Respect des Normes de Sécurité pour les Équipements sous Pression

La sécurité des équipements sous pression repose sur le respect de textes réglementaires et de documents techniques. Ces normes définissent les critères de dimensionnement et de suivi pour prévenir les défaillances. Le CETIM joue un rôle central dans ce domaine grâce à son implication historique et ses contributions aux groupes de développement des codes et normes nationaux, européens et internationaux. Cette expertise permet de garantir le maintien en service sécurisé des équipements sous pression.

Transition Énergétique et Défis pour les Équipements à Hydrogène

Face à la transition énergétique et à l'essor des applications hydrogène, de nouveaux acteurs cherchent à pénétrer ce marché en pleine expansion. En parallèle, d'autres industriels souhaitent adapter leurs pratiques pour intégrer cette nouvelle utilisation. Le CETIM accompagne ces évolutions en proposant des services d'évaluation de la nocivité des défauts, tels que les fissures, pour vérifier leur compatibilité avec l'hydrogène. Cela permet d'estimer la durée de vie résiduelle des équipements.

Évaluation de l'Aptitude à l'Emploi des Équipements sous Pression

Le CETIM est sollicité pour réaliser des calculs afin d'évaluer l'aptitude à l'emploi des équipements sous pression présentant des défauts. Cette démarche va au-delà des inspections classiques en optimisant les opérations de maintenance. L'objectif est de prolonger la durée de vie des équipements malgré les défauts, tout en garantissant une exploitation sécurisée. Ainsi, les exploitants peuvent éviter des réparations coûteuses ou le remplacement prématuré d'équipements.

La Méthodologie FFS (Fitness For Service)

Les études FFS se déroulent en trois étapes clés :

1. Évaluation de la nocivité des défauts selon un référentiel technique de suivi en service des équipements sous pression.
2. Propagation des défauts sous les cycles de chargements jusqu'à la prochaine inspection ou jusqu'à l'atteinte d'un seuil critique.
3. Évaluation de la nocivité des défauts futurs pour estimer la durée de vie résiduelle des équipements.

Cette approche permet d'assurer la sécurité tout en optimisant les coûts de maintenance.

Solution CETIM : Une Approche en Deux Phases

Le CETIM utilise le code API 579-1/ASME FFS-1 pour le suivi en service des équipements sous pression. La solution est scindée en deux phases :

• Phase 1 : Caractérisation de l'endommagement à l'aide de méthodes de Contrôles Non Destructifs (CND) pour identifier les défauts.
• Phase 2 : Détermination des contraintes dans l'épaisseur des composants par des calculs analytiques (DBF) ou par éléments finis (DBA) via les outils Ansys pour une précision optimale.

Cette méthodologie permet de modéliser avec précision l'état des équipements en temps réel.

Simulation Numérique et Modélisation avec Ansys

Pour une évaluation précise, le CETIM utilise Ansys SpaceClaim pour modéliser la géométrie des équipements en tenant compte de l'évolution de la structure. Les propriétés des matériaux sont intégrées dans Ansys WorkBench avec une loi de comportement élastique linéaire. Les chargements et conditions limites sont appliqués dans Ansys Mechanical. Les contraintes extraites permettent d'évaluer la nocivité des défauts selon les règles du référentiel technique.

Analyse FAD : Détermination de la Nocivité des Défauts

La nocivité des défauts est déterminée en plaçant un point caractéristique sur le diagramme FAD, qui dépend de la géométrie du défaut, du matériau et des chargements. Deux grandeurs sont analysées :

• L_r^p (Load Ratio) : Indicateur de rupture par déformation excessive.
• K_r (Toughness Ratio) : Indicateur de rupture brutale.

Si le point se situe en-dessous de la courbe seuil, le défaut est stable et acceptable. Dans le cas contraire, le défaut est instable et nécessite une intervention immédiate. 

Études de Durée de Vie Résiduelle et Propagation des Défauts

Si un défaut est stable, une étude de durée de vie résiduelle est menée pour estimer le temps de fonctionnement restant de l'équipement. La propagation des fissures est évaluée à l'aide de la loi de Paris, en prenant en compte les fluctuations de chargements. Les cycles de chargement sont analysés pour mettre à jour les dimensions des défauts, permettant de déterminer le nombre de cycles admissibles avant une rupture.

Importance de la Réglementation pour la Sécurité des ESP

La sécurité des équipements sous pression est cruciale en raison du danger potentiel en cas de défaillance. La réglementation impose des exigences strictes de sécurité, complétées par des documents normatifs pour garantir le respect de ces exigences. Le contexte industriel actuel pousse les exploitants à adapter leurs installations pour de nouvelles applications, comme l'hydrogène, augmentant ainsi les risques liés à la pression.

Pourquoi Choisir le CETIM pour l'Évaluation des ESP ?

Le CETIM combine des compétences en CND et en calcul, utilisant une approche mixte entre calcul analytique et numérique. Les outils Ansys (SpaceClaim et Mechanical) sont essentiels pour modéliser les structures et exploiter les résultats avec précision. La fiabilité de cette méthode permet de prendre des décisions éclairées pour le maintien en service des équipements, tout en optimisant les coûts de maintenance.

Réactivité et Efficacité : Un Atout Clé du CETIM

La réactivité du CETIM, ainsi que sa maitrise de la réglementation en vigueur et des codes/normes à appliquer sont essentielles pour fournir aux exploitants des résultats rapides et précis, facilitant ainsi la prise de décision. L'approche mixte privilégiée par le CETIM permet de gagner du temps par rapport aux analyses numériques intégrales. Cela garantit une évaluation fiable et rapide de l'aptitude à l'emploi des équipements sous pression, contribuant à une exploitation sûre et optimisée.