ISO 22538-3:2007 宇宙システム—酸素の安全性—パート3:酸素システムおよびコンポーネント用の非金属材料の選択 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

国際規格は、ISO/IEC 指令のPart 2 部で規定されている規則に従って作成されます。

技術委員会の主な任務は、国際規格を準備することです。技術委員会によって採択されたドラフト国際規格は、投票のためにメンバー団体に配布されます。国際規格として発行するには、投票するメンバー団体の少なくとも 75% による承認が必要です。

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。

ISO 22538-3 は、技術委員会 ISO/TC 20, 航空機および宇宙船、小委員会 SC 14, 宇宙システムおよび運用によって作成されました。

ISO 22538 は、宇宙システム - 酸素の安全性という一般的なタイトルの下に、次の部分で構成されています。

  • Part 1: 酸素システムとコンポーネントの設計
  • Part 2: 酸素システムおよびコンポーネントの金属材料の選択
  • Part 3: 酸素システムおよびコンポーネント用の非金属材料の選択
  • Part 4: 酸素システムおよびコンポーネントのハザード分析

次の部分は準備中です。

  • Part 5: 操作手順と緊急手順
  • Part 6: 施設の計画と実施

序章

ポリマーは広く使用されていますが、酸素中では可燃性です。ポリマーの着火性はかなり異なりますが、適切な設計と適切な選択を組み合わせることで、ポリマーの可燃性に関連するリスクを最小限に抑えることができます。高圧酸素システム用のポリマーを選択する場合、ポリマーの発火に対する感受性と、システム内で考えられる着火源は、構造上の要件と同等に考慮されます。

高圧システムでのポリマー材料の発火の最も一般的な原因は、おそらく急速な加圧によるシステム内の酸素の断熱圧縮加熱です。このため、ポリマーを含む酸素システムをゆっくりと加圧することが重要です。高分子材料が現在さらされている機械的衝撃のレベルは、通常、反応に必要なエネルギーをはるかに下回っているため、高圧酸素システムでは機械的衝撃が信頼できる着火源になることはめったにありません。ただし、現在の設計から大幅に排除されている機械式バルブ作動は、バルブ シートやその他の詳細部品に衝撃負荷を与え、部品の破損や高分子材料の機械的な発火を引き起こす可能性があります。

テストデータは存在しないかもしれませんが、非金属材料の発火の他のメカニズムが考えられます。決定的な研究は行われていないが、金属および非金属粒子の衝突によるポリマー材料の発火はおそらく実行可能である.汚染物質の燃焼によるポリマー材料の発火は実験的に研究されていませんが、互換性のないオイルとグリース (特に炭化水素グリース) の使用は、酸素システム火災の最も一般的な原因の 1 つです。コンポーネントの設計や取り付けが不適切であると、ポリマー材料が押し出され、圧力をかけるには機械的強度が不十分になる可能性があります。押し出された新鮮で細かい表面は、損傷していないポリマーよりもはるかに発火しやすいです。ポリマーの押し出しが一部の火災の原因であるとされていますが、正式な着火研究は行われていません。

1 スコープ

ISO 22538 のこのパートでは、酸素システムとそのコンポーネント用の非金属材料の選択プロセスについて説明しています。 ISO 22538 のこの部分は、地上支援装置、ロケット、宇宙船に等しく適用されます。

2 参考文献

本書の適用には、以下の参考文献が不可欠です。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 458, プラスチック — 酸素指数による燃焼挙動の決定
  • ISO 11114-3, 可搬型ガスボンベ — ボンベおよびバルブ材料とガス内容物との適合性 — Part 3: 酸素雰囲気での自然発火試験
  • DIN 53508, ゴムの試験 - 加速老化
  • ASTM G86, 周囲の液体酸素および加圧された液体および気体酸素環境における機械的衝撃に対する材料の発火感度を決定するための標準試験方法

3 用語、定義および略語

3.1 用語と定義

このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。

3.1.1

自動発火温度

AIT

加圧された酸素が豊富な環境で、火花や炎を使わずに材料が自然発火するのに必要な最低温度

3.1.2

バッチ

多く

同じ出発材料を使用して、同じ条件で同時に作成された材料のコレクション

3.1.3

直接酸素サービス

通常の運用中に材料や部品が酸素と直接接触するサービス

3.1.4

酸素富化大気

25体積パーセント以上の酸素を含む混合物(気体または液体)

3.2 略語

FEPフッ素化エチレンプロピレンポリマー
GOX気体酸素
液体酸素液体酸素
PCTFEポリクロロトリフルオロエチレン
PTFEポリテトラフルオロエチレン

参考文献

[1]ISO 14952-5, 宇宙システム — 流体システムの表面清浄度 — Part 5: 乾燥プロセス
[2]B eeson 、H.、 Stewart 、W. およびWoods 、S.酸素および酸素システムの安全な使用: 酸素システムの設計、材料の選択、操作、保管および輸送のガイドライン、ASTM マニュアル シリーズ MNL36

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 22538-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 20, Aircraft and space vehicles, Subcommittee SC 14, Space systems and operations.

ISO 22538 consists of the following parts, under the general title Space systems — Oxygen safety:

  • Part 1: Design of oxygen systems and components
  • Part 2: Selection of metallic materials for oxygen systems and components
  • Part 3: Selection of non-metallic materials for oxygen systems and components
  • Part 4: Hazards analyses for oxygen systems and components

The following parts are under preparation:

  • Part 5: Operational and emergency procedures
  • Part 6: Facility planning and implementation

Introduction

Polymers, although used extensively, are flammable in oxygen. The ignitability of polymers varies considerably, but the risk associated with the flammability of polymers can be minimized through proper selection combined with proper design. When selecting polymers for high-pressure oxygen systems, the susceptibility to ignition of the polymer and the possible ignition sources in the system are given equal consideration with the structural requirements.

The most common cause of ignition of polymeric materials in high-pressure systems is probably adiabatic compression heating of oxygen in the system by rapid pressurization. For this reason, it is important that oxygen systems containing polymers be pressurized slowly. Mechanical impact is rarely a credible ignition source in high-pressure oxygen systems because the level of mechanical impact to which polymeric materials are now exposed is normally well below the energies required for reaction. However, mechanical valve actuation, which has been largely eliminated from current designs, can cause impact loading of valve seats or other detail parts resulting in failure of the parts or mechanically induced ignition of polymeric materials.

Other mechanisms for ignition of non-metallic materials are considered although test data may not exist. Ignition of polymeric materials by impact of metallic and non-metallic particulate is probably feasible, although no conclusive studies have been conducted. Ignition of polymeric materials by burning contaminants has not been studied experimentally, but the use of incompatible oils and greases (especially hydrocarbon greases) is one of the most common causes of oxygen-system fires. Improper component design or installation can result in extrusion of polymeric materials with insufficient mechanical strength for the pressure application. The fresh, fine, extruded surfaces are far more ignition-susceptible than the undamaged polymer. Polymer extrusion has been blamed for some fires, but no formal ignition studies have been performed.

1 Scope

This part of ISO 22538 describes a process for the selection of non-metallic materials for oxygen systems and their components. This part of ISO 22538 applies equally to ground support equipment, launch vehicles and spacecraft.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 4589 (all parts), Plastics — Determination of burning behaviour by oxygen index
  • ISO 11114-3, Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 3: Autogenous ignition test in oxygen atmosphere
  • DIN 53508, Testing of rubber — Accelerated ageing
  • ASTM G86, Standard test method for determining ignition sensitivity of materials to mechanical impact in ambient liquid oxygen and pressurized liquid and gaseous oxygen environments

3 Terms, definitions and abbreviated terms

3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

3.1.1

auto-ignition temperature

AIT

minimum temperature required to cause a material to ignite spontaneously without the application of a spark or flame in a pressurized oxygen-enriched environment

3.1.2

batch

lot

collection of material that has all been made under the same conditions and at the same time, using the same starting materials

3.1.3

direct oxygen service

service in which materials and components are in direct contact with oxygen during normal operations

3.1.4

oxygen-enriched atmosphere

mixture (gas or liquid) that contains more than 25 volume percent oxygen

3.2 Abbreviated terms

FEPfluorinated ethylene propylene polymer
GOXgaseous oxygen
LOXliquid oxygen
PCTFEpolychlorotrifluoroethylene
PTFEpolytetrafluoroethylene

Bibliography

[1]ISO 14952-5, Space systems — Surface cleanliness of fluid systems — Part 5: Drying processes
[2]Beeson, H., Stewart, W. and Woods, S. Safe Use of Oxygen and Oxygen Systems: Guidelines for Oxygen System Design, Materials Selection, Operations, Storage and Transportation, ASTM Manual Series MNL36