Les feux torche accidentels, ou jets enflammés provenant de fuites sous haute pression représentent un risque critique dans les raffineries de pétrole, les usines pétrochimiques et de production de gaz, surtout en structures offshore. Ces feux induisent des flux thermiques extrêmement convectifs et radiatifs et des effets fortement érosifs lorsque le jet enflammé impacte un élément. Les sollicitations thermiques exercées sur les produits testés ne peuvent pas être reproduites dans les fours conventionnels en vue d’évaluer leur performance au feu. C’est pourquoi le mode opératoire prescrit par la norme ISO 22899-1 a été adopté. Il permet la simulation d’un feu torche à grande échelle sur des éléments structuraux. Cet essai vise à fournir une indication de la performance des matériaux de protection passive contre l’incendie.

         

Une étude numérique basée sur la méthode VIRGILE a été réalisée. Elle propose et valide un modèle numérique du dispositif d’essai selon le code FDS de conception tridimensionnelle CFD. Le modèle est axé sur les charges thermiques à proximité des éléments soumis à essai, en vue de prévoir les charges thermiques près de la cible et le jet subséquent en aval de la zone de déclenchement, où se produit la combustion. Les configurations extérieures et intérieures types décrites dans la norme de référence sont modélisées. Les caractéristiques de la flamme et des charges thermiques obtenues sont ensuite comparées à des résultats expérimentaux.

La corrélation de ces deux caractéristiques est raisonnablement bien établie. Une fois calculées les sollicitations thermiques sur l’éprouvette, les conditions aux limites sont évaluées et appliquées à la face exposée au feu du matériau, en prenant en compte le maillage de l’inhomogénéité des charges thermiques. Une analyse du transfert thermique dans les éléments est réalisée en employant le code SAFIR de type élément fini. Le modèle virtuel de feu torche permet ainsi l’évaluation préalable de l’épaisseur de la protection et peut être utilisé pour optimiser la configuration d’un matériau de protection.

Toutefois, aucune charge mécanique n’est prise en compte dans cette étude. Le couplage thermomécanique est la prochaine étape de la modélisation d’un feu torche.

Ces travaux ont été présentés lors du séminaire annuel organisé par Efectis sur la sécurité incendie dans l’industrie pétrolière et gazière / sécurité incendie maritime, et à l’occasion du congrès international CMN 2017 (Congress on Numerical Methods in Engineering).

 

Contact: Virginie Drean – [virginie.drean@efectis.com]

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