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En anglais
RÉSUMÉ
Les équipements sous pression (chaudières, récipients, tuyauteries) doivent être prémunis contre le risque de dépassement des limites admissibles, et en particulier la pression pour laquelle les enceintes sont conçues. Les dispositifs les plus utilisés sont les soupapes de sûreté. Cet article examine les éléments qui permettent le dimensionnement des soupapes de sûreté, avec application aux équipements sous pression installés dans un cas précis d'installation classée pour la protection de l'environnement (ICPE), les sites de stockage et centres emplisseurs de propane et butane commercial liquéfiés sous pression (GPL).
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Pressure Equipment (Boilers, Vessels, Piping) must be designed with due protection against overpressure. The most common pressure safety equipment is pressure relief valves. This paper details the procedures for sizing pressure relief valves applicable to pressure equipment in LPG storage and filling centers (commercial butane and propane, liquefied gases). These plants are also classified for environmental protection (ICPE).
Auteur(s)
-
Serge ABAUZIT : Ingénieur conseil équipements sous pression - Ingénieur arts et métiers - Ancien chef de service appareils à pression de l'APAVE, Montpellier, France
INTRODUCTION
Les équipements sous pression sont destinés à contenir des fluides dans une enceinte, dont la sécurité de confinement est issue de l'application de :
-
règles de mise sur le marché, précisées dans l'annexe « exigences essentielles de sécurité » de la directive pression 97/23/CE, ainsi que de normes et standards spécifiques ;
-
règles d'installation, maintenance et inspection (sous la responsabilité de l'exploitant) ; ces règles ont un volet réglementaire (arrêté du 15 mars 2000), et un volet « référentiels techniques » servant de support à l'organisation de l'exploitant.
Parmi ces règles, l'une d'elles concerne la prévention du risque de dépassement des limites admissibles, et en particulier la pression pour laquelle les enceintes sont conçues. En service, les contraintes dans celles-ci ne doivent pas dépasser des valeurs qui assurent un coefficient de sécurité minimal spécifié dans les réglementations européennes et codes techniques de référence. Les équipements de sécurité les plus utilisés sont les soupapes de sûreté.
Cet article se propose d'illustrer l'aspect dimensionnement de soupapes de sûreté dans un domaine particulier, celui des installations ICPE de stockage et emplissage de gaz de pétrole liquéfiés (GPL), dans la continuité de l'article [SE 5072].
Il présente les sujets principaux suivants :
-
réglementation applicable aux modalités de protection surpression des équipements sous pression ;
-
principaux facteurs pouvant générer une augmentation de la pression interne des réservoirs de stockage et des tuyauteries sur ces sites ;
-
éléments de l'installation des soupapes ayant une influence sur leur dimensionnement ;
-
types de surpression, par vaporisation de la phase liquide, ou par expansion thermique d'une monophase liquide emprisonnée entre deux organes d'isolement fermés ;
-
dimensionnement des soupapes dans ces deux cas, au travers d'exemples.
Il vise à donner des éléments de base pour permettre :
-
de transmettre des éléments de prérequis à un fournisseur de soupapes, qui devra justifier que les caractéristiques de son offre permettent l'évacuation d'un débit au moins égal à celui calculé ;
-
de passer commande.
Il faut néanmoins garder à l'esprit qu'un dimensionnement satisfaisant d'un dispositif de sécurité passe par l'implication de tous les acteurs concernés, exploitant, fabricant de l'équipement sous pression (chaudronnier ou tuyauteur), engineering, fournisseur de soupapes.
Enfin, il donne quelques recommandations sur les pièges à éviter dans le dimensionnement.
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MOTS-CLÉS
Gaz liquéfiés sous pression Soupapes de sûreté Sites industriels ICPE Equipements sous pression Dimensionnement des soupapes GPL
KEYWORDS
Gas liquefied under pressure | Pressure relieve valves | Industrial plants | Plants classified for the environmental protection | Pressure Vessels | LPG Pressure relieve valves sizing
DOI (Digital Object Identifier)
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Principales causes de surpression
En anglais
1. Réglementation sur les soupapes de sûreté
Les soupapes de sûreté assurant la protection d'équipements soumis à la directive pression 97/23/CE (en attente de transposition en droit français de la directive 2014/68/UE du 15 mai 2014, publiée le 27 juin 2014, et applicable à partir du 19 juillet 2016, après sa transposition en droit français) sont aussi des accessoires de sécurité (dispositifs de limitation de la pression) au titre de cette directive. Celle-ci (cf. section 2.11.2) stipule qu'ils doivent être conçus de manière à ce que la pression dans l'ESP ne dépasse pas de façon permanente la pression maximale admissible PS. Une surpression de courte durée de 10 % de cette pression PS est admise. Comme la contrainte maximale admissible de membrane correspondant à cette PS, dans les enceintes sous pression en acier carbone, est de l'ordre de 66,7 % de la limite élastique du matériau, on admet temporairement une contrainte de 73,3 % de la limite élastique. On conserve donc une marge de sécurité notable lors de la décharge de la soupape dans les conditions précitées.
Pour les équipements sous pression installés dans des ICPE soumises à autorisation, l'arrêté du 2 janvier 2008 relatif aux stockages contenant plus de 50 tonnes de gaz inflammables liquéfiés relevant du régime de l'autorisation au titre de la rubrique n° 1412 de la nomenclature des installations classées impose pour les récipients de stockage :
-
2 soupapes au moins, montées en parallèle et ayant une pression de levée au plus égale à la PS de l'équipement ;
-
si n soupapes sont installées, n – 1 doivent pouvoir évacuer le gaz, de façon à ce que la pression à l'intérieur ne dépasse pas 1,1 PS. C'est ce que l'on appelle un fonctionnement dégradé ; cela correspond à une opération de maintenance (ou contrôle) sur une soupape, ou au cas extrême où une soupape resterait bloquée.
L'ancien arrêté du 9 novembre 1972 (règlement de sécurité sur les stockages d'hydrocarbures liquéfiés) intègre des données techniques qui continuent à être utilisées, basées sur les règles de l'API RP 520.
Il n'y a pas de texte spécifique sur les tuyauteries.
Les exigences réglementaires sur les conditions d'installation, d'exploitation et les contrôles en service, ne sont pas traitées dans cet article.
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Réglementation sur les soupapes de sûreté
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Textes législatifs (site de l'administration française) http://www.legifrance.gouv.fr
INERIS. Base de données réglementaires AIDA http://www.ineris.fr/aida
SNCT (Syndicat national de la chaudronnerie et de la tuyauterie) http://www.snct.org
CFBP (Comité français du butane et du propane) http://www.cfbp.fr
UFIP (Union française des industries pétrolières) http://www.ufip.fr
UIC (Union française des industries chimiques) http://www.uic.fr
AFNOR (normes et fiches CLAP) http://www.afnor.fr
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 4126-1 à 7 - Dispositifs de sécurité pour protection contre les pressions excessives - -
NF EN ISO 23251 - Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. Systèmes de dépressurisation et de protection contre les surpressions - -
NF EN 14129 - Soupapes de sécurité pour réservoirs GPL - -
NF EN 14071...
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