ISO 16784-2:2024
(Main)Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in industrial cooling water systems — Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment programmes using a pilot-scale test rig
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in industrial cooling water systems — Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment programmes using a pilot-scale test rig
This document specifies the principles, reagents and materials, test apparatus, test methods, evaluation of results and requirements for test reports using pilot tests for industrial cooling water systems. This document specifies a method to evaluate the performance of treatment programmes for open recirculating cooling water systems. It is based primarily on laboratory testing, but the heat exchanger testing facility can also be used for on-site evaluation. This document does not include heat exchangers with cooling water on the shell-side (i.e. external to the tubes).
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et encrassement des circuits de refroidissement à eau industriels — Partie 2: Évaluation des performances des programmes de traitement de l'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
Le présent document spécifie les principes, les réactifs et matériaux, l’appareillage d’essai, les méthodes d’essai, les méthodes d’évaluation des résultats et les exigences relatives aux rapports d’essai dans le cadre des essais pilotes des circuits de refroidissement à eau industriels. Le présent document spécifie une méthode d’évaluation des performances des programmes de traitement destinés aux circuits de refroidissement à eau à recirculation ouverts. Elle repose principalement sur des essais en laboratoire, mais l’installation d’essai d’échangeur de chaleur peut également servir à une évaluation sur site. Le présent document ne traite pas des échangeurs de chaleur dans lesquels l’eau de refroidissement se trouve côté calandre (c’est-à-dire externe aux tubes).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 16784-2
Second edition
Corrosion of metals and alloys —
2024-12
Corrosion and fouling in industrial
cooling water systems —
Part 2:
Evaluation of the performance of
cooling water treatment programmes
using a pilot-scale test rig
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et encrassement
des circuits de refroidissement à eau industriels —
Partie 2: Évaluation des performances des programmes de
traitement de l'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
Reference number
© ISO 2024
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Water for test . 3
5.1 General .3
5.2 Water characteristics .3
5.3 Preparation of synthetic test waters using mother solutions .4
6 Apparatus . 4
6.1 Heat exchanger section .4
6.2 Temperature measurement .5
6.3 Circulation-rate monitor . .5
6.4 Make-up, evaporation and blow-down measurement .5
6.5 Cooling tower .5
6.6 Heating system .5
6.7 Water treatment equipment simulation device .5
6.8 On-line detection device .6
7 Test method . 6
7.1 Procedure .6
7.1.1 Cleaning of the test assembly .6
7.1.2 Test tube preparation and pre-treatment .6
7.1.3 System water content .6
7.1.4 Procedure to fill the cooling water system .7
7.1.5 Heating the test tubes .7
7.1.6 Flow rate .7
7.1.7 Blow-down and half-life .8
7.1.8 Biocide treatment .8
7.1.9 Make-up water for cooling-tower use.8
7.2 Determination of analytical and control parameters .9
7.3 Test data reporting .9
7.4 Test termination .9
8 Assessment of results . 9
8.1 Recording of cooling water quality .9
8.2 Treatment of the test tubes .9
8.3 Assessment of results on deposition and fouling .9
8.4 Assessment of results on corrosion .10
8.4.1 Corrosion phenomena and type of corrosion .10
8.4.2 Pitting corrosion.10
8.4.3 Corrosion rate .10
9 Test report .11
Annex A (informative) Test data sheet on the performance of cooling water treatment
programmes .12
Annex B (informative) Further information on measurement and test methods .15
Bibliography .20
iii
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 document 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 156, Corrosion of metals and alloys, in
collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 262,
Metallic and other inorganic coatings, including for corrosion protection and corrosion testing of metals and
alloys, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16784-2:2006), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— the Introduction has been modified;
— the Scope has been modified;
— Normative references have been added;
— the Terms and definitions have been updated;
— Clause 4 has been modified to include principles on the simulation process of cooling water treatments;
— the title of Clause 5 has been changed from “Reagents and materials” to “Water for test”;
— the apparatus has been modified: the components and their descriptions have been added;
— the assessment of results has been modified to be divided into three aspects: corrosion phenomena and
type of corrosion, pitting corrosion and corrosion rate;
— the bibliography has been modified.
A list of all parts in the ISO 16784 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
Introduction
There is an industrial need to improve the safety, reliability and cost-effectiveness of open recirculating
cooling water systems. This is due to the rise in stringent environmental requirements as well as the
rise in the costs of water. It is therefore important to establish a standard framework for evaluating the
performance of cooling water treatment programmes. The aim is to provide users of cooling systems and
vendors of treatment materials for those systems with a procedure to make consistent evaluations of cooling
water treatment programmes on a pilot scale.
With the continuous development of circulating water treatment technology, some new circulating water
treatment technologies, such as reverse osmosis treatment and electrochemical treatment, have become an
important part of cooling water treatment schemes.
This document has been revised and updated to add a new test device along with more detailed descriptions
of the components. The simulation device uses steam to heat the heat exchange tube, which solves the
problem of uneven heating caused by electric heating and is closer to the actual operating conditions on site.
v
International Standard ISO 16784-2:2024(en)
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in
industrial cooling water systems —
Part 2:
Evaluation of the performance of cooling water treatment
programmes using a pilot-scale test rig
1 Scope
This document specifies the principles, reagents and materials, test apparatus, test methods, evaluation of
results and requirements for test reports using pilot tests for industrial cooling water systems.
This document specifies a method to evaluate the performance of treatment programmes for open
recirculating cooling water systems. It is based primarily on laboratory testing, but the heat exchanger
testing facility can also be used for on-site evaluation. This document does not include heat exchangers with
cooling water on the shell-side (i.e. external to the tubes).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 8044, Corrosion of Metals and Alloys — Basic Terms and Definitions
ISO 8407, Corrosion of metals and alloys — Removal of corrosion products from corrosion test specimens
ISO 16784-1, Industrial cooling water systems — Testing and performance — Part 1: Guidelines for conducting
pilot-scale evaluation of corrosion and fouling control additives for open recirculating cooling water systems
ISO 11463, Corrosion of metals and alloys — Guidelines for the evaluation of pitting corrosion
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 8044 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
adenosine tri-phosphate
ATP
active chemical present in living bacteria
Note 1 to entry: ATP concentrations can be indirectly measured and are used as an indicator for the presence of
biology in cooling water.
3.2
blow-down
discharge of water from the cooling water circuit expressed as a discharge rate
3.3
cooling tower
tower used for evaporative cooling of circulating cooling water, normally constructed of wood, plastic,
galvanized metal or ceramic material
3.4
cooling water treatment
adjustment of cooling water chemistry by which corrosion and fouling can be controlled
3.5
cycle of concentration
ratio of the concentration of specific ions in the circulating cooling water to the concentration of the same
ions in the make-up water
3.6
heat rejection capacity
amount of heat that can be rejected by a cooling-tower system
3.7
half-life
time needed to reduce the initial concentration of a non-degradable and/or non-precipitable compound to
50 % of its concentration in the cooling water
3.8
make-up water
total water mass per time unit, which is added to the system to compensate for the loss of water due to
evaporation, blow-down, leakage and drift loss
3.9
Reynolds number
LVρ
dimensionless form, , which is proportional to the ratio of inertial force to viscous force in a flow system
η
where:
L is the characteristic dimension of the flow system, expressed in m;
V is the linear velocity, expressed in m/s;
ρ is the fluid density, expressed in kg/m ;
η is the fluid viscosity, expressed in kg/m/s.
3.10
surface temperature
temperature of the interface between the cooling water film and the heat-transfer surface, whether the
surface is the tube wall or the outside of a fouling deposit
3.11
film fill
portion of a cooling tower, which constitutes its primary heat-transfer surface and over which water flows
as evaporation occurs
3.12
wall temperature
temperature sensed by a thermocouple placed between the heater element and the inside of the heat-transfer
tube wall, preferably as close to the tube wall as possible
4 Principle
Model the circulating cooling water treatment process under specified experimental conditions. The metal
pipe samples are placed in circulating cooling water for heat exchange. Evaluate the performance of the
cooling water treatment scheme based on factors such as cooling water flow rate, water quality, material
flow intensity, heat transfer, the temperature of the cooling water inlet and outlet, concentration ratio, pH,
conductivity, concentration of water treatment additives and other critical technological parameters.
A test assembly of metallic test tubes is submitted under heat-transfer conditions to the circulation of
cooling water for a specified period. This can be connected directly to the cooling water system on-site, to
be representative of service conditions. For laboratory testing, the cooling water composition is designed to
reflect the chemistry for the service application but modified with the appropriate treatment programme
under investigation. The adoption of synthetic chemistry in laboratory tests can be effective for comparative
purposes, for example screening, but will not be representative of service conditions. The effect of the
cooling water circulation and the treatment programme on the corrosion and fouling of the test tubes is
assessed using a number of measurement parameters.
5 Water for test
5.1 General
The cooling water composition of the test should reflect the likely service application. For laboratory testing
using synthetic water, only reagents of recognized analytical grade and only water complying with the
minimum requirements of grade 3 of ISO 3696 shall be used.
There are two main operating environments. The first is to use the make-up water used in the specific
cooling system on-site (or to use synthetic make-up water) and concentrate it to the required number of
cycles in the test system. Annex A includes recommended forms for recording test conditions (see Table A.1,
Table A.2, Table A.3), compositions of make-up and recirculating water (see Table A.4) and test results (see
Table A.5, Table A.6, Table A.7). Annex B includes measurement and test methods.
The second approach involves using a synthetic water simulating on-site circulating water for the required
number of cycles. The use of synthetic circulating water obviates the need to concentrate the synthetic
water to obtain the desired cycles of concentration. This approach simplifies the test by avoiding the use of
the pilot cooling tower.
Synthetic circulating water usually contains a higher level of dissolved ionic solids than corresponding
natural water, thus making the synthetic water more corrosive.
5.2 Water characteristics
The natural or synthetic water(s) used should be characterized as specified in Table 1. Table 1 should be
used to record compositions of both the circulating water and the make-up water, if used. Turbidity, total
silica, bacteria and adenosine tri-phosphate (ATP) shall only be measured for on-site waters.
Table 1 — Composition of make-up and circulating cooling water
No. Component Value Units
1 pH, 25 °C pH units
2 Conductivity µS/cm
a
3 Total hardness
a
4 Alkalinity – p
a
5 Alkalinity – m
2+
6 Ca mg/l
2+
7 Mg mg/l
a
Depending on the test method, the unit of measurement is either mmol/L or mg/L.
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
No. Component Value Units
+
8 Na mg/l
+
9 K mg/l
+
10 NH mg/l
2+
11 Fe mg/l
2+
12 Cu mg/l
3+
13 Al mg/l
2-
14 CO mg/l
-
15 HCO mg/l
-
16 Cl mg/l
2-
17 SO mg/l
-
18 NO mg/l
3-
19 PO mg/l
20 SiO mg/l
21 Cl mg/l
22 Turbidity FTU or NTU
23 Suspended solids mg/l
24 Bacteria Cfu/ml or Cfu/l
25 ATP RLU
a
Depending on the test method, the unit of measurement is either mmol/L or mg/L.
5.3 Preparation of synthetic test waters using mother solutions
Synthetic test waters are normally prepared in the laboratory at the time of use by mixing mother or stock
solutions. One mother solution contains the alkalinity. The other stock solution contains the hardness and
other salts required in the test water. The composition of these two solutions is calculated so that, when
the solutions are mixed in the proper proportion, they prepare either the circulating test water or an
appropriate make-up water. Typical mother solutions are shown in Table B.1. Alternatively, mother solutions
can be prepared as concentrates and subsequently diluted with demineralised water.
6 Apparatus
6.1 Heat exchanger section
The core of the test assembly is the heat exchanger section, which is specified further in 6.2 to 6.7. The inner
wall of the heat exchange tube should have no pitting, crack, rust or other obvious defects. The length should
be determined according to the need. The test assembly comprises two or more metal heat-transfer tubes,
made of the relevant alloy used in the on-site heat exchanger. The heating mode can be steam heat exchange
(see Figure B.1) or electric, mounted either in series (see Figure B.2) or in parallel (see Figure B.3). Conduction
and convection of heat occurs through the heat-transfer tube wall into the circulating cooling water. The
materials of construction of the test assembly shall be chosen so as to not influence the composition of the
test water. Glass or plastic (e.g. polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride or polyvinylidene fluoride)
is commonly used.
From the cooling water reservoir, the cooling water is pumped through the heat exchanger section at a
controlled flow rate. If the heat transfer tubes are mounted in series, only one flow rate controller is required.
If they are mounted in parallel, one flow rate controller is required for each heat exchange tube. Through
partial evaporation of water in a cooling tower (see 6.4), the heat absorbed is subsequently released to the
environment. Alternatively, if a cooling tower is not required to concentrate make-up water, a closed cooling
loop to extract heat is used. In order to determine corrosion rates on non-heat-transfer surfaces, corrosion
coupons (flush mounted probes) of the relevant metals in the system should be used.
If the heat exchange tubes are mounted in parallel, simultaneous tests can be run by setting a different
combination of surface temperature and flow rate for each heat exchange tube. However, the heat-transfer
tubes should be of the same metallurgical composition.
6.2 Temperature measurement
The wall temperature of the metal tubes should be measured by a thermocouple placed between the
heater element and the inside of the heat-transfer tube wall, preferably as close to the tube wall as possible.
Because of temperature gradients, this measurement is not fully accurate but it is indicative. More accurate
determination would require three thermocouples mounted at varying distances from the tube wall, with
the temperature gradient used to determine the temperature at the wall.
6.3 Circulation-rate monitor
The circulation rate can be measured using a flow meter in the flow line, either preceding or following the
heat exchange tubes.
6.4 Make-up, evaporation and blow-down measurement
A means for measuring the mass flow of make-up, the amounts of evaporation and blow-down water
(including minimum, average and maximum values) shall be established and shall be included in the test
report. Blow-down and make-up rates can be monitored by water meters and the evaporation rate deduced.
Chemical feed can be based on blow-down or make-up. Blow-down is normally controlled using the
conductivity of the circulating water. Make-up is controlled by a level controller in the cooling-tower basin.
6.5 Cooling tower
The design and heat rejection capacity of the cooling tower and film fill are optional but shall be reported.
The design of the cooling tower shall meet the design parameter requirements specified in ISO 16784-1.
Deposition of salts in the cooling tower can occur depending on the system design. An example of the
apparatus is described in B.2. A visual inspection of the inside of the cooling tower at the end of the test is
advised.
The determination of the volume of the cooling tank is typically computed in accordance with a third to a
fifth times the consumption of circulating cooling water per h. The liquid level should be constant; it can be
automatically controlled and water added.
Cooling tower size should be determined according to local air temperature, humidity and process
temperature difference. The packing can be polypropylene porous ball.
The fan is recommended to be a fully closed axial flow anti-moisture fan. The water pump is generally an
anticorrosion pump.
6.6 Heating system
Electric heating or steam heating can be used. The heating rod should be made of corrosion-resistant metal
materials. The heating power can be determined according to the nee
...
Norme
internationale
ISO 16784-2
Deuxième édition
Corrosion des métaux et alliages —
2024-12
Corrosion et encrassement des
circuits de refroidissement à eau
industriels —
Partie 2:
Évaluation des performances des
programmes de traitement de
l'eau de refroidissement sur banc
d'essai pilote
Corrosion of metals and alloys — Corrosion and fouling in
industrial cooling water systems —
Part 2: Evaluation of the performance of cooling water treatment
programmes using a pilot-scale test rig
Numéro de référence
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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
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 3
5 Eau d’essai . 3
5.1 Généralités .3
5.2 Caractéristiques de l’eau .4
5.3 Préparation des eaux d’essai de synthèse à partir de solutions mères .4
6 Appareillage . 5
6.1 Partie échangeur de chaleur .5
6.2 Mesurage de la température .5
6.3 Contrôle de la vitesse de circulation .5
6.4 Mesurage de l’appoint, de l’évaporation et de la purge .5
6.5 Tour de refroidissement .5
6.6 Système de chauffage .6
6.7 Dispositif de simulation de l’équipement de traitement de l’eau .6
6.8 Dispositif de détection en circulation .6
7 Méthode d’essai . 6
7.1 Mode opératoire .6
7.1.1 Nettoyage du montage d’essai .6
7.1.2 Préparation des tubes d’essai et prétraitement .6
7.1.3 Teneur en eau du circuit .7
7.1.4 Mode opératoire de remplissage du circuit de refroidissement à eau .7
7.1.5 Chauffage des tubes d’essai .8
7.1.6 Débit.8
7.1.7 Purge et demi-vie .8
7.1.8 Traitement des biocides .9
7.1.9 Eau d’appoint à utiliser avec une tour de refroidissement.9
7.2 Détermination des paramètres d’analyse et de contrôle .9
7.3 Rapport des données d’essai .9
7.4 Achèvement de l’essai .9
8 Évaluation des résultats . 10
8.1 Enregistrement de la qualité de l’eau de refroidissement .10
8.2 Traitement des tubes d’essai .10
8.3 Évaluation des résultats relatifs au dépôt et à l’encrassement .10
8.4 Évaluation des résultats relatifs à la corrosion .11
8.4.1 Phénomènes et types de corrosion .11
8.4.2 Corrosion par piqûres .11
8.4.3 Vitesse de corrosion .11
9 Rapport d’essai .11
Annexe A (informative) Fiche technique d’essai des performances des programmes de
traitement de l’eau de refroidissement .13
Annexe B (informative) Informations complémentaires relatives aux méthodes de mesure et
d’essai . 16
Bibliographie .21
iii
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 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/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 262, Revêtements métalliques et inorganiques, incluant ceux
pour la protection contre la corrosion et les essais de corrosion des métaux et alliages, du Comité européen
de normalisation (CEN) dans le cadre de l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 16784-2:2006), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— l’Introduction a été modifiée;
— le Domaine d’application a été modifié;
— des références normatives ont été ajoutées;
— les Termes et définitions ont été mis à jour;
— l’Article 4 a été modifié pour inclure des principes relatifs aux process de simulation des traitements de
l’eau de refroidissement;
— le titre de l’Article 5 «Réactifs et matériaux» a été remplacé par «Eau d’essai»;
— l’appareillage a été modifié: des composants et leurs descriptions ont été ajoutés;
— l’évaluation des résultats a été modifiée, elle a été divisée en trois aspects: les phénomènes et types de
corrosion, la corrosion par piqûres et la vitesse de corrosion;
— la Bibliographie a été modifiée.
iv
Une liste de toutes les parties de la série ISO 16784 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.
v
Introduction
Il est nécessaire d'améliorer la sécurité, la fiabilité et la rentabilité des circuits de refroidissement à eau à
recirculation ouverts dans l’industrie. Cela est dû à l'augmentation des exigences environnementales strictes
ainsi qu'à l'augmentation du coût de l'eau. Il est donc important d'établir un cadre normalisé pour évaluer
les performances des programmes de traitement de l’eau de refroidissement. L'objectif est de fournir un
mode opératoire permettant aux utilisateurs de circuits de refroidissement et aux vendeurs de matériaux de
traitement pour ces circuits de réaliser des évaluations homogènes des programmes de traitement de l'eau
de refroidissement à l'échelle pilote.
Grâce à l’évolution continue des technologies de traitement de l’eau en circulation, certaines de ces nouvelles
technologies, telles que le traitement par osmose inverse et le traitement électrochimique sont devenues une
composante importante du programme de traitement de l’eau de refroidissement.
Le présent document a été révisé et mis à jour pour ajouter un nouveau dispositif d'essai ainsi que des
descriptions plus détaillées des composants. Grâce à l’utilisation de vapeur pour chauffer le tube d'échange
de chaleur, ce dispositif d’essai résout le problème du chauffage non homogène causé par le chauffage
électrique et se rapproche des conditions de fonctionnement réelles sur site.
vi
Norme internationale ISO 16784-2:2024(fr)
Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et
encrassement des circuits de refroidissement à eau
industriels —
Partie 2:
Évaluation des performances des programmes de traitement
de l'eau de refroidissement sur banc d'essai pilote
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les principes, les réactifs et matériaux, l’appareillage d’essai, les méthodes
d’essai, les méthodes d’évaluation des résultats et les exigences relatives aux rapports d’essai dans le cadre
des essais pilotes des circuits de refroidissement à eau industriels.
Le présent document spécifie une méthode d’évaluation des performances des programmes de traitement
destinés aux circuits de refroidissement à eau à recirculation ouverts. Elle repose principalement sur
des essais en laboratoire, mais l’installation d’essai d’échangeur de chaleur peut également servir à une
évaluation sur site. Le présent document ne traite pas des échangeurs de chaleur dans lesquels l’eau de
refroidissement se trouve côté calandre (c’est-à-dire externe aux tubes).
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 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Termes principaux et définitions
ISO 8407, Corrosion des métaux et alliages — Élimination des produits de corrosion sur les éprouvettes d'essai
de corrosion
ISO 16784-1, Corrosion des métaux et alliages — Corrosion et entartrage des circuits de refroidissement à eau
industriels — Partie 1: Lignes directrices pour l’évaluation pilote des additifs anticorrosion et antitartre pour
circuits de refroidissement à eau à recirculation ouverts
ISO 11463, Corrosion des métaux et alliages — Lignes directrices pour l’évaluation de la corrosion par piqûres
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 8044 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
adénosine triphosphate
ATP
molécule chimique active présente dans les bactéries vivantes
Note 1 à l'article: Les concentrations en ATP peuvent être mesurées indirectement et servent d’indicateur de la
présence d’une activité biologique dans l’eau de refroidissement.
3.2
purge
décharge d’eau du circuit de refroidissement, exprimée en vitesse de décharge
3.3
tour de refroidissement
tour destinée au refroidissement par évaporation de l’eau de refroidissement en circulation, généralement
en bois, en plastique, en métal galvanisé ou en céramique
3.4
traitement de l’eau de refroidissement
ajustement de la composition chimique de l’eau de refroidissement, permettant de contrôler la corrosion et
l’encrassement
3.5
cycle de concentration
rapport de la concentration en ions spécifiques de l’eau en circulation à la concentration en ions identiques
de l’eau d’appoint
3.6
capacité de rejet de chaleur
quantité de chaleur pouvant être rejetée par une tour de refroidissement
3.7
demi-vie
temps nécessaire pour réduire de moitié la concentration initiale en composé non dégradable et/ou non
précipitable dans l’eau de refroidissement
3.8
eau d’appoint
masse d’eau totale par unité de temps, ajoutée au circuit pour compenser la perte d’eau due à l’évaporation, à
la purge, aux fuites et à la perte par dérive
3.9
nombre de Reynolds
LVρ
formule sans dimension, , proportionnelle au rapport de la force d’inertie à la force visqueuse dans un
η
système d’écoulement
où:
L est la dimension caractéristique du système d’écoulement, exprimée en m;
V est la vitesse linéaire, exprimée en m/s;
ρ est la masse volumique du fluide, exprimée en kg/m ;
η est la viscosité du fluide, exprimée en kg/m/s.
3.10
température de surface
température de l’interface entre le film d’eau de refroidissement et la surface de transfert thermique, que
cette surface soit la paroi du tube ou la surface externe d’un dépôt d’encrassement
3.11
film de garnissage
portion d’une tour de refroidissement constituant sa principale surface de transfert thermique sur laquelle
l’eau s’écoule au moment de l’évaporation
3.12
température de paroi
température captée par un thermocouple placé entre l’élément chauffant et l’intérieur de la paroi du tube de
transfert thermique, de préférence le plus près possible de la paroi du tube
4 Principe
Modéliser le procédé de traitement de l’eau de refroidissement en circulation dans les conditions
expérimentales spécifiées. Les échantillons de tube métallique sont placés dans l’eau de refroidissement en
circulation pour l’échange thermique. Évaluer les performances du programme de traitement de l’eau de
refroidissement en se basant sur des facteurs tels que le débit de l’eau de refroidissement, la qualité de l’eau,
l’intensité de l’écoulement de matériau, le transfert thermique, la température de l’eau de refroidissement
à l’entrée et à la sortie, le rapport de concentration, le pH, la conductivité, la concentration en additifs de
traitement de l’eau et d’autres paramètres technologiques critiques.
Un montage d’essai constitué de tubes d’essai métalliques est soumis, pendant un laps de temps spécifié,
à une circulation d’eau de refroidissement, dans des conditions de transfert thermique. Ce montage peut
être directement relié au circuit d’eau de refroidissement sur site pour être représentatif des conditions
de service. Pour les essais en laboratoire, la composition de l’eau de refroidissement est destinée à refléter
la composition chimique de l’eau en service, en étant toutefois modifiée selon le programme de traitement
approprié étudié. Pour les essais en laboratoire, il peut s’avérer efficace d’opter pour une composition
chimique synthétique à des fins de comparaison (par exemple, analyses par «screening »), mais cela n’est pas
représentatif des conditions de service. L’effet de la circulation de l’eau de refroidissement et du programme
de traitement sur la corrosion et l’encrassement des tubes d’essai est évalué à l’aide d’un certain nombre de
paramètres de mesure.
5 Eau d’essai
5.1 Généralités
Il convient que la composition de l’eau de refroidissement utilisée lors de l’essai reflète la composition
probable de l’eau en service. Pour les essais en laboratoire dans lesquels de l’eau de synthèse est utilisée,
seuls doivent être utilisés des réactifs de qualité analytique reconnue et de l’eau conforme aux exigences
minimales d’une eau de qualité 3 selon l’ISO 3696.
Il existe deux principaux environnements de service. Le premier consiste à utiliser l’eau d’appoint telle
qu’elle est employée dans le circuit de refroidissement spécifique sur site (ou à utiliser de l’eau d’appoint
de synthèse) et à la concentrer en fonction du nombre de cycles requis dans le circuit d’essai. L’Annexe A
présente des fiches qu’il est recommandé d’utiliser pour consigner les conditions d’essai (voir les Tableau A.1,
Tableau A.2, Tableau A.3), les compositions de l’eau d’appoint et de l’eau de recirculation (voir le Tableau A.4)
et les résultats d’essai (voir les Tableau A.5, Tableau A.6, Tableau A.7). L’Annexe B comprend des méthodes de
mesure et d’essai.
La seconde approche implique l’utilisation d’eau de synthèse simulant l’eau en circulation sur le site après le
nombre de cycles requis. L’utilisation d’eau de circulation de synthèse dispense d’avoir à concentrer l’eau de
synthèse pour obtenir les cycles de concentration voulus. Cette approche simplifie l’essai en évitant d’utiliser
la tour de refroidissement pilote.
L’eau de circulation de synthèse contient généralement une plus grande proportion de solides ioniques
dissous que l’eau naturelle équivalente, rendant ainsi l’eau de synthèse plus corrosive.
5.2 Caractéristiques de l’eau
Il convient que les caractéristiques de l’eau naturelle ou de l’eau de synthèse employée soient celles spécifiées
dans le Tableau 1. Il convient de s’appuyer sur le Tableau 1 pour consigner la composition de l’eau en
circulation ainsi que celle de l’eau d’appoint éventuellement utilisée. La turbidité, la silice totale, les bactéries
et l’adénosine triphosphate (ATP) doivent uniquement être mesurées pour les eaux sur site.
Tableau 1 — Composition de l’eau d’appoint et de l’eau de refroidissement en circulation
N° Composant Valeur Unités
1 pH, 25 °C Unités pH
2 Conductivité µS/cm
a
3 Dureté totale
a
4 Alcalinité – p
a
5 Alcalinité – m
2+
6 Ca mg/l
2+
7 Mg mg/l
+
8 Na mg/l
+
9 K mg/l
+
10 NH mg/l
2+
11 Fe mg/l
2+
12 Cu mg/l
3+
13 Al mg/l
2-
14 CO mg/l
-
15 HCO mg/l
-
16 Cl mg/l
2-
17 SO mg/l
-
18 NO mg/l
3-
19 PO mg/l
20 SiO mg/l
21 Cl mg/l
22 Turbidité FTU ou NTU
23 Matières en suspension mg/l
24 Bactéries UFC/ml ou UFC/l
25 ATP RLU
a
En fonction de la méthode, l’unité de mesure est soit le mmol/l soit le mg/l.
5.3 Préparation des eaux d’essai de synthèse à partir de solutions mères
Les eaux d’essai de synthèse sont normalement préparées en laboratoire au moment de leur utilisation en
mélangeant des solutions mères. Une solution mère contient l’alcalinité et l’autre la dureté ainsi que d’autres
sels nécessaires pour constituer l’eau d’essai. La composition de ces deux solutions est calculée de manière à
préparer soit l’eau d’essai en circulation, soit une eau d’appoint appropriée une fois les solutions mélangées
en proportion adéquate. Des solutions mères caractéristiques sont présentées dans le Tableau B.1. Les
solutions mères peuvent également être préparées sous forme de concentrés et diluées ultérieurement avec
de l’eau déminéralisée.
6 Appareillage
6.1 Partie échangeur de chaleur
La partie échangeur de chaleur, qui est spécifiée plus en détail dans les paragraphes 6.2 à 6.7, constitue la
base du montage d’essai. Il convient que la paroi intérieure du tube d’échange thermique ne présente pas
de piqûres, fissures, de rouille ou d’autres défauts apparents. Il convient que sa longueur soit déterminée
en fonction des besoins. Le montage d’essai se compose d’au moins deux tubes métalliques de transfert
thermique, fabriqués à partir d’un alliage approprié utilisé dans l’échangeur de chaleur sur le site et montés
en série [le chauffage peut-être à vapeur (voir la Figure B.1) ou électrique (voir la Figure B.2)] ou en parallèle
(voir la Figure B.3). La chaleur est transmise à l’eau de refroidissement en circulation par conduction et
convection, en traversant la paroi du tube de transfert thermique. Les matériaux constituant le montage
d’essai doivent être choisis de manière à ne pas influer sur la composition de l’eau d’essai. Du verre ou du
plastique (par exemple, le polychlorure de vinyle, le polychlorure de vinyle chloré ou le poly(fluorure de
vinylidène)) sont couramment utilisés.
L’eau de refroidissement est pompée depuis le réservoir via la partie échangeur de chaleur à un débit régulé.
Un seul régulateur de débit est nécessaire si les tubes de transfert thermique sont montés en série. S’ils
sont montés en parallèle, un régulateur de débit est nécessaire pour chaque tube d’échange thermique.
La chaleur absorbée est ensuite libérée dans l’atmosphère par évaporation partielle de l’eau d’une tour de
refroidissement (voir en 6.4). Sinon, si une tour de refroidissement n’est pas requise pour concentrer l’eau
d’appoint, une boucle fermée de refroidissement est utilisée pour extraire la chaleur. Afin de déterminer
les vitesses de corrosion sur des surfaces sans transfert thermique, il convient d’utiliser des coupons de
corrosion de métaux appropriés (montés à fleur du tube) dans le circuit.
Si les tubes d’échange thermique sont montés en parallèle, des essais simultanés peuvent être effectués
avec différentes combinaisons de température superficielle et de débit pour chaque tube d’échange
thermique. Toutefois, il convient d’utiliser des tubes de transfert thermique ayant tous la même composition
métallurgique.
6.2 Mesurage de la température
Il convient de mesurer la température des parois des tubes métalliques à l’aide d’un thermocouple placé
entre l’élément chauffant et l’intérieur de la paroi du tube de transfert thermique, de préférence le plus près
possible de cette paroi. Du fait des gradients de température, ce mesurage n’est pas parfaitement exact et
est seulement indicatif. Une détermination plus exacte nécessiterait l’usage de trois thermocouples montés
à différentes distances de la paroi du tube, le gradient de température étant utilisé pour déterminer la
température au niveau de la paroi.
6.3 Contrôle de la vitesse de circulation
La vitesse de circulation peut être mesurée à l’aide d’un débitmètre placé dans la conduite d’écoulement en
amont ou en aval des tubes d’échange thermique.
6.4 Mesurage de l’appoint, de l’évaporation et de la purge
Un dispositif de mesurage du débit massique de l’eau d’appoint et des quantités d’eau d’évaporation et de
purge (y compris les valeurs minimales, moyennes et maximales de ces mesures) doit être prévu et mentionné
dans le rapport d’essai. Les vitesses de purge et d’appoint peuvent être mesurées à l’aide de compteurs
d’eau et d’en déduire alors la vitesse d’évaporation. Le dosage des réactifs peut reposer sur la purge ou sur
l’appoint. La purge est normalement contrôlée sur la base de la conductivité de l’eau en circulation, l’appoint
étant contrôlé à l’aide d’un régulateur de niveau placé dans le bassin de la tour de refroidissement.
6.5 Tour de refroidissement
Les informations relatives à la conception et à la capacité de rejet de chaleur de la tour de refroidissement et
du film de garnissage sont facultatives mais doivent être consignées dans le rapport d’essai, le cas échéant.
La conception de la tour de refroidissement doit satisfaire aux exigences des paramètres de conception
spécifiés dans l’ISO 16784-1. La présence de dépôts de sels dans la tour de refroidissement est admise en
fonction de la conception du système. Un exemple d’appareillage est décrit en B.2. Il est conseillé de procéder
à un contrôle visuel de l’intérieur de la tour de refroidissement à l’issue de l’essai.
Le volume du réservoir de refroidissement est généralement déterminé par calcul en fonction d'un tiers à un
cinquième de la consommation d'eau de refroidissement en circulation par heure. Il convient que le niveau
de liquide soit constant; il est possible de le contrôler et d’ajouter de l’eau automatiquement.
Il convient que la taille de la tour de refroidissement soit déterminée en fonction de la température et de
l’humidité de l’air ambiant ainsi que de la différence de température observée lors du procédé. Le corps de
remplissage doit être constitué de polypropylène poreux.
Il est recommandé que la tour de refroidissement soit équipée d’un ventilateur axial anti-humidité
complètement fermé. La pompe à eau est généralement une pompe anticorrosion.
6.6 Système de chauffage
Il est possible d’utiliser un système de chauffage électrique ou à vapeur. Il convient que la résistance
chauffante soit fabriquée en métal résistant à la corrosion. La puissance de chauffage peut être déterminée
en fonction des besoins. Lorsqu’un système à vapeur saturée à pression atmosphérique est utilisé, il convient
d’utiliser un système de chauffage électrique à vapeur. Il convient que le condenseur de vapeur et le système
de canalisations de raccordement soient également constitués de métal résistant à la corrosion.
6.7 Dispositif de simulation de l’équipement de traitement de l’eau
Il convient que les dispositifs de simulation de l’équipement de traitement de l’eau fassent partie intégrante
de l’équipement pilote. Il peut s’agir de dispositifs de simulation d’unités d’adoucissement à la chaux, d’unités
d’échange d’ions, d’unités de dessalement par osmose inverse, d’unités de traitement électrochimique et
d’unités de traitement électromagnétique ayant un i
...
Questions, Comments and Discussion
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