ISO 16852:2008
(Main)Flame arresters - Performance requirements, test methods and limits for use
Flame arresters - Performance requirements, test methods and limits for use
ISO 16852:2008 specifies the requirements for flame arresters that prevent flame transmission when explosive gas-air or vapour-air mixtures are present. It establishes uniform principles for the classification, basic construction and information for use, including the marking of flame arresters, and specifies test methods to verify the safety requirements and determine safe limits of use. ISO 16852:2008 is valid for pressures ranging from 80 kPa to 160 kPa and temperatures ranging from -20 °C to +150 °C. ISO 16852:2008 is not applicable to the following: external safety-related measurement and control equipment that might be required to keep the operational conditions within the established safe limits; flame arresters used for explosive mixtures of vapours and gases, which tend to self-decompose (e.g. acetylene) or which are chemically unstable; flame arresters used for carbon disulphide, due to its special properties; flame arresters whose intended use is for mixtures other than gas-air or vapour-air mixtures (e.g. higher oxygen-nitrogen ratio, chlorine as oxidant, etc.); flame arrester test procedures for internal-combustion compression ignition engines; fast acting valves, extinguishing systems and other explosion isolating systems; flame arresters integrated or combined with explosion-protected equipment, such as blowers, fans, compressors and pumps.
Arrête-flammes — Exigences de performance, méthodes d'essai et limites d'utilisation
L'ISO 16852:2008 spécifie les exigences applicables aux arrête-flammes qui préviennent la transmission d'une flamme en présence de mélanges explosifs gaz-air ou vapeur-air. Elle établit des principes homogènes pour la classification, la construction de base et les informations pour l'utilisation, y compris le marquage des arrête-flammes et spécifie des méthodes d'essai permettant de vérifier les exigences de sécurité et de déterminer des limites de sécurité d'utilisation. L'ISO 16852:2008 est valide pour des pressions comprises entre 80 kPa et 160 kPa et des températures comprises entre -20 °C et +150 °C. L'ISO 16852:2008 n'est pas applicable aux cas suivants: appareils externes de mesurage et de commande liés à la sécurité qui peuvent être nécessaires pour maintenir les conditions opérationnelles dans les limites de sécurité établies; arrête-flammes utilisés pour des mélanges explosifs de vapeurs et de gaz qui ont tendance à s'autodécomposer (par exemple l'acétylène) ou qui sont chimiquement instables; arrête-flammes utilisés pour le disulfure de carbone, du fait de ses propriétés spécifiques; arrête-flammes destinés à être utilisés pour des mélanges autres que des mélanges gaz-air ou vapeur-air (par exemple avec un rapport oxygène-azote plus élevé, avec du chlore en tant qu'oxydant, etc.); modes opératoires d'essai des arrête-flammes pour les moteurs à combustion interne et à allumage par compression; soupapes à action rapide, systèmes de coincement et autres systèmes d'isolement d'explosion; arrête-flammes intégrés ou combinés à des équipements dotés de protections contre les explosions, par exemple soufflantes, ventilateurs, compresseurs et pompes.
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ISO 16852:2008 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Flame arresters - Performance requirements, test methods and limits for use". This standard covers: ISO 16852:2008 specifies the requirements for flame arresters that prevent flame transmission when explosive gas-air or vapour-air mixtures are present. It establishes uniform principles for the classification, basic construction and information for use, including the marking of flame arresters, and specifies test methods to verify the safety requirements and determine safe limits of use. ISO 16852:2008 is valid for pressures ranging from 80 kPa to 160 kPa and temperatures ranging from -20 °C to +150 °C. ISO 16852:2008 is not applicable to the following: external safety-related measurement and control equipment that might be required to keep the operational conditions within the established safe limits; flame arresters used for explosive mixtures of vapours and gases, which tend to self-decompose (e.g. acetylene) or which are chemically unstable; flame arresters used for carbon disulphide, due to its special properties; flame arresters whose intended use is for mixtures other than gas-air or vapour-air mixtures (e.g. higher oxygen-nitrogen ratio, chlorine as oxidant, etc.); flame arrester test procedures for internal-combustion compression ignition engines; fast acting valves, extinguishing systems and other explosion isolating systems; flame arresters integrated or combined with explosion-protected equipment, such as blowers, fans, compressors and pumps.
ISO 16852:2008 specifies the requirements for flame arresters that prevent flame transmission when explosive gas-air or vapour-air mixtures are present. It establishes uniform principles for the classification, basic construction and information for use, including the marking of flame arresters, and specifies test methods to verify the safety requirements and determine safe limits of use. ISO 16852:2008 is valid for pressures ranging from 80 kPa to 160 kPa and temperatures ranging from -20 °C to +150 °C. ISO 16852:2008 is not applicable to the following: external safety-related measurement and control equipment that might be required to keep the operational conditions within the established safe limits; flame arresters used for explosive mixtures of vapours and gases, which tend to self-decompose (e.g. acetylene) or which are chemically unstable; flame arresters used for carbon disulphide, due to its special properties; flame arresters whose intended use is for mixtures other than gas-air or vapour-air mixtures (e.g. higher oxygen-nitrogen ratio, chlorine as oxidant, etc.); flame arrester test procedures for internal-combustion compression ignition engines; fast acting valves, extinguishing systems and other explosion isolating systems; flame arresters integrated or combined with explosion-protected equipment, such as blowers, fans, compressors and pumps.
ISO 16852:2008 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 13.220.10 - Fire-fighting. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 16852:2008 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 16852:2016. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16852
First edition
2008-03-01
Flame arresters — Performance
requirements, test methods and limits
for use
Arrête-flammes — Exigences de performance, méthodes d'essai
et limites d'utilisation
Reference number
©
ISO 2008
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Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols . 4
5 Hazards and flame arrester classifications. 6
5.1 Flame transmission: deflagration, stable and unstable detonation. 6
5.2 Flame transmission: stabilized burning. 7
6 General requirements. 7
6.1 Measuring instruments . 7
6.2 Construction. 7
6.3 Housings. 8
6.4 Joints. 8
6.5 Pressure test . 8
6.6 Leak test . 8
6.7 Flow measurement (air). 8
6.8 Flame transmission test. 9
6.9 Summary of tests to be conducted. 11
7 Specific requirements for static flame arresters . 12
7.1 Construction. 12
7.2 Design series. 12
7.3 Flame transmission test. 13
7.4 Limits for use . 26
8 Specific requirements for liquid product detonation flame arresters. 27
8.1 Liquid seals . 27
8.2 Foot valves . 28
8.3 Flame transmission test. 29
8.4 Limits for use . 30
9 Specific requirements for dynamic flame arresters (high velocity vent valves). 30
9.1 General. 30
9.2 Flame transmission test. 30
9.3 Endurance burning test. 31
9.4 Limits for use . 33
10 Specific requirements for hydraulic flame arresters . 33
10.1 Equipment . 33
10.2 Flame transmission test. 34
10.3 Limits for use . 35
11 Information for use . 37
11.1 Instructions for use . 37
11.2 Marking . 37
Annex A (normative) Flow measurement . 40
Annex B (informative) Information for selecting flame arresters. 44
Annex C (informative) Best practice. 45
Annex D (informative) Use of in-line stable detonation flame arresters. 46
Bibliography . 47
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16852 was prepared by Technical Committee ISO/TC 21, Equipment for fire protection and fire fighting.
Introduction
Flame arresters are safety devices fitted to openings of enclosures or to pipe work, and are intended to allow
flow but prevent flame transmission. They have widely been used for decades in the chemical and oil industry,
and a variety of national standards is available. This International Standard was prepared by an international
group of experts, whose aim was to establish an international basis by harmonizing and incorporating recent
national developments and standards as far as reasonable.
This International Standard addresses manufacturers (performance requirements) and test institutes (test
methods), as well as customers (limits for use).
Only relatively general performance requirements are specified and these are kept to a strict minimum.
Experience has shown that excessively specific requirements in this field often create unjustified restrictions
and prevent innovative solutions.
The hazard identification of common applications found in industry leads to the specification of the test
methods. These test methods reflect standard practical situations and, as such, form the heart of this
International Standard because they also allow classification of the various types of flame arresters and then
determination of the limits of use.
A considerable number of test methods and test conditions had to be taken into account for two main reasons:
a) different types of flame arresters are covered with respect to the operating principle (static, hydraulic,
liquid, dynamic), and each type clearly needs its specific test set-up and test procedure;
b) it is necessary to adapt flame arresters to the special conditions of application (gas, installation) because
of the conflicting demands of high flame quenching capability and low pressure loss; this situation is
completely different from the otherwise similar principle of protection by flameproof enclosure (of electrical
equipment), where the importance of gas flow through gaps is negligible.
Consequently, in this International Standard, the testing and classification related to the gas groups and the
installation conditions has been subdivided more than is usually the case. In particular,
⎯ explosion group IIA is subdivided into sub-groups IIA1 and IIA,
⎯ explosion group IIB is subdivided into sub-groups IIB1, IIB2, IIB3 and IIB, and
⎯ the type “detonation arrester” is divided into four sub-types, which take into account specific installation
situations.
The test conditions lead to the limits for use which are most important for the customer. This International
Standard specifies this safety relevant information and its dissemination through the manufacturer's written
instructions for use and the marking of the flame arresters.
The limits for use are also a link to more general (operational) safety considerations and regulations, which
remain the responsibility of national or corporate authorities. Annexes B, C and D offer some guidance in this
field.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16852:2008(E)
Flame arresters — Performance requirements, test methods
and limits for use
1 Scope
This International Standard specifies the requirements for flame arresters that prevent flame transmission
when explosive gas-air or vapour-air mixtures are present. It establishes uniform principles for the
classification, basic construction and information for use, including the marking of flame arresters, and
specifies test methods to verify the safety requirements and determine safe limits of use.
This International Standard is valid for pressures ranging from 80 kPa to 160 kPa and temperatures ranging
from −20 °C to +150 °C.
NOTE 1 In designing and testing flame arresters for operation under conditions other than those specified above, this
International Standard can be used as a guide. However, additional testing related specifically to the intended conditions
of use is advisable. This is particularly important when high temperatures and pressures are applied. The test mixtures
might need to be modified in these cases.
This International Standard is not applicable to the following:
⎯ external safety-related measurement and control equipment that might be required to keep the
operational conditions within the established safe limits;
NOTE 2 Integrated measurement and control equipment, such as integrated temperature and flame sensors as
well as parts which, for example, intentionally melt (retaining pin), burn away (weather hoods) or bend (bimetallic
strips), is within the scope of this International Standard.
⎯ flame arresters used for explosive mixtures of vapours and gases, which tend to self-decompose (e.g.
acetylene) or which are chemically unstable;
⎯ flame arresters used for carbon disulphide, due to its special properties;
⎯ flame arresters whose intended use is for mixtures other than gas-air or vapour-air mixtures (e.g. higher
oxygen-nitrogen ratio, chlorine as oxidant, etc.);
⎯ flame arrester test procedures for internal-combustion compression ignition engines;
⎯ fast acting valves, extinguishing systems and other explosion isolating systems;
⎯ flame arresters integrated or combined with explosion-protected equipment, such as blowers, fans,
compressors and pumps.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
IEC 60079-1, Explosive atmospheres — Part 1: Equipment protection by flameproof enclosures “d”
IEC 60079-1-1:2002, Electrical apparatus for explosive gas atmospheres — Part 1-1: Flameproof
enclosures “d” — Method of test for ascertainment of maximum experimental safe gap
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
flame arrester
device fitted to the opening of an enclosure, or to the connecting pipe work of a system of enclosures, and
whose intended function is to allow flow but prevent the transmission of flame
3.2
housing
portion of a flame arrester whose principal function is to provide a suitable enclosure for the flame arrester
element and allow mechanical connections to other systems
3.3
flame arrester element
portion of a flame arrester whose principal function is to prevent flame transmission
3.4
stabilized burning
steady burning of a flame stabilized at, or close to, the flame arrester element
3.5
short time burning
stabilized burning for a specified time
3.6
endurance burning
stabilized burning for an unlimited time
3.7
explosion
abrupt oxidation or decomposition reaction producing an increase in temperature, pressure, or in both
simultaneously
3.8
deflagration
explosion propagating at subsonic velocity
3.9
detonation
explosion propagating at supersonic velocity and characterized by a shock wave
3.10
stable detonation
detonation progressing through a confined system without significant variation of velocity and pressure
characteristics
NOTE For the atmospheric conditions, test mixtures and test procedures of this International Standard, typical
velocities range between 1 600 m/s and 2 200 m/s.
3.11
unstable detonation
detonation during the transition of a combustion process from a deflagration into a stable detonation
2 © ISO 2008 – All rights reserved
NOTE The transition occurs in a limited spatial zone, where the velocity of the combustion wave is not constant and
where the explosion pressure is significantly higher than in a stable detonation. The position of this transition zone
depends, amongst other factors, on pipe diameter, pipe configuration, test gas and explosion group.
3.12 Characteristic safety data of explosive mixtures
3.12.1
maximum experimental safe gap
MESG
safe gap measured in accordance with IEC 60079-1-1:2002
3.12.2
explosion group
Ex.G
ranking of flammable gas-air mixtures with respect to the MESG
NOTE See Table 2, columns 1 and 2.
3.13
bi-directional flame arrester
flame arrester that prevents flame transmission from both sides
3.14
deflagration flame arrester
DEF
flame arrester designed to prevent the transmission of a deflagration
NOTE It can be an end-of-line flame arrester (3.21) or an in-line flame arrester (3.22).
3.15
detonation flame arrester
DET
flame arrester designed to prevent the transmission of a detonation
NOTE It can be an end-of-line flame arrester (3.21) or an in-line flame arrester (3.22), and can be used for both
stable detonations (3.10) and unstable detonations (3.11).
3.16
endurance burning flame arrester
flame arrester that prevents flame transmission during and after endurance burning
3.17
static flame arrester
flame arrester designed to prevent flame transmission by quenching gaps
3.17.1
measurable type
flame arrester where the quenching gaps of the flame arrester element can be technically drawn, measured and
controlled
3.17.2
non-measurable type
flame arrester where the quenching gaps of the flame arrester element cannot be technically drawn, measured
or controlled
EXAMPLE Random structures such as knitted mesh, sintered materials and gravel beds.
3.18
dynamic flame arrester
high velocity vent valve
pressure relief valve designed to have nominal flow velocities that exceed the flame velocity of the explosive
mixture, thus preventing flame transmission
3.19
liquid product detonation flame arrester
flame arrester in which the liquid product is used to form a liquid seal as a flame arrester medium, in order to
prevent flame transmission of a detonation
NOTE There are two types of liquid product detonation flame arrester for use in liquid product lines: liquid seals and
foot valves.
3.19.1
liquid seal flame arrester
flame arrester designed to use the liquid product to form a barrier to flame transmission
3.19.2
foot valve flame arrester
flame arrester designed to use the liquid product combined with a non-return valve to form a barrier to flame
transmission
3.20
hydraulic flame arrester
flame arrester designed to break the flow of an explosive mixture into discrete bubbles in a water column, thus
preventing flame transmission
3.21
end-of-line flame arrester
flame arrester that is fitted with one pipe connection only
3.22
in-line flame arrester
flame arrester that is fitted with two pipe connections, one on each side of the flame arrester
3.23
pre-volume flame arrester
flame arrester that, after ignition by an internal ignition source, prevents flame transmission from inside an
explosion-pressure-resistant containment (e.g. a vessel or closed pipe work) to the outside, or into the
connecting pipe work
NOTE Explosion-pressure resistance is a property of vessels and equipment designed to withstand the expected
explosion pressure without becoming permanently deformed.
3.24
integrated temperature sensor
temperature sensor integrated into the flame arrester, as specified by the manufacturer of the flame arrester,
in order to provide a signal suitable to activate counter measures
3.25
atmospheric conditions
conditions with pressures ranging from 80 kPa to 110 kPa and temperatures ranging from −20 °C to +60 °C
4 Symbols
A free area of a static flame arrester element
A nominal cross sectional area of the flame arrester connection
p
4 © ISO 2008 – All rights reserved
A cross sectional area on the unprotected side of the flame arrester element
t
A effective open area of the flame arrester element on the protected side
u
D pipe diameter
D minimum diameter of the pipe on the protected side of a dynamic flame arrester
M
L maximum length without undamped oscillations
M
L pipe length upstream of the dynamic flame arrester used in flame transmission test
m
L pipe length on the protected side
p
L pipe length between flame arrester and restriction
r
L pipe length on the unprotected side, maximum allowable run-up length for installation
u
L , L , L , L pipe lengths in the flow test
1 2 3 4
p time average value of the detonation pressure in the time interval of 200 µs after arrival of the
md
detonation shock wave
p maximum time average value of the transient pressure of an unstable detonation over a time
mu
interval of 200 µs
p pressure in the pressure test
t
p pressure in the flow test of an end-of-line flame arrester
T
p pressure before ignition
TB
p maximum operational pressure
∆p pressure drop in the flow test of an in-line flame arrester
R ratio of the effective open area of the flame arrester element to pipe cross sectional area
A
R ratio of the free volume of the flame arrester element to the whole volume
U
t burning time
BT
T temperature of the flame arrester before ignition
TB
T maximum operational temperature of the flame arrester
v laminar burning velocity
I
v maximum flow velocity during the volume flow-pressure drop measurement (flow test)
max
v minimum flow velocity during the volume flow-pressure drop measurement (flow test)
min
&
V volume flow rate
&
critical volume flow rate
V
c
&
V flow rate at closing point of dynamic flame arresters
CL
&
minimum volume flow rate for endurance burning on dynamic flame arresters
V
&
maximum volume flow rate for endurance burning on dynamic flame arresters
V
E
&
maximum volume flow rate for dynamic flame arresters at the set pressure
V
K
&
volume flow rate leading to maximum temperature
V
m
V minimum volume in the protected tank
M
&
safe volume flow rate
V
max
&
safe volume flow rate including a safety margin
V
s
&
maximum volume flow rate leading to flame transmission
V
t
Z minimum water seal immersion depth at rest above the outlet openings of the immersion tubes
Rmin
Z immersion depth at rest, corresponding to Z plus the manufacturer's recommended safety
R Rmin
margin
Z minimum operational water seal immersion depth when the mixture flow displaces the water
0min
from the immersion tubes, where Z > Z
0min Rmin
Z operational immersion depth, corresponding to Z plus the manufacturer's recommended
0 0min
safety margin
NOTE All pressure values are absolute pressures.
5 Hazards and flame arrester classifications
5.1 Flame transmission: deflagration, stable and unstable detonation
The ignition of an explosive mixture will initiate a deflagration. A flame arrester covering only this hazard is
classified as a deflagration flame arrester.
A deflagration when confined in a pipe may accelerate and undergo transition through an unstable to a stable
detonation, provided sufficient pipe length is available. This pipe length may vary depending upon the initial
conditions of the mixture and the pipe work configuration.
A flame arrester tested in accordance with 7.3.3.2 or 7.3.3.3 is classified as a stable detonation flame arrester
and is suitable for deflagrations and stable detonations.
Unstable detonations are a specific hazard requiring higher performance flame arresters than for stable
detonations.
A flame arrester tested in accordance with 7.3.3.4 or 7.3.3.5 is classified as an unstable detonation flame
arrester and is suitable for deflagrations, stable detonations and unstable detonations.
These hazards relate to specific installations and in each case the flame arrester successfully tested at p is
TB
suitable for operational pressures p u p , and the application is limited to mixtures with an MESG equal to or
0 TB
greater than that tested.
The specific hazards covered by this International Standard, the classification and the testing required for the
appropriate flame arrester are listed in Table 1.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
Table 1 — Flame arrester classification for deflagration, stable and unstable detonation
Application Flame arrester classification
end-of-line deflagration
a) unconfined deflagration into an enclosure or vessel
b) confined deflagration propagating along a pipe into connecting pipe work in-line deflagration
c) deflagration confined by an enclosure or pipe work to the outside
pre-volume deflagration
atmosphere or into connecting apparatus
d) stable detonation propagating along a pipe into connecting pipe work in-line stable detonation
e) unstable detonation propagating along a pipe into connecting pipe work in-line unstable detonation
end-of-line stable detonation
f) stable detonation into an enclosure or vessel
5.2 Flame transmission: stabilized burning
Stabilized burning after ignition creates additional hazards in applications where there could be a continuous
flow of the explosive mixture towards the unprotected side of the flame arrester. The following situations shall
be taken into account:
⎯ if the flow of the explosive mixture can be stopped within a specific time that is between 1 min and 30 min,
flame arresters which prevent flame transmission during that period of stabilized burning are suitable for
that hazard, and they are classified as safe against short time burning;
NOTE Bypassing, sufficient diluting or inerting are measures equivalent to stopping the flow.
⎯ if the flow of the explosive mixture cannot be stopped or, for operational reasons, is not intended to be
stopped within 30 min, flame arresters which prevent flame transmission for this type of stabilized burning
are suitable for that hazard, and they are classified as safe against endurance burning.
6 General requirements
6.1 Measuring instruments
Appropriate and calibrated measuring instruments shall be used for the tests.
NOTE It is advisable that the uncertainty of measurement in the tests be such that it can be shown that all the
required test parameter limits are met.
6.2 Construction
All parts of the flame arrester shall resist the expected mechanical, thermal and chemical loads for the
intended use.
Production flame arresters shall have flame quenching capabilities no less than the tested flame arrester.
Light metal alloys shall not contain more than 6 % magnesium. Coatings of components which may be
exposed to flames during operation shall not be damaged in a way that makes flame transmission possible.
Flame arresters for short time burning shall be fitted with one or more integrated temperature sensors, taking
into account the intended orientation of the flame arrester.
6.3 Housings
Thread gaps, which shall prevent flame transmission, shall be in accordance with the constructional
requirements of IEC 60079-1.
6.4 Joints
All joints shall be constructed and sealed in such a way that
⎯ flame cannot bypass the flame arrester element, and
⎯ flame is prevented from propagating to the outside of the flame arrester.
6.5 Pressure test
Pressure testing of in-line and end-of-line detonation flame arresters shall be carried out at each flame
arrester at a pressure of not less than 10 × p , and of all in-line deflagration flame arresters at not less than
10 Pa for not less than 3 min. No permanent deformation shall occur during the test.
End-of-line deflagration flame arresters need not be pressure tested.
6.6 Leak test
Each flame arrester shall be leak tested with air at 1,1 × p , with a minimum of 150 kPa absolute for not less
than 3 min. No leak shall occur.
Flame arresters shall not be painted or coated on the inside and/or outside with materials which are able to
seal or cover leaks.
End-of-line deflagration flame arresters need not be leak tested.
6.7 Flow measurement (air)
The pressure drop shall be tested before and after flame transmission tests and endurance burning tests at a
volume flow that is suitable for identifying any alteration (deformation) of the flame arrester, particularly of the
flame arrester element. After flame transmission testing, the pressure drop shall not differ by more than 20 %
from the value measured at the same flow rate before that testing.
The flow capacity of in-line flame arresters shall be recorded in accordance with Clause A.2 in a type test.
The flow capacity of end-of-line flame arresters shall be recorded in accordance with Clause A.3 in a type test.
The flow capacity of end-of-line flame arresters combined with or integrated into pressure and/or vacuum
valves shall be recorded in accordance with Clause A.3. Pressure and/or vacuum valves manufactured for
different pressure settings shall be tested at the lowest and the highest set pressure and for intermediate set
pressures u 1 kPa apart.
The flow capacity of dynamic flame arresters shall be recorded in accordance with Clause A.3 in a type test.
In addition, all dynamic flame arresters shall be tested for undamped oscillations in accordance with
Clause A.4 in a type test.
8 © ISO 2008 – All rights reserved
6.8 Flame transmission test
6.8.1 General
All flame arresters shall be type tested against flame transmission. There shall be no permanent visible
deformation of the housing.
The tests shall be specific for the basic types of operation (as defined in 3.17, 3.18, 3.19 and 3.20) and shall
be carried out in accordance with Clause 7, 8, 9 or 10. One flame arrester shall be used throughout all
deflagration or detonation flame transmission tests. No replacement parts or modifications shall be made to
the flame arrester during these tests.
Short time and endurance burning tests shall be carried out in the orientation to be used in service.
Bi-directional flame arresters shall only be tested from one side if the protected and unprotected sides are
identical.
All flame transmission tests shall be carried out with gas-air mixtures at ambient temperatures. When heat
tracing of the flame arrester is required, tests shall be carried out as described in the specific section, but with
the flame arrester only being heated to the required temperature, T u 150 °C. Gas-air or vapour-air mixtures
TB
shall be as specified in 6.8.2.
Depending on their intended use, flame arresters shall be tested to the specific explosion group of the
explosive gas-air or vapour-air mixture (see Table 2, columns 1 and 2).
For the purposes of this International Standard, group IIC covers hydrogen and other gas-air or vapour-air
mixtures with MESG less than 0,5 mm, and group IIB is divided into four sub-groups: IIB1, IIB2, IIB3 and IIB.
Explosion group IIA is divided into two sub-groups: IIA1 and IIA. This International Standard covers deflagration
and detonation tests for IIA, IIB1, IIB2, IIB3, IIB and IIC. IIA1 shall only be used for the testing of deflagration
flame arresters.
The limiting MESG values, which define the explosion groups IIA1, IIA, IIB1, IIB2, IIB3, IIB and IIC, are shown in
Table 2.
A flame arrester for a particular explosion group is suitable for explosive mixtures of another group having a
higher MESG.
NOTE The testing of flame arresters attached to flow machines (e.g. blowers, fans, pumps, compressors) is not
covered and needs specific testing.
6.8.2 Test mixtures
Tables 2, 3 and 4 specify the mixtures for deflagration and detonation tests, short time burning and endurance
burning tests.
Gas-air mixtures for testing shall be established with a concentration measuring instrument or a MESG test
apparatus.
Table 2 — Specification of gas-air mixtures for deflagration and detonation tests
Range of application (marking) Requirements for test mixture
Gas in air
MESG Gas purity
Gas type Safe gap of gas-air mixture
a
of mixture by volume
by volume
Explosion group
mm % % mm
IIA1 W 1,14 Methane W 98 8,4 ± 0,2 1,16 ± 0,02
b
IIA > 0,90 Propane W 95 4,2 ± 0,2 0,94 ± 0,02
b
IIB1 W 0,85 5,2 ± 0,2 0,83 ± 0,02
b
Ethylene W 98
IIB2 W 0,75 5,7 ± 0,2 0,73 ± 0,02
b
IIB3 W 0,65 6,6 ± 0,3 0,67 ± 0,02
b
IIB W 0,50 Hydrogen W 99 45,0 ± 0,5 0,48 ± 0,02
IIC < 0,50 Hydrogen W 99 28,5 ± 2,0 0,31 ± 0,02
NOTE The ranking in columns 1 and 2 is not comparable with the ranking in IEC 60079-1-1.
a
When the test gas mixture is measured by the safe gap of the gas-air mixture, the mixture shall be in the lower half of the specified
gap range. If the test gas mixture is measured by the percentage of gas in air by volume, then for IIA1, IIA, IIB3 and IIC, the mixture
shall be within the specified percentage volume range. For IIB1 and IIB2, the mixture shall be in the upper half side of the specified
percentage volume range. For IIB, the mixture shall be on the lower half side of the specified percentage volume range. All the stated
full range tolerances relate to the uncertainty of the measuring equipment.
b
With small diameters, it may be difficult to generate stable detonations. Tests may be carried out using a gas-air mixture of a lower
safe gap.
Table 3 — Specification of gas-air mixtures for short time burning tests
Requirements for test mixture
Range of application (marking)
Gas type Gas purity by volume Gas in air by volume
Explosion group
% %
IIA1 Methane W 98 9,5 ± 0,2
IIA Propane W 95 4,2 ± 0,2
IIB1
IIB2
Ethylene W 98 6,6 ± 0,3
IIB3
IIB
IIC Hydrogen W 99 28,5 ± 2,0
10 © ISO 2008 – All rights reserved
Table 4 — Specification of gas-air or vapour-air mixtures for endurance burning tests
Requirements for test mixture
Range of application (marking)
Gas vapour in air
Gas or liquid Purity by volume
a
by volume
Explosion group
% %
b
IIA1 Methane W 98 9,5 ± 0,2
b
IIA Hexane W 70 2,1 ± 0,1
b
IIB1
b
IIB2
Ethylene W 98 6,6 ± 0,3
b
IIB3
b
IIB
IIC Hydrogen W 99 28,5 ± 2,0
a
Testing of dynamic flame arresters may require a variation in mixture composition.
b
For static flame arresters, the range of applications is limited to pure hydrocarbons (compounds containing only carbon and
hydrogen).
6.9 Summary of tests to be conducted
The tests to be conducted are given in Table 5.
Table 5 — Summary of tests to be conducted
Flame Burning test
Type of flame arrester Flow test
transmission test (when required)
short time burn proof 7.3.4
End-of-line deflagration flame
7.3.2.1 A.3
arrester
endurance burn proof 7.3.5
short time burn proof 7.3.4
In-line deflagration flame arrester 7.3.2.2 A.2
endurance burn proof 7.3.5
Pre-volume flame arrester 7.3.2.3 — A.2 or A.3
short time burn proof 7.3.4
Stable detonation flame arrester
7.3.3.2 A.2
without restriction
endurance burn proof 7.3.5
short time burn proof 7.3.4
Stable detonation flame arrester
7.3.3.3 A.2
with restriction
endurance burn proof 7.3.5
short time burn proof 7.3.4
Unstable detonation flame arrester
7.3.3.4 A.2
without restriction
endurance burn proof 7.3.5
short time burn proof 7.3.4
Unstable detonation flame arrester
7.3.3.5 A.2
with restriction
endurance burn proof 7.3.5
Liquid seal and foot valve 8.3 — —
Dynamic flame arrester (high velocity vent valve) 9.2 9.3 A.3.2 and A.4
Hydraulic flame arrester 10.2.3, 10.2.4 10.2.2 —
7 Specific requirements for static flame arresters
7.1 Construction
Static flame arresters shall consist of a flame arrester element and a housing.
For flame arrester elements with quenching gaps, the dimensions and tolerances shall be indicated (for
example, gap length and width of gap).
For crimped ribbon flame arrester elements used for the test, the gaps shall not fall below the upper tolerance
limit over 90 % of the entire surface. For production reasons, the gap dimensions may be less than the lower
tolerance limit in the inner and outer areas of the flame arrester element. The total affected area shall not
exceed 10 % of the total surface area.
Evidence shall be available that manufacture is controlled within tolerances to ensure reproducibility.
Materials for flame arresters shall be suitable for the intended use (e.g. temperature range, chemical
properties of the gases and vapours).
7.2 Design series
Static flame arresters of similar design, except endurance burning and pre-volume flame arresters, may be
grouped in a design series. The design series shall comply with the following:
a) one drawing shall cover all nominal sizes in a design series and all parts shall be listed and dimensioned;
b) the flame arrester elements shall have identical features of construction, such as the quenching gaps,
and shall have the same thickness measured in the direction of the flame path.
Additional requirements for in-line flame arresters are the following:
⎯ a design series limited to four consecutive nominal sizes, in accordance with Table 6;
⎯ for every nominal size in a design series (maximum four), the ratio, R , as calculated in Equation (1), shall
A
not deviate by more than ±10 % from the ratio of the largest nominal size of the four members:
A
u
= (1)
R
A
A
p
Concentric and eccentric shaped housings form different design series.
Table 6 — Connection
Nominal size of connection
mm
10 20 32 60 75 450 600 800
Design
to to to 50 to to 100 125 150 200 250 300 350 400 to to to
series
15 25 40 65 80 500 750 1000
12 © ISO 2008 – All rights reserved
7.3 Flame transmission test
7.3.1 General
For non-measurable types of flame arresters, evidence shall be available that production flame arrester
elements are equivalent in design, manufacture and construction to the test sample. The test pressure shall
be at least 10 % higher than the maximum operational pressure, p , of the flame arrester.
Flame arresters with pressure and/or vacuum valve(s) integrated on the protected side shall have the valve
secured in the fully open position, or the pressure and/or vacuum valve pallets shall be taken out during the
test.
Flame arresters with pressure and/or vacuum valve(s) integrated on the unprotected side shall have the valve
pallets installed and blocked for an opening gap of (2,5 ± 0,5) mm during each test.
Flame arresters directly combined with separate pressure and/or vacuum valves used as end-of-line venting
systems shall be tested in the same way as end-of-line flame arresters with integrated pressure and/or
vacuum valves.
NOTE These end-of-line venting systems could be classified as follows:
a) as end-of-line deflagration arresters, in accordance with 7.3.2.1;
b) as end-of-line deflagration arresters, in accordance with 7.3.2.1, and with a short time burning test, in accordance
with 7.3.4;
c) as end-of-line deflagration arresters, in accordance with 7.3.2.1, and with an endurance burning test, in accordance
with 7.3.5.
The protected and unprotected side of a flame arrester may be modified to allow connection to smaller pipe
sizes without further testing. The connection on the protected side shall not be smaller than the connection on
the unprotected side.
The temperatures (mixture, pipe, flame arrester) during testing shall be given in the test report.
7.3.2 Deflagration test
7.3.2.1 End-of-line flame arrester
The test apparatus is as shown in Figure 1. Distances shall be measured from the top of the complete flame
arrester.
For end-of-line flame arresters with non-measurable elements, it might be necessary to pressurize the plastic
bag (see 7.4.1). In this case, the mixture outlet (item 6 in Figure 1) needs to be fitted with a shut-off valve.
Assemble the flame arrester with all ancillary equipment, including weather cowls or other covers, and enclose
it in a plastic bag.
Fill the apparatus, fully inflating the bag with a mixture as specified in 6.8.2. Disconnect the mixture supply and
ignite. The ignition source shall be a spark plug. Carry out two tests for each ignition point so that a total of six
tests will result. Flame transmission shall be indicated by the flame detector on the protected side. No flame
transmission shall occur in any of the tests.
If the largest and smallest nominal sizes of a design series are satisfactorily tested, intermediate sizes may be
considered acceptable without testing.
Dimensions in metres
Key
1 ignition sources
2 plastic bag (Ø W 1,2 m; length W 2,5 m; foil thickness W 0,05 mm)
3 end-of-line flame arrester
4 explosion-pressure-resistant containment (vessel or closed pipe work)
5 mixture inlet with shut-off valve
6 mixture outlet
7 bursting diaphragm
8 flame detector for indication
Figure 1 — Test apparatus for end-of-line flame arrester for deflagration test
7.3.2.2 In-line flame arrester
The test apparatus is shown in Figure 2. The ignition source shall be a spark plug fitted in the centre of the
blind flange.
The pipe diameter D shall have the same size as the flame arrester connection. The pipe length L shall be
u
not less than 10 × D and not greater than 50 × D for hydrocarbon-air mixtures (IIA1, IIA, IIB1, IIB2 and IIB3)
and not greater than 30 × D for hydrogen-air mixtures (IIB and IIC). The pipe length L shall be 50 × D for
p
hydrocarbon-air mixtures (IIA1, IIA, IIB1, IIB2 and IIB3) and 30 × D for hydrogen-air mixtures (IIB and IIC).
NOTE 1 It is advisable that the pipe length L be given by the manufacturer. In case of successful testing, L will be the
u u
maximum allowable run-up length for practical installations (see 7.4.2).
NOTE 2 It is possible in larger pipe sizes to approach the transition from a defl
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16852
Première édition
2008-03-01
Arrête-flammes — Exigences de
performance, méthodes d'essai et limites
d'utilisation
Flame arresters — Performance requirements, test methods and limits
for use
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Version française parue en 2011
Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.5
5 Phénomènes dangereux et classification des arrête-flammes .7
5.1 Transmission d'une flamme: déflagration, détonation stable et détonation instable.7
5.2 Transmission d'une flamme: brûlage stabilisé .8
6 Exigences générales.8
6.1 Instruments de mesure.8
6.2 Construction .8
6.3 Corps .8
6.4 Joints .8
6.5 Essai de pression.9
6.6 Essai d'étanchéité .9
6.7 Mesurage du débit (d'air).9
6.8 Essai de transmission de la flamme.9
6.9 Récapitulatif des essais à réaliser.12
7 Exigences spécifiques applicables aux arrête-flammes statiques .13
7.1 Construction .13
7.2 Modèles .13
7.3 Essai de transmission de la flamme.14
7.4 Limites d'utilisation.27
8 Exigences spécifiques applicables aux arrête-flammes antidétonation à produit liquide.28
8.1 Joints hydrauliques.28
8.2 Clapets de pied.29
8.3 Essai de transmission de flamme.30
8.4 Limites d'utilisation.30
9 Exigences spécifiques applicables aux arrête-flammes dynamiques (soupapes d'évent à
grande vitesse) .31
9.1 Généralités .31
9.2 Essai de transmission de flamme.31
9.3 Essai de brûlage continu.32
9.4 Limites d'utilisation.33
10 Exigences spécifiques applicables aux arrête-flammes hydrauliques .33
10.1 Équipement .33
10.2 Essai de transmission de la flamme.34
10.3 Limites d'utilisation.35
11 Informations pour l'utilisation.37
11.1 Instructions pour l'utilisation.37
11.2 Marquage.37
Annexe A (normative) Mesurage du débit.40
Annexe B (informative) Informations pour sélectionner les arrête-flammes.44
Annexe C (informative) Bonnes pratiques .45
Annexe D (informative) Utilisation d'arrête-flammes antidétonation stable en ligne. 46
Bibliographie . 47
iv © ISO 2008 – 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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16852 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 21, Équipement de protection et de lutte contre
l'incendie.
La présente version française de l'ISO 16852:2008 incorpore les Rectificatifs techniques
Introduction
Les arrête-flammes sont des dispositifs de sécurité montés sur les ouvertures d'enveloppes ou sur des
tuyauteries et ont pour but de permettre l'écoulement mais d'empêcher la transmission d'une flamme. Ils sont
largement utilisés depuis des décennies dans l'industrie chimique et dans l'industrie pétrolière et diverses
normes nationales sont disponibles. La présente Norme internationale a été élaborée par un groupe
international d'experts dont le but a été d'établir une base internationale en harmonisant et en incorporant les
normes nationales et développements récents dans la mesure du raisonnable.
La présente Norme internationale s'adresse aux fabricants (exigences de performance) et aux instituts d'essai
(méthodes d'essai) de même qu'aux clients (limites d'utilisation).
Ne sont spécifiées que les exigences de performance relativement générales et celles-ci sont maintenues au
strict minimum. L'expérience a montré que des exigences excessivement spécifiques dans ce domaine créent
souvent des restrictions injustifiées et empêchent les solutions innovantes.
L'identification des dangers d'applications courantes que l'on trouve dans l'industrie conduit à la spécification
des méthodes d'essai. Ces méthodes d'essai reflètent les situations pratiques standard et, en tant que telles,
constituent le fondement de la présente Norme internationale du fait qu'elles permettent également une
classification des divers types d'arrête-flammes et donc, une détermination des limites d'utilisation.
Un nombre considérable de méthodes d'essai et de conditions d'essai ont été prises en compte pour deux
raisons principales:
a) différents types d'arrête-flammes sont couverts en ce qui concerne le principe de fonctionnement
(statique, hydraulique, liquide, dynamique) et chaque type requiert une installation d'essai spécifique et
un mode opératoire d'essai spécifique;
b) il est nécessaire d'adapter les arrête-flammes aux conditions spéciales de l'application (gaz, installation)
en raison des demandes conflictuelles de capacité élevée de coincement de flamme et d'une faible perte
de pression; cette situation est complètement différente du principe, qui sinon est similaire, de protection
par une enveloppe antidéflagrante (d'un appareil électrique) où l'importance de l'écoulement du gaz à
travers des interstices est négligeable.
En conséquence, dans la présente Norme internationale, les essais et la classification qui se rapportent aux
groupes de gaz et les conditions d'installation ont été subdivisés plus que cela n'est habituellement le cas. En
particulier,
⎯ le groupe d'explosion IIA est subdivisé en sous-groupes IIA1 et IIA,
⎯ le groupe d'explosion IIB est subdivisé en sous-groupes IIB1, IIB2, IIB3 et IIB et
⎯ le type d'arrête-flammes antidétonation est divisé en quatre sous-types, qui prennent en compte les
situations spécifiques de l'installation.
Les conditions d'essai conduisent aux limites d'utilisation qui sont les plus importantes pour le client. La
présente Norme internationale spécifie les informations se rapportant à la sécurité et leur dissémination dans
les instructions écrites du fabricant pour l'utilisation et le marquage des arrête-flammes.
Les limites d'utilisation sont également un lien vers des considérations et des réglementations relatives à la
sécurité (de fonctionnement) plus générales, qui restent de la responsabilité des autorités nationales ou des
autorités des sociétés. Les Annexes B, C et D offrent certaines lignes directrices dans ce domaine.
vi © ISO 2008 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 16852:2008(F)
Arrête-flammes — Exigences de performance, méthodes
d'essai et limites d'utilisation
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les exigences applicables aux arrête-flammes qui préviennent la
transmission d'une flamme en présence de mélanges explosifs gaz-air ou vapeur-air. Elle établit des principes
homogènes pour la classification, la construction de base et les informations pour l'utilisation, y compris le
marquage des arrête-flammes et spécifie des méthodes d'essai permettant de vérifier les exigences de
sécurité et de déterminer des limites de sécurité d'utilisation.
La présente Norme internationale est valide pour des pressions comprises entre 80 kPa et 160 kPa et des
températures comprises entre −20 °C et +150 °C.
NOTE 1 Lors de la conception et des essais des arrête-flammes destinés à fonctionner dans des conditions autres que
celles spécifiées ci-dessus, la présente Norme internationale peut être utilisée comme guide. Toutefois, il est conseillé
d'effectuer des essais supplémentaires se rapportant spécifiquement aux conditions d'utilisation prévues. Cela est
particulièrement important lorsque des températures et des pressions élevées sont appliquées. Les mélanges d'essai
pourraient avoir besoin d'être modifiés dans ces cas.
La présente Norme internationale n'est pas applicable aux cas suivants:
⎯ appareils externes de mesurage et de commande liés à la sécurité qui peuvent être nécessaires pour
maintenir les conditions opérationnelles dans les limites de sécurité établies;
NOTE 2 Les équipements intégrés de mesurage et de commande, par exemple des capteurs intégrés de
température et de flamme, de même que des pièces qui, par exemple, sont prévues pour fondre (clavette d'arrêt),
brûler (abri contre les intempéries) ou se courber (bandes bimétalliques), relèvent du domaine d'application de la
présente Norme internationale.
⎯ arrête-flammes utilisés pour des mélanges explosifs de vapeurs et de gaz qui ont tendance à
s'autodécomposer (par exemple l'acétylène) ou qui sont chimiquement instables;
⎯ arrête-flammes utilisés pour le disulfure de carbone, du fait de ses propriétés spécifiques;
⎯ arrête-flammes destinés à être utilisés pour des mélanges autres que des mélanges gaz-air ou vapeur-air
(par exemple avec un rapport oxygène-azote plus élevé, avec du chlore en tant qu'oxydant, etc.);
⎯ modes opératoires d'essai des arrête-flammes pour les moteurs à combustion interne et à allumage par
compression;
⎯ soupapes à action rapide, systèmes de coincement et autres systèmes d'isolement d'explosion;
⎯ arrête-flammes intégrés ou combinés à des équipements dotés de protections contre les explosions, par
exemple soufflantes, ventilateurs, compresseurs et pompes.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
CEI 60079-1, Atmosphères explosives — Partie 1: Protection du matériel par enveloppes antidéflagrantes «d»
CEI 60079-1-1:2002, Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses — Partie 1-1: Enveloppes
antidéflagrantes «d» — Méthode d'essai pour la détermination de l'interstice expérimental maximal de
sécurité
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
arrête-flammes
dispositif monté sur l'ouverture d'une enceinte ou sur la tuyauterie de raccordement d'un système d'enceintes
et dont la fonction prévue est de permettre l'écoulement tout en prévenant la transmission d'une flamme
3.2
corps
partie de l'arrête-flammes dont la principale fonction est de fournir une enceinte adaptée à l'élément d'arrête-
flammes et de permettre les raccordements mécaniques à d'autres systèmes
3.3
élément d'arrête-flammes
partie de l'arrête-flammes dont la fonction principale est de prévenir la transmission d'une flamme
3.4
brûlage stabilisé
brûlage continu d'une flamme stabilisée au niveau ou à proximité de l'élément d'arrête-flammes
3.5
brûlage de courte durée
brûlage stabilisé pendant une durée spécifiée
3.6
brûlage continu
brûlage stabilisé pendant une durée non spécifiée
3.7
explosion
réaction brusque d'oxydation ou de décomposition entraînant une élévation de température, de pression ou
les deux simultanément
3.8
déflagration
explosion se propageant à vitesse subsonique
3.9
détonation
explosion se propageant à vitesse supersonique et caractérisée par une onde de choc
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
3.10
détonation stable
détonation progressant dans un système confiné sans variation significative des caractéristiques de vitesse et
de pression
NOTE Dans les conditions atmosphériques et pour les mélanges d'essai et les modes opératoires d'essai de la
présente Norme internationale, la plage des vitesses caractéristiques s'étend entre 1 600 m/s et 2 200 m/s.
3.11
détonation instable
détonation au cours de la transition d'un processus de combustion passant d'un état de déflagration à un état
de détonation stable
NOTE La transition intervient dans une zone spatiale limitée où la vitesse de l'onde de combustion n'est pas
constante et où la pression d'explosion est bien supérieure à celle d'une détonation stable. La position de cette zone de
transition dépend, entre autres facteurs, du diamètre et de la configuration de la canalisation, du gaz d'essai et du groupe
d'explosion.
3.12 Données de sécurité caractéristiques des mélanges explosifs
3.12.1
interstice expérimental maximal de sécurité
IEMS
interstice de sécurité mesuré conformément à la CEI 60079-1-1:2002
3.12.2
groupe d'explosion
Ex.G
classement de mélanges inflammables gaz-air par rapport à l'IEMS
NOTE Voir le Tableau 2, colonnes 1 et 2.
3.13
arrête-flammes bidirectionnel
arrête-flammes qui prévient toute transmission d'une flamme des deux côtés
3.14
arrête-flammes antidéflagration
DEF
arrête-flammes conçu pour arrêter la transmission d'une déflagration
NOTE Il peut s'agir d'un arrête-flammes en bout de ligne (3.21) ou d'un arrête-flammes en ligne (3.22).
3.15
arrête-flammes antidétonation
DET
arrête-flammes conçu pour arrêter la transmission d'une détonation
NOTE Il peut s'agir d'un arrête-flammes en bout de ligne (3.21) ou d'un arrête-flammes en ligne (3.22) et il peut
être utilisé pour des détonations stables (3.10) et des détonations instables (3.11).
3.16
arrête-flammes brûlage continu
arrête-flammes qui prévient la transmission d'une flamme pendant et après un brûlage continu
3.17
arrête-flammes statique
arrête-flammes conçu pour prévenir la transmission d'une flamme à l'aide d'interstices de coincement
3.17.1
type mesurable
arrête-flammes dont les interstices de coincement de l'élément d'arrête-flammes peuvent être dessinés,
mesurés et contrôlés
3.17.2
type non mesurable
arrête-flammes dont les interstices de coincement de l'élément d'arrête-flammes ne peuvent pas être dessinés,
mesurés ou contrôlés
EXEMPLE Structures aléatoires telles que treillis tricoté, matériaux frittés et lits de graviers.
3.18
arrête-flammes dynamique
soupape d'évent à grande vitesse
soupape d'évent conçue pour avoir des vitesses d'écoulement nominal supérieures à la vitesse de propagation
de flamme du mélange explosif, empêchant ainsi la transmission de flamme
3.19
arrête-flammes antidétonation à produit liquide
arrête-flammes dont le produit liquide est utilisé pour former un joint hydraulique servant de dispositif arrête-
flammes pour prévenir toute transmission de flamme d'une détonation
NOTE Deux types d'arrête-flammes antidétonation à produit liquide peuvent être utilisés dans les canalisations à
produit liquide, à savoir: les joints hydrauliques et les clapets de pied.
3.19.1
arrête-flammes à joint hydraulique
arrête-flammes conçu pour utiliser le produit en phase liquide afin de constituer une barrière contre la
transmission de flamme
3.19.2
arrête-flammes à clapet de pied
arrête-flammes conçu pour utiliser le produit en phase liquide combiné à un clapet de non-retour afin de
constituer une barrière contre la transmission de flamme
3.20
arrête-flammes hydraulique
arrête-flammes conçu pour transformer le flux continu d'un mélange explosible en quantités discrètes dans
une colonne d'eau, empêchant ainsi la transmission de flamme
3.21
arrête-flammes en bout de ligne
arrête-flammes muni uniquement d'un seul raccordement sur tuyauterie
3.22
arrête-flammes en ligne
arrête-flammes muni de deux raccordements sur tuyauterie, avec un raccordement de chaque côté de
l'élément d'arrête-flammes
3.23
arrête-flammes «pré-volume»
arrête-flammes qui, après une inflammation provoquée par une source d'inflammation interne, empêche la
transmission de la flamme depuis l'intérieur d'une enceinte résistant à la pression d'explosion (par exemple un
récipient ou une tuyauterie fermée) vers l'extérieur ou dans la tuyauterie de connexion
NOTE La résistance à la pression d'explosion est une propriété des enceintes et des équipements conçus pour
résister à la pression d'explosion prévue sans subir de déformation permanente.
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3.24
capteur de température intégré
capteur de température intégré dans l'arrête-flammes, comme spécifié par le fabricant de ce dernier afin de
fournir un signal apte à déclencher des contre-mesures
3.25
conditions atmosphériques
conditions correspondant à des pressions comprises entre 80 kPa et 110 kPa et à des températures
comprises entre −20 °C et +60 °C
4 Symboles
A surface libre d'un élément d'arrête-flammes statique
A aire nominale de la section transversale de la connexion de l'arrête-flammes
p
A aire de la section transversale du côté non protégé de l'élément d'arrête-flammes
t
A air ouverte effective de l'élément d'arrête-flammes du côté protégé
u
D diamètre de la canalisation
D diamètre minimal de la canalisation du côté protégé d'un arrête-flammes dynamique
M
L longueur maximale sans oscillations non amorties
M
L longueur de la canalisation en amont de l'arrête-flammes dynamique utilisé lors de l'essai de
m
transmission de flamme
L longueur de la canalisation du côté protégé
p
L longueur de la canalisation entre un arrête-flammes et une restriction
r
L longueur de la canalisation du côté non protégé, longueur d'accélération maximale admissible
u
pour l'installation
L , L , L , L longueurs des canalisations lors de l'essai d'écoulement
1 2 3 4
p valeur moyenne dans le temps de la pression de détonation dans l'intervalle de temps de
md
200 µs après l'arrivée de l'onde de choc de la détonation
p valeur moyenne maximale dans le temps de la pression transitoire d'une détonation instable
mu
sur un intervalle de temps de 200 µs
p pression lors de l'essai de pression
t
p pression lors de l'essai d'écoulement d'un arrête-flammes en bout de ligne
T
p pression avant l'inflammation
TB
p pression maximale de fonctionnement
Δp perte de charge lors de l'essai d'écoulement d'un arrête-flammes en ligne
R rapport de l'aire ouverte effective de l'élément d'arrête-flammes à l'aire de la section
A
transversale de la canalisation
R rapport du volume libre de l'élément d'arrête-flammes au volume entier
U
t temps de brûlage
BT
T température de l'arrête-flammes avant l'inflammation
TB
T température maximale de fonctionnement de l'arrête-flammes
v vitesse de brûlage laminaire
I
v vitesse d'écoulement maximale au cours du mesurage de la perte de charge de l'écoulement
max
volumique (essai d'écoulement)
v vitesse d'écoulement minimale au cours du mesurage de la perte de charge de l'écoulement
min
volumique (essai d'écoulement)
V débit volumique
V débit volumique critique
c
V débit au point de fermeture d'arrête-flammes dynamiques
CL
V débit volumique minimal pour le brûlage continu sur des arrête-flammes dynamiques
V débit volumique maximal pour le brûlage continu sur des arrête-flammes dynamiques
E
V débit volumique maximal pour les arrête-flammes dynamiques à la pression de consigne
K
V débit volumique donnant lieu à une température maximale
m
V volume minimal dans le réservoir protégé
M
V débit volumique de sécurité
max
V débit volumique de sécurité comprenant une marge de sécurité
s
V débit volumique maximal conduisant à la transmission de la flamme
t
Z profondeur d'immersion minimale du joint hydraulique au repos au-dessus des ouvertures de
Rmin
sortie des canalisations d'immersion
Z profondeur d'immersion au repos, correspondant à Z plus la marge de sécurité
R Rmin
recommandée par le fabricant
Z profondeur d'immersion minimale de service du joint hydraulique lorsque l'écoulement du
0min
mélange déplace l'eau contenue dans les tubes d'immersion, où Z > Z
0min Rmin
Z profondeur d'immersion de service, correspondant à Z plus la marge de sécurité
0 0min
recommandée par le fabricant
NOTE Toutes les valeurs de pression sont des pressions absolues.
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5 Phénomènes dangereux et classification des arrête-flammes
5.1 Transmission d'une flamme: déflagration, détonation stable et détonation instable
L'inflammation d'un mélange explosible donne lieu à une déflagration. Un arrête-flammes qui couvre
uniquement ce risque est classé comme étant un arrête-flammes antidéflagration.
Lorsqu'une déflagration est confinée dans une tuyauterie, elle peut accélérer et subir une transition passant
d'une détonation instable à une détonation stable, à condition que l'on dispose d'une longueur de canalisation
suffisante. Cette longueur de canalisation peut varier selon les conditions initiales du mélange et la
configuration de la tuyauterie.
Un arrête-flammes soumis à essai conformément à 7.3.3.2 ou 7.3.3.3 est classé dans la catégorie arrête-
flammes antidétonation stable et convient aux déflagrations et aux détonations stables.
Les détonations instables constituent un phénomène dangereux spécifique nécessitant l'utilisation d'arrête-
flammes ayant une meilleure performance que les arrête-flammes utilisés pour les détonations stables.
Un arrête-flammes soumis à essai conformément à 7.3.3.4 ou 7.3.3.5 est classé dans la catégorie arrête-
flammes antidétonation instable et convient aux déflagrations, aux détonations stables ainsi qu'aux
détonations instables.
Ces phénomènes dangereux sont liés à des installations spécifiques et, dans chaque cas, un
arrête-flammes ayant obtenu des résultats d'essai satisfaisants à p convient aux pressions de service
TB
p ≤ p , l'application étant limitée aux mélanges avec un IEMS supérieur ou égal à celui soumis à essai.
0 TB
Les phénomènes dangereux spécifiques visés par la présente Norme internationale, la classification et les
essais requis pour l'arrête-flammes approprié sont énumérés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Classification des arrête-flammes pour une déflagration, une détonation stable
et une détonation instable
Application Classification des arrête-flammes
a) déflagration non confinée vers une enceinte ou vers un réservoir antidéflagration en bout de ligne
b) déflagration confinée se propageant d'un tuyau à la tuyauterie à laquelle antidéflagration en ligne
il est raccordé
c) déflagration confinée par une enceinte ou une tuyauterie vers antidéflagration de type «pré-volume»
l'atmosphère extérieure ou vers l'appareil auquel il est raccordé
d) détonation stable se propageant d'un tuyau à la tuyauterie à laquelle il antidétonation stable en ligne
est raccordé
e) détonation instable se propageant d'un tuyau à la tuyauterie à laquelle il antidétonation instable en ligne
est raccordé
f) détonation stable vers une enceinte ou vers un réservoir antidétonation stable en bout de ligne
5.2 Transmission d'une flamme: brûlage stabilisé
Le brûlage stabilisé, après inflammation, génère des phénomènes dangereux supplémentaires dans les
applications où il pourrait y avoir un écoulement continu du mélange explosible vers le côté non protégé de
l'arrête-flammes. Les situations suivantes doivent être prises en compte:
⎯ si l'écoulement du mélange explosif peut être arrêté en un temps spécifique compris entre 1 min et
30 min, les arrête-flammes qui préviennent toute transmission de flamme au cours de cette période de
brûlage stabilisé conviennent à ce type de phénomène dangereux et sont classés comme apportant la
sécurité par rapport à un brûlage de courte durée;
NOTE Un contournement, une dilution suffisante ou un inertage sont des mesures qui équivalent à l'arrêt de
l'écoulement.
⎯ si l'écoulement du mélange explosif ne peut pas être arrêté ou si, pour des raisons tenant à l'exploitation,
il n'est pas prévu de l'arrêter en moins de 30 min, les arrête-flammes qui préviennent toute transmission
de flamme pour ce type de brûlage stabilisé conviennent à ce type de phénomène dangereux et sont
classés comme apportant la sécurité par rapport à un brûlage continu.
6 Exigences générales
6.1 Instruments de mesure
Des instruments de mesure appropriés et étalonnés doivent être utilisés pour les essais.
NOTE Il est conseillé que l'incertitude de mesure des essais soit telle qu'il puisse être démontré que toutes les limites
requises des paramètres d'essai sont respectées.
6.2 Construction
Toutes les pièces de l'arrête-flammes doivent résister aux charges mécaniques, thermiques et chimiques
prévues pour l'utilisation envisagée.
Les arrête-flammes produits en série doivent avoir des capacités de coincement de la flamme au moins
égales à celles du dispositif soumis à essai.
Les alliages de métaux légers ne doivent pas contenir plus de 6 % de magnésium. Les revêtements des
composants qui peuvent être exposés aux flammes en cours de fonctionnement ne doivent pas être
endommagés au point de permettre la transmission d'une flamme.
Les arrête-flammes pour brûlage de courte durée doivent être munis d'un ou de plusieurs capteurs de
température intégrés, en tenant compte de l'orientation prévue de l'arrête-flammes.
6.3 Corps
Les interstices dus au filetage, qui doivent empêcher la transmission des flammes, doivent être conformes
aux exigences de construction de la CEI 60079-1.
6.4 Joints
Tous les joints doivent être construits et rendus étanches de manière que:
⎯ une flamme ne puisse pas contourner l'élément d'arrête-flammes et
⎯ la flamme ne puisse pas se propager vers l'extérieur de l'arrête-flammes.
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6.5 Essai de pression
L'essai de pression des arrête-flammes antidétonation en ligne et en bout de ligne doit être réalisé au niveau
de chaque arrête-flammes à une pression d'au moins 10 × p et l'essai de tous les arrête-flammes
antidéflagration en ligne doit être effectué à une pression d'au moins 10 Pa pendant au moins 3 min. Aucune
déformation permanente ne doit apparaître au cours de l'essai.
Il n'est pas nécessaire de soumettre aux essais de pression les arrête-flammes antidéflagration en bout de ligne.
6.6 Essai d'étanchéité
Chaque arrête-flammes doit être soumis à des essais d'étanchéité à l'air à 1,1 × p , avec une pression
minimale de 150 kPa absolus pendant au moins 3 min. Aucune fuite ne doit se produire.
L'intérieur et/ou l'extérieur des arrête-flammes ne doivent pas être peints ou revêtus de matériaux qui peuvent
rendre étanches ou couvrir des fuites.
Il n'est pas nécessaire de soumettre aux essais d'étanchéité les arrête-flammes antidéflagration en bout de ligne.
6.7 Mesurage du débit (d'air)
La perte de charge doit faire l'objet d'un essai avant et après les essais de transmission de flamme et les
essais de brûlage continu à un débit volumique qui convient pour identifier toute dégradation (déformation) de
l'arrête-flammes, en particulier de l'élément d'arrête-flammes. Après l'essai de transmission de la flamme, la
perte de charge ne doit pas différer de plus de 20 % de la valeur mesurée au même débit avant cet essai.
La capacité de débit des arrête-flammes en ligne doit être enregistrée conformément à l'Article A.2 lors d'un
essai de type.
La capacité de débit des arrête-flammes en bout de ligne doit être enregistrée conformément à l'Article A.3
lors d'un essai de type.
La capacité de débit des arrête-flammes en bout de ligne qui sont associés à des soupapes de décharge
et/ou casse-vide ou y sont intégrés doit être consignée conformément à l'Article A.3. Les soupapes de
décharge et/ou casse-vide fabriquées pour différents réglages de pression doivent être soumises aux essais,
aux pressions de consigne la plus faible et la plus élevée et à des pressions de consigne intermédiaires à des
intervalles ≤1 kPa.
La capacité de débit des arrête-flammes dynamiques doit être enregistrée conformément à l'Article A.3 lors
d'un essai de type.
En outre, tous les arrête-flammes dynamiques doivent être soumis à essai avec oscillations non amorties
conformément à l'Article A.4 lors d'un essai de type.
6.8 Essai de transmission de la flamme
6.8.1 Généralités
Tous les arrête-flammes doivent être soumis à des essais de type pour vérifier l'absence de transmission de
la flamme. Il ne doit y avoir aucune déformation permanente visible du corps.
Les essais doivent être spécifiques des types de fonctionnement de base (définis en 3.17, 3.18, 3.19 et 3.20)
et doivent être réalisés conformément aux Articles 7, 8, 9 ou 10. Un seul arrête-flammes doit être utilisé
durant tous les essais de transmission de flamme, de déflagration ou de détonation. Aucun remplacement de
pièces ou modification ne doit être effectué sur l'arrête-flammes au cours de ces essais.
Les essais de brûlage de courte durée et de brûlage continu doivent être effectués dans l'orientation
correspondant à l'utilisation. Pour ce qui concerne les arrête-flammes bidirectionnels, l'essai doit être effectué
seulement d'un côté si les côtés protégés et non protégés sont identiques.
Tous les essais de transmission de flammes doivent être effectués avec des mélanges gaz-air à températures
ambiantes. Lorsque le suivi en température de l'arrête-flammes est requis, les essais doivent être effectués
comme décrit dans la section correspondante mais en ne chauffant l'arrête-flammes qu'à la température
requise T ≤ 150 °C. Les mélanges gaz-air ou vapeur-air doivent être ceux spécifiés en 6.8.2.
TB
Selon l'utilisation prévue, les arrête-flammes doivent être soumis à essai pour le groupe d'explosion spécifique
du mélange explosif gaz-air ou vapeur-air (voir le Tableau 2, colonnes 1 et 2).
Pour les besoins de la présente Norme internationale, le groupe IIC couvre l'hydrogène et d'autres mélanges
gaz-air ou vapeur-air ayant un IEMS inférieur à 0,5 mm et le groupe IIB est divisé en quatre sous-groupes:
IIB1, IIB2, IIB3 et IIB. Le groupe d'explosion IIA est divisé en deux sous-groupes: IIA1 et IIA. La présente
Norme internationale couvre les essais de déflagration et de détonation pour les sous-groupes IIA, IIB1, IIB2,
IIB3, IIB et IIC. Le sous-groupe IIA1 ne doit être utilisé que pour l'essai d'arrête-flammes antidéflagration.
Les valeurs limites de l'IEMS qui définissent les groupes d'explosion IIA1, IIA, IIB1, IIB2, IB3, IIB et IIC sont
indiquées dans le Tableau 2.
Un arrête-flammes correspondant à un groupe d'explosion donné convient à des mélanges explosifs d'un autre
groupe ayant une valeur IEMS supérieure.
NOTE Les essais d'arrête-flammes fixés sur des machines créant un écoulement (par exemple les soufflantes, les
ventilateurs, les pompes, les compresseurs) ne sont pas couverts et des essais spécifiques sont nécessaires.
6.8.2 Mélanges d'essai
Les Tableaux 2, 3 et 4 spécifient les mélanges utilisés pour les essais de déflagration et de détonation, pour
les essais de brûlage de courte durée et pour les essais de brûlage continu.
Les mélanges gaz-air utilisés pour les essais doivent être établis à l'aide d'un dispositif de mesure de la
concentration ou d'un appareil d'essai IEMS.
Tableau 2 — Spécification pour les mélanges gaz-air
utilisés lors des essais de déflagration et de détonation
Gamme d'application (marquage) Exigences concernant le mélange d'essai
IEMS du Pureté du gaz Gaz dans l'air Interstice de sécurité
Type de gaz
a
mélange en volume en volume du mélange gaz-air
Groupe d'explosion
mm % % mm
IIA1 ≥ 1,14 Méthane ≥ 98 8,4 ± 0,2 1,16 ± 0,02
b
IIA > 0,90 Propane ≥ 95 4,2 ± 0,2 0,94 ± 0,02
b
IIB1 ≥ 0,85 5,2 ± 0,2 0,83 ± 0,02
b
Éthylène ≥ 98
IIB2 ≥ 0,75 5,7 ± 0,2 0,73 ± 0,02
b
IIB3 ≥ 0,65 6,6 ± 0,3 0,67 ± 0,02
b
IIB ≥ 0,50 Hydrogène ≥ 99 45,0 ± 0,5 0,48 ± 0,02
IIC < 0,50 Hydrogène ≥ 99 28,5 ± 2,0 0,31 ± 0,02
NOTE Le classement dans les colonnes 1 et 2 n'est pas comparable au classement dans la CEI 60079-1-1.
a
Lorsqu'un mélange de gaz d'essai est mesuré en prenant l'interstice de sécurité du mélange gaz-air, le mélange doit être dans la
moitié inférieure de la plage spécifiée d'interstice. Si le mélange de gaz d'essai est mesuré en prenant le pourcentage de gaz dans l'air
en volume, le mélange doit alors être dans la plage spécifiée de volume en pourcentage, pour les sous-groupes IIA1, IIA, IIB3 et IIC.
Pour les sous-groupes IIB1 et IIB2, le mélange doit se trouver dans la moitié supérieure de la plage spécifiée de volume en
pourcentage. Pour le sous-groupe IIB, le mélange doit se trouver dans la moitié inférieure de la plage spécifiée de volume en
pourcentage. Toutes les tolérances de plage complète mentionnées se rapportent à l'incertitude de l'équipement de mesure.
b
Avec de petits diamètres, il peut se révéler difficile de générer des détonations stables. Les essais peuvent être exécutés en
utilisant un mélange gaz-air présentant un interstice de sécurité inférieur.
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Tableau 3 — Spécification pour les mélanges gaz-air
utilisés lors des essais de brûlage de courte durée
Exigences concernant le mélange d'essai
Gamme d'application
(marquage)
Type de gaz Pureté du gaz en volume Gaz dans l'air en volume
Groupe d'explosion
% %
IIA1 Méthane ≥ 98 9,5 ± 0,2
IIA Propane ≥ 95 4,2 ± 0,2
IIB1
IIB2
Éthylène ≥ 98 6,6 ± 0,3
IIB3
IIB
IIC Hydrogène ≥ 99 28,5 ± 2,0
Tableau 4 — Spécification pour les mélanges gaz-air ou vapeur-air
utilisés lors des essais de brûlage continu
Exigences concernant le mélange d'essai
Gamme d'application
(marquage)
a
Gaz ou liquide Pureté en volume Gaz dans l'air en volume
Groupe d'explosion
% %
b
IIA1 Méthane ≥ 98 9,5 ± 0,2
b
IIA Hexane ≥ 70 2,1 ± 0,1
b
IIB1
b
IIB2
Éthylène ≥ 98 6,6 ± 0,3
b
IIB3
b
IIB
IIC Hydrogène ≥ 99 28,5 ± 2,0
a
Les essais des arrête-flammes dynamiques peuvent nécessiter une modification de la composition du mélange.
b
Pour les arrête-flammes statiques, le domaine d'application est limité aux hydrocarbures purs (les composés ne contenant que du
carbone et de l'hydrogène).
6.9 Récapitulatif des essais à réaliser
Les essais à réaliser sont indiqués dans le Tableau 5.
Tableau 5 — Récapitulatif des essais à réaliser
Essai de
Essai de brûlage
Type d'arrête-flammes transmission de Essai de débit
(lorsqu'il est requis)
la flamme
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidéflagration
7.3.2.1 A.3
en bout de ligne
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidéflagration
7.3.2.2 A.2
en ligne
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
Arrête-flammes «pré-volume» 7.3.2.3 — A.2 ou A.3
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidétonation
7.3.3.2 A.2
stable sans restriction
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidétonation
7.3.3.3 A.2
stable avec restriction
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidétonation
7.3.3.4 A.2
instable sans restriction
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
résiste à un brûlage
7.3.4
de courte durée
Arrête-flammes antidétonation
7.3.3.5 A.2
instable avec restriction
résiste à un brûlage
7.3.5
continu
Joint hydraulique et clapet de pied 8.3 — —
Arrête-flammes dynamique (soupape d'évent à grande
9.2 9.3 A.3.2 et A.4
vitesse)
Arrête-flammes hydraulique 10.2.3, 10.2.4 10.2.2 —
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7 Exigences spécifiques applicables aux arrête-flammes statiques
7.1 Construction
Les arrête-flammes statiques doivent être constitués d'un élément d'arrête-flammes et d'un corps.
En ce qui concerne les éléments d'arrête-flammes ayant des interstices de coincement, les dimensions et les
tolérances doivent être indiquées (par exemple la longueur et la largeur de l'interstice).
Pour les éléments d'arrête-flammes à rubans sertis utilisés pour l'essai, les interstices ne doivent pas tomber
à une valeur inférieure à la limite de tolérance supérieure sur 90 % de toute la surface. Pour
...
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