Codes de conception

Ce document de mesures techniques couvre l'utilisation des normes de tuyauterie et la conception et la maintenance des systèmes de tuyauterie. Il est fait référence aux codes de pratique et aux normes pertinents.

Les documents de mesures techniques connexes sont :

Les critères de niveau 2 pertinents sont 5.2.1.5(35)a, b, c et 5.2.1.6(38)g.

Les systèmes de tuyauterie sont la méthode la plus couramment utilisée pour transporter des fluides dans les industries de transformation. L'intégrité des systèmes de tuyauterie dépend de diverses considérations et principes qui doivent être observés lors de la conception, de la construction et de l'entretien de la tuyauterie de l'usine de traitement. La tuyauterie est composée de nombreux composants, notamment des tuyaux, des brides, des supports, des joints, des boulons, des vannes, des crépines, des flexibles et des joints de dilatation. Ces composants sont disponibles dans une variété de matériaux, de types et de tailles et peuvent être fabriqués selon une norme nationale ou peut-être un article exclusif du fabricant. Les pipelines de transport ne sont pas inclus dans le champ d'application de ce document.

L'exploitant doit démontrer qu'il conçoit des systèmes de tuyauterie sur la base des exigences des normes acceptées au niveau national et utilise des personnes compétentes pour mettre en œuvre de bonnes pratiques de conception en ce qui concerne la conception mécanique et de processus.

Certaines entreprises publient leurs propres normes internes de tuyauterie sur la base des informations pertinentes des normes nationales et du secteur industriel. Ces normes internes incluent souvent la sélection des matériaux et d'autres éléments nécessaires pour spécifier les tuyaux et les composants du système de tuyauterie pour les fluides spécifiques manipulés par l'entreprise. Si tel est le cas, l'entreprise doit démontrer qu'elle respecte la norme, que la norme a été élaborée par des personnes compétentes et qu'elle fait l'objet d'un examen périodique.

Les tuyaux et les composants de tuyauterie sont normalement fabriqués pour répondre aux exigences des normes nationales telles que le code ASME B31 pour la tuyauterie sous pression ou les brides circulaires BS 1560 pour tuyaux, vannes et raccords. La fabrication selon ces normes garantit que les articles sont adaptés à une utilisation dans des conditions de fonctionnement spécifiques. Normalement, une norme définit les contraintes admissibles et les plages de température et de pression sous lesquelles le composant de tuyauterie peut être utilisé. En outre, certains groupes sectoriels de l'industrie publient des normes pour la manipulation de substances spécifiques. À titre d'exemple, Euro Chlor publie des normes pour les systèmes de tuyauterie de chlore et l'Association du gaz GPL publie des normes pour les systèmes de tuyauterie GPL.

Alors que les aciers au carbone et inoxydables sont des matériaux de construction couramment utilisés, on utilise de plus en plus des systèmes de tuyauterie non métalliques et revêtus ou en plastique. La sélection du matériau de construction doit tenir compte des variations des conditions de procédé qui peuvent se produire dans des conditions de perturbation prévisibles. La résistance de certains matériaux change considérablement à des températures élevées. En règle générale, la résistance mécanique des tuyauteries et des soufflets en plastique diminue considérablement à des températures élevées. Les aciers peuvent souffrir de rupture fragile à basse température. L'exploitant doit démontrer que des procédures sont en place pour s'assurer que les écarts dans les conditions de procédé telles que la température, la pression et la composition du fluide sont identifiés et évalués par rapport à la conception de la tuyauterie.

La corrosion / érosion due à l'écoulement de fluide se produit dans la tuyauterie. En pratique, pour les canalisations, il est habituel de sélectionner des matériaux de construction qui se corrodent lentement à une vitesse connue et de prévoir la perte de matériau due à la corrosion/érosion. Tous les composants de la tuyauterie tels que les joints et les soufflets doivent être compatibles avec le fluide. L'exploitant doit démontrer qu'il a mis en place des procédures pour garantir la sélection et l'utilisation correctes des matériaux de construction dans les systèmes de tuyauterie.

La corrosion de la surface extérieure des composants et des supports de la tuyauterie peut apparaître sous forme de piqûres ou de crevasses. La peinture selon une spécification appropriée prolongera considérablement la période jusqu'à l'apparition de la corrosion, mais la durabilité de la finition de la peinture dépend en grande partie de la qualité de la préparation de la surface. Une isolation mal installée peut fournir des conditions idéales pour la corrosion et doit être protégée contre les intempéries ou autrement contre l'humidité et les déversements pour éviter le contact du matériau humide sur les surfaces de l'équipement. L'application d'un revêtement imperméable tel que du bitume à l'extérieur de la tuyauterie est bénéfique dans certaines circonstances. Envelopper ou scotcher la tuyauterie pour assurer la protection est également une pratique courante. La protection cathodique est une méthode électrochimique de contrôle de la corrosion qui a trouvé une large application dans la protection des structures souterraines en acier au carbone telles que les tuyauteries et les réservoirs contre la corrosion du sol. La surface métallique de l'équipement de traitement est transformée en cathode dans un circuit électrolytique pour éviter le gaspillage de métal.

L'exploitant doit démontrer qu'il a mis en place des programmes d'inspection et de maintenance pour les systèmes de tuyauterie transportant des fluides dangereux et en particulier pour les tuyauteries calorifugées.

Les joints de tuyauterie sont souvent le point de fuite sur les systèmes de tuyauterie et le nombre de joints dans les systèmes de tuyauterie doit être minimisé dans la mesure du possible. Les joints peuvent être soudés de manière permanente pour les systèmes à haute intégrité ou des types reformables tels que des raccords à bride, vissés ou à compression peuvent être utilisés. Les joints soudés doivent répondre aux exigences d'une norme telle que BS 2971 « Spécification pour le soudage de classe II des tuyauteries en acier au carbone pour le transport de fluides ». Les soudures doivent être inspectées par une méthode appropriée en fonction des exigences de l'application. La radiographie et les ultrasons sont largement utilisés là où des soudures à haute intégrité sont requises. L'exploitant doit démontrer que des procédures sont en place pour s'assurer que le niveau approprié d'intégrité est fourni par la méthode d'assemblage utilisée.

Le manque de considération des contraintes, des réactions et du mouvement de la tuyauterie et de l'équipement connecté lors de la phase de conception peut entraîner une défaillance des supports, des fuites au niveau des joints à bride, une déformation des corps de vanne et une défaillance d'éléments en ligne tels que les soufflets. Notamment, la catastrophe de Flixborough s'est produite en raison d'une défaillance du soufflet. L'exploitant doit démontrer que des personnes compétentes réalisent la conception mécanique des systèmes de tuyauterie.

Les tuyauteries contenant des fluides dangereux doivent être protégées contre les dommages causés par les impacts mécaniques externes, les fuites des tuyauteries adjacentes et les sources de chaleur externes. Les canalisations doivent être acheminées de manière à prendre en compte l'exigence d'un accès sûr pour l'exploitation, l'inspection et la maintenance. Les supports de tuyauterie et les ponts doivent être conçus avec une résistance mécanique suffisante pour les charges exercées sur eux et pour la résistance aux impacts du trafic, le cas échéant. Des barrières Armco ou l'équivalent doivent être utilisées pour protéger les canalisations à proximité des routes.

Pour les fluides dangereux, la tuyauterie doit éviter les « jambes mortes » et être conçue pour faciliter le drainage afin d'éviter le piégeage du fluide. Les poches doivent être évitées dans les tuyauteries transportant des boues, des fluides qui peuvent créer des blocages ou former des condensats corrosifs. La conception des systèmes d'échantillonnage doit être adaptée au danger du fluide et tenir dûment compte des problèmes tels que le gel ou la formation de solides/hydrates provoquant des blocages. La double vanne ou l'utilisation de systèmes d'échantillonnage exclusifs à haute intégrité sont susceptibles d'être appropriées pour l'échantillonnage de substances dangereuses. L'exploitant doit démontrer que des procédures sont en place pour garantir que l'orientation et l'acheminement des canalisations minimisent à la fois la probabilité de perte de confinement et toute perte ultérieure d'inventaire de substances toxiques ou inflammables, et que des mesures sont installées pour protéger les canalisations si nécessaire.

Lors de la conception, le fonctionnement de chaque système de tuyauterie doit être clairement compris non seulement dans des conditions normales, mais également dans les conditions survenant lors du démarrage, de l'arrêt et à la suite de perturbations du processus. Ces éléments devraient également être abordés lors des études du projet HAZOP. L'exploitant doit démontrer que des procédures sont en place pour s'assurer que les phénomènes connus pour causer des problèmes dans les systèmes de tuyauterie sont pris en compte et pris en compte dans la conception mécanique ou conçus dans la mesure du possible. Ceux-ci devraient inclure :

La vanne est le principal moyen d'isoler l'équipement de traitement et est fournie à la fois pour la maintenance et à des fins d'urgence. Pour l'entretien, il est également nécessaire de tenir compte des exigences pour répondre aux normes d'isolation (stores de lunettes, etc.). Lorsqu'une isolation est prévue, il est possible de piéger le liquide entre des vannes fermées et, dans certaines circonstances, des changements de température dans le fluide peuvent entraîner une dilatation thermique du liquide piégé et une perte de confinement. L'emplacement des vannes d'isolement doit être une considération primordiale lors des études HAZOP. L'exploitant doit démontrer que des procédures sont en place pour identifier les exigences relatives à l'isolement sûr de l'usine de traitement à des fins d'urgence et de maintenance. Lorsque la dilatation thermique est un problème, l'opérateur doit être en mesure de démontrer que des programmes de formation et de sensibilisation ont eu lieu et que la décompression a été installée si nécessaire.

Lorsqu'un fluide s'écoule dans un tuyau, de l'électricité statique est générée. Les propriétés conductrices du fluide et du système de tuyauterie affectent le processus de charge et, dans certains cas, il est nécessaire de limiter les débits pour contrôler la génération d'électricité statique. Il existe une exigence de base pour la mise à la terre de l'équipement de procédé afin d'empêcher l'inflammation de vapeurs inflammables par décharge statique. L'opérateur doit démontrer que des procédures sont en place pour s'assurer que la conception de la tuyauterie répond aux exigences des codes de pratique standard tels que BS 5958 : 1991 pour le contrôle de l'électricité statique. De plus, des procédures doivent être en place pour le test périodique de la continuité à la terre de la tuyauterie si nécessaire.

Les spécifications de fabrication doivent spécifier les procédures de soudage et d'assemblage, les tolérances d'alignement, les limites de défauts, l'étendue des tests visuels et non destructifs. Les tuyauteries doivent être construites conformément aux isométriques signés par des personnes compétentes. Des tests de pression doivent être effectués selon des procédures écrites pour confirmer un confinement adéquat dans les conditions du procédé. Des procédures de mise en service doivent être en place pour s'assurer que la tuyauterie installée est inspectée avant utilisation afin d'identifier tout défaut de conception pouvant avoir été introduit au stade de la construction et de confirmer l'adéquation à l'utilisation.

Des systèmes de contrôle des magasins doivent être en place pour s'assurer que seuls les articles adaptés au processus particulier peuvent être retirés pour les travaux de réparation/remplacement. De même, les contrôles d'achat doivent garantir que les matériaux achetés sont adaptés à la tâche de traitement particulière. L'exploitant doit démontrer que des systèmes robustes sont en place pour contrôler l'achat, le stockage et la distribution de matériaux et d'articles destinés à être utilisés dans des installations de traitement dangereuses. Les modifications des spécifications, etc. doivent être prises en compte dans le cadre des systèmes de contrôle des modifications.

Des aciers spéciaux sont nécessaires pour manipuler le chlore à basse température afin d'éviter la fragilisation et à haute température, le chlore brûle l'acier doux. Le débit de chlore liquide à travers la tuyauterie est limité pour éviter d'enlever le revêtement de chlorure ferrique sur la surface de la tuyauterie qui protège contre l'érosion/corrosion. Le chlore gazeux humide corrode l'acier doux et l'acier revêtu d'ébonite est utilisé pour cette tâche. Là où les ROSOV peuvent piéger le chlore liquide, une décharge de pression est installée sur le pipeline.

Pour les liquides hors sol, des tuyaux sans soudure en acier au carbone sont utilisés et les joints peuvent être soit à brides, soit soudés. Les raccords vissés ne sont autorisés que sur des diamètres de tuyau jusqu'à 50 mm et les raccords à compression ne peuvent pas être utilisés. Les tuyauteries en cuivre et en polyéthylène ne sont pas autorisées en service liquide, mais le cuivre peut être utilisé en service vapeur pour les tuyaux jusqu'à 15 mm de diamètre en conjonction avec des raccords à compression.

L'acier doux ou l'acier inoxydable peuvent être utilisés avec de l'oxyde d'éthylène, cependant l'acier doux doit être exempt de rouille pour empêcher l'initiation d'une polymérisation exothermique. Les joints à brides doivent avoir des joints d'étanchéité en PTFE enroulés en spirale en acier inoxydable ou des joints Fluon piégés. Le CAF ne convient pas à une utilisation au-dessus de 25°C et le caoutchouc naturel n'est pas autorisé. Les joints doivent être réduits au minimum.

Il existe un grand nombre de normes britanniques couvrant les composants pouvant être présents dans un système de tuyauterie, tels que :

Certaines des normes plus générales et des codes de pratique d'intérêt sont donnés ci-dessous.

Davantage de ressources