Dernière modification: 03/08/2023
LA QUESTION :
Les normes techniques exigent souvent un test d’étanchéité externe sur les composants utilisés dans une installation de gaz, voire sur l’installation elle-même ; cependant, la mesure des fuites de gaz n’est pas toujours facilement réalisable. Comment effectuer ce test ?
CONSIDÉRATION :
Le contrôle d’étanchéité est essentiel pour chacun des composants d’une installation de gaz : chaque fuite de gaz augmente le risque d’incendie et d’explosion. Pour aider les fabricants et les utilisateurs à gérer les risques, les normes de produits indiquent les taux de fuite maximaux autorisés pour chaque composant. On en trouve un exemple dans la norme EN 13611, qui concerne les dispositifs de sécurité et de contrôle pour les brûleurs et les équipements utilisant des combustibles gazeux et/ou liquides. Dans ce cas, la recommandation est la suivante
[7.2.1] « les commandes de gaz doivent être étanches, conformément aux taux de fuite indiqués dans le tableau 3 »
Il n’y a pas que les composants individuels qui sont soumis à des limites de taux de fuite : des usines à gaz entières font également l’objet de recommandations en matière d’étanchéité. Par exemple, la norme ISO 13577-3 (Fours industriels et équipements de traitement associés – Sécurité – Production et utilisation de gaz pour atmosphères protectrices et réactives) stipule ce qui suit :
« [4.2.7] […] Le taux de fuite externe ne doit pas donner lieu à des conditions dangereuses, combustibles et/ou toxiques, dans les circonstances prévues de l’équipement ou de l’installation. [Il est généralement admis qu’un taux de fuite externe de 1≈dm3(n)/h pour le gaz ou de 1≈cm3(n)/h pour le méthanol ne créera pas de conditions dangereuses dans une installation industrielle ventilée typique ».
D’un point de vue pratique, la mesure des taux de fuite dans une grande installation peut s’avérer extrêmement complexe ; même en considérant un seul composant, tel qu’une vanne, il n’est pas facile de quantifier exactement la valeur du taux de fuite.
Il existe cependant une méthode plus simple pour quantifier les pertes, à savoir la mesure de la perte de pression. Une fois que toutes les ouvertures de l’usine à gaz ont été fermées et que la pression interne est portée à la valeur de test, les fuites de gaz génèrent une perte de pression interne, une perte facilement mesurable à l’aide d’un manomètre. Une fois la perte de pression mesurée, elle peut être reliée au taux de fuite au moyen de la formule appropriée.
La norme EN 13611 [annexe C.2] illustre elle-même la manière d’appliquer cette méthode, en donnant à la fois les conditions d’essai et la formule :
qL=0.1185*Vg*(p’abs-p »abs)
- qL est le taux de fuite [cm3/h]
- Vg est le volume total de la commande testée et de l’appareil d’essai [cm3].
- p’abs est la pression absolue au début de l’essai [kPa]
- p »abs est la pression absolue à la fin de l’essai [kPa].
La formule est dérivée de l’équation générale des gaz et se réfère à un essai d’une durée de 5 minutes dans des conditions normales.
Cependant, un test de 5 minutes peut ne pas être suffisant : La norme EN 13577, par exemple, fixe la durée minimale de l’essai à 30 minutes pour les usines à gaz, et un essai encore plus long peut être nécessaire pour générer une variation de pression suffisamment importante pour être mesurable. La formule peut alors être étendue à la forme suivante :
qL=35.529*Vg*(p’abs-p »abs)*(Δt)-1
- Δt durée de l’essai [s].
En utilisant cette formule, il est également possible de déduire la durée minimale de l’essai, en connaissant la sensibilité de l’instrument de mesure de la perte de pression. De cette manière, le testeur n’a pas besoin d’utiliser des outils à haute sensibilité, mais peut simplement prolonger la durée du test.
Δtmin=35.529*Vg*(Δpmin)*(qL-MAX)-1
- Δtmin durée minimale de l’essai pour détecter les taux de fuite supérieurs à la valeur la plus élevée autorisée [s].
- Vg est le volume total de la commande testée et de l’appareil d’essai [cm3].
- Δpmin variation de pression la plus faible détectable par l’instrument [kPa]
- qL-max débit de fuite le plus élevé autorisé par la norme [cm3/h].
Si aucune perte de pression n’est mesurée après le temps minimum Δtmin, l’étanchéité de l’installation est conforme à la norme.
Conclusion :
Le test d’étanchéité est l’un des tests les plus courants dans le monde des usines à gaz, tant pour les composants individuels que pour l’ensemble de l’usine. L’une des façons les plus simples d’obtenir les taux de fuite est de les dériver de la perte de pression qu’ils génèrent. Grâce à la formule appropriée et à une mesure par manomètre, il est donc possible d’obtenir les fuites de gaz et de les comparer à la valeur limite donnée par les normes.