont représentatifs conformément à l’Article 10.
7 Instruments
7.1 Généralités
Des thermocouples doivent être fixés sur tous les échantillons. Le type et la fixation doivent être
conformes à l’une des méthodes décrites en Annexe A.
Les relevés doivent être enregistrés à des intervalles de 1 s maximum.
7.2 Emplacement des thermocouples
Les thermocouples sont positionnés comme illustré à la Figure 5.
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Légende
1 vue arrière de l’échantillon
2 emplacement du thermocouple
3 angle ou arête d’une poutre en “I”
Figure 5 — Emplacement des thermocouples
8 Appareillage et conditions d’essai
8.1 Point de déversement et position
8.1.1 Généralités
Les détails concernant la construction du point de déversement d’où l’azote liquide est émis sont donnés
en 5.3. Il convient que l’azote liquide soit d’une pureté minimale de 98 %.
8.1.2 Position du point de déversement
Le point de déversement doit être positionné verticalement au-dessus et à la normale du panneau
inférieur de l’échantillon. L’extrémité du point de déversement doit être située à 1000 mm ±5 mm au-
dessus de l’arête centrale de l’échantillon de matériau CSP. Le centre du point de déversement doit être
aligné sur le centre des échantillons.
8.2 Environnement d’essai
L’essai doit être réalisé soit à l’intérieur soit à l’extérieur. La température moyenne de l’échantillon avant
essai doit être de 23 °C ±2 °C. Si le durcissement et le conditionnement sont effectués dans des conditions
différentes, ceci doit être clairement indiqué dans le rapport d’essai. La température ambiante doit se
situer dans une fourchette de −10 °C à +40 °C.
Dans le cas d’un essai en extérieur, celui-ci doit être réalisé dans un environnement où les effets des
conditions météorologiques n’ont pas d’incidences significatives sur l’essai, et dans les conditions
suivantes:
— la température de l’échantillon est de 23 °C ± 2 °C au début de l’essai.
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— la température extérieure doit se situer dans une fourchette de −10 °C à +40 °C.
— pas d’exposition directe au soleil.
— pas d’exposition à la pluie.
9 Procédure d’essai
La procédure d’essai doit comprendre les éléments suivants:
a) Le propriétaire de l’échantillon doit spécifier la durée de l’essai.
b) 250 l d’azote liquide sont versés dans la cuve de relargage.
c) L’essai commence lorsque l’azote liquide est émis pour la première fois.
d) La totalité de l’azote liquide doit être déversée dans les 90 secondes.
e) Le propriétaire de l’échantillon doit fournir l’échantillon pour l’essai dans un état représentatif de son
application pratique. En particulier, il convient que l’essai comporte la géométrie proposée en 6.3.
f) Des photographies doivent être prises de l’échantillon avant essai.
g) Si la protection cryogénique est une peinture, l’épaisseur doit être mesurée aux positions spécifiées
à la Figure 6. Les positions de mesure indiquées doivent être considérées comme approximatives.
S’il y a des signes nets d’amincissement ou d’épaississement à des positions autres que celles
indiquées pour la mesure, il convient de prendre des mesures supplémentaires. Lorsque des
panneaux indépendants sont utilisés, des pieds à coulisse doivent être utilisés avant l’installation.
Figure 6 — Points de mesure de l’épaisseur
h) Au cours de l’essai, un niveau minimal de 5 cm d’azote liquide doit être maintenu en permanence
dans le bassin des deux côtés de l’arête centrale. Le niveau doit être suivi par l’utilisation de
thermocouples dans les deux parties du porte-échantillon (de plus amples détails sont donnés dans
l’Annexe C).
i) Les observations de détails significatifs du comportement et de l’aspect de l’échantillon doivent être
enregistrées au cours de l’essai et après ébullition complète de l’azote liquide. Les informations sur
la déformation ou élimination partielle de la surface ou l’apparition de fissures doivent être notées.
j) Des photographies des échantillons doivent être prises dès que possible après la fin de l’essai. Ces
photographies doivent être incluses dans le rapport d’essai.
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k) Il convient que des dispositions soient prises de manière qu’un échantillon puisse être examiné
dans les 15 minutes après la fin de l’essai. Il convient d’enregistrer le temps d’accès à l’échantillon.
10 Répétabilité et reproductibilité
La méthode d’essai décrite dans le présent document a été démontrée répétable et reproductible entre
les laboratoires d’essai. Il est de la responsabilité du propriétaire de l’échantillon de démontrer que les
résultats des essais de l’échantillon (s) sont représentatifs de leur système de CSP, y compris les join
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