Un récipient sous pression est un récipient conçu pour contenir des gaz ou des liquides à une pression sensiblement différente de la pression ambiante. Ces navires sont utilisés dans diverses industries, notamment le pétrole et le gaz, le traitement chimique, la production d’électricité et la fabrication. Les récipients sous pression doivent être conçus et construits dans un souci de sécurité en raison des dangers potentiels associés aux fluides à haute pression.
Types courants de récipients sous pression :
1. Navires de stockage :
o Utilisé pour stocker des liquides ou des gaz sous pression.
o Exemples : réservoirs de GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), réservoirs de stockage de gaz naturel.
2. Échangeurs de chaleur :
o Ces récipients sont utilisés pour transférer de la chaleur entre deux fluides, souvent sous pression.
o Exemples : Fûts de chaudière, condenseurs ou tours de refroidissement.
3. Réacteurs :
o Conçu pour les réactions chimiques à haute pression.
o Exemples : Autoclaves dans l'industrie chimique ou pharmaceutique.
4. Récepteurs d’air/réservoirs de compresseur :
o Ces récipients sous pression stockent de l'air comprimé ou des gaz dans des systèmes de compresseur d'air, comme indiqué précédemment.
5. Chaudières :
o Un type de récipient sous pression utilisé dans la production de vapeur pour le chauffage ou la production d'électricité.
o Les chaudières contiennent de l'eau et de la vapeur sous pression.
Composants du récipient sous pression :
• Coque : Le corps extérieur du récipient sous pression. Il est généralement cylindrique ou sphérique et doit être construit pour résister à la pression interne.
• Têtes (embouts) : ce sont les parties supérieure et inférieure du récipient sous pression. Ils sont généralement plus épais que la coque pour gérer plus efficacement la pression interne.
• Buses et ports : ils permettent au fluide ou au gaz d'entrer et de sortir du récipient sous pression et sont souvent utilisés pour les connexions à d'autres systèmes.
• Manway ou ouverture d'accès : une ouverture plus grande qui permet l'accès pour le nettoyage, l'inspection ou l'entretien.
• Soupapes de sécurité : elles sont cruciales pour empêcher le navire de dépasser ses limites de pression en relâchant la pression si nécessaire.
• Supports et supports : éléments structurels qui assurent le support et la stabilisation du récipient sous pression pendant son utilisation.
Considérations relatives à la conception des appareils sous pression :
• Sélection des matériaux : les récipients sous pression doivent être fabriqués à partir de matériaux capables de résister à la pression interne et à l'environnement externe. Les matériaux courants comprennent l'acier au carbone, l'acier inoxydable et parfois les aciers alliés ou les composites pour les environnements hautement corrosifs.
• Épaisseur des parois : L'épaisseur des parois du récipient sous pression dépend de la pression interne et du matériau utilisé. Des parois plus épaisses sont nécessaires pour des pressions plus élevées.
• Analyse des contraintes : les récipients sous pression sont soumis à diverses forces et contraintes (par exemple, pression interne, température, vibrations). Des techniques avancées d'analyse des contraintes (telles que l'analyse par éléments finis ou FEA) sont souvent utilisées lors de la phase de conception.
• Résistance à la température : outre la pression, les récipients fonctionnent souvent dans des environnements à haute ou basse température, le matériau doit donc être capable de résister aux contraintes thermiques et à la corrosion.
• Conformité au code : les appareils sous pression doivent souvent se conformer à des codes spécifiques, tels que :
o Code des chaudières et des appareils à pression (BPVC) de l'ASME (American Society of Mechanical Engineers)
o DESP (Directive Équipements Sous Pression) en Europe
o Normes API (American Petroleum Institute) pour les applications pétrolières et gazières
Matériaux courants pour les appareils sous pression :
• Acier au carbone : souvent utilisé pour les récipients stockant des matériaux non corrosifs sous pression modérée.
• Acier inoxydable : utilisé pour les applications corrosives ou à haute température. L’acier inoxydable résiste également à la rouille et est plus durable que l’acier au carbone.
• Aciers alliés : utilisés dans des environnements spécifiques à haute contrainte ou à haute température, tels que les industries aérospatiales ou de production d'énergie.
• Matériaux composites : Les matériaux composites avancés sont parfois utilisés dans des applications hautement spécialisées (par exemple, récipients sous pression légers et à haute résistance).
Applications des appareils sous pression :
1. Industrie pétrolière et gazière :
o Réservoirs de stockage de gaz de pétrole liquéfié (GPL), de gaz naturel ou de pétrole, souvent sous haute pression.
o Récipients de séparation dans les raffineries pour séparer le pétrole, l'eau et le gaz sous pression.
2. Traitement chimique :
o Utilisé dans les réacteurs, les colonnes de distillation et le stockage pour les réactions chimiques et les processus nécessitant des environnements de pression spécifiques.
3. Production d’électricité :
o Chaudières, réservoirs de vapeur et réacteurs sous pression utilisés dans la production d'électricité, y compris les centrales nucléaires et à combustibles fossiles.
4. Aliments et boissons :
o Récipients sous pression utilisés dans la transformation, la stérilisation et le stockage des produits alimentaires.
5. Industrie pharmaceutique :
o Autoclaves et réacteurs impliquant une stérilisation à haute pression ou une synthèse chimique.
6. Aérospatiale et cryogénie :
o Les réservoirs cryogéniques stockent des gaz liquéfiés à très basse température sous pression.
Codes et normes pour les appareils sous pression :
1. ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) : Ce code fournit des lignes directrices pour la conception, la fabrication et l'inspection des appareils sous pression aux États-Unis.
2. ASME Section VIII : Fournit des exigences spécifiques pour la conception et la construction d'appareils sous pression.
3. PED (Directive sur les équipements sous pression) : Directive de l'Union européenne qui fixe les normes pour les équipements sous pression utilisés dans les pays européens.
4. Normes API : Pour l'industrie pétrolière et gazière, l'American Petroleum Institute (API) fournit des normes spécifiques pour les appareils sous pression.
Conclusion:
Les appareils sous pression sont des composants essentiels dans un large éventail d’applications industrielles, de la production d’énergie au traitement chimique. Leur conception, leur construction et leur maintenance nécessitent le strict respect des normes de sécurité, de la sélection des matériaux et des principes d'ingénierie pour éviter les pannes catastrophiques. Qu'il s'agisse de stocker des gaz comprimés, de maintenir des liquides à des pressions élevées ou de faciliter des réactions chimiques, les appareils sous pression jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'efficacité et de la sécurité des processus industriels.
Heure de publication : 20 décembre 2024