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APPAREILS À PRESSION MULTICOUCHES ET FRETTÉS __________________________________

APPAREILS À PRESSION MULTICOUCHES ET FRETTÉS _________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. A 876 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique 1. Présentation générale 1.1 Historique La demande importante du marché qui s’est manifestée au cours de la Seconde Guerre mondiale pour des produits de synthèse, des produits dérivés du charbon puis du pétrole, a poussé les chimistes à améliorer leurs procédés. Cette amélioration s’est faite dans le sens de l’augmentation de la production, donc de la taille des unités et des appareils, et dans le sens de l’augmentation de la productivité, donc des rendements avec une élévation des températures et des pressions. Les appareils à pression ont vu leur taille croître de façon spectaculaire, on a parlé de gigantisme, et leurs performances suivre la même voie. Pour illustrer ce phénomène, disons que le diamètre d’un réacteur de synthèse de l’ammoniac est passé de 1 000 à 3 600 mm et sa masse de 100 à 1 000 t. Il a fallu, de ce fait, abandonner la technologie traditionnelle qui consistait à forger, en une pièce, les appareils à haute pression, et évoluer vers des technologies permettant d’assembler des composants par soudage. La chaudronnerie lourde était née. Pour aller encore plus loin dans l’augmentation des épaisseurs, nécessitée par l’accroissement des pressions et des températures, l’idée est venue de constituer des parois résistantes de plusieurs couches superposées. L’appareil multicouche était inventé. 1.2 Terminologie Appareils multicouches : appareils dont le corps, et dans certains cas les fonds, sont constitués d’au moins deux couches séparées. Appareils frettés : appareils qui sont renforcés par des anneaux circulaires glissés sur le corps cylindrique. Les appareils peuvent subir une opération de précontrainte qui a pour but de modiﬁer la valeur des contraintes internes. Couches : parois successives qui forment la partie résistante de l’appareil ; elles sont construites à partir de tôles formées en coquilles, envirolées ou enroulées. Des anneaux forgés ou laminés circulairement peuvent être également utilisés. Insert : couche inerte qui est placée entre le chemisage et les couches. Chemisage : couche interne du corps et, éventuellement des fonds, qui sert de membrane d’étanchéité et, pour certains processus de fabrication, de noyau support des couches résistantes. Le système d’unités qui a été choisi et utilisé est le Système Inter- national (SI). Toutes les formules sont homogènes et donc utilisables avec tout autre système d’unités cohérent. Il est habituel et commode d’adopter les unités suivantes : — longueur : le millimètre (mm) ; — pression, contrainte : le mégapascal (MPa) ; nous rappelons que 1 MPa = 106 Pa = 10 bar. Les règles du dessin industriel ont été utilisées pour les croquis. Les cotes y sont exprimées en millimètres. 2. Technologies 2.1 Description 2.1.1 Appareils multicouches La ﬁgure 1 montre les types de construction les plus usités pour les corps. Sur la ﬁgure 1a, le corps est constitué de viroles obtenues par un empilement de coquilles formées au préalable et soudées les unes sur les autres à l’aide de soudures longitudinales. Un noyau est nécessaire pour commencer la fabrication. Un insert peut éven- tuellement être utilisé. Les viroles obtenues sont de grande lon- gueur car les tôles sont placées longitudinalement, c’est-à-dire la longueur de la tôle suivant la génératrice. Figure 1 – Viroles multicouches types uploads/Industriel/ 1-fgdc.pdf