C7 - Détermination D'un Équipement Sous Pression Intérieure Selon CODAP [PDF]

Zitiervorschau

Connaissance et Maîtrise des Phénomènes Physiques et Chimiques

Ingénieurs en Sécurité Industrielle

MATÉRIAUX MÉTALLIQUES - CORROSION INDUSTRIELLE APPAREILS À PRESSION DÉTERMINATION D'UN ÉQUIPEMENT SOUS PRESSION INTÉRIEURE SELON CODAP

C7

-3/B

I - CALCUL À LA PRESSION INTÉRIEURE SELON LE CODAP ................................................. 3 II - DÉTERMINATION DE LA PRESSION D’ESSAI DE RÉSISTANCE ......................................... 7 III - CONTRAINTE APPLIQUÉE SUR LES DIVERS ÉLÉMENTS DE L’ENVIROLAGE LORS DE L’ESSAI DE RÉSISTANCE ...................................................................................... 8

BE MCH - 00524_B_F - Rév. 1

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 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

19/07/2005

C 7 -3/B

1

ORGANIGRAMME D’UNE NOTE DE CALCUL D’APPAREIL CHAUDRONNÉ

Détermination de l'épaisseur théorique Pc ; T et

Majoration pour corrosion et ; CORR ef

Diagramme des pressions d'épreuves réelles PE

Détermination de la pression d'épreuve théorique ef ; X fois 20 C* PEt

Détermination de la contrainte lors de l'épreuve PE ; e f épreuve

Vérification de la contrainte lors de l'épreuve épreuve

oui

0,90* en ou 0,95* en

non

ou

0,90* en ; PE 0,95* en

e'f

Détermination de l'action du vent

Détermination de la jupe

Détermination du diamètre des boulons d'ancrage

Choix du nombre de boulons d'ancrage et des chaises

Modification des poids en fonction de la jupe

Récapitulatif final

00524_B_F

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D CONS 1096 A

Détermination des poids (vide-Service-Éssai)

Détermination de l'épaisseur pour l'épreuve

C 7 -3/B

2

CALCUL ÉPAISSEUR COLONNE DE STABILISATION RV

T

E

400

13000

H3

14 13

H5

16850

H4

Déterminer 1500

— Les épaisseurs de la colonne — La pression d'épreuve (appareil vertical)

12770 A

spécifications

25150

3000

12 11 10 8850 H2

8

12450

7 6

2 750

1

4800

TW

4600

PI

3200

K2

L1B

Boulons

750 400

F

mm

H1

300 200 N REF 0.00

LL 300

200

L1A

1300

L.T.

1000

500

1650

L1C

120 450

LR

LR

L2A

1050

1650

4200

L1D

Nota : épaisseurs des tôles disponibles de mm en mm

L2B

800

HF 2550

400 C

2500

4 3

2340

4200

5

K1

4000

900

9

— Code CODAP — Pression de service = 1 MPa — Température de service, suivant zone thermique — Coefficient de soudure = 0,85 — Corrosion = 3 mm — Fonds = elliptiques soudés de rapport 1,9/1 — Matériaux = envirolage P 265 GH (ex A 42 FP)

implantation x

x

00524_B_F

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D MEQ 2151 B

1400

2700

21 20 19 18 17 16 15 1111

19850

360 C

900

2250

27 26 25 24 23 22

1100

19700

R

100

900

L.T.

6900

700

400

C 7 -3/B

3

I-

CALCUL À LA PRESSION INTÉRIEURE SELON LE CODAP (contrainte nominale f1) a - Détermination de la pression de calcul Pression de calcul

Pserv. + 10 %

Pcal. = 10 + 1 = 11 bar = 1,1 MPa

b - Détermination des contraintes admissibles Matériaux P 265 GH

Selon NF EN 10028-2 t

• En service

f de calcul

R 0,002

mini

1,5

t

- à 400°C R 0,002 = 130 N/mm2 R = 410 à 430 N/mm2

,

R 2,4

130 1,5

= 86,6 N/mm2

410 2,4

= 170,8 N/mm2

f calcul = 86,6 N/mm2 t

- à 360°C R 0,002 = 138 N/mm2 R = 410 à 530 N/mm2

138 1,5

= 92 N/mm2

410 2,4

= 170,8 N/mm2

f calcul = 92 N/mm2 - à 20°C

si e < 16 mm si 16 mm

e < 40 mm

t

R0,002 = 255 N/mm2 410 2,4

R = 410 à 530 N/mm2

• En épreuve

max = 0,95

265 = 176,6 N/mm2 1,5

t

R0,002 = 265 N/mm2

➚ si e < 16 mm

en ➘ si 16 mm

255 = 170 N/mm2 1,5 = 170,8 N/mm2

2 max = 0,95 . 265 = 251,7 N/mm

e < 40 mm

max = 0,95 . 255 = 242,2 N/mm2

c - Détermination des épaisseurs des divers éléments de l’envirolage • Épaisseur virole I (

1500)

P . Di e = 2 fz – P

e =

1,1 . 1500 1650 1650 = = (2 . 92 . 0,85) – 1,1 156,4 – 1,1 155,3

e = 10,6 mm + 3 mm = 13,6 mm e1 = 14 mm

00524_B_F

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4

• Épaisseur virole II (

e =

1500)

P . Di 2 fz – P

e =

1,1 . 2500 2750 2750 = = (2 . 86,6 . 0,85) – 1,1 147,2 – 1,1 146,1

e = 18,8 mm + 3 mm = 21,8 mm e2 = 22 mm • Épaisseur virole conique L’épaisseur du tronc de cône est définie par le plus grand diamètre intérieur, ici Di = 2500 mm.

P . Di 1 . e = 2 fz – P cos

Valeur de l’angle 2500 – 1500 = 500 2

Différence des rayons

1500

tf

=

500 = 0,4545 1100

= 24,44°

1100

d’où cos 24,44° = 0,910

D CONS 1095 A

e = 2500

=

1 2750 1 1,1 . 2500 x = x (2 . 92 x 0,85) – 1,1 0,91 156,4 – 1,1 0,91 2750 1 1 x = 17,7 x 155,3 0,91 0,91

e = 19,4 mm + 3 mm = 22,4 mm e1 = 25 mm

• Épaisseur du fond supérieur (

1500)

Ce type de fond est assimilé à un fond torisphérique équivalent, qui pour valeur de rayon de calotte sphérique est égal à : R = 0,856 . 1500 = 1284 mm et pour valeur de rayon de la carre égale à : r = 0,183 . 1500 = 274,5 mm

00524_B_F

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5

e = Max [(es) , (e y) , (e b )] -

es =

PR 2 fz – 0,5 P

es =

1,1 . 1284 1412,4 1412,4 = = (2 . 92 . 0,85) – (0,5 . 1,1) 156,4 – 0,55 155,85

es = 9,06 mm -

ey =

(0,75 R + 0,2 Di)

Valeur de

selon abaque

P f

• le terme 0,75 + 0,2 • le terme

Di P 1500 1,1 a pour valeur 0,75 + 0,2 = 0,0117 1284 92 R f

r 274,5 a pour valeur = 0,183 Di 1500

Valeur lue sur abaque de

= 0,5

ey = 0,5 [(0,75 . 1284) + (0,2 . 1500)]

1,1 = 7,5 mm 92

• la valeur de ey = 1500 . 0,005 = 7,5 mm, il faut également vérifier la relation : eb = 0,0433 (0,75 R + 0,2 Di) eb = 0,0433 [(0,75 . 1284) + (0,2 . 1500)]

D i 0,55 P 0,667 f r

1500 0,55 1,1 0,667 274,5 92

eb = 0,0433 [ 963 + 300] . 5,460,55 . 0,01190,667 = 0,0433 . 1263 . 2,54 . 0,052 = 0,37 mm épaisseur du fond

1500 e = 9,06 mm + 3 mm = 12,06 mm e = 13 mm

• Épaisseur du fond inférieur (

2500)

Ce type de fond est assimilé à un fond torisphérique équivalent, qui pour valeur de rayon de calotte sphérique est égal à : R = 0,856 . 2500 = 2140 mm et pour valeur de rayon de la came égale à : r = 0,183 . 2500 = 457,5 mm

00524_B_F

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e = Max [(es) , (e y) , (e b )] -

es =

PR 2 fz – 0,5 P

es =

1,1 . 2140 2354 2354 = = (2 . 86,6 . 0,85) – (0,5 . 1,1) 147,2 – 0,55 146,6

es = 16,05 mm -

ey =

(0,75 R + 0,2 Di)

Valeur de

selon abaque

P f

• le terme 0,75 + 0,2 • le terme

Di P 2500 1,1 a pour valeur 0,75 + 0,2 = 0,0124 2140 86,6 R f

r 457,5 a pour valeur = 0,183 Di 2500

Valeur lue sur abaque de

= 0,5

ey = 0,5 [(0,75 . 2140) + (0,2 . 2500)]

1,1 = 13,3 mm 86,6

La valeur e y > 2500 . 0,005 = 12,5, il ne faut pas vérifier avec la valeur de eb. épaisseur fond

2500

e = 16,05 + 3 = 19,05 mm e = 20 mm

00524_B_F

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II -

DÉTERMINATION DE LA PRESSION D’ESSAI DE RÉSISTANCE a - Pression d’essai de résistance théorique La pression de l’essai de résistance doit être égale à la plus élevée des valeurs suivantes : -

Pessai = 1,43 Ps

-

fE Pessai = 1,25 Ps . ft

Pessai = 1,43 . 1,1 = 1,57 MPa

• Pour la zone de température 400°C Pessai400 = 1,25 . 1,1 .

170 = 2,69 MPa 86,6

• Pour la zone de température 360°C Pessai360 = 1,25 . 1,1 .

170 = 2,54 MPa 92

6900

389

b - Diagramme de pression d’essai de résistance pratique 2,69 MPa 2,694 MPa

Pep = 2,54 MPa

1100

0,084 MPa

21492 20450

D CONS 1093 A

Pep = 2,69 MPa

2,90 MPa 2,905 MPa

0,215 MPa

653

12450

2,763 MPa 2,774 MPa

Pression d'épreuve théorique

Charge hydrostatique

Pression d'épreuve pratique

00524_B_F

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III - CONTRAINTE APPLIQUÉE SUR LES DIVERS ÉLÉMENTS DE L’ENVIROLAGE LORS DE L’ESSAI DE RÉSISTANCE Dans une situation d’essai de résistance, la valeur du coefficient de soudure à appliquer est égale à z = 1. • Viroles cylindriques e =

P . Di 2 fz – P

2 e fz – P e = P Di 2 e fz = P Di + Pe f =

• Pour la virole de f essai =

P Di + Pe 2ez

1500 - Épaisseur = 14 mm - Pessai = 2,763 MPa (2,763 . 1500) + (2,763 . 14) 4144,5 + 38,68 4183,18 = = 2 . 14 . 1 28 28 f essai = 149 N/mm2 < max = 251 N/mm2

• Pour la virole de f essai =

2500 - Épaisseur = 22 mm - Pessai = 2,90 MPa (2,90 . 2500) + (2,90 . 22) 7250 + 63,8 7313,8 = = 2 . 22 . 1 44 44 f essai = 166 N/mm2 < max = 251 N/mm2

• Pour la virole tronconique e =

P . Di 1 . 2 fz – P cos

f =

• Tronc de cône =

2 e fz cos

– Pe cos

= P Di

2 e fz cos

= P Di + Pe cos

P Di + Pe cos 2 ez cos

2500 - Épaisseur = 25 mm - Pessai = 2,774 MPa - cos

f essai =

= 0,91

(2,774 . 2500) + (2,774 . 25 . 0,91) 6935 + 63,1 6998,1 = = 2 . 22 . 1 . 0,91 40 40 f essai = 174 MPa < max = 251 N/mm2

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• Fond elliptique es =

PR 2 fz – 0,5 P

2 e fz – 0,5 Pes = PR 2 e fz = P R + 0,5 Pe f =

• Pour le fond de f essai =

P R + 0,5 Pe 2ez

1500 - Épaisseur = 13 mm - Pessai = 2,69 MPa - R = 1284 mm (2,69 . 1284) + (0,5 . 2,69 . 13) 3453,9 + 17,48 3471,4 = = 2 . 13 . 1 26 26 f essai = 133 MPa < max = 251 N/mm2

• Pour le fond de f essai =

2500 - Épaisseur = 20 mm - Pessai = 2,905 MPa - R = 2140 mm (2,905 . 2140) + (0,5 . 2,905 . 22) 6216,7 + 31,95 6248,65 = = 2 . 22 . 1 44 44 f essai = 142 MPa < max = 251 N/mm2

00524_B_F

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C 7 -3/B

00524_B_F

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1.0425

1.0481

P265GH

P295GH

D MAC 1508 A

1.0345

Désignation numérique

P235GH

Désignation symbolique

Nuance d'acier

N 3)

N 3)

N 3)

État normal de livraison 1)

16 40 60 100 150

16 40 60 100 150

16 40 60 100 150

de >

16 40 60 100 150

16 40 60 100 150

16 40 60 100 150

à≤

Épaisseur de produit mm

235 225 215 200 185 4) 265 255 245 215 200 4) 295 290 285 260 235 4)

ReH N/mm2 min

Limite d'élasticité 2)

22

22 4) 440 à 570 4)

4)

22

460 à 580

4)

400 à 530

23 6)

4)

4)

410 à 530

24

25 5)

(Lo = 5,65 √So) A % min

350 à 480

360 à 480

Résistance à la traction Rm N/mm2

Allongement à la rupture

0

0

0

Température d'essai °C

4)

27

4)

27

4)

27

Moyenne sur 3 éprouvettes J min

Énergie de rupture par choc (éprouvette à entaille en V) KV

10

C 7 -3/B

CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES (valables pour les éprouvettes transversales)

11

LIMITE CONVENTIONNELLE D’ÉLASTICITÉ À 0,2 % À TEMPÉRATURES ÉLEVÉES(1)

Nuance d’acier

Désignation symbolique P235GH

P265GH

P295GH

P355GH

16Mo3

13CrMo4-5

00524_B_F

Désignation numérique

Épaisseur du produit

de >

t

Rp0,2

à

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

60

206

190

180

170

150

130

120

110

—

—

60

100

191

175

165

160

140

125

115

105

—

—

100

150

176

160

155

150

130

115

110

100

—

—

60

234

215

205

195

175

155

140

130

—

—

60

100

207

195

185

175

160

145

135

125

—

—

100

150

192

180

175

165

155

135

130

120

—

—

60

272

250

235

225

205

185

170

155

—

—

60

100

249

230

220

210

195

180

165

145

—

—

100

150

226

200

200

195

185

170

155

135

—

—

60

318

290

270

255

235

215

200

180

—

—

60

100

298

270

255

240

220

200

190

165

—

—

100

150

278

250

240

230

210

195

175

155

—

—

60

—

—

—

215

200

170

160

150

145

140

60

100

—

—

—

200

185

165

155

145

140

135

100

150

—

—

—

190

175

155

145

140

135

130

60

—

—

—

230

220

205

190

180

170

165

1.0345

1.0425

1.0481

1.0473

1.5415

1.7335

Limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % min, en N/mm 2 pour une température en °C de