ISO/TR 9464:2023

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 9464
Troisième édition
2023-09
Lignes directrices pour l'utilisation de
l'ISO 5167:2022
Guidelines for the use of ISO 5167:2022
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Quel est le rapport entre la structure de ce guide et la série ISO 5167:2022 .1
5 Recommandations relatives à l’utilisation de la série ISO 5167:2022 .2
5.1 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-1:2022 . 2
5.1.1 Domaine d’application . 2
5.1.2 Références normatives . 2
5.1.3 Termes et définitions . 2
5.1.4 Symboles et indices . 2
5.1.5 Principe de la méthode de mesure et mode de calcul . 2
5.1.6 Exigences générales pour les mesurages . 4
5.1.7 Exigences d’installation . 5
5.1.8 Incertitude sur le mesurage du débit . 7
5.2 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-2:2022 . 8
5.2.1 Domaine d’application . 8
5.2.2 Références normatives . 8
5.2.3 Termes, définitions et symboles . 8
5.2.4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul . 8
5.2.5 Diaphragmes . 8
5.2.6 Exigences d’installation . 16
5.2.7 Étalonnage du débit des débitmètres à diaphragme .22
5.3 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-3:2022 .22
5.3.1 Domaine d’application .22
5.3.2 Références normatives .22
5.3.3 Termes et définitions .23
5.3.4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul .23
5.3.5 Tuyères et Venturi-tuyères . 23
5.3.6 Exigences d’installation .23
5.3.7 Étalonnage des tuyères .23
5.4 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-4:2022 .23
5.5 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-5:2022 .23
5.6 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-6:2022 . 24
6 Informations générales relatives à l’application de l’ISO 5167:2022 (toutes les
parties) .24
6.1 Instruments secondaires . 24
6.1.1 Généralités . 24
6.1.2 Exigences générales concernant l’installation des instruments secondaires . 24
6.2 Mesurage de la pression et de la pression différentielle . 26
6.2.1 Généralités . 26
6.2.2 Liaisons pour la transmission du signal de pression entre les éléments
primaires et secondaires . 26
6.2.3 Dispositifs de mesure de la pression . 26
6.3 Mesurage de la température .28
6.3.1 Généralités .28
6.3.2 Principes essentiels du mesurage de la température d’un fluide en
mouvement .28
6.3.3 Installation du capteur .29
6.3.4 Précautions à prendre pour effectuer un mesurage exact .29
6.3.5 Restrictions concernant les gaines thermométriques .30
iii
6.3.6 Précautions supplémentaires à prendre en cas de températures variables .30
6.3.7 Dispositifs de mesure de la température . 31
6.4 Détermination de la masse volumique . 32
6.4.1 Généralités . 32
6.4.2 Installation des densimètres . 33
6.4.3 Méthode supplémentaire de détermination de la masse volumique du gaz .36
6.4.4 Attention particulière concernant la masse volumique du gaz .36
6.4.5 Attention particulière concernant la masse volumique du liquide .36
6.5 Alimentation électrique et installations électriques . 37
6.5.1 Atmosphères potentiellement explosives . 37
6.5.2 Câblage . 37
6.5.3 Appareils électroniques . 37
Annexe A (informative) Principes de mesure et de calcul .38
Annexe B (informative) Calcul du facteur de compressibilité des gaz naturels .54
Annexe C (informative) Assemblage du diaphragme .55
Bibliographie .64
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans
les conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO/TR 9464:2008), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le présent document a été révisé pour être conforme à l’ISO 5167:2022;
— le présent document est conforme à l’ISO/IEC Guide 98-3;
— le paragraphe sur les transmetteurs de pression a été mis à jour.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
L’objectif du présent document est d’aider les utilisateurs de l’ISO 5167, qui a été publiée en 2022 sous
six parties. Des recommandations sont données sur certains articles particuliers de l’ISO 5167:2022.
Certains articles de la série ISO 5167:2022 ne font pas l’objet de commentaires particuliers et les
numéros d’article correspondants sont donc exclus du présent document, sauf lorsqu’il a été jugé utile
de conserver une numérotation continue des paragraphes.
vi
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 9464:2023(F)
Lignes directrices pour l'utilisation de l'ISO 5167:2022
1 Domaine d’application
L’objectif du présent document est de fournir des recommandations sur l’utilisation de la série
ISO 5167:2022. L’ISO 5167:2022 est une Norme internationale portant sur le mesurage du débit
s’appuyant sur la pression différentielle générée par un rétrécissement introduit dans une conduite
circulaire (voir l’ISO 5167-1:2022, 5.1). Elle présente un ensemble de règles et d’exigences reposant sur
la théorie et sur des travaux expérimentaux menés dans le domaine de la débitmétrie.
Pour une description plus détaillée du domaine d’application, se référer à l’ISO 5167-1:2022, Article 1.
Les définitions et les symboles applicables au présent document sont donnés dans l’ISO 5167-1:2022,
Articles 3 et 4.
Ni l’ISO 5167-1:2022 ni le présent document ne donne d’informations théoriques détaillées, pour
lesquelles il est fait référence aux ouvrages généraux sur le débit des fluides.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées — Vocabulaire et symboles
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4006 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Quel est le rapport entre la structure de ce guide et la série ISO 5167:2022
L’Article 5 du présent document énonce les recommandations spécifiques à chacune des six parties de
l’ISO 5167:2022:
— le paragraphe 5.1 couvre la Partie 1;
— le paragraphe 5.2 couvre la Partie 2;
— le paragraphe 5.3 couvre la Partie 3;
— le paragraphe 5.4 couvre la Partie 4;
— le paragraphe 5.5 couvre la Partie 5;
— le paragraphe 5.6 couvre la Partie 6.
La numérotation des paragraphes suivants concerne les articles de chacune des parties. Par
conséquent, le paragraphe 5.1.1 couvre l’Article 1 de l’ISO 5167-1:2022; le paragraphe 5.2.6.4.3 couvre le
paragraphe 6.4.3 de l'ISO 5167-2:2022.
Des recommandations applicables aux six parties sont données à l’Article 6.
5 Recommandations relatives à l’utilisation de la série ISO 5167:2022
5.1 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-1:2022
5.1.1 Domaine d’application
Pas de commentaires sur cet article.
5.1.2 Références normatives
Pas de commentaires sur cet article.
5.1.3 Termes et définitions
Pas de commentaires sur cet article.
5.1.4 Symboles et indices
Pas de commentaires sur cet article.
5.1.5 Principe de la méthode de mesure et mode de calcul
5.1.5.1 Principe de la méthode de mesure
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.2 Méthode de détermination du rapport des diamètres de l’élément primaire normalisé
Voir Annexe A.
5.1.5.3 Calcul du débit
Les formules à utiliser pour déterminer le débit d’un système de mesure sont données dans
l’ISO 5167-1:2022, Article 5. Certains résultats de ces calculs seront établis avec les dimensions de
l’installation et ne devront être calculés qu’une seule fois. D’autres calculs devront être répétés pour
chaque point de mesure du débit. L’Annexe A donne des exemples concrets des calculs par itération
indiqués dans l’ISO 5167-1:2022, Annexe A.
5.1.5.4 Détermination de la masse volumique, de la pression et de la température
5.1.5.4.1 Généralités
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.4.2 Masse volumique
Pour des détails sur le mesurage de la masse volumique, voir 6.4.
Pour des détails sur le calcul de la masse volumique, voir l’Annexe B.
5.1.5.4.3 Pression statique
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.4.4 Température
Il est nécessaire de connaître le coefficient de Joule-Thompson pour calculer la baisse de température
due à la dilatation du fluide dans l’élément primaire. Le coefficient dépend de la température, de la
pression et de la composition du gaz. Le calcul peut être effectué à l’aide d’une équation d’état (voir, à
l’Annexe B, la «méthode détaillée» par analyse de la composition molaire) ou à l’aide d’une approximation
valide pour les mélanges de gaz naturel qui ne sont pas trop riches, et lorsque p et T se situent dans la
gamme indiquée ci-dessous. Dans le dernier cas, le coefficient dépend de p et T uniquement.
À condition que, dans la composition molaire du gaz naturel, le méthane soit supérieur à 80 %, la
température se situe entre 0 °C et 100 °C et la pression statique absolue se situe entre 100 kPa et 20 MPa
(1 bar à 200 bar).
μ =−0,35 0,001 42t
JT
(1)
2 23
+−0,231 0,002 94tt+ 0,000 0136 0,998+ 0,0000 41pp−+0,000 111 50,000 000 3p
() ()
où
μ est le coefficient de Joule-Thomson, en kelvin par bar (K/bar);
JT
t est la température du fluide, en degrés Celsius (°C);
p est la pression statique absolue du fluide, en bars.
L’incertitude a été déterminée d’après les différences entre cette formule et le coefficient de Joule-
Thomson de 14 gaz naturels courants. Elle est donnée par:
t
 
U =−0,066 1                            pour p ≤ 70 bar (7 MPa) (2)
 
 200
et
tt()290− 1 1
  
 
U =−0,066 1 1− −      pour p>70bar (7 MPa) (3)
 
 
 
 200 4 70 p
  
où U est l’incertitude élargie du coefficient de Joule-Thomson (K/bar) à k = 2 (niveau de confiance de
95 % environ).
NOTE Si un diaphragme de diamètre β = 0,6 a une pression différentielle Δp = 0,5 bar, l’incertitude du
coefficient de Joule-Thomson correspond à une incertitude élargie du débit située entre 0,001 % et 0,009 % à
k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ), selon la température, la pression et la composition du gaz.
5.1.5.5 Système de mesure du débit par pression différentielle
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.6 Considérations concernant la conception du système de mesure du débit par pression
différentielle
5.1.5.6.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.6.2 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.6.3 Lors de la comparaison de la perte de pression permanente avec les autres modèles
d’appareils déprimogènes, il est important de comparer les modèles d’appareils qui sont dimensionnés
pour fournir une gamme similaire de pression différentielle, plutôt que de comparer différents modèles
d’appareils ayant la même valeur de β.
5.1.5.6.4 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.5.6.5 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6 Exigences générales pour les mesurages
5.1.6.1 Élément primaire
5.1.6.1.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6.1.2 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6.1.3 Bien que le Tableau 1 ne soit pas exhaustif, il répertorie les matériaux les plus couramment
utilisés pour fabriquer des éléments primaires.
Tableau 1 — Aciers couramment utilisés pour fabriquer des éléments primaires
ASTM/AISI BS 970 AFNOR DIN
304 304-S15 Z6CN18-09 1.4301
Aciers inoxydables
316 316-S16 Z6CND17-11 1.4401
Acier inoxydable
ayant une limite 420 420-S37 Z30C13
d’élasticité élevée
Le Tableau 2 donne le coefficient de dilatation linéaire moyen, les modules d’élasticité et les limites
apparentes d’élasticité pour les matériaux du Tableau 1 selon leur désignation ASTM/AISI.
Tableau 2 — Caractéristiques types des aciers couramment utilisés
Coefficient de dilatation
Module d’élasti- Limite apparente
linéaire moyen
Désignation ASTM/
cité d’élasticité
AISI. Entre 0 °C et 100 °C
K-1 Pa Pa
−6 9 6
304 17 × 10 193 × 10 215 × 10
−6 9 6
316 16 × 10 193 × 10 230 × 10
−6 9 6
420 10 × 10 200 × 10 494 × 10
Les valeurs indiquées dans le Tableau 2 varient en fonction de la température et du processus de
traitement de l’acier. Pour des calculs exacts, il est recommandé d’obtenir les informations auprès du
fabricant.
Lorsque l’élément primaire en conditions de fonctionnement est à une température différente de celle
à laquelle le diamètre «d» a été déterminé (cette température est appelée température de référence
ou température d’étalonnage), il est nécessaire de calculer la dilatation ou la contraction de l’élément
primaire. Le diamètre corrigé «d» à utiliser dans le calcul du rapport des diamètres et du débit est
calculé d’après la Formule (4), en partant du principe qu’il n’existe pas de contrainte due au montage:
dd=+[)1 λ (]TT− (4)
00d
où
d est le diamètre de l’élément primaire en conditions d’écoulement;
d est le diamètre de l’élément primaire à la température de référence;
λ est le coefficient de dilatation linéaire moyen du matériau de l’élément primaire;
d
T est la température de l’élément primaire en conditions d’écoulement;
T est la température de référence ou d’étalonnage.
Si la correction de température automatique n’est pas requise dans le calculateur de débit, l’incertitude
pour «d» incluse dans les calculs de l’incertitude globale est augmentée par rapport à la modification de
«d» due à la variation de température (voir ISO 5167-1:2022, 8.3.2.4). Un premier calcul peut montrer
que cette incertitude supplémentaire est suffisamment faible pour être considérée comme étant
négligeable.
5.1.6.2 Nature du fluide
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6.3 Conditions d’écoulement
5.1.6.3.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6.3.2 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.6.3.3 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7 Exigences d’installation
5.1.7.1 Généralités
La liste d’équipements d’inspection suivante n’est pas exhaustive. Elle fournit une base pour contrôler:
— les pieds à coulisse (épaisseur, diamètres);
— le micromètre interne (diamètres);
— le micromètre (épaisseur);
— la cale étalon, la jauge d’épaisseur (position relative, étalon absolu pour contrôler les micromètres);
— le rapporteur (angles);
— l’appareillage de mesure du profil (arête);
— la règle à tracer (planéité);
— le calibre d’alésage à trois points (diamètre interne).
Il est nécessaire d’utiliser uniquement des instruments qui peuvent être étalonnés par rapport à des
étalons primaires si une exactitude optimale est requise.
5.1.7.1.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.1.2 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.1.3 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.1.4 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.1.5 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.1.6 Dans le présent paragraphe, les exigences de l’ISO 5167-1, sont illustrées à la Figure 1, sur
laquelle les orifices de purge ou les évents sont situés à proximité de l’élément primaire. Cette figure
illustre l’importance du placement de l’orifice de purge ou de l’évent dans la chambre annulaire, lorsque
cette dernière est utilisée. L’emplacement d’un orifice de purge ou d’un évent par rapport à une prise de
pression est plus important en l’absence de chambre annulaire ou lorsque l’orifice de purge ou l’évent
pénètre dans la conduite.
Le fluide en circulation peut provoquer un dépôt, une corrosion ou une érosion de la paroi interne de
la conduite. L’installation peut donc ne pas être conforme aux exigences de l’ISO 5167-1. L’inspection
interne de la conduite est effectuée à des intervalles appropriés aux conditions d’application.
Légende
1 prise de pression
2 diaphragme
3 orifices de purge et/ou évents
a
Sens de l’écoulement.
Figure 1 — Emplacement des orifices de purges et/ou des évents
5.1.7.1.7 Ce paragraphe est destiné à assurer la fiabilité du mesurage de la température. La
température d’écoulement est un paramètre important, car elle sert à calculer la masse volumique du
fluide en circulation ainsi que les valeurs d et D. Elle sert également à calculer les paramètres critiques
du procédé en conditions d’écoulement.
5.1.7.2 Longueurs droites minimales amont et aval
5.1.7.2.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.2.2 Lors de la conception d’une installation de conduites de mesure, il est recommandé de
déterminer les longueurs droites minimales requises d’après le rapport des diamètres maximal qui est
prévu pendant la durée de vie de l’installation.
Pour les rapports des diamètres non illustrés dans l’ISO 5167-2:2022, Tableau 3, dans l’ISO 5167-3:2022,
Tableau 3 ou dans l’ISO 5167-4:2022, Tableau 1, mais qui sont conformes aux limites de la norme, il est
courant d’effectuer une interpolation linéaire des valeurs obtenues aux deux rapports des diamètres les
plus proches.
Si un débitmètre à diaphragme est conçu pour mesurer le débit dans n’importe quel sens, les exigences
minimales pour les longueurs droites amont et aval, spécifiées dans l’ISO 5167-2:2022, paragraphe 6.2
et Tableau 3, sont applicables aux deux côtés du diaphragme.
5.1.7.3 Exigence générale relative aux conditions d’écoulement au niveau de l’élément
primaire
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.1.7.4 Conditionneurs d’écoulement
Bien qu’il soit généralement impossible de détecter une giration lors de l’inspection visuelle de la
conduite, une giration et une asymétrie sont parfois visibles dans le revêtement, s’il est présent, sur
un diaphragme. Un motif en arêtes de poissons ou en chevrons, observé sur un diaphragme en service
depuis un certain temps, peut indiquer que l’écoulement au niveau du diaphragme est tourbillonnaire
ou asymétrique. La giration a un effet plus important sur le mesurage que tout autre mécanisme de la
dynamique des fluides. De plus, bien que les longueurs droites de la conduite vont éliminer la giration, la
décroissance de celle-ci se produit très lentement et la giration persiste sur des distances considérables.
Il est vivement recommandé d’utiliser des conditionneurs d’écoulement dont les raccords amont ou dont
la disposition des raccords ne sont pas définis dans les tableaux, par exemple un collecteur du système
de mesure. Ils peuvent également être utiles pour réduire la longueur amont requise. Cependant, la
perte de pression permanente supplémentaire induite par un conditionneur d’écoulement est également
à prendre en compte.
L’ISO 5167-1:2022 décrit l’essai de conformité des conditionneurs d’écoulement.
5.1.8 Incertitude sur le mesurage du débit
[12] [9]
L’Guide ISO/IEC 98-3 et l’ISO 5168 sont pris en compte lors de la réalisation des analyses
d’incertitude.
Une étude approfondie des spécifications sur l’incertitude données par le fabricant aide à s’assurer
que l’incertitude du système de mesure est connue au niveau de la valeur mesurée concernée. Certains
points à prendre en compte sont les suivants:
a) les incertitudes sont souvent exprimées en pourcentage de pleine échelle;
b) les incertitudes sont souvent définies à des conditions de référence spécifiées. D’autres incertitudes
peuvent apparaître lorsque les conditions d’utilisation diffèrent des conditions de référence.
5.2 Recommandations spécifiques à l’utilisation de l’ISO 5167-2:2022
5.2.1 Domaine d’application
L’ISO 5167-2 concerne uniquement les diaphragmes ainsi que leur géométrie et leur installation. Il est
nécessaire de lire l’ISO 5167-2 ainsi que l’ISO 5167-1.
Les débitmètres à diaphragme ayant trois dispositions de prises de pression sont décrits et spécifiés:
prises de pression à la bride; prises de pression dans les angles; prises de pression à D et D/2.
5.2.2 Références normatives
Pas de commentaires sur cet article.
5.2.3 Termes, définitions et symboles
Pas de commentaires sur cet article.
5.2.4 Principes de la méthode de mesure et mode de calcul
La masse volumique et la viscosité du fluide peuvent être mesurées (voir 6.4) ou calculées (voir
Annexe B) d’après la composition du gaz. Il existe plusieurs programmes informatiques permettant de
calculer la masse volumique et la viscosité. En cas de liquide compressible, l’exposant isentropique aux
conditions de fonctionnement est nécessaire pour le calcul du débit et celui-ci peut être calculé d’après
la composition du gaz.
5.2.5 Diaphragmes
5.2.5.1 Description
5.2.5.1.1 Généralités
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.2 Forme générale
5.2.5.1.2.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.2.2 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.2.3 Concernant l’Annexe C, trois règles doivent être prises en compte lors de la conception
d’un diaphragme pour éviter sa déformation excessive:
— premièrement, les montages doivent être tels que le diaphragme n’est soumis à aucune force qui
pourrait faire en sorte que la limite de pente de 0,5 % indiquée dans l’ISO 5167-2:2022, 5.1.3.1 est
dépassée en cas de pression non différentielle;
— deuxièmement, l’épaisseur du diaphragme, E, doit être telle que, compte du module d’élasticité du
matériau du diaphragme, la pression différentielle pour le débit de conception maximal n’entraîne
pas le dépassement d’une pente de 1 %. Lorsque le débit est réduit à zéro, le diaphragme retrouve la
pente maximale d’origine de 0,5 %;
— troisièmement, s’il est possible que les pressions différentielles dépassent celles du débit de
conception maximal à appliquer, une déformation élastique (permanente) ne doit pas se produire.
Pour le premier point, il est nécessaire d’être extrêmement vigilant lors de la conception et de la
fabrication des montages. Des dispositifs de montage à simple ou double chambre sont satisfaisants.
Lorsque les diaphragmes sont correctement montés entre des brides standards, les brides sont
à 90° ± 1° de l’axe de la conduite. Les tronçons sur les deux côtés du diaphragme sont correctement
supportés pour s’assurer que le diaphragme n’est soumis à aucune déformation excessive.
Pour le deuxième point, il est clair que la déformation élastique d’un diaphragme introduit une erreur
dans les résultats de mesure du débit. Tant que la déformation ne dépasse pas la pente de 1 % requise
par l’ISO 5167-2:2022, 5.1.2.3, aucune autre incertitude n’apparaîtra. Les recherches théoriques et
expérimentales (voir Référence [21]) indiquent que la variation maximale du coefficient de décharge
pour une pente de 1 % est de 0,2 % Par conséquent, les diaphragmes conformes à la pente de 0,5 %
spécifiée dans l’ISO 5167-2:2022, 5.1.3.1, peuvent présenter une pente supplémentaire de 0,5 % (soit
0,1 % de variation du coefficient de décharge) tout en restant conforme aux exigences du présent
paragraphe. Le Tableau 3 répertorie l’épaisseur des diaphragmes en fonction des rapports des
diamètres des porte-diaphragmes (E/D’) pour différentes valeurs de β et pressions différentielles, pour
un diaphragme fabriqué en acier inoxydable ASTM/ANSI 304 ou 316 et simplement supporté au niveau
de son bord.
Tableau 3 — Rapports E/D’ minimaux pour des diaphragmes fabriqués en acier inoxydable
ASTM/AISI 304 ou ASTM/AISI 316
Δp pour le débit maximal
β kPa
10 30 50 75 100 200 400
0,2 0,009 0,011 0,013 0,014 0,014 0,016 0,018
0,3 0,010 0,013 0,015 0,016 0,017 0,020 0,022
0,4 0,010 0,014 0,016 0,018 0,019 0,022 0,025
0,5 0,010 0,014 0,016 0,018 0,020 0,023 0,027
0,6 0,010 0,014 0,016 0,018 0,019 0,023 0,026
0,7 0,009 0,012 0,014 0,016 0,017 0,020 0,024
0,75 0,008 0,011 0,013 0,014 0,016 0,018 0,021
Le Tableau 3 repose sur l’utilisation de la Formule (5) lorsque 100 Δq /q ne doit pas dépasser 0,1
m m
d’amplitude et lorsque Y = 193 × 10 Pa:
Δq ′ ′
Δp D aD
   
m
100 =− −b (5)
   
q Y  E   E 
m
où
a est égal à β (13,5 − 15,5β);
1,3
b est égal à 117 − 106 β ;
Y est le module d’élasticité du matériau du diaphragme;
D’ est le diamètre du porte-diaphragme (celui-ci peut être différent de l’alésage de la conduite D);
E est l’épaisseur du diaphragme.
Pour le troisième point, la pression différentielle maximale (qui peut être supérieure à Δp dans le
Tableau 3) qui peut être appliquée est déterminée par le concepteur. Cela peut se produire lorsque la
section de mesure est isolée puis ventilée pour réduire sa pression à la pression atmosphérique pour
pouvoir retirer le diaphragme en vue de l’inspecter, ou lorsque la section de mesure est mise sous
pression avant d’être mise en service.
Pour éviter toute déformation plastique, l’épaisseur du diaphragme est telle que:
E Δp
>−()0,,681 0 651β (6)
′
D σ
y
où
Δp est la pression différentielle maximale déterminée par le concepteur, en Pa;
σ est la limite apparente d’élasticité du matériau du diaphragme, en Pa.
y
NOTE 1 Pour l’acier inoxydable, σ = 300 MPa, mais il est recommandé d’utiliser une valeur de 100 MPa à des
y
fins de conception.
L’épaisseur minimale du diaphragme est la plus grande valeur déterminée par les Formules (5) et (6). Si
les calculs indiquent que l’épaisseur E nécessaire est supérieure à 0,05D (voir l’ISO 5167-2:2022, 5.1.5.3),
le concepteur réduit Δp ou introduit un matériau plus résistant.
EXEMPLE
— la Formule (5):
β = 0,2;
Y = 193 GPa;
Δp = 50 kPa (0,5 bar);
donne E/D′ > 0,013 d’après la Formule (5) ou le Tableau 3.
— la Formule (6):
β = 0,2;
σ = 300 MPa pour l’acier inoxydable, mais à des fins de conception, il est recommandé d’utiliser;
y
σ = 100 MPa;
y
Δp = 100 kPa (1 bar) (voir NOTE 2);
donne E/D′ > 0,023.
Par conséquent, E/D′ est au moins égal à 0,023.
NOTE 2 100 kPa (1 bar) est la pression différentielle maximale prévue.
5.2.5.1.3 Face amont A
5.2.5.1.3.1 Le Tableau 4 donne les valeurs de déviation de l’arête intérieure de l’orifice correspondant
à la pente de 0,5 % pour différents diamètres de conduite et rapports de diamètres, β, en supposant que
la déformation est rectilinéaire.
Tableau 4 — Tolérances de planéité du diaphragme
Diamètre nominal de la conduite de mesure en millimètres
β 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000
Déviation maximale h en millimètres pour une pente de 0,5 %
0,20 0,10 0,20 0,40 0,50 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00
0,25 0,09 0,19 0,38 0,56 0,75 0,94 1,13 1.31 1,50 1,69 1,88
0,30 0,09 0,18 0,35 0,52 0,70 0,88 1,05 1,22 1,40 1,57 1,75
0,35 0,08 0,16 0,32 0,49 0,65 0,81 0,97 1,14 1,30 1,46 1,63
0,40 0,07 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0,90 1,05 1,20 1,35 1,50
0,45 0,07 0,14 0,27 0,41 0,55 0,69 0,82 0,96 1,10 1,24 1,38
0,50 0,06 0,13 0,25 0,38 0,50 0,63 0,75 0,88 1,00 1,13 1,25
0,55 0,06 0,11 0,22 0,34 0,45 0,56 0,67 0,79 0,90 1,01 1,13
0,60 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00
0,65 0,04 0,09 0,18 0,26 0,35 0,44 0,52 0,61 0,70 0,79 0,88
0,70 0,04 0,07 0,15 0,22 0,30 0,38 0,45 0,52 0,60 0,67 0,75
0,75 0,03 0,06 0,13 0,19 0,25 0,31 0,38 0,44 0,50 0,56 0,63
Voir Référence [21].
5.2.5.1.3.2 Dans le présent paragraphe, le critère de rugosité peut ne pas être adéquat pour s’assurer
que les exigences d’acuité de l’arête de l’ISO 5167-2:2022, 5.1.7.2 peuvent être satisfaites. Il est
recommandé que Ra ≤ 10−5d et que la rugosité de l’alésage de l’orifice soit conforme au même critère.
5.2.5.1.3.3 Il est très important que le côté chanfreiné du diaphragme (le cas échéant) soit situé en
aval. Si le diaphragme est inséré avec le chanfrein en amont, le débit peut être sous-estimé à hauteur de
20 %. Il est courant de marquer le diaphragme, si cela est possible, pour indiquer la face amont de façon
à pouvoir voir le marquage lorsque le diaphragme est installé.
Une méthode courante d’identification de la face amont où le diaphragme est installé entre les brides
consiste à installer une plaque avec «queue de poêle» sur laquelle les informations capitales sont
gravées sur la poignée qui part du joint à brides.
La face amont du diaphragme de diamètre «D» n’est jamais marquée.
5.2.5.1.4 Face aval B
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.5 Épaisseurs E et e
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.6 Angle du chanfrein
Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.7 Arêtes G, H et I
5.2.5.1.7.1 Pas de commentaires sur ce paragraphe.
5.2.5.1.7.2 Le dernier alinéa de ce paragraphe exige que le rayon de l’arête soit mesuré si sa conformité
aux exigences de l’ISO 5167-2:2022, 5.1.7.1 et 5.1.7.2, est mise en doute. Dans ces cas exceptionnels, des
techniques appropriées sont indiquées ci-dessous.
a) Méthode par moulage (voir Référence [17]).
Une réplique de l’arête est produite par moulage. Le moulage est effectué en deux étapes: d’abord
avec un plastique de formage à froid coloré qui adopte une forme négative de l’arête du diaphragme,
puis avec une résine époxy semi-transparente qui prend la place du diaphragme. Le moulage
complet est découpé en deux moitiés qui exposent la réplique de l’arête du diaphragme, polie et
photographiée avec grossissement. L’état de l’arête peut ensuite être mesuré.
b) Méthode de prise d’empreinte sur feuille de plomb (voir Référence [17]).
Une empreinte de l’arête est prise en pressant la feuille de plomb de 0,1 mm d’épaisseur sur l’arête
du diaphragme. La feuille de plomb est tenue dans un calibre de contrôle micrométrique et pressée
sur l’arête pour donner une empreinte de 0,12 mm de profondeur. L’empreinte est examinée à l’aide
d’un microscope projecteur ou d’un appareil similaire dans lequel l’image est agrandie et le contour
est tracé. L’état de l’arête peut ensuite être mesuré.
c) Méthode de mesure de la rugosité sur papier enregistreur (voir Figure 2).
Cet instrument enregistre les mouvements d’un stylet de traçage sur une échelle agrandie. Pour
obtenir une reproduction agrandie de l’arête du diaphragme, choisir une vitesse du papier égale à la
vitesse d’entraînement multipliée par l’agrandissement des mouvements transversaux. Pour établir
le rayon d’arête correct du diaphragme, le rayon de pointe du stylet est soustrait du rayon d’arête
mesuré par reproduction et divisé par le facteur d’agrandissement. Noter que les dimensions finies
du stylet, notamment l’angle de pointe, le rayon de pointe et la longueur du stylet, peuvent invalider
le mesurage ou dissimuler des irrégularités sur l’arête.
Lorsque l’acuité de l’arête doit être mesurée, au moins 4 positions sont utilisées, à égale distance de
l’alésage. Lorsqu’un défaut est visible à l’œil nu, l’acuité de l’arête est également mesurée à ce stade.
L’interprétation du profil de l’arête, quelle que soit la technique de reproduction, est une question de
jugement d’experts. La méthode d’usinage standard peut donner un profil très irrégulier, même si le
diaphragme est conforme à toutes les exigences de dimensions et de rugosité de surface.
Toutes les arêtes qui se situent dans la région grisée de la Figure 3, avec une marge supplémentaire
pour la rugosité de surface, peuvent être considérées acceptables. Une rugosité de surface est tolérable,
conformément à l’ISO 5167-2:2022, 5.1.3.2, mais des arêtes très irrégulières sont inacceptables.
Pour estimer le rayon réel de l’arête, il suffit de comparer le profil avec les courbes (voir les exemples à
la Figure 4) reproduites sur une feuille transparente.
Le mesurage de l’acuité de l’arête est une affaire réservée aux spécialistes. Dans de nombreux pays,
il existe des laboratoires qui sont capables de mesurer l’acuité de l’arête en fonction de la norme
ISO 5167-2:2022, 5.1.7.2. Voir Référence [17].
Légende
1 mouvement enregistré
2 mouvement d’entraînement
3 stylet
4 tracé
5 arête rectangulaire
6 R = rayon de l’arête
7 rayon
Figure 2 — Méthode de mesure de la rugosité sur papier enregistreur
Figure 3 — Rayon maximal de l’arête
...