ISO 4126-1:2004
(Main)Safety devices for protection against excessive pressure — Part 1: Safety valves
Safety devices for protection against excessive pressure — Part 1: Safety valves
ISO 4126-1:2004 specifies general requirements for safety valves irrespective of the fluid for which they are designed. It is applicable to safety valves having a flow diameter of 6 mm and above which are for use at set pressures of 0,1 bar gauge and above. No limitation is placed on temperature. This is a product standard and is not concerned with applications for safety valves.
Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives — Partie 1: Soupapes de sûreté
L'ISO 4126-1:2004 spécifie les prescriptions générales des soupapes de sûreté, quel que soit le fluide pour lequel elles sont conçues. Elle est applicable aux soupapes de sûreté présentant un orifice d'écoulement de diamètre supérieur ou égal à 6 mm qui sont utilisables à des pressions de début d'ouverture de 0,1 bar effectif et au-dessus. Aucune limitation en température n'est fixée. Il s'agit d'une norme de produit et elle ne s'adresse pas aux applications de soupapes de sûreté.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4126-1
Second edition
2004-02-15
Safety devices for protection against
excessive pressure —
Part 1:
Safety valves
Dispostifs de sécurité pour protection contre les pressions
excessives —
Partie 1: Soupapes de sûreté
Reference number
ISO 4126-1:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 4126-1:2004(E)
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Published in Switzerland
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ISO 4126-1:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 4126-1 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration with
Technical Committee ISO/TC 185, Safety devices for protection against excessive pressure, in accordance
with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
Throughout the text of this document, read ".this European Standard." to mean ".this International
Standard.".
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4126-1:1991), which has been technically
revised.
ISO 4126 consists of the following parts, under the general title Safety devices for protection against
excessive pressure:
— Part 1: Safety valves
— Part 2: Bursting disc safety devices
— Part 3: Safety valves and bursting disc safety devices in combination
— Part 4: Pilot-operated safety valves
— Part 5: Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
— Part 6: Application, selection and installation of bursting disc safety devices
— Part 7: Common data
For the purposes of this part of ISO 4126, the CEN annex regarding fulfilment of European Council Directives
has been removed.
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ISO 4126-1:2004(E)
Contents
Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions.2
4 Symbols and units .5
5 Design .5
5.1 General.5
5.2 End connections .6
5.3 Minimum requirements for springs.8
5.4 Materials.8
6 Production testing .8
6.1 Purpose.8
6.2 General.8
6.3 Hydrostatic testing .9
6.4 Pneumatic testing .10
6.5 Adjustment of cold differential test pressure .11
6.6 Seat leakage test.11
7 Type testing.11
7.1 General.11
7.2 Tests to determine operating characteristics.12
7.3 Tests to determine flow characteristics .14
7.4 Determination of the coefficient of discharge .15
7.5 Certification of coefficient of discharge .16
8 Determination of safety valve performance.16
8.1 Determination of coefficient of discharge.16
8.2 Critical and subcritical flow .16
8.3 Discharge capacity at critical flow .16
8.4 Discharge capacity for any gas at subcritical flow .17
8.5 Discharge capacity for non-flashing liquid as the test medium in the turbulent zone where the
Reynolds number R is equal to or greater than 80 000 .17
e
9 Sizing of safety valves.17
9.1 General.17
9.2 Valves for gas or vapour relief .18
9.3 Calculation of capacity.18
10 Marking and sealing .19
10.1 Marking on the shell of a safety valve .19
10.2 Marking on an identification plate.19
10.3 Sealing of a safety valve .19
Annex A (informative) Examples of sizing calculations for various fluids.20
A.1 Capacity calculations for gaseous media at critical flow (see 9.3.3.1) .20
A.2 Capacity calculations for gaseous media at subcritical flow (see 9.3.3.2) .22
A.3 Capacity calculations for liquids (see 9.3.4) .24
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ISO 4126-1:2004(E)
Foreword
This document (EN ISO 4126-1:2004) has been prepared by Technical Committee CEN/TC 69 “Industrial valves”,
the secretariat of which is held by AFNOR, in collaboration with Technical Committee ISO/TC 185 “Safety devices
for protection against excessive pressure”.
This European Standard shall be given the status of a national standard, either by publication of an identical text or
by endorsement, at the latest by August 2004, and conflicting national standards shall be withdrawn at the latest by
August 2004.
This document has been prepared under a mandate given to CEN by the European Commission and the European
Free Trade Association, and supports essential requirements of EU Directive.
According to the CEN/CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the following
countries are bound to implement this European Standard: Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland,
France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Portugal,
Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom.
This standard for safety devices for protection against excessive pressure consists of seven parts of which this is
Part 1. The various parts are:
Part 1 : Safety valves
Part 2 : Bursting disc safety devices
Part 3 : Safety valves and bursting disc safety devices in combination
Part 4 : Pilot operated safety valves
Part 5 : Controlled safety pressure relief systems (CSPRS)
Part 6 : Application, selection and installation of bursting disc safety devices
Part 7 : Common data
Part 7 contains data that is common to more than one of the parts of this standard to avoid unnecessary repetition.
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ISO 4126-1:2004(E)
1 Scope
This part of this European Standard specifies general requirements for safety valves irrespective of the fluid for
which they are designed.
It is applicable to safety valves having a flow diameter of 6 mm and above which are for use at set pressures
of 0,1 bar gauge and above. No limitation is placed on temperature.
This is a product standard and is not concerned with applications for safety valves.
2 Normative references
This European Standard incorporates by dated or undated reference, provisions from other publications. These
normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter. For
dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this European
Standard only when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of the
publication referred to applies (including amendments).
EN 1092-1, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 1: Steel flanges.
EN 1092-2, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 2: Cast iron flanges.
EN 1092-3, Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories PN designated –
Part 3: Copper alloy flanges.
prEN 1759-1, Flanges and their joints - Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, Class
designated - Part 1: Steel flanges NPS 1/2 to 24.
EN 12516-3, Valves – Shell design strength – Part 3: Experimental method.
EN 12627, Industrial Valves – Butt welding ends for steel valves.
EN 12760, Valves – Socket welding ends for steel valves.
EN ISO 6708, Pipework components – Definition and selection of DN (nominal size) (ISO 6708:1995).
ISO 7-1, Pipe threads where pressure-tight joints are made on the threads — Part 1: Dimensions, tolerances and
designation.
ANSI B1.20.1, NPT threads.
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ISO 4126-1:2004(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this European Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
safety valve
valve which automatically, without the assistance of any energy other than that of the fluid concerned, discharges a
quantity of the fluid so as to prevent a predetermined safe pressure being exceeded, and which is designed to
re-close and prevent further flow of fluid after normal pressure conditions of service have been restored
NOTE The valve can be characterised either by pop action (rapid opening) or by opening in proportion (not necessarily
linear) to the increase in pressure over the set pressure.
3.1.1
types of safety valve
3.1.1.1
direct loaded safety valve
safety valve in which the loading due to the fluid pressure underneath the valve disc is opposed only by a direct
mechanical loading device such as a weight, lever and weight, or a spring
3.1.1.2
assisted safety valve
safety valve which, by means of a powered assistance mechanism, may additionally be lifted at a pressure lower
than the set pressure and will, even in the event of failure of the assistance mechanism, comply with all the
requirements for safety valves given in this standard
3.1.1.3
supplementary loaded safety valve
safety valve which has, until the pressure at the inlet to the safety valve reaches the set pressure, an additional
force which increases the sealing force
NOTE 1 This additional force (supplementary load), which may be provided by means of an extraneous power source, is
reliably released when the pressure at the inlet of the safety valve reaches the set pressure. The amount of supplementary
loading is so arranged that if such supplementary loading is not released, the safety valve will attain its certified discharge
capacity at a pressure not greater than 1,1 times the maximum allowable pressure of the equipment to be protected.
NOTE 2 Other types of supplementary loaded safety devices are dealt with in Part 5 of this standard.
3.1.1.4
pilot operated safety valve
safety valve, the operation of which is initiated and controlled by the fluid discharged from a pilot valve which is
itself a direct loaded safety valve subject to the requirement of this standard
NOTE Other types of pilot operated safety valves with flowing, non-flowing and modulating pilots are in Part 4 of this
standard.
3.2
pressure
5
pressure unit used in this standard is the bar (1 bar = 10 Pa), quoted as gauge (relative to atmospheric pressure)
or absolute as appropriate
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ISO 4126-1:2004(E)
3.2.1
set pressure
predetermined pressure at which a safety valve under operating conditions commences to open
NOTE It is the gauge pressure measured at the valve inlet at which the pressure forces tending to open the valve for the
specific service conditions are in equilibrium with the forces retaining the valve disc on its seat.
3.2.2
maximum allowable pressure, PS
maximum pressure for which the equipment is designed as specified by the manufacturer
3.2.3
overpressure
pressure increase over the set pressure, at which the safety valve attains the lift specified by the manufacturer,
usually expressed as a percentage of the set pressure
NOTE This is the overpressure used to certify the safety valve.
3.2.4
reseating pressure
value of the inlet static pressure at which the disc re-establishes contact with the seat or at which the lift becomes
zero
3.2.5
cold differential test pressure
inlet static pressure at which a safety valve is set to commence to open on the test bench
NOTE This test pressure includes corrections for service conditions, e.g. back pressure and/or temperature.
3.2.6
relieving pressure
pressure used for the sizing of a safety valve which is greater than or equal to the set pressure plus overpressure
3.2.7
built-up back pressure
pressure existing at the outlet of a safety valve caused by flow through the valve and the discharge system
3.2.8
superimposed back pressure
pressure existing at the outlet of a safety valve at the time when the device is required to operate
NOTE It is the result of pressure in the discharge system from other sources.
3.2.9
balanced bellows
bellows device which minimises the effect of superimposed back pressure on the set pressure of a safety valve
3.2.10
blowdown
difference between set and reseating pressures, normally stated as a percentage of set pressure except for
pressures of less than 3 bar when the blowdown is expressed in bar
3.3
lift
actual travel of the valve disc away from the closed position
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ISO 4126-1:2004(E)
3.4
flow area
minimum cross-sectional flow area (but not the curtain area) between inlet and seat which is used to calculate the
theoretical flow capacity, with no deduction for any obstruction
NOTE The symbol is A.
3.5
flow diameter
diameter corresponding to the flow area
3.6
discharge capacity
3.6.1
theoretical discharge capacity
calculated capacity expressed in mass or volumetric units of a theoretically perfect nozzle having a cross-sectional
flow area equal to the flow area of a safety valve
3.6.2
coefficient of discharge
value of actual flowing capacity (from tests) divided by the theoretical flowing capacity (from calculation)
3.6.3
certified (discharge) capacity
that portion of the measured capacity permitted to be used as a basis for the application of a safety valve
NOTE It may, for example, equal the :
a) measured capacity times the derating factor ; or
b) theoretical capacity times the coefficient of discharge times the derating factor ; or
c) theoretical capacity times the certified derated coefficient of discharge.
3.7
DN (nominal size)
see EN ISO 6708
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ISO 4126-1:2004(E)
4 Symbols and units
Table 1 — Symbols and their descriptions
Symbol Description Unit
2
A Flow area of a safety valve (not curtain area)
mm
C Function of the isentropic exponent –
Theoretical capacity correction factor for subcritical flow –
K
b
a
Coefficient of discharge –
K
d
a
K Certified derated coefficient of discharge (K · 0,9) –
dr
d
Viscosity correction factor –
K
v
Isentropic exponent –
k
M Molar mass kg/kmol
n Number of tests –
Relieving pressure bar (abs.)
p
o
Back pressure bar (abs.)
p
b
p Critical pressure bar (abs.)
c
Q Mass flow rate kg/h
m
Theoretical specific discharge capacity 2
q
m
kg/(h⋅mm )
Specific discharge capacity determined by tests 2
q’
m
kg/(h⋅mm )
Universal gas constant –
R
Relieving temperature K
T
o
T Critical temperature K
c
Dynamic viscosity Pa·sm
3
v Specific volume at actual relieving pressure and temperature
m /kg
Dryness fraction of wet steam at the valve inlet at actual relieving pressure –
x
b
and temperature
Z Compressibility factor at actual relieving pressure and temperature –
a
K and K are expressed as 0,xxx.
d dr
b
x is expressed as 0,xx.
5 Design
5.1 General
5.1.1 The design shall incorporate guiding arrangements necessary to ensure consistent operation and seat
tightness.
5.1.2 The seat of a safety valve, other than when it is an integral part of the valve shell, shall be fastened
securely to prevent the seat becoming loose in service.
5.1.3 In the case of valves where the lift can be reduced to conform to the required discharge capacity, restriction
of the lift shall not interfere with the operation of the valve. The lift restricting device shall be designed so that, if
adjustable, the adjustable feature can be mechanically locked and access sealed. The lift restricting device shall be
installed and sealed by the valve manufacturer.
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ISO 4126-1:2004(E)
Valve lift shall not be restricted to a value less than 30 % of unrestricted lift or 1 mm whichever is the greater.
5.1.4 Means shall be provided to lock and/or to seal all external adjustments in such a manner so as to prevent
or reveal unauthorised adjustments of the safety valve.
5.1.5 Safety valves for toxic or flammable fluids shall be of the closed bonnet type to prevent leakage to
atmosphere or if vented it shall be disposed of to a safe place.
5.1.6 Provision shall be made to prevent liquid collecting on the discharge side of the safety valve shell.
5.1.7 The design stress of load carrying parts shall not exceed that specified in the appropriate European
Standard e.g. EN 12516-3.
5.1.8 In the case of failure of a balanced bellows, if any, the safety valve shall discharge its certified capacity at
not more than 1,1 times the maximum allowable pressure of the equipment being protected.
5.1.9 The materials for adjacent sliding surfaces such as guide(s) and disc/disc holder/spindle shall be selected
to ensure corrosion resistance and to minimise wear and avoid galling.
5.1.10 Sealing elements, which may adversely affect the operating characteristics by frictional forces, are not
permitted.
5.1.11 Easing gear shall be provided when specified.
5.1.12 Safety valves shall be so constructed that breakage of any part, or failure of any device, will not obstruct
free and full discharge through the valve.
5.2 End connections
5.2.1 Types
The types of end connections shall be as follows:
Butt welding EN 12627 ;
Socket welding EN 12760 ;
Flanged EN 1092-1 ;
EN 1092-2 ;
EN 1092-3 ;
prEN 1759-1;
Threaded ISO 7-1 or ANSI B1.20.1.
Other types of end connections are possible by agreement between the manufacturer and purchaser.
5.2.2 Design of valve end connections
The design of valve end connections, whatever their type, shall be such that the internal area of the external
pipe or stub connection at the safety valve inlet is at least equal to that of the valve inlet connection (see
Figure 1 a).
The internal area of the external pipe connection at the safety valve outlet shall be at least equal to that of the
valve outlet, except those valves with female threaded outlet connections (see Figure 1 b).
NOTE See clause 7 regarding type testing.
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ISO 4126-1:2004(E)
Key
1Valve
2 Satisfactory
3 Unsatisfactory
4 Required internal diameter of the safety valve for the valve to function properly
Figure 1 a) — Inlet
Key
1Valve
2 The nominal diameter of the pipe to be equal to the nominal diameter of the valve outlet
With this construction at the valve outlet, a suitable pipe shall be fitted during testing as specified in 7.1.5
Figure 1 b) — Outlet
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ISO 4126-1:2004(E)
Key
1Valve
With this construction at the valve outlet, no pipe is required during testing as specified in 7.1.5
Figure 1 c) — Outlet
Figure 1 — Design of end connections
5.3 Minimum requirements for springs
Springs shall be in accordance with Part 7 of this standard.
5.4 Materials
The materials for pressure retaining shells shall be in accordance with Part 7 of this standard.
6 Production testing
6.1 Purpose
The purpose of these tests is to ensure that all safety valves meet the requirements for which they have been
designed without exhibiting any form of leakage from pressure retaining components or joints.
6.2 General
It is permissible to adopt an alternative test of equal validity (e.g. proof of design tests associated with statistical
sampling) to the hydrostatic test for valve shells with:
threaded ends ; and
a maximum inlet diameter of 32 mm ; and
a ratio of bursting pressure to design pressure of at least 8 ; and
a design pressure equal to or less than 40 bar ; and
for use with non-hazardous fluids ;
and also for valves as above but with :
8 © ISO 2004 – All rights reserved
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ISO 4126-1:2004(E)
a design pressure greater than 40 bar ; and
a ratio of bursting pressure to design pressure of at least 10 ; and
material which is either wrought or forged.
All temporary pipes and connections and blanking devices shall be adequate to safely withstand the test pressure.
Any temporary welded-on attachments shall be carefully removed and the resulting weld scars shall be ground
flush with the parent material. After grinding, all such scars shall be inspected by using magnetic particle or fluid
penetrant techniques.
6.3 Hydrostatic testing
6.3.1 Application
The portion of the valve from the inlet to the seat shall be tested to a pressure 1,5 times the manufacturer’s stated
maximum pressure for which the safety valve is designed.
The shell on the discharge side of the seat shall be tested to 1,5 times the manufacturer’s stated maximum back
pressure for which the valve is designed.
6.3.2 Duration
The test pressure shall be applied and maintained at the required magnitude for a sufficient length of time to permit
a visual examination to be made of all surfaces and joints, but in any case for not less than the times given in
Table 2. For tests on the discharge side of the seat, the testing time shall be based on the pressure specified
in 6.3.1 and the discharge size.
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ISO 4126-1:2004(E)
Table 2 — Minimum duration of hydrostatic test
Nominal size Pressure rating
Up to 40 bar Greater than 40 bar (4 MPa) up Greater than 63 bar
DN
(4 MPa) to 63 bar (6,3 MPa) (6,3 MPa)
Minimum duration in minutes
22 3
DN£ 50
22 4
50 < DN£ 65
65 < DN£ 80 23 4
80 < DN£ 100 24 5
100 < DN£ 125 24 6
125 < DN£ 150 25 7
150 < DN£ 200 35 9
36 11
200 < DN£ 250
47 13
250 < DN£ 300
48 15
300 < DN£ 350
49 17
350 < DN£ 400
49 19
400 < DN£ 450
510 22
450 < DN£ 500
512 24
500 < DN£ 600
6.3.3 Acceptance criteria
No leakage from the tested parts as defined in 6.3.1 is accepted.
6.3.4 Safety requirements
Water shall normally be used as the test medium. Where other liquids are used, additional precautions may be
necessary. Valve bodies shall be properly vented to remove entrapped air.
If materials which are liable to failure by brittle fracture are incorporated in that part of the safety valve which is to
be hydrostatically tested, then both the safety valve, or part thereof, and the testing medium shall be at a sufficient
temperature to prevent the possibility of such failure.
No valve or part thereof undergoing pressure testing shall be subjected to any form of shock loading, for example
hammer testing.
6.4 Pneumatic testing
6.4.1 Application and duration of test
Pressure testing with air or other suitable gas may be carried out in place of the standard shell hydrostatic test
with the agreement of all parties involved in the following cases:
a) valves of such design and construction that it is not practicable for them to be filled with liquid ; and/or
b) valves that are to be used in service where even small traces of water cannot be tolerated.
The test pressure and duration of application shall be as specified in 6.3.
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ISO
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4126-1
Deuxième édition
2004-02-15
Dispositifs de sécurité pour protection
contre les pressions excessives —
Partie 1:
Soupapes de sûreté
Safety devices for protection against excessive pressure —
Part 1: Safety valves
Numéro de référence
ISO 4126-1:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 4126-1:2004(F)
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ISO 4126-1:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 4126-1 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité
technique ISO/TC 185, Dispositifs de sûreté pour la protection contre les excès de pression, conformément à
l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Tout au long du texte du présent document, lire «… la présente Norme européenne …» avec le sens de
«… la présente Norme internationale …».
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4126-1:1991), dont elle constitue une
révision technique.
L'ISO 4126 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Dispositifs de sécurité pour
protection contre les pressions excessives:
— Partie 1: Soupapes de sûreté
— Partie 2: Dispositifs de sûreté à disque de rupture
— Partie 3: Soupapes de sûreté et dispositifs à disque de rupture combinés
— Partie 4: Soupapes de sûreté pilotées
— Partie 5: Dispositifs de sûreté à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
— Partie 6: Application, sélection et installation des dispositifs de sûreté à disque de rupture
— Partie 7: Données communes
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4126, l'annexe CEN concernant le respect des Directives du
Conseil européen a été supprimée.
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ISO 4126-1:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et unités. 5
5 Conception . 5
5.1 Généralités. 5
5.2 Raccordements d'extrémité. 6
5.3 Prescriptions minimales pour les ressorts . 8
5.4 Matériaux . 8
6 Essai de production . 8
6.1 Objet. 8
6.2 Généralités. 8
6.3 Essai hydrostatique . 9
6.4 Essai pneumatique. 10
6.5 Ajustement de la pression de réglage. 11
6.6 Essai d'étanchéité du siège . 11
7 Essai de type . 11
7.1 Généralités. 11
7.2 Essais de détermination des caractéristiques de fonctionnement. 12
7.3 Essais de détermination des caractéristiques de débit. 14
7.4 Détermination du coefficient de débit . 16
7.5 Certification du coefficient de débit . 16
8 Détermination des performances d’une soupape de sûreté . 16
8.1 Détermination du coefficient de débit . 16
8.2 Débit critique et sub-critique . 16
8.3 Débit en écoulement critique. 17
8.4 Débit pour tout gaz quelconque en écoulement sub-critique . 17
8.5 Débit pour liquide autre qu'à auto-vaporisation comme fluide d'essai dans la zone de
turbulence où le nombre de Reynolds R ≥≥≥≥ 80 000. 18
e
9 Dimensionnement des soupapes de sûreté. 18
9.1 Généralités. 18
9.2 Soupapes pour décharge de vapeur ou de gaz . 18
9.3 Calcul du débit. 18
10 Marquage et plombage. 19
10.1 Marquage sur l'enveloppe d'une soupape de sûreté. 19
10.2 Marquage sur une plaque d'identification. 20
10.3 Plombage d'une soupape de sûreté . 20
Annexe A (informative) Exemples de calculs de dimensionnement pour différents fluides . 21
A.1 Calcul de débit pour des gaz en débit critique (voir 9.3.3.1) . 21
A.2 Calcul de débit pour des gaz dans des conditions d'écoulement sub-critiques (voir 9.3.3.2). 23
A.3 Calculs de débit pour liquides (voir 9.3.4). 24
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ISO 4126-1:2004(F)
Avant-propos
Le présent document EN ISO 4126-1:2004 a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 69 “Robinetterie
industrielle”, dont le secrétariat est tenu par AFNOR, en collaboration avec le Comité Technique ISO/TC 185
“Dispositifs de sûreté pour la protection contre les excès de pression”.
Cette Norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d'un texte identique, soit
par entérinement, au plus tard en août 2004, et toutes les normes nationales en contradiction devront être retirées
au plus tard en août 2004.
Le présent document a été élaboré dans le cadre d'un mandat donné au CEN par la Commission Européenne et
l'Association Européenne de Libre Echange et vient à l'appui des exigences essentielles de la (de) Directive(s) UE.
Selon le Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sont
tenus de mettre cette Norme européenne en application : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne,
Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Portugal,
République Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède et Suisse.
La présente norme relative aux dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives comprend
sept parties dont celle-ci est la partie 1. Les diverses parties sont :
Partie 1 : Soupapes de sûreté
Partie 2 : Dispositifs de sûreté à disques de rupture
Partie 3 : Dispositifs de sûreté combinant soupapes de sûreté et disques de rupture
Partie 4 : Soupapes de sûreté pilotées
Partie 5 : Dispositifs de sécurité à décharge contrôlés contre les surpressions (DSDCS)
Partie 6 : Application, sélection et installation des dispositifs de sûreté à disque de rupture
Partie 7 : Données communes.
La partie 7 contient des données qui sont communes à plus d'une des parties de la présente norme pour éviter les
répétitions inutiles.
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ISO 4126-1:2004(F)
1 Domaine d'application
La présente Norme européenne spécifie les prescriptions générales des soupapes de sûreté, quel que soit le fluide
pour lequel elles sont conçues.
Elle est applicable aux soupapes de sûreté présentant un orifice d'écoulement de diamètre supérieur ou égal à
6 mm qui sont utilisables à des pressions de début d'ouverture de 0,1 bar effectif et au-dessus. Aucune limitation
en température n'est fixée.
Il s'agit d'une norme de produit et elle ne s'adresse pas aux applications de soupapes de sûreté.
2 Références normatives
Cette Norme européenne comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces
références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-
après. Pour les références datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces
publications ne s'appliquent à cette Norme européenne que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision.
Pour les références non datées, la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique (y
compris les amendements).
EN 1092-1, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tubes, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 1 : Brides en acier.
EN 1092-2, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tuyaux, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 2 : Brides en fonte.
EN 1092-3 , Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tubes, appareils de robinetterie, raccords et
accessoires, désignées PN - Partie 3 : Brides en alliages de cuivre.
prEN 1759-1, Brides et leurs assemblages - Brides circulaires pour tubes, appareils de robinetterie et accessoires,
désignées Class - Partie 1 : Brides en acier NPS 1/2 à 24.
EN 12516-3, Appareils de robinetterie – Résistance mécanique des enveloppes – Partie 3 : Méthode
expérimentale.
EN 12627, Robinetterie industrielle – Extrémités à souder en bout pour appareils de robinetterie en acier.
EN 12760, Appareils de robinetterie – Extrémités à emboîter et à souder pour appareils de robinetterie en acier.
EN ISO 6708, Composants de réseau de tuyauteries - Définition et sélection des DN (diamètre nominal).
(ISO 6708:1995)
ISO 7-1, Filetages de tuyauterie pour raccordement avec étanchéité dans le filet - Partie 1 : Dimensions, tolérances
et désignation.
ANSI B1.20.1, NPT threads.
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ISO 4126-1:2004(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
soupape de sûreté
appareil de robinetterie qui évacue automatiquement une quantité de fluide, sans autre énergie que celle de ce
fluide, de façon à éviter de dépasser une pression de sécurité prédéterminée, et qui est conçu pour se refermer et
éviter un écoulement ultérieur de ce fluide lorsque la pression a été ramenée aux conditions normales de service
NOTE La soupape de sûreté peut être caractérisée, soit par une action progressive rapide (ouverture rapide), soit par une
ouverture proportionnelle (pas nécessairement linéaire) à l'élévation de pression par rapport à la pression de début d'ouverture.
3.1.1
types de soupape de sûreté
3.1.1.1
soupape de sûreté à action directe
soupape de sûreté dans laquelle l'effort exercé directement par un dispositif mécanique tel que contrepoids, levier
avec contrepoids ou ressort s'oppose seul à la force exercée sous le clapet par la pression du fluide
3.1.1.2
soupape de sûreté commandée
soupape de sûreté dans laquelle le clapet peut en outre être soulevé par un dispositif de commande annexe, à une
pression inférieure à la pression de début d'ouverture et qui, même en cas de défaillance de ce dispositif de
commande, satisfait à toutes les prescriptions pour les soupapes de sûreté données dans la présente norme
3.1.1.3
soupape de sûreté à charge additionnelle
soupape de sûreté dans laquelle un effort supplémentaire s'exerce sur le clapet pour accroître l'étanchéité jusqu'au
moment où la pression à l'entrée de la soupape de sûreté atteint la pression de début d'ouverture
NOTE 1 Cet effort supplémentaire (charge additionnelle), qui peut être obtenu au moyen d'une source d'énergie extérieure,
s'annule de manière fiable dès que la pression à l'entrée de la soupape de sûreté atteint la pression de début d'ouverture. La
valeur de l'effort supplémentaire est ajustée de façon telle que, dans le cas où celui-ci ne serait pas supprimé, la soupape de
sûreté atteigne son débit certifié pour une pression à l'entrée ne dépassant pas 1,1 fois de la pression maximale admissible de
l'équipement à protéger.
NOTE 2 Les autres types de soupapes de sûreté à charge additionnelle sont traités dans la partie 5 de la présente norme.
3.1.1.4
soupape de sûreté pilotée
soupape de sûreté dans laquelle le fonctionnement est commandé et contrôlé par le fluide s'écoulant d'un dispositif
pilote qui est lui-même une soupape de sûreté à action directe répondant aux prescriptions de la présente norme
NOTE Les autres types de soupapes de sûreté pilotées avec pilotes à écoulement, sans écoulement et modulateur sont
traités dans la partie 4 de la présente norme.
3.2
pression
5
l'unité de pression utilisée dans la présente norme est le bar (1 bar = 10 Pa), manométrique (relative par rapport à
la pression atmosphérique) ou absolue, selon le cas
3.2.1
pression de début d'ouverture
pression prédéterminée à laquelle la soupape de sûreté commence à s'ouvrir dans les conditions de service
NOTE C'est la pression effective mesurée à l'entrée de la soupape pour laquelle les forces tendant à soulever le clapet
dans les conditions de service spécifiées sont en équilibre avec les forces qui maintiennent le clapet sur son siège.
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3.2.2
pression maximale admissible, PS
pression maximale pour laquelle l'équipement est conçu, telle que spécifiée par le fabricant
3.2.3
surpression
augmentation de pression par rapport à la pression de début d'ouverture pour laquelle la soupape de sûreté atteint
la levée spécifiée par le fabricant, exprimée généralement en pourcentage de la pression de début d'ouverture
NOTE C’est la surpression utilisée pour certifier la soupape de sûreté.
3.2.4
pression de refermeture
valeur de la pression statique d'entrée pour laquelle le clapet retombe sur son siège ou pour laquelle la levée
devient nulle
3.2.5
pression de réglage
pression statique à l'entrée, à laquelle la soupape de sûreté est réglée pour commencer à s'ouvrir sur le banc
d'essai
NOTE Cette pression de réglage tient compte des corrections nécessitées par les conditions de service, par exemple de
contre-pression et/ou de température.
3.2.6
pression d'ouverture
pression utilisée pour le dimensionnement d'une soupape de sûreté qui est supérieure ou égale à la pression de
début d'ouverture plus la surpression
3.2.7
contre-pression engendrée
pression existant à l'aval de la soupape de sûreté provoquée par l'écoulement du fluide dans celle-ci et le système
d'échappement
3.2.8
contre-pression initiale
pression existant à l'aval d'une soupape de sûreté au moment où celle-ci va entrer en fonctionnement
NOTE C'est la résultante des pressions provenant d'autres sources dans le système d'échappement.
3.2.9
soufflet d'équilibrage
dispositif à soufflet qui minimise l'effet de la contre-pression initiale sur la pression de début d'ouverture de la
soupape de sûreté
3.2.10
chute de pression à la refermeture
différence entre la pression de début d'ouverture et la pression de refermeture, généralement exprimée en
pourcentage de la pression de début d'ouverture, sauf dans le cas des pressions inférieures à 3 bar, où elle est
exprimée en bar
3.3
levée
déplacement réel du clapet de la soupape à partir de la position fermée
3.4
section d'écoulement
section droite minimale (et non la section annulaire) située entre l'entrée du corps et le siège, qui sert à calculer le
débit théorique, sans déduction pour tenir compte des obstacles éventuels
NOTE Le symbole est A.
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3.5
diamètre d'écoulement
diamètre qui correspond à la section d'écoulement
3.6
débit
3.6.1
débit théorique
débit calculé, exprimé en unités de masse ou de volume, d'une tuyère théorique parfaite ayant une section
d'écoulement égale à celle d'une soupape de sûreté
3.6.2
coefficient de débit
valeur du débit réel (à partir d'essais) divisé par le débit théorique (à partir d'un calcul)
3.6.3
débit certifié
partie du débit mesuré pouvant servir de base pour l'utilisation d'une soupape de sûreté
NOTE Il peut être, par exemple, égal au produit :
a) du débit mesuré par le coefficient d'abattement ; ou
b) du débit théorique par le coefficient de débit certifié et par le coefficient d'abattement ; ou
c) du débit théorique par le coefficient de débit après abattement.
3.7
DN (Diamètre nominal)
voir EN ISO 6708
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4 Symboles et unités
Tableau 1 — Symboles et leurs descriptions
Symbole
Description Unité
2
A Section d’écoulement de la soupape de sûreté (et non la section annulaire)
mm
C Fonction du coefficient isentropique -
K Facteur de correction du débit théorique pour un écoulement sub-critique -
b
a
K Coefficient de débit certifié -
d
a
K Coefficient de débit après abattement (K × 0,9) -
dr
d
K Facteur de correction de viscosité -
v
k Coefficient isentropique -
M Masse molaire kg/kmol
n
Nombre d’essais -
p Pression d’ouverture bar (abs.)
o
p Contre-pression bar (abs.)
b
p
Pression critique bar (abs.)
c
Q Débit massique kg/h
m
2
q Débit massique spécifique théorique
kg/(h⋅mm )
m
2
q’ Débit massique spécifique déterminé par essais
kg/(h⋅mm )
m
R Constante universelle des gaz -
T Température d’ouverture K
o
T Température critique K
c
Viscosité dynamique
μ Pa⋅s
3
Volume massique aux pression et température réelles d’ouverture
ν m /kg
x Titre de la vapeur humide à l’entrée de la soupape aux pression et -
b
température réelles d’ouverture
Z Facteur de compressibilité aux pression et température réelles d’ouverture -
a
K et K sont exprimés en 0,xxx.
d dr
b x est exprimé en 0,xx.
5 Conception
5.1 Généralités
5.1.1 Toutes les dispositions doivent être prises dès la conception pour assurer le bon fonctionnement et
l'étanchéité du siège des soupapes.
5.1.2 Lorsqu'il ne fait pas partie intégrante du corps de la soupape, le siège de la soupape de sûreté doit être
solidement fixé pour ne pas se détacher en service.
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ISO 4126-1:2004(F)
5.1.3 Dans le cas de soupapes dont la levée peut être réduite pour respecter le débit requis, la réduction de
levée ne doit pas affecter la manœuvre de la soupape. Si le limiteur de levée est réglable, sa conception doit
permettre le verrouillage mécanique et le plombage du système de réglage. Le limiteur de levée doit être installé et
plombé par le fabricant de la soupape.
La levée de la soupape ne doit pas être limitée à moins de 30 % de la levée totale ni à moins de 1 mm si cette
dernière valeur est la plus grande.
5.1.4 Un système doit être prévu pour verrouiller et/ou plomber tous les réglages extérieurs de façon à interdire
ou à révéler les modifications non autorisées du réglage des soupapes de sûreté.
5.1.5 Les soupapes de sûreté pour fluides toxiques ou inflammables doivent être d'un type à chapeau fermé
pour empêcher les fuites vers l'atmosphère ou être situées, si elles sont ventilées, dans une zone de sécurité.
5.1.6 Des dispositions doivent être prises pour éviter l'accumulation de fluide du côté de la décharge du corps de
la soupape de sûreté.
5.1.7 La contrainte de calcul s'exerçant sur les parties sous charge ne doit pas dépasser celle spécifiée dans la
Norme européenne appropriée, par exemple EN 12516-3.
5.1.8 En cas de défaillance d'un soufflet d'équilibrage éventuel, la soupape de sûreté doit évacuer son débit
certifié à une pression non supérieure à 1,1 fois la pression maximale admissible de l'équipement à protéger.
5.1.9 Les matériaux pour les surfaces de glissement voisines notamment guide/s et tige/porte-clapet/clapet
doivent être sélectionnés pour garantir la résistance à la corrosion et pour minimiser l'usure et éviter le frottement.
5.1.10 Les éléments d'étanchéité qui peuvent affecter défavorablement les caractéristiques de fonctionnement du
fait de forces de frottement ne sont pas permis.
5.1.11 Un dispositif à levier doit être fourni lorsque cela est spécifié.
5.1.12 Les soupapes de sûreté doivent être construites de sorte que tout bris d'une partie, ou que toute
défaillance d'un dispositif, n'entrave pas la libre et totale décharge à travers la soupape.
5.2 Raccordements d'extrémité
5.2.1 Types
Les raccordements d'extrémité doivent être les suivants :
A souder bout à bout : selon EN 12627 ;
A emboîter et à souder : selon EN 12760 ;
A brides : selon EN 1092-1 ;
selon EN 1092-2 ;
selon EN 1092-3 ;
selon prEN 1759-1 ;
Filetés : selon ISO 7-1 ou ANSI B1.20.1.
D'autres types de raccordements d'extrémités sont possibles par accord entre le fabricant et l'acheteur.
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5.2.2 Conception des raccordements d’extrémité de la soupape
La conception des raccordements d'extrémité de la soupape, quel que soit leur type, doit être telle que l'alésage du
tube ou du raccord de l'embout à l'entrée de la soupape de sûreté soit au moins égal à celui de l'entrée et de la
sortie de la soupape de sûreté (voir Figure 1a).
La section interne du raccordement du tube extérieur à la sortie de la soupape de sûreté doit être au moins égale à
celle de la sortie de la soupape, à l'exception des soupapes ayant des raccords de sortie filetés femelles (selon
Figure 1b).
NOTE Voir article 7 pour ce qui concerne la soumission à essai de type.
Légende
1 Appareil de robinetterie
2 Satisfaisant
3 Non satisfaisant
4 Diamètre intérieur nécessaire à l’entrée de la soupape de sûreté pour que la soupape fonctionne convenablement
Figure1a) — Entrée
Légende
1 Appareil de robinetterie
2 Le diamètre nominal de la tuyauterie doit être égal au diamètre nominal de la sortie de la soupape
Avec cette construction à la sortie de la soupape, un tube approprié doit être monté pendant les essais comme
spécifié en 7.1.5.
Figure 1 b) — Sortie
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ISO 4126-1:2004(F)
Légende
1 Appareil de robinetterie
Avec cette construction à la sortie de la soupape, aucun tube n’est nécessaire pendant les essais comme spécifié
en 7.1.5.
Figure1c) — Sortie
Figure 1 — Conception des raccordements d’extrémités
5.3 Prescriptions minimales pour les ressorts
Les ressorts doivent être conformes à la partie 7 de la présente norme.
5.4 Matériaux
Les matériaux des éléments de l'enveloppe sous pression doivent être conformes à la partie 7 de la présente
norme.
6 Essai de production
6.1 Objet
Les essais ont pour objet de vérifier que toutes les soupapes de sûreté remplissent les conditions pour lesquelles
elles ont été conçues sans présenter de fuite au niveau des éléments sous pression ou des joints.
6.2 Généralités
En variante, il est permis d’adopter un essai de validité identique (par exemple : preuve par des essais de
conception selon un échantillonnage statistique) à l'essai hydrostatique des enveloppes de soupapes avec :
des extrémités filetées ; et
un diamètre d'entrée maximal de 32 mm ; et
un rapport pression d'éclatement sur pression de conception d'au moins 8 ; et
une pression de conception inférieure ou égale à 40 bar ; et
pour l’utilisation avec des fluides qui ne présentent pas de risque ;
ainsi qu’avec des soupapes telles que ci-dessus mais ayant :
une pression de conception supérieure à 40 bar ; et
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ISO 4126-1:2004(F)
un rapport pression d'éclatement sur pression de conception au moins égal à 10 ; et
un matériau qui est soit corroyé, soit forgé.
Toutes les tuyauteries, raccords et dispositifs obturateurs temporaires doivent être capables de supporter de
manière sûre la pression d’essai.
Les fixations soudées temporaires doivent être enlevées avec soin et l'emplacement des soudures doit être arasé
au niveau du métal de base. Après meulage, tous ces emplacements doivent être inspectés par magnétoscopie ou
par ressuage.
6.3 Essai hydrostatique
6.3.1 Application
La partie de
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.