Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at cryogenic temperature — Part 1: Temperatures below ‒80 °C

ISO 21028-1:2016 specifies the toughness requirements of metallic materials for use at a temperature below -80 °C to ensure their suitability for cryogenic vessels. ISO 21028-1:2016 is not applicable to unalloyed steels and cast materials.

Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température cryogénique — Partie 1: Températures inférieures à ‒80 °C

ISO 21028-1:2016 spécifie les exigences de ténacité des matériaux métalliques utilisables à une température inférieure à −80 °C, pour assurer leur aptitude à l'emploi pour les récipients cryogéniques. ISO 21028-1:2016 ne s'applique pas aux aciers non alliés ni aux matériaux moulés.

General Information

Status
Not Published
Technical Committee
ISO/TC 220 - Cryogenic vessels
Current Stage
5000 - FDIS registered for formal approval
Start Date
07-Oct-2025
Completion Date
30-Apr-2025

Relations

Effective Date
12-Feb-2026
Effective Date
18-Jun-2022

Overview

ISO/FDIS 21028-1:2024 establishes the toughness requirements for metallic materials used in cryogenic vessels at temperatures below ‒80 °C. Developed by the International Organization for Standardization (ISO) under technical committee ISO/TC 220, this standard ensures the performance and safety of cryogenic vessels by specifying minimum mechanical toughness criteria for base materials, welds, and heat-affected zones. This is essential for applications in industries where equipment must be reliably used in extremely low-temperature conditions.

The standard is not applicable to unalloyed steels or cast materials. Instead, it focuses on ensuring that other relevant metallic materials have adequate toughness at specified subzero temperatures, which is critical for the containment and storage of liquefied gases and other cryogenic processes.

Key Topics

  • Minimum Toughness Requirements: Defines required levels of impact energy and lateral expansion for metallic materials, such as steels and certain alloys, to prevent brittle fracture at cryogenic temperatures.
  • Material Applicability: Excludes unalloyed steels and cast materials from its scope; covers steels, nickel alloy steels, austenitic stainless steels, aluminium and aluminium alloys, and copper and copper alloys, each with specific protocols.
  • Impact Testing Procedures: Specifies the use of standard Charpy V-notch tests in accordance with ISO 148-1 for determining material toughness, with detailed guidance on test specimen locations and procedures for plates, welds, and heat-affected zones.
  • Acceptance Criteria: Establishes clear thresholds for acceptance, including average minimum values, permissible single-test deviation, and retest protocols, ensuring only compliant materials are used in vessel construction.
  • Conformance with EU Regulations: Includes presumption of conformity with the EU Pressure Equipment Directive (2014/68/EU), facilitating regulatory compliance for manufacturers and operators.

Applications

The requirements set out by ISO/FDIS 21028-1:2024 are essential for the safe design, fabrication, and operation of cryogenic vessels used in:

  • Industrial gas storage and transport: Safeguarding tanks storing or transporting liquefied nitrogen, oxygen, argon, or other cryogenic fluids.
  • Chemical and petrochemical industries: Ensuring structural integrity of vessels exposed to ultra-low process temperatures.
  • Medical and laboratory equipment: Assuring performance and safety of cylinders and dewars for handling liquid gases.
  • Energy and aerospace sectors: Supporting the use of cryogenic fuels and the storage of specialty fluids in extreme environments.

By specifying standardized material toughness requirements for low-temperature service, the standard helps operators mitigate the risk of catastrophic failure due to brittle fracture, maintain regulatory compliance, and improve longevity and reliability of cryogenic systems.

Related Standards

For full compliance and integration in engineering practice, refer to these related standards:

  • ISO 148-1: Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method
  • EN 10028-4: Flat products made of steels for pressure purposes - Nickel alloy steels with specified low temperature properties
  • ISO 20421-1: Cryogenic vessels - Large transportable vacuum-insulated vessels - Design, fabrication, inspection and tests
  • ISO 21009-1: Cryogenic vessels - Static vacuum-insulated vessels - Design, fabrication, inspection and tests
  • ISO 21029-1: Cryogenic vessels - Transportable vacuum insulated vessels (up to 1,000 litres) - Design, fabrication, inspection and tests

ISO/FDIS 21028-1:2024 is a cornerstone standard for professionals engaged in the design, material selection, fabrication, and regulatory approval of cryogenic vessels used in extreme cold conditions, ensuring safety, reliability, and compliance across industries.

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Draft

ISO/FDIS 21028-1 - Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at cryogenic temperature — Part 1: Temperatures below ‒80 °C/29/2024

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ISO/FDIS 21028-1 - Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température cryogénique — Partie 1: Températures inférieures à ‒80 °C/14/2024

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Frequently Asked Questions

ISO/FDIS 21028-1 is a draft published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at cryogenic temperature — Part 1: Temperatures below ‒80 °C". This standard covers: ISO 21028-1:2016 specifies the toughness requirements of metallic materials for use at a temperature below -80 °C to ensure their suitability for cryogenic vessels. ISO 21028-1:2016 is not applicable to unalloyed steels and cast materials.

ISO 21028-1:2016 specifies the toughness requirements of metallic materials for use at a temperature below -80 °C to ensure their suitability for cryogenic vessels. ISO 21028-1:2016 is not applicable to unalloyed steels and cast materials.

ISO/FDIS 21028-1 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 23.020.40 - Cryogenic vessels. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.

ISO/FDIS 21028-1 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to prEN ISO 21028-1, ISO 21028-1:2016. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.

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Standards Content (Sample)


DRAFT
International
Standard
ISO/DIS 21028-1
ISO/TC 220
Cryogenic vessels — Toughness
Secretariat: AFNOR
requirements for materials at
Voting begins on:
cryogenic temperature —
2024-03-25
Part 1:
Voting terminates on:
2024-06-17
Temperatures below -80 degrees C
Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les
matériaux à température cryogénique —
Partie 1: Températures inférieures à -80 degrés C
ICS: 23.020.40
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENTS AND APPROVAL. IT
IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE
AND MAY NOT BE REFERRED TO AS AN
INTERNATIONAL STANDARD UNTIL
PUBLISHED AS SUCH.
This document is circulated as received from the committee secretariat.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
Reference number
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
DRAFT
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
International
Standard
ISO/DIS 21028-1
ISO/TC 220
Cryogenic vessels — Toughness
Secretariat: AFNOR
requirements for materials at
Voting begins on:
cryogenic temperature —
Part 1:
Voting terminates on:
Temperatures below -80 degrees C
Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les
matériaux à température cryogénique —
Partie 1: Températures inférieures à -80 degrés C
ICS: 23.020.40
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENTS AND APPROVAL. IT
IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE
AND MAY NOT BE REFERRED TO AS AN
INTERNATIONAL STANDARD UNTIL
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IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
© ISO 2024
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
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STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
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BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
or ISO’s member body in the country of the requester.
NATIONAL REGULATIONS.
ISO copyright office
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
CH-1214 Vernier, Geneva
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
Phone: +41 22 749 01 11
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland Reference number
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
ii
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Toughness requirements . 1
4.1 General .1
4.2 Steels . . .2
4.3 Aluminium or aluminium alloys .2
4.4 Copper or copper alloys .2
4.5 Test methods .2
4.5.1 General .2
4.5.2 Test piece locations for plates .3
4.5.3 Test piece locations for welds and heat-affected zones .3
4.6 Acceptance criteria .5
4.6.1 For impact energy.5
4.6.2 For lateral expansion .5
Annex ZA (informative) Relationship between this European Standard and the essential
requirements of Directive 2014/68/EU (Pressure Equipment Directive) aimed to be
covered . 7
Bibliography . 8

iii
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 220 Cryogenic vessels.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 21028-1:2016), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Expansion of the Section 2: Normative references;
— Addition of Table 1 – Impact Energy and Lateral Expansion Requirements for Steels in Section 4.2: Steels.
A list of all parts in the ISO 21028 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
ISO/DIS 21028-1:2024(en)
Introduction
The use of materials at low temperatures entails special problems which are to be addressed. Consideration
is to be given, in particular, to changes in mechanical characteristics, expansion and contraction phenomena
and the thermal conduction of the various materials. Austenitic stainless steel can transform from the
austenitic to the martensitic phase when cooled down, leading to dimensional change that needs to be
considered during design.
However, the most important property to be considered is material toughness at low temperatures.

v
DRAFT International Standard ISO/DIS 21028-1:2024(en)
Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at
cryogenic temperature —
Part 1:
Temperatures below -80 degrees C
1 Scope
This part of ISO 21028 specifies the toughness requirements of metallic materials for use at a temperature
below -80 °C to ensure their su
...


PROJET
Norme
internationale
ISO/DIS 21028-1
ISO/TC 220
Récipients cryogéniques —
Secrétariat: AFNOR
Exigences de ténacité pour
Début de vote:
les matériaux à température
2024-03-25
cryogénique —
Vote clos le:
2024-06-17
Partie 1:
Températures inférieures à -80
degrés °C
Cryogenic vessels — Toughness requirements for materials at
cryogenic temperature —
Part 1: Temperatures below -80 degrees C
ICS: 23.020.40
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ
POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL
EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION
ET NE PEUT ÊTRE CITÉ COMME NORME
INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN
TANT QUE TELLE.
Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat
du comité. OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE
ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION
EXPLICATIVE.
Numéro de référence
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
ISO/TC 220/WG 1
Date : 2024-01-29
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
Secrétariat : AFNOR
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les matériaux à température
cryogénique — Partie 1 : Températures inférieures à −80 °C
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ƒ”–1: Temperatures below −80ι
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2024
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse

ii
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
Sommaire Page
Introduction. v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences de ténacité . 1
4.1 Généralités . 1
4.2 Aciers . 2
4.3 Aluminium ou alliages d’aluminium . 2
4.4 Cuivre ou alliages de cuivre . 3
4.5 Méthodes d’essai . 3
4.5.1 Généralités . 3
4.5.2 Position des éprouvettes pour les tôles . 3
4.5.3 Emplacement des éprouvettes pour les soudures et les zones affectées
thermiquement . 3
4.6 Critères d’acceptation . 5
4.6.1 Pour l’énergie de rupture en flexion par choc . 5
4.6.2 Pour l’expansion latérale . 6
Annexe ZA (informative) Relation entre la présente Norme européenne et les exigences
essentielles concernées de la Directive 2014/68/UE (équipements sous pression) . 7
Bibliographie . 8

iii
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
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 propriété 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 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 le lien suivant :www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 220, Récipients cryogéniques.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 21028-1:2016), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes :
— ajout de références à l’Article 2 « Références normatives » ;
— ajout du Tableau 1 – Exigences relatives à l’énergie de rupture en flexion par choc et à l’expansion
latérale des aciers au paragraphe 4.2 « Aciers ».
Une liste de toutes les parties de la série ISO 21028 se trouve sur le site web de l’ISO.
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.
iv
ISO/DIS 21028-1:2024(fr)
Introduction
L’utilisation de matériaux à basse température crée des problèmes spécifiques qui doivent être pris en
compte. Il faut, en particulier, tenir compte de modifications des caractéristiques mécaniques, de
phénomènes de dilatation et de contraction et de la conduction thermique des divers matériaux.
Lorsqu’il est refroidi, l’acier austénitique inoxydable peut passer de la phase austénitique à la phase
martensitique, ce qui entraîne des modifications dimensionnelles dont il faut tenir compte au stade de
la conception.
Toutefois, la principale propriété à prendre en considération est la ténacité des matériaux à basse
température.
v
PROJET de Norme internationale ISO/DIS 21028-1:2024(fr)

Récipients cryogéniques — Exigences de ténacité pour les
matériaux à température cryogénique — Partie 1 : Températures
inférieures à −80 °C
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 21028 spécifie les exigences de ténacité des matériaux métalliques
utilisables à une température inférieure à −80 °C, pour assurer leur aptitude à l’emploi pour les
récipients cryogéniques.
La présente partie de l’ISO 21028 ne s’applique ni aux aciers non alliés ni aux matériaux moulés.
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 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1 : Méthode
d’essai
EN 10028-4, Produits plats en aciers pour appareils à pression — Partie 4 : Aciers alliés au nickel avec
caractéristiques spécifiées à basse température
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes :
— ISO Online browsing platform : disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia : disponible à l’adresse https://www.electropedia.org/
3.1
température minimale de service
température la plus basse susceptible d’être atteinte par le récipient ou par l’un des éléments
constitutifs de ce récipient en cours d’exploitation
4 Exigences de ténacité
4.1 Généralités
La ténacité des matériaux utilisés doit être soit garantie par le producteur de matériaux soit vérifiée en
effectuant un essai de flexion par choc sur le pro
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.

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