Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Les parties 2, 3 et 5 de la norme NF EN 13480 citée dans cet article ont été modifiées par les normes :
- NF EN 13480-2/A8 d'octobre 2021 NF EN 13480-2 V1/AC1 de juillet 2020 NF EN 13480-2/A7 d'avril 2020 NF EN 13480-2 V1/A3 d'octobre 2018 NF EN 13480-2 V1/A2 d'octobre 2018 NF EN 13480-2 V1/A1 d'octobre 2018 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 2 : matériaux
- NF EN 13480-3/A4 de septembre 2021 NF EN 13480-3 V1/A1 de mars 2021 NF EN 13480-3 V1/A2 d'août 2020 NF EN 13480-3 V1/A3 d'août 2020 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul
- NF EN 13480-5/A2 d'octobre 2021 NF EN 13480-5 V1/AC1 de juillet 2020 NF EN 13480-5 V1/A1 de mars 2019 : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 5 : inspection et contrôle
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
La norme NF EN 10216-5 (A49-200-5) du 26/04/2014 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 10216-5 de juin 2021 : Tubes sans soudure pour service sous pression - Conditions techniques de livraison - Partie 5 : tubes en aciers inoxydables
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2105 (Mai 2021).
La norme NF EN 13480-3 V1 (E86-700-3) du 15/12/2017 citée dans cet article a été remplacée par les normes NF EN 13480-3 V1/A1 de mars 2021, NF EN 13480-3 V1/A2 d'août 2020 et NF EN 13480-3 V1/A3 d'août 2020 :
Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2104 (Avril 2021).
Deux sujets :
- remise en route de l'installation relative à la première procédure (avenant 1) conformément à ce qui avait été décidé lors de la réunion de juillet 21
- expertise sur la panne compresseur pour cette nouvelle procédure
Concernant la première procédure :
Un technicien de l'exploitant Technicontrol était sur place pour remettre en route l'installation. Il nous a expliqué les travaux qui ont été faits depuis la dernière réunion d'expertise (et décidés lors de cette réunion) :
- changement du compresseur : le compresseur changé (désigné par le technicien) n'est pas celui qui avait été désigné comme défectueux. Nous n'avons pas pu redémarrer l'installation correctement car la partie défectueuse... restait hors service.
- les bonnes pratiques n'ont pas été respectées lors du changement de compresseur, nous avions préconisé un rinçage du réseau fluidique au moyen d'un "kit rinçage" adapté et la mise en place de filtres déshydrateurs anti-acide afin de nettoyer les résidus d'huile frigorifique et d'éventuelles particules métalliques dans le réseau. Rien n'a été fait.
- le thermostat de sécurité surchauffe compresseur n'a pas été installé ; les sondes de température préconisées cet été ont été remplacées.
Concernant la deuxième procédure :
- un simple appel auprès du constructeur LG a permis d'identifier la panne (carte électronique HS) et de redémarrer l'installation en inhibant le compresseur et sa carte défectueuse.
La panne n'est pas réparée, mais l'exploitant n'a visiblement rien fait pour avancer dans la correction.
D'une façon générale, nous constatons un mauvais état général de l'installation, graviers à l'intérieure (en partie basse) de la machine, armoires techniques mal fermées, calorifuges mal repositionnés et endommagés. Cela peut provoquer de l'humidité dans les armoires électriques et causer notamment des soucis sur les cartes électroniques.
L'expert 3C va convoquer une nouvelle réunion sur la première procédure début janvier (12 janvier, date à confirmer) et ils feront une analyse d'huile. Nous avons demandé à être présents lors de l'opération de prélèvement. La première analyse effectuée en mars 2021 montrait une huile noirâtre et défectueuse mais comme la quantité recueillie était insuffisante, l'expert n'a pas retenu ce critère et a demandé une autre analyse.
La norme NF EN 13480-3 V1 de décembre 2017 citée dans cet article a été complétée par un nouvel amendement NF EN 13480-3V1/A3 (E86-700-3/A3) : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : conception et calcul - Amendement 3 (Révision octobre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2009 (Novembre 2020).
La norme NF EN 13480-3 V1 de décembre 2017 citée dans cet article a été modifée par la norme NF EN 13480–3/A2 (E86-700-3/A2) : Tuyauteries industrielles métalliques - Partie 3 : Conception et calcul - Amendement 2 (Révision 2020)
Les normes NF EN 13480-1 V1 , -2 V1, -5 V1, -6 V1 et -8 V1 de décembre 2017 ont été modifiées par NF EN 13480-1 V1/AC1, -2 V1/AC1, -5 V1/AC1, -6 V1/AC1 et -8 V1/AC1 (E86-700-1/AC1, -2/AC1, -5/AC1, -6/AC1 et -8/AC1) : Tuyauteries industrielles métalliques
Partie 1 : généralités - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-1 V1 de décembre 2017
Partie 2 : matériaux - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-2 V1 de décembre 2017
Partie 5 : inspection et contrôle - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-5 V1 de décembre 2017
Partie 6 : Exigences complémentaires relatives aux tuyauteries enterrées - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-6 V1 de décembre 2017
Partie 8 : exigences complémentaires relatives aux tuyauteries en aluminium et alliages d'aluminium - Corrigendum 1 à la norme NF EN 13480-8 V1 de décembre 2017 (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2007 (Septembre 2020).
RÉSUMÉ
Différents types de lignes de transfert isolées sous vide de fluides cryogéniques sous forme gazeuse ou liquide sont utilisés dans les installations industrielles ou les applications scientifiques. Pour chaque type de ligne, la conception de ces lignes de transfert, les exigences sur le choix des matériaux en fonction du fluide, les exigences de fabrication et d’installation et les recommandations de maintenance sont décrits en détails. Le descriptif couvre les mono-lignes, les multilignes et enfin les lignes complexes multilignes écrantées.
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Lire l’articleABSTRACT
This article presents and describes the different types of vacuum-insulated transfer lines for cryogenic fluids used in industrial plants or scientific applications. For each type of line, it describes in detail its design, the requirements in the choice of materials according to the fluid, the manufacturing and installation requirements, and maintenance recommendations. The description of the different transfer lines covers single and multiple process lines, and complex multi-lines with thermal shields.
Auteur(s)
-
Jean-Luc FOURNEL : Sénior expert en mécanique et cryogénie - Air Liquide Advanced Technologies Sassenage France
INTRODUCTION
Les lignes de transfert cryogéniques appelées communément lignes sous vide sont destinées à transférer un fluide cryogénique de la source de production ou de stockage aux points d’utilisation. Les sources de production sont les liquéfacteurs pour le gaz liquéfié ou les réfrigérateurs pour le gaz froid. Les stockages sont des réservoirs sous pression de liquide cryogénique.
Le fluide cryogénique peut être sous forme gazeuse typiquement à une température inférieure à – 80 °C ou liquéfiée. Les fluides cryogéniques ont de très nombreuses applications :
-
le transport et le stockage de gaz liquéfié pour exploiter la densité du liquide ;
-
le refroidissement d’équipements comme par exemple des aimants supraconducteurs ;
-
la congélation rapide.
Un gaz sous forme liquide peut être stocké ou transporté en grosse quantité et sous basse pression inférieure à 15 bar. Le rapport de volume entre le liquide et le gaz est d’environ 700.
Les fluides cryogéniques les plus couramment rencontrés sont l’azote, l’oxygène, l’argon, l’hydrogène, le gaz naturel liquéfié et l’hélium.
Ces dernières années, la taille des installations cryogéniques industrielles ou scientifiques a fortement augmenté. Cette augmentation de puissance implique la construction des lignes de transferts des fluides cryogéniques plus longues, plus complexes dans leur cheminement et de diamètre de tuyauterie plus important. Cette évolution conduit à une complexité de la maîtrise de la conception et de leur fiabilité. La maîtrise des règles de conception de ces lignes devient un élément essentiel de la sûreté de fonctionnement de ces installations.
La première problématique des lignes sous vide est de compenser la contraction de ou des tuyauteries internes lors de la mise en froid. La contraction thermique des aciers austénitiques est de 3 mm par mètre depuis la température ambiante de 20 °C jusqu’à la température de l’azote liquide – 196 °C.
La deuxième problématique des lignes sous vide est la recherche du meilleur compromis entre la résistance mécanique aux différentes charges et la limitation des pertes thermiques. Ce compromis s’obtient par une étude détaillée de la flexibilité de la ligne pour compenser la contraction thermique et par l’optimisation des supports internes de la ligne. En plus de l’optimisation des supports, les lignes de transfert sont isolées sous vide.
Enfin, le maintien du vide d’isolation pendant toute la période d’utilisation est obtenu par quelques règles simples de conception et surtout par la très bonne qualité des assemblages soudés pour garantir l’étanchéité.
Certaines lignes de transfert sans exigence de performance thermique ou de faible longueur sont isolées par un isolant comme du polyuréthane ou foamglass directement apposé sur la tuyauterie de transfert. Ces lignes de conception simple ne sont pas décrites dans cet article.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
thermal insulation | vacuum | mutllines
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Fabrication et installation sur site
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7. Performance thermique
Les performances thermiques d’une ligne de transfert sont estimées par la somme des pertes thermiques des supports internes et des pertes par rayonnement de l’isolation. Le vide dans l’interparoi permet de ne pas avoir de perte thermique par convection.
Le flux thermique à travers l’isolation est obtenu par mesure et retour d’expérience. Ce flux dépend du type et du nombre de couches d’isolation, du gradient de température et de la qualité de la pose de l’isolation.
Le flux thermique pour 10 couches d’isolation aluminium/fibres de verre entre une température de + 20 °C et – 196 °C est en moyenne de 2 W/m2. Il peut atteindre 1 W/m2 avec 30 couches d’isolation.
Le flux thermique à travers les supports fixes et les supports glissants est estimé par calcul de leur conductivité sans oublier le rayonnement. La conductivité des matériaux est disponible dans des bases de données comme CryoComp Data.
Les performances thermiques d’une ligne transfert peuvent être mesurées par un essai de performance. La méthode la plus fiable est d’équiper la ligne en amont et en aval de sondes de température très précise du type Cernox, de faire circuler un petit débit stable à pression constante du fluide cryogénique et de mesurer la différence de température.
La perte thermique est calculée à partir de la formule classique :
avec :
- cp :
- capacité thermique massique du fluide,
- qm :
- débit massique du fluide.
Ce type d’essais de performance a été effectué sur le prototype PTCL du projet ITER-India d’Air Liquide démontrant une performance thermique de 0,84 W/m pour les 4 tuyauteries à – 268,5 °C pour 1,2 W/m attendus et 4 W/m pour les 2 tuyauteries à – 193 °CK pour 4,5 W/m attendus. Ces essais de performance ont été réalisés en collaboration avec les équipes d’ITER-India.
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Performance thermique
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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HAUT DE PAGE
EIGA 13/12 - Tuyauteries en oxygène et systèmes de tuyauterie
EIGA 33/06 - Nettoyage des équipements pour le service d’oxygène
NF EN 12300 - 1999 - Récipients cryogéniques – Propreté
NF EN 12213 - 1999 - Récipients cryogéniques – Méthodes d’évaluation de la performance de l’isolation thermique
NF EN 1626 - 2008 - Récipients cryogéniques – Robinets pour usage cryogénique
NF EN 13480 - 2012 - Tuyauteries industrielles métalliques
ASME B31.3 - 2016 - Process piping
NF EN 10216-5 - 2014 - Tubes sans soudure pour service sous pression. Conditions techniques de livraison. Partie 5 : Tubes en acier inoxydable
ASME B36.19 - 2004 - Stainless Steel Pipe
NF EN 10028 - 2009 - Produits plats en aciers pour appareil à presion
NF EN 10088 - Tôles métalliques pour construction générale
NF EN 1797 - 2001 - Récipients cryogéniques – Compatibilité entre gaz et matériaux...
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