Le BLEVE, Phénoménologie et modélisation des effets thermiques

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1 Méthodes pour l évaluation et la prévention des risques accidentels (DRA-006) Le BLEVE, Phénoménologie et modélisation des effets thermiques Ω-5 Direction des Risques Accidentels Septembre 2002

2 Le BLEVE, Phénoménologie et modélisation des effets thermiques INERIS DIRECTION DES RISQUES ACCIDENTELS Septembre 2002

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4 Répertoire des modifications Révision Relecture Application Modifications Version 1 Septembre 2002 Octobre 2002 Création du document Version 1 du 20/09/02 2/116

5 PREAMBULE Le présent document a été établi : - au vu des données scientifiques et techniques disponibles ayant fait l objet d une publication reconnue ou d un consensus entre experts, - au vu du cadre légal, réglementaire ou normatif applicable. Il s agit de données et informations en vigueur à la date de l édition du document, le 20 septembre Le présent document comprend des propositions ou recommandations. Il n a en aucun cas pour objectif de se substituer au pouvoir de décision du ou des gestionnaire(s) du risque ou d être partie prenante. Version 1 du 20/09/02 3/116

6 TABLE DES MATIERES 1 OBJECTIF ET DOMAINE D APPLICATION Contexte général Objectifs Domaine d application Plan retenu EXEMPLES DE BLEVE RETOUR D EXPÉRIENCE Bleve sans boule de feu Bleve ayant donné matière à la formation d'une boule de feu Accidents recensés dans la base ARIA du BARPI Conclusions sur le retour d'expérience RESULTATS EXPÉRIMENTAUX Essais du N.F.P.A Essais à moyenne échelle de BIRCK et al Projet communautaire J.I.V.E Les essais de BRITISH GAS L essai du B.A.M Conclusions THÉORIE DU BLEVE Rappel : température limite de surchauffe Premiers éléments de définition Les différents types de BLEVE Comparaison des BLEVE "froids" et "chauds" Conclusions MODÉLISATION DES EFFETS THERMIQUES D UN BLEVE Etapes de la démarche. Caractéristiques de la boule de feu Flux thermiques Version 1 du 20/09/02 4/116

7 5.3 Modélisations des effets thermiques d'un BLEVE PRÉVENTION DU BLEVE CONCLUSIONS GLOSSAIRE BIBLIOGRAPHIE LISTE DES ANNEXES 116 Version 1 du 20/09/02 5/116

8 1 OBJECTIF ET DOMAINE D APPLICATION 1.1 CONTEXTE GENERAL Depuis l année 2000, le Ministère en charge de l Environnement (anciennement Ministère de l Aménagement du Territoire et de l Environnement devenu Ministère de l Ecologie et du Développement Durable) finance un programme d études et de recherches, intitulé «Recueil des méthodes utilisées à l INERIS dans le domaine des risques accidentels» (DRA-006). L objet de ce programme est de réaliser un recueil global formalisant l expertise de l INERIS dans le domaine des risques accidentels. Ce recueil sera constitué de différents rapports consacrés aux thèmes suivants : les phénomènes physiques impliqués en situation accidentelle (incendie, explosion, BLEVE ) l analyse et la maîtrise des risques, les aspects méthodologiques pour la réalisation de prestations réglementaires (étude de dangers, analyse critique..) Chacun de ces documents reçoit un identifiant propre du type «Ω-X» afin de faciliter le suivi des différentes versions éventuelles du document. In fine, ces documents décrivant les méthodes pour l évaluation et la prévention des risques accidentels, constitueront un recueil des méthodes de travail de l INERIS dans le domaine des risques accidentels. 1.2 OBJECTIFS L objet du présent document est de présenter une synthèse de l état des connaissances sur le risque de BLEVE pouvant survenir dans capacités de stockage de gaz liquéfiés. Le BLEVE (acronyme de Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), peut-être défini en première approche comme une vaporisation violente à caractère explosif consécutive à la rupture d un réservoir contenant un liquide à une température significativement supérieure à sa température normale d ébullition à la pression atmosphérique. L objectif de ce document est de : - dégager, sur la base d accidents passés et de différents essais instrumentés, une typologie et une théorie du phénomène de BLEVE, - présenter une synthèse de quelques modèles disponibles pour décrire les effets thermiques engendré par un BLEVE, en comparant des simulations à des résultats d essais et au retour d expérience d accidents passés, - ouvrir quelques pistes pour la prévention du BLEVE. Version 1 du 20/09/02 6/116

9 1.3 DOMAINE D APPLICATION Tous les stockages de gaz liquéfiés sous pression sont susceptibles d être le siège d un BLEVE. En effet, le BLEVE est associé avant tout à un changement d état à caractère explosif, et non à une réaction de combustion comme c est le cas des explosions de nuages de gaz. Ainsi, il n est pas nécessaire que le produit concerné soit inflammable pour parler de BLEVE. Toutefois, comme le montre l accidentologie, cette dernière caractéristique présente généralement un caractère aggravant. Les effets d un BLEVE sur l environnement se manifestent généralement de trois manières : - la propagation d une onde de surpression, - la projection de fragments à des distances parfois très importantes, - et, dans le cas d un BLEVE de liquide inflammable, la formation d une boule de feu dont le rayonnement thermique peut devenir prépondérant en terme de conséquences. Dans ce rapport, seule la modélisation des effets thermiques des BLEVE d hydrocarbures sera abordée. Les effets de pression et de projection de fragments feront l objet d un autre rapport spécifique. De même, les effets liés à un éventuel caractère toxique des produits susceptibles de donner matière à un BLEVE ne seront pas abordés dans la présente étude. 1.4 PLAN RETENU Le présent rapport est divisé en dix chapitres. Après ce premier chapitre présentant brièvement les objectifs de cette étude, - le deuxième chapitre est dédié à l accidentologie du BLEVE et au retour d expérience, - le troisième chapitre présente quelques résultats d essais de BLEVE à moyenne et grande échelle, - le quatrième chapitre tente d exposer la théorie du BLEVE, - le cinquième chapitre propose quelques modélisations de BLEVE d hydrocarbures, en s attachant à décrire les effets thermiques, - le sixième chapitre ouvre quelques pistes pour la prévention du BLEVE, - le septième chapitre regroupe les principales conclusions de l étude. Dans les trois chapitres restant sont regroupés un glossaire des principales abréviations utilisées, une bibliographie et une liste d annexes. Version 1 du 20/09/02 7/116

10 2 EXEMPLES DE BLEVE RETOUR D EXPERIENCE Ce chapitre présente, en premier lieu, divers accidents ayant conduit à des BLEVE en l'absence d'incendie. Dans un second temps, sont exposés des cas ayant impliqué des liquides inflammables et donné matière à l'apparition de boules de feu (C.C.P.S., 1994). Dans une troisième partie enfin, l'ineris présente les résultats de l'interrogation du BARPI (Bureau d'analyse des Risques et des Pollutions Industrielles) relativement au phénomène de BLEVE. 2.1 BLEVE SANS BOULE DE FEU DEFAILLANCE D'UN WAGON CONTENANT DU DIOXYDE DE CARBONE (HALTERN, EX- RFA, 02/09/1976) Un wagon rempli à 90 %, contenant quelques 231 tonnes de CO 2, a explosé. Le contenu du wagon était à une pression de 7 bar et à une température de -15 C. Peu avant l'explosion, il aurait été observé que le wagon évacuait du dioxyde de carbone par sa soupape de sécurité. Il n'est pas clairement établi si l'explosion s'est produite avant ou après une collision avec d'autres wagons. Des fragments du réservoir ont été retrouvés à des distances supérieures à 360 mètres du lieu de l'accident. D'autre part, trois autres wagons vides situés trois voies plus loin ont été soufflés par l'explosion et ont ainsi déraillé. Une personne fut tuée dans l'accident. L'analyse post-accidentelle d'un fragment aurait indiqué que la rupture de la citerne a été de type fragile EXPLOSION D'UN RESERVOIR DE STOCKAGE DE DIOXYDE DE CARBONE LIQUIDE (REPCELAK, HONGRIE, 02/01/1969) Cet accident s'est produit dans une centrale de production de dioxyde de carbone. Ce produit était liquéfié et refroidi par l'intermédiaire d'un circuit de réfrigération à l'ammoniac puis stocké dans des réservoirs sous une pression de 15 bars et à une température de l'ordre de 30 C. L'installation comportait trois réservoirs de stockage situés approximativement à 15 mètres du bâtiment de production. Les conditions de l'accident furent les suivantes (le lecteur se rapportera à la figure 1 ciaprès) : à 1h50, le remplissage d'un réservoir (C), avec le dioxyde de carbone produit débute, et à 2h24, pendant le remplissage, le réservoir explose, suivi, quelques instants plus tard, de l'explosion d'un autre réservoir (D). Ces deux explosions produisent l'arrachement du réservoir (A) de ces fondations et sa perforation par l'un de ses supports, provoquant ainsi, dans son flan, une brèche dont la surface fut estimée à environ 90 cm 2. Le rejet de CO 2 par cette brèche entraîne, par réaction, la mise en mouvement du réservoir à travers l'installation (effet fusée) provoquant ainsi la mort de cinq personnes. Version 1 du 20/09/02 8/116

11 Des fragments, projetés dans toutes les directions, provoquèrent la mort de 4 personnes supplémentaires et atterrirent à plus de 400 mètres. Un fragment de 1000 kg fut notamment projeté à plus de 250 mètres. Une quinzaine de personnes furent blessées, dont certaines ont subi des gelures partielles. La cause la plus probable retenue pour cet incident est un sur-remplissage dû à une défaillance du système de jauge (vraisemblablement le gel du détecteur de niveau). Par ailleurs, il semblerait que le matériau de fabrication de plusieurs cuves n'était pas adapté aux faibles températures. Organisation de la centrale avant l'explosion 1- Batiment de purification 2- Laboratoire de procédé 3- Unité de remplissage 4- Magasin 8- Aire de stockage de dioxyde de carbone Figure 1 : Site de production de CO 2 de REPCELAK EXPLOSION D'UN CAMION CITERNE CONTENANT DE L'OXYGENE LIQUIDE (BROOKLYN, NEW YORK, USA, 30/05/1970) Un camion citerne est rempli de 14 tonnes d'oxygène liquide. Il stationne ainsi chargé pendant toute une nuit, puis, le lendemain, est utilisé pour effectuer une livraison de 1,9 tonnes au réservoir d'un hôpital. Après la livraison le conducteur débranche les tuyaux destinés à la livraison et commence à manœuvrer son camion. La citerne se rompt soudainement et un incendie très violent se développe autour du camion, dans l'atmosphère très enrichie en Version 1 du 20/09/02 9/116

12 oxygène. Le chauffeur et un gardien sont mortellement atteints, et 24 autres personnes sont blessées par des éclats de verre ainsi que par les effets directs du BLEVE. Quatre pompiers et deux policiers sont légèrement blessés pendant l intervention des secours. On observe des bris de vitres à plus de 180 mètres. Les investigations qui suivirent suggérèrent que la rupture complète du réservoir s'était propagée en moins d'une seconde, ce qui permet d'envisager que la montée en pression fut très rapide. Il paraît ainsi probable que l'accident ait eu pour causes une série de réactions chimiques qui auraient déclenché une violente oxydation exothermique de l'aluminium composant la citerne. 2.2 BLEVE AYANT DONNE MATIERE A LA FORMATION D'UNE BOULE DE FEU BLEVE DE WAGONS (CRESCENT CITY, ILLINOIS, USA, 21/06/1970) Un groupe de 15 wagons dont 9 remplis de gaz de pétrole liquéfié (propane) déraille. Le G.P.L. rejeté est enflammé, vraisemblablement par des étincelles produites lors du déraillement de l'un des wagons. La boule de feu qui en résulte atteint une hauteur de plusieurs centaines de mètres. Plusieurs bâtiments prennent feu. Les soupapes de sécurité de plusieurs autres wagons s'ouvrent et rejettent ainsi du G.P.L. Une heure plus tard un wagon explose. Des fragments sont retrouvés à des distances supérieures à 500 mètres. Il se produit ensuite pendant deux heures des explosions successives. L'incendie perdure plus de 56 heures. Grâce à une évacuation rapide, il n'y eut aucun mort, mais 66 blessés sont dénombrés, ainsi que d'importants dégâts matériels BLEVE DANS UNE INSTALLATION DE STOCKAGE DE G.P.L. DANS UNE RAFFINERIE (FEYZIN, FRANCE, 04/01/1966) L'installation de stockage de G.P.L. de cette raffinerie était constituée de quatre sphères de propane de 1200 m 3, quatre sphères de butane de 2000 m 3, ainsi que deux réservoirs cylindriques horizontaux contenant du propane pour l'un et du butane pour l'autre. Les réservoirs de G.P.L. étaient situés à une distance de 450 mètres de la raffinerie, et à environ 300 mètres des premières maisons du village de Feyzin (fig. 2). Pour un prélèvement d'échantillons dans un des réservoirs, un opérateur ouvre successivement deux vannes dans le bas d'un réservoir de stockage de propane. Cependant, il ne respecte pas l'ordre d'ouverture de ces vannes : il ouvre d'abord la vanne la plus éloignée du réservoir, puis tente de réguler le débit avec la vanne située en amont. Aucun fluide ne coulant, probablement pour cause de gel, il ouvre plus largement la vanne. Le bouchon de glace qui s'était vraisemblablement formé lors de la première ouverture disparaît, et du propane s'échappe en grande quantité. Les trois opérateurs présents tentent, sans succès, de fermer la vanne amont. Ils n'essayent pas d'emblée de fermer la vanne la plus éloignée du réservoir, qui gèle en position ouverte. Ne pouvant fermer cette dernière vanne, les opérateurs s'enfuient et déclenchent l'alarme. Version 1 du 20/09/02 10/116

13 Un nuage de gaz d'environ 1 mètre de hauteur se forme au dessus de l'autoroute voisine. Bien que la route ait été fermée au signal d'alerte, une voiture entre dans le nuage de gaz et en provoque l inflammation. Le conducteur, sorti de sa voiture, est mortellement brûlé, et le feu remonte jusqu'à la sphère d'où le propane s'échappe. Une équipe de secours de près de 160 hommes tente alors d'éteindre l'incendie, et commence à refroidir les réservoirs voisins à l'aide d'eau. Le réservoir d'où s'échappe le propane explose alors violemment et des fragments sont projetés aux alentours. Quelques instants plus tard, une seconde sphère explose, et provoque la rupture des canalisations d'une troisième sphère qui se vidange, entretenant ainsi l'incendie. Trois sphères de butane s'ouvrent sans donner matière à un BLEVE. Le village de Feyzin, distant d environ 400 mètres est touché par les ondes de surpression successives. Au total 11 réservoirs sont détruits, des missiles sont projetés jusqu'à 800 mètres. L'accident causa 18 morts et 84 blessés, principalement lors du premier BLEVE. Destruction Endommagé Voie ferrée Autoroute` Réservoirs de GPL Réservoir de fuel Réservoirs de Pétrole Disposition du site de stockage de Feyzin Figure 2 : Disposition du site de stockage de G.P.L. de FEYZIN Version 1 du 20/09/02 11/116

14 2.2.3 SERIE DE BLEVE SUR UNE INSTALLATION DE STOCKAGE DE G.P.L. (SAN JUAN IXHUATEPEC, MEXICO, MEXIQUE, 19/11/1984) Le site de stockage était constitué de 4 sphères de G.P.L. (mélange 80 % butane, 20 % propane) d'un volume unitaire de 1600 m 3, de deux sphères de 2400 m 3 de volume unitaire et de 48 réservoirs cylindriques horizontaux de diverses capacités. Au moment de l'accident, approximativement à m 3 de G.P.L. étaient stockés sur le site. Lors d'une phase de remplissage d'un réservoir, une canalisation de 8 pouces (200 mm de diamètre) sous 24 bar se rompt. Lorsque la hauteur du nuage atteint une hauteur visible d'environ deux mètres, il s'enflamme, 5 à 10 minutes après le début de la fuite, sur une torchère située à quelques 120 à 150 mètres du lieu du rejet. Le nuage inflammable ayant vraisemblablement pénétré dans des maisons, son inflammation entraîne leur destruction. Quelques minutes après l'inflammation du nuage, deux des plus petites sphères donnent matière à des BLEVE, engendrant la formation d'une boule de feu (d'un diamètre évalué, sans certitude, à 350 ou 400 mètres) ainsi que l'éjection d'un ou deux réservoirs cylindriques. Les effets thermiques et l'éjection de fragments entraînent, par effet domino, d'autres BLEVE. En définitive, les quatre petites sphères furent détruites. Les sphères plus grosses restèrent intactes, bien que leur supportage fût brisé. Seulement 4 des 48 cylindres demeurèrent dans leur position initiale. Dans un rayon de 300 mètres, toutes les personnes furent tuées ou blessées. Cet accident causa au total le décès de plus de 500 personnes. Il y eut environ 7000 blessés, et personnes évacuées. Les secours mobilisèrent de l'ordre de 4000 personnes. Des fragments de sphères furent retrouvés à plus de 600 mètres et 12 parties de réservoirs cylindriques horizontaux furent projetées, par "effet fusée", à des distances pouvant atteindre 1200 mètres SUCCESSION DE BLEVE DANS UNE RAFFINERIE (TEXAS CITY, TEXAS, USA, 30/05/1978) Le sur-remplissage d'un réservoir sphérique d'isobutane d'une capacité de 800 m 3, provoque sa fissuration le long d'une ligne de soudure et engendre la perte d'une partie de son contenu. Le sur-remplissage fut vraisemblablement causé par une défaillance du système de jauge. Le nuage est enflammé par une source non identifiée et un feu de type chalumeau se forme à la fuite. Moins d'une minute après, la sphère donne matière à un BLEVE. Elle se fracture en trois morceaux principaux, dont l'un est projeté à plus de 80 mètres. Plusieurs BLEVE de petits réservoirs se produisent ensuite, puis 20 minutes plus tard, une autre explosion survient. Il s'agit du BLEVE d'une autre sphère de 800 m 3 de capacité, contenant un mélange de butane-butylène, se trouvant à proximité du premier réservoir ayant explosé. La boule de feu est moins intense que la première et d'une taille évaluée à environ 335x200 m 2. La soupape de cette sphère est propulsée à quelques 500 mètres. Les dommages causés par ces projectiles sont, considérables (C.C.P.S., 1994). Il n'est pas établi que les effets de surpressions furent importants, bien qu'il fût rapporté que des vitres aient été brisées à 3,5 km du site. Version 1 du 20/09/02 12/116

15 2.2.5 BLEVE D'UN CAMION DE PROPYLENE AU VOISINAGE D'UN CAMPING (LOS ALFAQUES, ESPAGNE, 11/07/1978) Un camion transportant 23,5 tonnes de propylène quitte la route et heurte le muret d'un camping comptant 700 à 800 estivants. La citerne est fissurée et l'inflammation du rejet gazeux qui se forme entraîne une augmentation de la pression interne et une détérioration des parois de la citerne. Consécutivement à une première explosion, un BLEVE se produit engendrant notamment une boule de feu. Cet accident fut la cause de 216 morts et plus de 200 blessés dans un rayon de 125 m (Lees, 1996). Il est à noter que le camion était rempli d'une quantité de propylène supérieure à la capacité autorisée (soit 23,5 tonnes contre 19,1 tonnes), et n'était pas muni d'une soupape BLEVE D UN CAMION CITERNE DE GPL (KAMENA VOURLA, GRECE, 30/04/1999) A la veille des fêtes légales, il est habituel que la police grecque interdise la circulation des camions sur l ensemble du réseau routier. La veille du 1 er mai, la police interpelle un camion citerne contenant 18 tonnes de GPL à proximité de la ville de Kamena Vourla. Le chauffeur stationne son véhicule sur le côté de la chaussée. Peu de temps après, une camionnette vient heurter le camion à l arrière et provoque une fuite de GPL qui s enflamme aussitôt. Trente minutes plus tard, alors qu un véhicule des pompiers vient prendre position à 5 m de la citerne, un BLEVE se produit. Des témoins rapportent la formation d une boule de feu d environ 100 m de rayon et 150 m de hauteur. De grosses gouttes de GPL liquide en feu pleuvent sur des distances de 300 à 400 m. Le camion citerne et le camion de pompiers sont complètement désintégrés. De gros fragments sont retrouvés à des distances de 200 à 300 m (le moteur du camion de pompier est retrouvé à 250 m). La citerne de GPL est projetée en un seul morceau dans un immeuble distant d environ 500 m, démolit sa toiture et atterrit 200 à 300 m plus loin, soit à une distance de 700 à 800 m du lieu de l explosion. L accident fait quatre morts, dont une personne décapitée par un fragment à 400 m du lieu de l explosion. Des personnes situées à 300 m de l accident sont blessées par brûlures. Des dégâts aux immeubles sont observés dans un rayon de 500 m. 2.3 ACCIDENTS RECENSES DANS LA BASE ARIA DU BARPI Pour la présente étude, l INERIS a consulté le BARPI (Bureau d Analyse des Risques et Pollutions Industrielles) qui gère la base de données ARIA. L interrogation de cette base a permis de recueillir 74 références d accidents s étant produits dans le monde entre 1951 et Nous reproduisons intégralement le résultat de cette recherche en annexe A (les cas y sont référencés par leur date d occurrence). Les résultats de cette recherche appellent, de la part de l INERIS, les remarques suivantes : - Les accidents recensés couvrent une large plage de conséquences, en termes de gravité, puisqu ils concernent aussi bien des BLEVE de bouteilles d aérosols n ayant entraîné aucune victime, que des cas comme ceux de Mexico (19/11/1984) et de Los Alfaques (11/07/1978), ayant fait respectivement plus de 500 et 200 victimes. - Dans la mesure où le recensement d accidents couvre près d une cinquantaine d années, il convient d être prudent quant à la projection aujourd hui de l analyse des Version 1 du 20/09/02 13/116

16 causes ayant entraîné des BLEVE, la technologie et, entre autres, la connaissance des phénomènes ayant bien évidemment évolué. - Sur les 74 références d accidents, seules 59 ont été retenues, les autres n étant pas forcément des BLEVE ou restant à l échelle domestique. Il s agit pour mémoire des 15 accidents ayant eu lieu les 25/08/76, 16/05/79, 26/11/80, 13/07/81, 16/08/81, 01/01/82, 21/06/82, 21/03/88, 25/08/94, 24/09/94, 10/03/95, 28/12/95, 16/05/98, 05/04/2000, et 24/10/2000 (voir annexe A). Les cinquante neuf BLEVE restant se répartissent, par causes, comme suit (on repère, dans chaque cas, et entre parenthèses, les dates des accidents; le lecteur pourra ainsi se reporter en annexe A pour y trouver des précisions sur chacun d'entre eux) : - Fuite sur une tuyauterie : 3 cas sur 59 (05/07/73, 19/05/77, 20/10/2000). - Rupture de tuyauterie : 8 cas sur 59 (07/07/51, 22/10/56, 22/07/70, 09/02/72, 01/01/73, 19/11/84, 22/03/99, 22/03/2000). - Sur-remplissage : 3 cas sur 59 (08/01/57, 02/01/69, 30/05/78). - Accident routier : 7 cas sur 59 (02/06/59, 21/09/72, 29/04/75, 11/07/78, 03/03/80, 08/04/98, 30/04/99). - Accident ferroviaire : 15 cas sur 59 (01/01/68, 25/01/69, 21/06/70, 19/10/71, 12/02/74, 17/04/74, 01/09/75, 26/11/76, 06/02/77, 20/02/77, 22/02/78, 08/04/79, 08/09/79, 10/11/79, 20/05/89). - Accident maritime : 1 cas sur 59 (08/01/80). - Erreur humaine : 3 cas sur 59 (12/03/59, 04/01/66, 19/06/77). - Erreur de conception, matériau non adapté : 1 cas sur 59 (30/05/70). - Incendie extérieur : 6 cas sur 59 (03/12/69, 18/11/71, 02/12/74, 05/01/80, 23/07/84, 01/04/90). - Cause inconnue : 13 cas sur 59 (19/07/55, 19/07/56, 03/01/58, 28/05/59, 30/03/72, 11/01/74, 22/06/75, 31/08/76, 02/09/76, 23/04/77, 01/01/80, 01/01/81, 25/12/2000). Ces données sont synthétisées sur le diagramme suivant (fig. 3): Version 1 du 20/09/02 14/116

17 Répartitions des causes de BLEVE (d'après interrogation de la base ARIA du BARPI) répartition (%) fuite sur tuyauterie rupture de tuyauterie surremplissage accident routier accident ferroviaire accident maritime causes erreur humaine erreur de conception incendie extérieur cause inconnue Figure 3. : Répartition des causes de BLEVE - La majorité des BLEVE recensés concerne des gaz liquéfiés. On a notamment pu observer des BLEVE de réservoirs de propane, de butane, de propylène, d'ammoniac, de dioxyde de carbone, d'oxygène,... - On notera qu'il n'est pas possible de dresser une liste exhaustive de produits susceptibles de donner matière à un BLEVE, dans la mesure où rien n'exclut a priori l'éventualité de BLEVE à partir d'un produit liquide stocké à une température supérieure à sa température d'ébullition à la pression atmosphérique, et qui, détendu brutalement à la pression atmosphérique, pourrait se trouver en état de surchauffe. - La simple lecture des cas pertinents illustre l importance de l effet missile qui peut être la cause de décès de personnes à plusieurs centaines de mètres du lieu de l accident (voir notamment les cas s étant produits les 02/06/59, 04/01/66, 02/01/69, 25/01/69, 30/03/72, 21/09/72, 05/07/73, 29/04/75, 19/06/77, 19/11/84, 01/04/90, 30/04/99). - On notera également l importance des effets dominos. Dans un nombre non négligeable de cas, les effets thermiques ou les fragments projetés à la suite d un premier BLEVE en entraînent d autres en cascade (voir les cas des 18/01/59, 12/03/59, 04/01/66, 21/06/70,12/02/74, 01/09/75, 19/06/77, 30/05/78, 19/11/84). - Les BLEVE sont des phénomènes susceptibles de se produire rapidement après l'événement originel. Ces temps d'occurrence sont ainsi de l'ordre de la dizaine de minutes dans le cas de l'exposition du réservoir à un flux thermique important. Ils Version 1 du 20/09/02 15/116

18 peuvent toutefois être moindre, notamment en cas de sollicitation mécanique du réservoir. - Un feu de torche qui se développe sur un piquage relié à un réservoir et au voisinage de ce dernier, est susceptible de provoquer le BLEVE de ce même réservoir (le lecteur se reportera, en annexe A, aux cas s'étant produits les 04/11/66, 22/07/70, 05/07/73, 30/05/78,11/07/78). - Enfin, quelques indications sur les tailles de boules de feu sont disponibles dans certains cas. Nous les synthétisons ci-dessous : - Le 05/07/73 à Kingman, le BLEVE d un wagon de 75 m 3 de G.P.L. en feu entraîne la formation d une boule de feu d'un diamètre évalué entre 45 et 60 m. - Le 06/02/77 à Boynton Beach, une citerne d isobutane de capacité inconnue, prise dans un incendie donne matière à un BLEVE. Il se serait formé une boule de feu de 100 m de diamètre et visible à plus de 40 km. - Le 30/05/78 à Texas City, le BLEVE d une sphère de 800 m 3 d isobutane entraîne celui d une sphère de 800 m 3 d un mélange butane-butylène qui engendre une boule de feu «d environ 335 x 200 m». Vraisemblablement s agit-il ici d une surface visible de 335 x 200 m² environ. - Le 19/11/84 à Mexico, deux sphères de G.P.L. (mélange 80% butane / 20% propane, vraisemblablement d une capacité de 1600 m 3 chacune) donnent matière à des BLEVE. Une boule de feu de 350 à 400 m de diamètre se serait formée. - Le 30/04/99, à Kamena Vourla, le BLEVE d une citerne routière contenant 18 tonnes de GPL aurait entraîné la formation d une boule de feu de 100 m de diamètre et de 150 m de hauteur, d après des témoins de l accident. 2.4 CONCLUSIONS SUR LE RETOUR D'EXPERIENCE L'analyse du retour d'expérience permet de tirer quelques traits essentiels quant aux accidents ayant donné matière à des BLEVE : - Il existe des produits non inflammables, tels par exemple le dioxyde de carbone et l'oxygène liquide qui ont entraîné des BLEVE. C'est notamment le cas de l'accident qui s'est produit à Repcelak (Hongrie) en 1969, au cours duquel un réservoir de stockage de dioxyde de carbone a explosé, ainsi que celui de New York (Etats Unis) en 1970, lors de la ruine d'un camion citerne contenant de l'oxygène liquide. Les caractéristiques essentielles du BLEVE sont alors l'explosion physique et l'onde de choc qui lui est associée. Cette onde de choc peut s'accompagner de l'émission de fragments. - Lorsque le produit mis en œuvre est inflammable (butane, propane, propylène...), le BLEVE peut donner matière à une boule de feu. C'est le cas du déraillement de wagons de G.P.L. à Crescent City (Etats Unis) en 1970, de l'accident de Los Alfaques (Espagne) en 1978, au cours duquel un camion citerne contenant du propylène donne matière à un BLEVE en entraînant la mort de plus de plus de 200 campeurs. Il faut, bien sûr, citer l'accident de Mexico (Mexique) qui, en 1984, entraîna le décès de plus de 500 Version 1 du 20/09/02 16/116

19 personnes au voisinage d'un dépôt de G.P.L. C'est ce type de BLEVE qui s'avère le plus meurtrier. - Les causes identifiées de BLEVE sont multiples. On distingue notamment : fuite sur une tuyauterie, rupture de tuyauterie, sur-remplissage, accident routier, accident ferroviaire, accident maritime, erreur humaine, erreur de conception, matériau non adapté, incendie extérieur. - Les fragments peuvent impacter le sol à plusieurs centaines de mètres du lieu de l'accident (lors de l'accident de Mexico des fragments furent retrouvés à plus de 1200 mètres du lieu de l'accident ; à Kamena Vourla, une citerne routière fut projetée à 800 m du lieu de l explosion). - Un BLEVE peut, par synergie d'accident, en engendrer d'autres. - Le BLEVE n'est en aucune façon un phénomène retardé. Les temps d'occurrence sont ainsi de l'ordre de la dizaine de minutes dans le cas de l'exposition du réservoir à un flux thermique important. Ils peuvent toutefois être moindres, notamment en cas de sollicitation mécanique du réservoir. - Lorsque, localement, un jet enflammé vient impacter un réservoir, un BLEVE peut s'ensuivre, si l'extinction du jet n'est pas assurée dans un délai très bref. Version 1 du 20/09/02 17/116

20 3 RESULTATS EXPERIMENTAUX 3.1 ESSAIS DU N.F.P.A. En 1993, le N.F.P.A. (National Fire Protection Association) a réalisé une série de six tests de BLEVE à partir de réservoirs cylindriques horizontaux, d environ 1,9 m 3 de capacité unitaire, remplis de propane (Mehlem et al., 1993). Ces tests, qui ont fait l objet d un film produit par le N.F.P.A., ont consisté à exposer des réservoirs à des feux de flaques, ou à des jets enflammés de propane (liquide ou gazeux). Divers taux de remplissage de réservoirs ont été étudiés. Le tableau 1 suivant résume les principaux résultats : Numéro du test Taux de remplissage (%) Source de chaleur Temps à l'instant de la rupture (min.) Distance la plus importante parcourue par un fragment (m) Observations 1 25 Jet enflammé de propane gazeux Surpression significative dans le champ proche (voir commentaires) 2 40 Jet enflammé de propane gazeux Pas de rupture - La soupape ne fonctionna pas. La surpression s est échappée par une brèche 3 40 Feu de flaque de propane liquide 8 74 Apparition d une onde de choc significative (voir texte), et d une boule de feu d environ 60 m de diamètre 4 40 Feu de flaque de propane liquide 5 40 Jet enflammé de propane liquide Pas de rupture Pas de rupture - Fonctionnement correct de la soupape de sécurité (rejet monophasique) - Fonctionnement correct de la soupape de sécurité (rejet monophasique) 6 50 Jet enflammé de propane liquide Apparition d une onde de choc significative (voir texte), et d une boule de feu d environ 65 m de diamètre Tableau 1 : Principaux résultats des essais effectués par le N.F.P.A. Ce tableau s assortit des commentaires suivants : - Pour le test n 1, le jet enflammé de propane gazeux touchait le réservoir légèrement audessus du niveau de la phase liquide. Le réservoir n était pas équipé d une soupape. Lorsqu il explosa (pression interne inconnue, le pressostat satura à partir de 82 bar), le réservoir ne contenait plus que de la vapeur. Aucune boule de feu ne fut observée. Des mesures de surpression ont été effectuées dans deux directions différentes, à 15 et 46 m du réservoir. Dans la référence analysée, les directions dans lesquelles ont été effectuées ces mesures ne sont pas mentionnées clairement. L'INERIS note toutefois Version 1 du 20/09/02 18/116

21 que l'anisotropie des résultats ne doit pas surprendre dans la mesure où les réservoirs utilisés lors des tests sont de type cylindrique horizontal. Les résultats sont présentés dans le tableau 2 suivant : Distance (m) Direction Surpression (mbar) Tableau 2 : Mesures de surpressions associés au test n 1 Le test n 2 a été réalisé pour un taux de remplissage de 40 %, le réservoir étant équipé d une soupape. - D après les renseignements fournis dans (Mehlem et al., 1993), il semble que le jet enflammé de propane gazeux était dirigé vers la partie du réservoir en contact avec la phase liquide. 290 secondes après le début du test, un trou de la taille d'une tête d épingle est apparu au voisinage de la soupape de sécurité. 300 secondes plus tard, la soudure fixant la soupape s'est rompue, et une brèche d environ 51 x 6,35 mm² est apparue. Il se forma un jet enflammé. Il convient de noter que le petit trou et la brèche se sont formés alors que la pression interne du réservoir était supérieure à la pression de tarage de la soupape. C'est donc que cette dernière n assura pas sa fonction. - Pour le test n 3, le réservoir a été soumis au flux thermique d un feu de flaque simulé. Le réservoir n était pas muni d une soupape. Une fissure s est d abord développée sur le haut du réservoir donnant matière à un jet enflammé vertical. Sur un graphique de (Mehlem et al., 1993), on lit une pression interne avant la rupture de l ordre de 52 bar. Les surpressions mesurées dans deux directions sont reportées dans le tableau 3 suivant: Direction Distance (m) Surpression (mbar) Tableau 3 : Mesures de surpressions associés au test n 3 - Le test n 4 était semblable au test n 3, le réservoir étant toutefois, dans ce cas, équipé d une soupape tarée à quelques 17,2 bar. La soupape s est ouverte environ 735 secondes après le début de l exposition du réservoir à un feu de nappe. Un feu de jet s'est ainsi développé à partir de la soupape. Après deux cycles de fonctionnement, la soupape se bloqua en position ouverte et le réservoir se vida sans se rompre. Version 1 du 20/09/02 19/116

22 - Le test n 5, au cours duquel un jet de propane liquide enflammé était dirigé vers le réservoir, se déroule de manière analogue au test 4 précédent. - Pour le test n 6, un jet de propane liquide enflammé était dirigé vers un réservoir rempli à 50 %, ne comportant pas de soupape. 12 minutes après le début de l essai, le réservoir se rompit, en donnant matière à une boule de feu d environ 60 m de diamètre. Dans deux directions différentes, des surpressions respectivement égales à 372 et 321 mbar furent mesurées à 15 m du réservoir. Sur le graphe présentant l historique de la pression interne du réservoir, on observe que la pression interne à la rupture était de l ordre de 66 bar. Relativement à la pression de rupture, le N.F.P.A. a comparé la contrainte calculée à la rupture à la valeur correspondante nécessaire à rompre le matériau de construction, sous l hypothèse que le réservoir se rompt sous l effet de forces longitudinales. Ainsi, à la rupture on a : P = 2. e.σ r où P est la pression de rupture du réservoir (MPa), e est l épaisseur des parois (m) r est le rayon du réservoir (m) σ est la contrainte longitudinale (MPa) La contrainte de rupture de la partie la plus fragile, σ y, étant de 206,4 MPa, l hypothèse simple précédente conduit à calculer des rapports σ/σ y supérieurs à 1,79 dans le cas du test 1 et respectivement égaux à 1,11 et 1,43 dans le cas des tests 3 et 6. L'INERIS note ici que la température correspondant à la valeur citée pour σ y n'est pas précisée dans l'article. Les auteurs notent encore que, dans les tests 3 et 6, la pression dans les réservoirs augmenta encore légèrement après la formation d une brèche de taille suffisante pour évacuer l énergie contenue dans le réservoir. Ce phénomène va dans le sens de l explication de Venart (Venart, Rutledge et al, 1993). L ébullition consécutive à la chute de pression conduirait à un rejet diphasique choqué à la brèche, à la repressurisation du réservoir puis à la propagation de la fissure et enfin, peu après, à la rupture du réservoir. Les auteurs remarquent que le développement rapide des bulles dans le liquide engendre son fractionnement en aérosols qui sont entraînés dans le nuage formé après la ruine du réservoir. Version 1 du 20/09/02 20/116

23 3.2 ESSAIS A MOYENNE ECHELLE DE BIRCK ET AL. En 1992, Birck, Cunnigham, Ye et Maillette ont conduit des essais de BLEVE (Birck, Cunnigham et al, 1991). Des réservoirs cylindriques horizontaux de propane de 300 et 375 litres de capacités, de pression de conception de 17 ou 21,5 bar et de 5 ou 6 mm d épaisseur ont été soumis à des flux thermiques issus de combinaisons de feux de torches et de flaques. Les résultats des 11 tests effectués sont reportés dans le tableau 4 ci-dessous : Numéro des tests Descriptions Observations 2 réservoir de 300 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape et de conception du réservoir : 21,5 bar réservoir soumis à un feu de flaque 3 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape et de conception du réservoir : 17 bar réservoir soumis à un feu de torche feu de torche à la soupape dirigé vers le réservoir 4 réservoir de 300 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape et de conception du réservoir : 21,5 bar réservoir soumis à un feu de torche feu de torche à la soupape dirigé vers le réservoir 5 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape de conception du réservoir : 17 bar feu de torche dirigé vers la partie du réservoir en contact avec son ciel gazeux 6 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de conception du réservoir : 17 bar pression de tarage de la soupape : 21,5 bar feu de torche et de flaque à une extrémité rainure de 2,5 mm de profondeur le long du haut du réservoir 7 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape et de conception du réservoir : 21,5 bar exposition à un feu de torche 8 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape et de conception du réservoir : 21,5 bar réservoir soumis à des feux de torche et de flaque 9 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de la soupape : 21,5 bar réservoir soumis à des feux de torche uniquement le réservoir ne s est pas rompu il s est vidé rapidement via la soupape au cours de l'essai, une balle de fusil tirée sur le réservoir a pénétré les parois sans autre effet que la création d une fuite supplémentaire le réservoir ne s est pas rompu il s est vidé rapidement via la soupape le réservoir s est bombé à une de ses extrémités le réservoir ne s est pas rompu il s est vidé rapidement via la soupape le réservoir s est rompu sans BLEVE le réservoir gèle au-dessus du niveau de liquide la soupape ne s est pas ouverte BLEVE soudain du réservoir réservoir aplati au sol extrémité du réservoir projeté à 15 m le réservoir s est rompu sans BLEVE le réservoir gèle au-dessus du niveau de liquide fonctionnement cyclique de la soupape avant son blocage en position ouverte le réservoir est rompu alors qu il ne contenait presque plus de liquide détente explosive du gaz large ouverture du réservoir le réservoir s est rompu sans BLEVE le réservoir gèle au-dessus du niveau de liquide Version 1 du 20/09/02 21/116

24 10 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de conception du réservoir : 21,5 bar réservoir soumis à un feu de torche et un ½ feu de flaque (idem test 6 avec un réservoir plus résistant) 11 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de conception du réservoir : 21,5 bar feu de torche et ½ feu de flaque 12 réservoir de 375 l rempli à 80 % pression de tarage de conception du réservoir : 21,5 bar feu de torche et ½ feu de flaque rupture du réservoir sans BLEVE large rejet produisant une boule de feu apparence du rejet suggérant une repressurisation du réservoir après la rupture fonctionnement cyclique de la soupape BLEVE violent explosion, création d une onde de choc «visible» cycles de fonctionnement de la soupape BLEVE violent explosion, création d une onde de choc soupape projetée à 225 m Tableau 4 : Synthèse des essais de BIRCK. Il convient de noter d emblée que les auteurs, dont le tableau 4 synthétise les résultats, ont retenu le terme de BLEVE lorsque le phénomène était suffisamment violent pour aplatir une partie non négligeable du réservoir au sol. Le test n 6, mettant en œuvre un réservoir volontairement fragilisé, se serait ainsi produit alors que la température du liquide était estimée, par référence à un autre test, à 37 C, soit à une température inférieure à la température limite de surchauffe du propane à la pression atmosphérique. Dans ce cas, la boule de feu observée était composée de deux parties, l une s élevant à partir du réservoir, l autre restant au niveau du sol et étant probablement constituée, d après les auteurs, de gouttelettes de propane. Tout le propane fut consommé en moins de quatre secondes, sans apparition de feu de flaque au sol. Les auteurs remarquent qu au cours de ce BLEVE, le réservoir s est rompu en un seul temps. La température moyenne de la phase liquide étant inférieure à la température limite de surchauffe du propane à la pression atmosphérique (c'est à dire inférieure à la température pour laquelle, à la pression atmosphérique, le liquide ne peut pas rester en état de surchauffe, voir chapitre 3), ils ont ainsi proposé d appeler ce phénomène BLEVE «froid». Ce type de BLEVE serait caractérisé par une rupture catastrophique du réservoir du fait d une faiblesse mécanique. Au cours des tests n 11 et n 12 les auteurs ont observé une succession différente des événements : au cours de ces tests la soupape fonctionna plusieurs fois (lors de la rupture, les réservoirs contenaient environ 75 % de liquide). Des enregistrements vidéos ont montré que la rupture se produisit en deux étapes. Une brèche d une vingtaine de centimètres de longueur se forma sur le dessus du réservoir, donnant ainsi matière à un rejet diphasique. La chute de pression qui s ensuivit dans le réservoir entraîna l ébullition violente (voire explosive puisque le liquide était à une température supérieure à sa température limite de surchauffe à la pression atmosphérique), puis, par voie de conséquence, une repressurisation du réservoir entraînant sa ruine totale (la pression interne a été enregistrée comme passant de 21 bar à la rupture initiale à 170 bar, mais les auteurs ne sont pas certains de la fiabilité des mesures). Les auteurs ont dénommé ce phénomène «BLEVE chaud» dans la mesure où la température interne à la rupture était supérieure à la température limite de surchauffe du propane à la pression atmosphérique. Aucune mesure de surpression dans le voisinage du réservoir n a pu être effectuée. Version 1 du 20/09/02 22/116

25 La boule de feu formée s est élevée bien plus haut que celle apparue lors du test n 6. Nous reportons enfin ci-dessous les conclusions de (Birck, Cunnigham et al, 1991). - Les BLEVE seraient causés par des ruptures totales de réservoir. Une rupture totale peut se produire de trois manières : - fissure spontanée due à une fragilisation du réservoir, - vaporisation explosive déclenchée par la chute de pression d un liquide à une température proche ou supérieure à sa température limite de surchauffe, - montée du réservoir en pression et maintien de cette dernière à des valeurs significativement supérieures à la pression d'apparition de la fissure initiale. - Les BLEVE les plus redoutables sont observés lorsqu un réservoir très résistant subit une rupture locale qui déclenche une vaporisation explosive. Cela suggère que la température limite de surchauffe soit approchée ou dépassée. Cette température limite de surchauffe est celle pour laquelle, à la pression atmosphérique, le liquide ne peut pas rester en état de surchauffe. BIRCK a qualifié de "chaud" ce type de BLEVE et, par opposition, a nommé "BLEVE froids" les BLEVE mettant en jeu un produit dont la température moyenne est inférieure à la température limite de surchauffe du produit à la pression atmosphérique. - Les résultats des expérimentations suggèrent qu'à produit donné, des réservoirs munis de soupapes tarées à des pressions élevées, présentent un risque plus important d engendrer des BLEVE «chauds». Il serait ainsi possible d éviter ce type de BLEVE en réduisant la pression d ouverture des soupapes. Cette dernière mesure ne permettrait pas toutefois d éliminer l occurrence de BLEVE «froids», qui pourraient par contre être prévenus en s assurant que des réservoirs trop peu résistants ne sont pas utilisés. - Les caractéristiques des boules de feu dépendent beaucoup des conditions de rupture. Pour les BLEVE «froids», la boule de feu reste au niveau du sol alors qu elle s élève dans le cas de BLEVE «chauds». - Les résultats suggèrent que les effets d un BLEVE «chaud» sont d autant plus réduits que le taux de remplissage du réservoir est faible, ce qui s expliquerait par des raisons énergétiques. - Les effets de pression et de projection de fragments diffèrent significativement entre les deux types de BLEVE «chauds» et «froids», notamment du fait de la différence de pression à laquelle le réservoir se rompt. Lors des tests effectués, la pression d'éclatement du réservoir peut ainsi avoir été plus de huit fois plus importante que la pression à laquelle la rupture initiale a eu lieu. Version 1 du 20/09/02 23/116

26 3.3 PROJET COMMUNAUTAIRE J.I.V.E. Dans le cadre du projet J.I.V.E. (Hazards consequences of Jet fire Interaction with VEssels containing pressurised liquids, 1994/95), le H.S.L. (Health and Safety Laboratory) a exposé des réservoirs de propane à des feux de jets de propane liquide d un débit massique de l ordre de 1,5 kg/s (Terry et Roberts, 1995). Les essais effectués avaient pour but d identifier les conditions de température et de pression à la rupture, le mode de rupture du réservoir ainsi que les caractéristiques de la boule de feu. Les principales caractéristiques des réservoirs utilisés sont présentées ci-dessous : - Pression de conception : 18,7 bar relatif, - Pression de test hydrostatique : 23,4 bar relatif, - Capacité en eau : litres, - Type : cylindriques horizontaux. Tous les réservoirs étaient équipés d une soupape isolée thermiquement pendant les essais et tarée à 17,2 bar relatif. Quatre essais ont été réalisés respectivement pour des taux de remplissage du réservoir de 20, 41, 60 et 85 %. Dans trois des quatre essais, la soupape s est ouverte et resta dans cette position jusqu à la ruine du réservoir. Pour le réservoir rempli à 85 %, la soupape s est ouverte et refermée deux fois avant de s ouvrir de nouveau avant la ruine du réservoir. Dans tous les cas, le rejet de propane à la soupape s est enflammé, donnant ainsi matière à un dard enflammé de 7 à 15 m de hauteur. Les conditions de test et de fonctionnement des soupapes sont synthétisées dans le tableau 5 suivant : Taux de remplissage du réservoir (%) Masse de propane (kg) Temps d ouverture de la soupape après le commencement du test (s) Pression d ouverture de la soupape (bar relatif) Fonctionnement cyclique de la soupape ,6 non ,8 non ,1 non ,3 oui Tableau 5 : Conditions des tests et modes de fonctionnement des soupapes. Version 1 du 20/09/02 24/116

27 Tous les réservoirs se sont rompus dans les cinq minutes suivant l exposition au feu de jet, pour des pressions de rupture variant de 16,5 à 24,4 bar relatif. Les temps et les pressions de rupture sont présentés, pour chaque cas, dans le tableau 6 suivant. Taux de remplissage (%) Temps à l'instant de la rupture (s) Pression à la rupture (bar relatif) , , , ,4 Tableau 6 : Temps de rupture et pression à la rupture en fonction du taux de remplissage du réservoir A la rupture, les températures de paroi étaient comprises entre 704 et 870 C. Dans tous les cas, c est sur la paroi en contact avec la phase gazeuse que la température la plus élevée a été enregistrée. En ce qui concerne les conséquences de la rupture du réservoir, les auteurs ont observé la formation d une boule de feu au sol puis son ascension. Les auteurs ont mesuré la masse de propane présente au moment de la rupture, la durée de vie de la boule de feu, sa hauteur maximale, sa profondeur -peut être à entendre au sens de son rayon-, son émittance moyenne, ainsi que sa surface. Ces données sont reproduites dans le tableau 7 suivant : Taux de remplissage (%) Masse de propane à la rupture (kg) Durée de vie (s) Hauteur (m) Profondeur (m) Emittance moyenne (kw/m²) Surface (m²) > , Tableau 7 : Caractéristiques de la boule de feu en fonction du taux de remplissage du réservoir. L INERIS note que la signification des caractéristiques géométriques de la boule de feu (hauteur, profondeur et surface) n est pas définie avec précision dans la référence analysée. De même les auteurs restent prudents en ce qui concerne les valeurs des émittances et demandent à ce qu elles soient considérées avec précaution avant que tous les résultats Version 1 du 20/09/02 25/116

28 n aient été exploités. Ce dernier point devant, d'après les auteurs (dans la référence analysée en date de novembre 1995), faire l objet d une publication ultérieure. Pour ce qui est des modes de rupture, les auteurs notent que trois des quatre réservoirs se sont rompus sur leur longueur, au voisinage de leur sommet, puis de manière circulaire autour de leurs extrémités. Les réservoirs se sont ouverts en s écrasant au sol et en éjectant leur contenu très rapidement. Sur le réservoir rempli à 60 %, une fissure d environ un mètre de longueur s est formée, puis le réservoir s est ouvert circulairement au voisinage de son extrémité la plus proche. Les deux tiers de ce réservoir furent projetés par effet fusée à quelques 450 mètres tandis que l autre morceau fût envoyé à environ 310 mètres dans la direction opposée. Il convient encore de préciser que lors de l essai avec un taux de remplissage de 85 %, le réservoir fut arrimé à un bloc de béton de deux tonnes pour prévenir la projection de fragments importants. Ce dernier essai entraîna le bris de deux vitres situées à 1 km du réservoir. Enfin, deux essais ont été réalisés, suivant des modalités semblables, sur des réservoirs remplis à 20 %, mais cette fois recouverts d une couche d isolant solide. Deux revêtements ont été étudiés : - un revêtement de 40 mm d épaisseur nominale à base de ciment et renforcé par un maillage métallique, - un revêtement époxy de 13 mm d épaisseur nominale renforcé par un maillage en fibre de verre. Les débits massiques, en fonction du temps, des feux de jet au cours des essais sont précisés dans le tableau 8 suivant : Débit massique des feux de jets (kg/s) 0 < t < 30 min 30 min < t < 60 min 60 min < t < 80 min 20 s 80 min 20 s < t < 105 min 20 s Revêtement à base de ciment 1,9 1,2 1,3 1,3 Revêtement époxy 1,5 1,1 1,1 0 Tableau 8 : Caractéristiques du feu de jet au cours du temps pour les essais mettant en œuvre des réservoirs ignifugés. Dans le test mettant en œuvre un réservoir muni d un revêtement à base de ciment, la pression est restée stationnaire pendant 5 minutes puis s est élevée à raison de 0,2 bar/minute jusqu à l ouverture de la soupape à 16 bar, environ 48 min après le commencement du test. La soupape s est ouverte et refermée trois fois avant de rester légèrement ouverte. Lors de l essai mettant en œuvre le revêtement époxy, la pression de vapeur augmenta jusqu à ce que la soupape s ouvre, à 17,5 bar, 53 minutes après le début de l exposition du réservoir au feu de jet. La pression chuta alors jusqu à 15,5 bar relatif. La température de paroi du réservoir revêtu d un revêtement à base de ciment atteignit 100 C après 16 minutes et resta à cette température pendant 24 minutes, alors que l eau que ce matériau contenait se vaporisait. La température de paroi augmenta ensuite jusqu à la valeur maximale de 233 C au moment où l exposition au feu de jet fut arrêtée. La température Version 1 du 20/09/02 26/116