CODAP 2010, Divisions 1, 2 et 3

Alain Bonnefoy (SNCT, France – abonnefoy@snct.org) Gérard Perraudin (SNCT, France – g.perraudin@wanadoo.fr)

RESUME Cette nouvelle édition des Divisions 1 et 2 du CODAP propose de nombreuses évolutions qui tiennent compte d’une part du retour d’expérience des utilisateurs et d’autre part des évolutions techniques les plus récentes ainsi que, dans le cadre européen, des dernières interprétations réglementaires.

La Partie Généralités offre notamment la possibilité de réaliser des équipements de catégorie de risque élevée sans contrôles non destructifs hormis les contrôles visuels. Dans cette même partie, des recommandations relatives à l’application du code dans le cadre de la réglementation russe ont été introduites.

Pour la Partie Matériaux, en complément aux mises à jour liées aux évolutions normatives, le code sera fourni avec une banque de données matériaux, développée en collaboration avec le CETIM, permettant d’accéder à l’ensemble des caractéristiques mécaniques des produits.

La Partie Conception et calculs a été aussi complétée et développée. Notamment, deux nouveaux chapitres ont été ajoutées, l’un permettant de prendre en compte pour les piquages, en supplément à la pression, les efforts extérieurs, l’autre introduit la conception par analyse sur la base des modes de défaillance (DBA).

Les Parties Fabrication d’une part et Contrôles – Essais – Inspection ont aussi fait l’objet de nombreuses mises à jour, en particuliers l’Annexe FA1 concernant les assemblages soudés dans l’optique d’une homogénéisation de l’ensemble des codes du SNCT ou encore l’ensemble des Annexes relatives aux contrôles afin de prendre en compte les dernières évolutions en la matière (Radiographie, Radiographie numérique,TOFD, … , Phased array, Emission acoustique…).

Enfin, faisant suite et complément indispensable aux Divisions 1 & 2 du CODAP, une nouvelle Division 3 a été crée avec pour objet de proposer des recommandations concernant le suivi en service et la maintenance de ces équipements. Ces recommandations sont destinées d’une part aux Exploitants et d’autre part aux Constructeurs intervenants sur les équipements et sont organisées selon le plan suivant :

Partie G - Généralités spécifiant notamment le domaine d’application des présentes recommandations, Partie M – Matériaux, Partie SI - Inspection - Aptitude au service décrivant les inspections recommandées ainsi que les critères d’interprétation des résultats de ces inspections, Partie RE - Réparations des appareils, Partie MO - Modifications des appareils, Partie F - Fabrication et Montage définissant les exigences techniques relatives aux interventions sur les appareils, Partie CE - Contrôles - Essais - Inspection après réparations ou modifications.

CODAP Division 1 et Division 2 Généralités

En Division 2, pour les appareils soumis aux exigences de la réglementation européenne, contenant un produit du groupe 1 ou du groupe 2 et dont la pression maximale admissible en service est inférieure ou égale à 4 bar, les exigences relatives aux contrôles non destructifs ont été réduites de manière drastique sous réserve du produit PS.V (≤ 100 000 bar.l), des matériaux constitutifs de l’appareil (groupes 1.1 et 8.1) et de l’application de mesures compensatoires portant notamment sur le coefficient de soudure (0,7), la contrainte nominale de calcul (0,9 f1) et le contrôle visuel de l’appareil (Figures 1a & 1b).

Des aménagements similaires ont été introduits pour les appareils contenant un produit du groupe 2 et dont la pression maximale admissible en service supérieure à 4 bar reste toutefois inférieure ou égale à 20 bar (Figure 1c).

Figures 1a, 1b et 1c

Toujours en Division 2 uniquement, pour les appareils soumis aux exigences de la réglementation européenne, il est possible désormais d’utiliser un coefficient de sécurité réduit sur la résistance à la traction :

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=+

875,1;

5,1MIN m

tp0,2 RR

1f

sous réserve toutefois d’appliquer différentes mesures compensatoires relatives aux matériaux mis en œuvre (nuances, composition chimique, certificat), aux dispositions constructives retenues (assemblages à pleine pénétration …), à l’analyse à la fatigue et aux contrôles non destructifs.

En complément, les contraintes nominales de calcul relatives à la boulonnerie ont été revues et adaptées en fonction de la méthode de calcul employée (Taylor Forge, NF EN 1591) ou du type d’application à laquelle la boulonnerie est destinée (ancrages…).

Enfin, d’une part, l’Annexe GA6 définissant les modalités d’application du CODAP dans le cadre de la réglementation chinoise à été mise à jour compte tenu de l’évolution de cette réglementation (Figure 2) et d’autre part une Annexe GA7 a été introduite, annexe définissant les modalités d’application du CODAP dans le cadre de la réglementation russe (Figure 3).

Figure 2

Figure 3

Matériaux Compte tenu de l’évolution régulière des normes relatives aux matériaux, l’ensemble des

tableaux relatifs aux nuances recommandées au titre de cette nouvelle édition a été mis à jour et complété tant en ce qui concerne les normes européennes harmonisées qu’en ce qui concerne les normes ASTM/ASME faisant l’objet des exigences complémentaires de l’Annexe MA6 (Figures 4a & 4b). A ce titre ont été notamment introduits les projets d’AEM relatives au Titane et Alliages de titane. De plus, cet ensemble a été complété par une section relative aux matériaux destinés au supportage des appareils (Figure 5).

Figure 4a

Figure 4b

Figure 5

En complément à ces mises à jour, les annexes de la Partie Matériaux ont été restructurées et complétées, notamment l’Annexe MA2 relative à la prévention des risques de rupture fragile.

Conception et calculs En dehors de différents compléments destinés à expliciter plus clairement différentes règles

(Section C4 : Pression Extérieure, Section C6 : Assemblages à brides – Modalités d’application de la norme NF EN 1591, C7 : Echangeurs tubulaires, Section C9 : Charges extérieures autre que la pression – Embases de jupe (Figure 6)…), deux ensembles de nouvelles règles ont été introduits. Le premier est une méthode alternative de dimensionnement de certaines ouvertures qui permet la prise en compte des efforts appliqués aux tubulures des piquages (Figure 7), le second concerne la vérification de la résistance par analyse directe des modes de défaillance (DBA : Design By Analysis).

Figure 6

Figure 7

Cette nouvelle approche, plus générale, est introduite en alternative aux règles d’analyse des contraintes et consiste à utiliser, pour chaque mode de défaillance à couvrir, une méthode de calcul spécifique :

– recherche du chargement limite pour la déformation excessive,

– vérification de l'accomodation, pour la déformation progressive.

Les calculs nécessaires à l’application de ces méthodes doivent être effectués dans le domaine élastoplastique. Le comportement des matériaux est simplifié au modèle élastique – parfaitement plastique. L'analyse porte sur les déformations et non plus sur les contraintes. Elle offre en outre une méthode d'analyse de la défaillance par instabilité (flambement), ce que ne permet pas l'analyse des contraintes. A noter que ces règles procèdent d'une logique de prise en compte des chargements homogène avec celle instituée par les Eurocodes de Construction Métallique (normes EN 1993), en faisant appel à la notion de pondération des charges. Dans le CODAP, les coefficients correspondants ont été fixés de manière à conduire à des marges de sécurité homogènes avec celles qui prévalent dans le reste de la Partie Calcul du Code (Figures 8, 9 et 10).

Figure 8

Figure 9

Figure 10

Fabrication La Partie Fabrication du CODAP a fait l’objet de différentes améliorations (règles relatives

au cintrage à froid ou à chaud des tubes, les traitements thermiques, ...) et a été complètée par des dispositions relative à la qualification des opérateurs de dudgeonnage.

Par ailleurs l’Annexe FA1 relative aux assemblages soudés à été mise à jour et complétée en particulier par les différents types d’assemblages de double enveloppe (Figure 11).

Figure 11

D’autre part, cette partie a été complétée par une annexe (FA2) concernant la soudabilité

des aciers, annexe proposant différentes recommandations portant sur la soudabilité proprement dite (carbone équivalent, risques de fissuration à froid ou à chaud, énergie de soudage, préchauffage …) mais aussi sur les produits d’apport en fonction du procédé utilisé (Figure 12).

Figure 12

Deux autres annexes ont aussi été complétées. L’Annexe FA3 (Figure 13)) d’une part qui précise dorénavant certaines dispositions relatives à la qualification des modes opératoires de soudage et l’Annexe FA4 dans laquelle les dernières fiches d’interprétation des normes NF EN 287 et NF EN ISO 15614 approuvées par le groupe de travail SNCT / AQUAP ont été introduites (Figures 14 et 15).

Enfin l’Annexe FA7 à été ajoutée, annexe qui propose une méthode permettant d’évaluer, pour les aciers non alliés ou faiblement alliés, l’évolution des caractéristiques mécaniques d’un assemblage soudé soumis à un traitement thermique de détensionnement (paramètre d’Hollomon-Jaffé)

Figure 13

Figure 14

Figure 15

Contrôles – Essais - Inspection La Section Contrôles a été mise à jour et complétée notamment (Annexe CEA1) en

fonction des modifications apportées à l’Annexe FA1 ainsi que les annexes relatives aux méthodes de contrôle.

A cet égard deux nouvelles possibilités ont été introduites ; d’une part le contrôle par radiographie numérisée avec plaques-images au phosphore et d’autre part le contrôle ultrasonore par traducteur multiéléments (Figure 16).

Figure 16

Les exigences relatives aux essais et notamment aux essais de résistance ont été précisées.

En particulier, pour les appareils exploités dans le domaine du fluage une détermination de la pression d’épreuve est proposée, détermination qui s’appuie sur la valeur extrapolée de la contrainte nominale de calcul définie pour les situations normales de service sans fluage. Les valeurs extrapolées sont fournies pour les aciers concernés en Annexe de la Partie Contrôles – Essais – Inspection.

CODAP Division 3 Structure de la Division 3 du CODAP

• Partie G - Généralités spécifiant notamment le domaine d’application des présentes recommandations,

• Partie SI - Inspection - Aptitude au service décrivant les inspections recommandées ainsi que les critères d’interprétation des résultats de ces inspections,

• Partie RE - Réparations des appareils définissant les exigences relatives aux réparations des appareils,

• Partie MO - Modifications des appareils définissant les exigences relatives aux modifications des appareils,

• Partie F - Fabrication et Montage définissant les exigences techniques relatives aux interventions sur les appareils,

• Partie CE – Contrôles – Essais - Inspection définissant les exigences relatives aux contrôles et aux essais après réparations ou modifications.

Partie G – Généralités

La Partie G – Généralités spécifie le domaine d’application de ces recommandations notamment dans les deux Annexes GA4 et GA5 :

• Annexe GA4 Appareils implantés et exploités sur le territoire français Appareils non soumis aux exigences de la réglementation française relative à l’exploitation des équipements sous pression.

• Annexe GA5 Appareils implantés et exploités sur le territoire français Appareils soumis aux exigences de la réglementation française relative à l’exploitation des équipements sous pression.

Ces deux annexes spécifient les dispositions réglementaires définissant en particulier :

• leurs champs d’application respectifs (Figure 17), • les conditions d’installation et d’exploitation des appareils concernés, • la documentation nécessaire relative à ces appareils (Dossier descriptif de

l’appareil, Dossier d’exploitation de l’appareil…), • lorsqu’il y a lieu, les exigences relatives aux inspections réglementaires, • lorsqu’il y a lieu, les exigences relatives à la déclaration de mise en service, • ainsi que les dispositions principales relatives aux interventions éventuelles sur les

appareils (interventions, réparations et modifications).

Figure 17

Partie M – Matériaux

Cette Partie, lorsque nécessaire, propose différentes possibilités d’identifier les matériaux mis en œuvre (Figure 18) initialement et, le cas échéant, permettant de définir les matériaux utilisables dans le cadre d’une réparation ou d’une modification.

Figure 18

Partie SI – Inspection - Aptitude au service Dans cette Partie les principaux modes d’endommagement envisagés sont décrits en liaison avec les conditions de service, les matériaux mis en œuvre et le type d’équipement considéré :

− Endommagements par perte d’épaisseur uniforme ou localisée : Corrosion galvanique, Corrosion atmosphérique, Corrosion sous isolation, Corrosion par l’eau de refroidissement, Corrosion par le dioxyde de carbone, Corrosion microbiologique, Corrosion par le sol, Corrosion caustique, Corrosion à haute température (Oxydation, Sulfuration, Carburation, Décarburation, Metal Dusting, ...), Corrosion sous contrainte, Erosion-corrosion.

− Endommagements métallurgiques (Fragilisation Graphitisation & Sphéroïdisation…) (Figure 19).

− Endommagement par fluage et sous contrainte.

− Endommagement par fatigue thermique ou mécanique.

− Endommagements dus à l’influence du milieu environnant.

− ...

Figure 19

Ces informations sont complétées par des recommandations quant aux moyens à utiliser pour détecter ces endommagements (moyens de mesure) et pour en évaluer la nocivité (critères) (Figure 20)

Figure 20

Enfin, en compléments aux exigences réglementaires, cette division, suggère des périodicités d’inspection en fonction des différents modes d’endommagement.

Partie RE - Réparations des appareils,

Cette partie décrit les exigences relatives aux interventions envisageables sur un appareil, interventions rendues nécessaires suite à l’évaluation de son aptitude au service réalisée après inspection et permettant de poursuivre son exploitation dans des conditions de sécurité acceptables.

Dans cette partie la conception initiale de l’appareil reste inchangée. Il en est de même pour les conditions d’exploitation de l’appareil (produit, conditions de service…) qui doivent être conformes aux exigences de la notice d’instruction et les conditions environnementales (vent, séisme...) ainsi que pour les exigences réglementaires.

Toutes les réparations décrites dans la présente partie qui devront par ailleurs être couvertes par le plan d’inspection de l’appareil sont des réparations permanentes et doivent faire l’objet des contrôles et, le cas échéant d’essais, définis en Partie CE de cette nouvelle Division.

Partie MO - Modifications des appareils,

Cette partie décrit les exigences relatives aux interventions envisageables sur un appareil, interventions rendues nécessaires suite à la modification de la conception, des conditions d’exploitation, des conditions environnementales ou encore des exigences réglementaires conduisant à des conditions d’étude plus sévères.

Les modifications couvertes par la présente partie sont les suivantes :

• Modification de la conception de l’appareil.

• Modification des conditions d’exploitation : Changement de produit ou changement des conditions d’exploitation (pression, température, corrosivité, fréquences et/ou vitesses de remplissage /vidange…).

• Modification d’une ou plusieurs conditions environnementales : Vent, séisme…

• Modification des exigences réglementaires.

Toutes les modifications décrites dans cette partie sont des modifications permanentes et devront être couvertes par le plan d’inspection de l’appareil.

Partie F - Fabrication et Montage Les règles de cette partie sont similaires à celles relatives aux appareils neufs mais

adaptées aux conditions initiales de fabrication (tolérances, qualification de modes opératoires….)

Partie CE – Contrôles – Essais - Inspection après réparations ou modifications.

Les contrôles et essais requis par cette partie portent uniquement sur les composants ayant fait l’objet de l’intervention et sur les travaux correspondants et comme pour la Partie Fabrication sont similaires à celles relatives aux appareils neufs et adaptées aux conditions initiales de fabrication et/ou aux modifications réalisées et tiennent compte des éventuelles exigences réglementaires.