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France. Bureau d'enquêtes et d'analyses sur les risques industriels

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Résumé

<div style="text-align: justify;">Le 10 septembre 2021, un incendie se déclenche dans une cuve au sein de l'atelier de traitement de surface du Site Aubert et Duval situé à Pamiers dans l'Ariège. L'important dégagement de fumée et la nature des produits chimiques présents dans le bâtiment ont entrainé la mise en place d'un périmètre de confinement à l'extérieur de l'usine. L'exploitation des témoignages ainsi que la visite ont permis de déterminer le point d'origine de l'incendie dans la cuve n°17. Le scénario d'accident a été confirmé comme possible par une expertise complémentaire demandée par le BEA-RI à l'INERIS. L'étude de cet accident permet de dégager des enseignements de sécurité sur la fiabilité de la mesure de niveau du liquide dans les bains, la gestion de leur chauffe, la surveillance et la détection incendie, la prévention de la propagation des flammes et sur la correcte gestion des eaux d'extinction.</div><div style="text-align: justify;">Le BEA-RI recommande à l'exploitant : de mettre à jour l'étude des dangers sur le calcul des volumes d'eau ; de modifier le système de mise en chauffe des bains ; d'asservir à la détection d'un incendie l'arrêt de l'aspiration au-dessus des bains ; de faire évoluer la procédure de vidange des bains. Concernant le pouvoir réglementaire, le BEA-RI rappelle la recommandation en matière de protection contre l'incendie émise dans ses rapports d'enquête parus en 2021 et visant à compléter les prescriptions relative au désenfumage, à la détection et au contrôle des installations électriques des installations de traitement de surface relevant du régime de l'autorisation. En complément, le BEA-RI recommande d'intégrer dans cette évolution réglementaire une prescription imposant l'asservissement de l'arrêt de l'aspiration des vapeurs issues des bains à la détection d'un incendie.</div>

Editeur

BEA-RI

Descripteur Urbamet

enquête ;risques industriels ;incendie ;site industriel

Descripteur écoplanete

acide ;traitement de surface

Thème

Ressources - Nuisances

Texte intégral

? ? ? ? http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/rapport_marignane_vdif_31082021_cle612e71.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/rapport-escout-vdif_cle01434e.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/20210921_courrier_reponse_dgpr_recommandations_escout_sti_cle23e994.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/20210921_courrier_reponse_dgpr_recommandations_escout_sti_cle23e994.pdf , , http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/rapport_marignane_vdif_31082021_cle612e71.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/rapport-escout-vdif_cle01434e.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/20210921_courrier_reponse_dgpr_recommandations_escout_sti_cle23e994.pdf http://www.cgedd.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/20210921_courrier_reponse_dgpr_recommandations_escout_sti_cle23e994.pdf Incendie d?un réservoir survenu le 10 septembre 2021 chez la société AUBERT et DUVAL à Pamiers (09) Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 11/08/2022 Incendie d?un réservoir survenu le 10 septembre 2021 chez la société AUBERT et DUVAL à Pamiers (09) BEA - RI (ID Modèle = 454988) Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 2 sur 16 PRÉAMBULE Le présent document a été réalisé au titre de la mission d?appui aux pouvoirs publics confiée à l?Ineris, en vertu des dispositions de l?article R131-36 du Code de l?environnement. La responsabilité de l'Ineris ne peut pas être engagée, directement ou indirectement, du fait d?inexactitudes, d?omissions ou d?erreurs ou tous faits équivalents relatifs aux informations utilisées. L?exactitude de ce document doit être appréciée en fonction des connaissances disponibles et objectives et, le cas échéant, de la réglementation en vigueur à la date d?établissement du document. Par conséquent, l?Ineris ne peut pas être tenu responsable en raison de l?évolution de ces éléments postérieurement à cette date. La mission ne comporte aucune obligation pour l?Ineris d?actualiser ce document après cette date. Au vu de ses missions qui lui incombent, l'Ineris, n?est pas décideur. Les avis, recommandations, préconisations ou équivalent qui seraient proposés par l?Ineris dans le cadre des missions qui lui sont confiées, ont uniquement pour objectif de conseiller le décideur dans sa prise de décision. Par conséquent, la responsabilité de l'Ineris ne peut pas se substituer à celle du décideur qui est donc notamment seul responsable des interprétations qu?il pourrait réaliser sur la base de ce document. Tout destinataire du document utilisera les résultats qui y sont inclus intégralement ou sinon de manière objective. L?utilisation du document sous forme d'extraits ou de notes de synthèse s?effectuera également sous la seule et entière responsabilité de ce destinataire. Il en est de même pour toute autre modification qui y serait apportée. L'Ineris dégage également toute responsabilité pour chaque utilisation du document en dehors de l?objet de la mission. Nom de la Direction en charge du rapport : Direction Incendie, Dispersion Explosion Rédaction : GENTILHOMME OLIVIER Vérification : CHAUMETTE SYLVAIN ? BENJAMIN TRUCHOT Approbation : Document approuvé le 11/08/2022 par BOUET REMY Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 3 sur 16 Table des matières 1 Introduction......................................................................................................................................5 1.1 Contexte ..................................................................................................................................5 1.2 Déontologie..............................................................................................................................5 1.3 Description du système étudié.................................................................................................5 2 Analyse de l?Ineris ...........................................................................................................................6 2.1 Evaluation de la puissance rayonnée par le thermoplongeur..................................................6 2.2 Evaluation du flux radiatif reçu par la paroi .............................................................................7 2.3 Evaluation de la température de la paroi interne du bac .........................................................7 2.4 Précision sur la composition de la paroi du bac ......................................................................8 3 Analyses de sensibilité ..................................................................................................................11 3.1 Influence de l?émissivité du thermoplongeur .........................................................................11 3.2 Influence de la forme du thermoplongeur..............................................................................11 4 Synthèse des enseignements .......................................................................................................13 5 Références ....................................................................................................................................14 6 Annexe : courriel de demande du BEA-RI du 15/11/21.................................................................15 Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 4 sur 16 Pour citer ce document : Institut National de l?Environnement Industriel et des Risques, Incendie d?un réservoir survenu le 10 septembre 2021 chez la société AUBERT et DUVAL à Pamiers (09), Verneuil-en-Halatte : Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0, 11/08/2022. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 5 sur 16 1 Introduction 1.1 Contexte Le 10 septembre 2021, un incendie est survenu sur l?un des bacs de la société AUBERT et DUVAL située à Pamiers (09). Lors de cet incendie, il s?est avéré que le thermoplongeur n?était pas immergé dans le liquide. Dès lors, des questions se posent si ce thermoplongeur non immergé, mais en fonctionnement, n?a pas été à l?origine de l?inflammation du bac à l?intérieur duquel il était positionné. Par mail daté du 15/11/21, et repris en annexe du présent document, le BEA-RI a adressé deux questions à l?Ineris. Le verbatim est repris ci-dessous. Question n°1 ? « La question est en fonction de la géométrie et du flux généré de la canne de calculer la température d?une surface plane soumise au flux radiatif de la canne en fonction de la distance entre la canne et ladite surface qui varie de 0 à 100 mm (paroi de la cuve) ». Question n°2 ? « Cette température est-elle suffisante pour conduire à l?auto-inflammation (1) de l?ébonite et (2) du caoutchouc ? » Le présent document vise à apporter les éléments techniques permettant de répondre à chacune de ces questions. 1.2 Déontologie L?Ineris n?a pas réalisé d?études pour le site AUBERT et DUVAL de Pamiers. 1.3 Description du système étudié Le thermoplongeur incriminé est de marque ROTKAPPE et de type B-FC. Cet équipement est de conception modulaire puisqu?il se compose d?un câble, d?une boîte à bornes, d?un élément chauffant Longlife et d?un tube plongeur. Ce tube plongeur est lui-même composé d?un fil chauffant à haute tenue à la chaleur, bobiné et disposé de manière à transmettre un maximum de chaleur au liquide à travers la paroi du tube. Le tube est revêtu de PFA (perfluoroalkoxy) ou de PTFE (polytétrafluoroéthylène). Le diamètre du tube est de 44,5 mm et l?épaisseur du revêtement de 1,5 mm. Ce thermoplongeur a une profondeur minimale d?immersion (chauffée) de 1400 mm pour une longueur totale de 2000 mm. Le bac est conçu en caoutchouc ou en ébonite (obtenu par vulcanisation du caoutchouc). L?épaisseur de paroi du bac est de 6 mm. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 6 sur 16 2 Analyse de l?Ineris Pour répondre aux questions posées par le BEA-RI, l?analyse de l?Ineris s?est faite en plusieurs étapes : ? Etape n°1 ? Evaluation de la puissance rayonnée par le thermoplongeur ; ? Etape n°2 ? Evaluation du flux radiatif reçu par le bac ; ? Etape n°3 ? Evaluation de la température de la paroi interne du bac. Chacune de ces étapes est détaillée ci-après. 2.1 Evaluation de la puissance rayonnée par le thermoplongeur Pour évaluer cette puissance rayonnée par le thermoplongeur, il a été supposé que : ? Hypothèse n°1 ? le revêtement en PFA (ou en PTFE) a fondu et que le tube se retrouve à nu ; ? Hypothèse n°2 ? la fonte de ce revêtement n?est pas à l?origine de l?incendie du réservoir. La première hypothèse est justifiée par le fait que, selon les informations transmises par le BEA-RI, la température maximale de chauffe du tube est de 600°C. Cette température est donc bien au-delà de la température de fusion du PFA (ou du PTFE) estimée à 327°C. En cas de fonte du polymère, il n?est pas complétement exclu que les gouttelettes tombent dans le fond du bac et puissent être responsables de l?incendie de celui-ci. Dans la suite de cette analyse, l?Ineris ne s?est pas contenté de cette piste et s?est intéressé aussi à la possibilité d?un départ de feu au niveau du bac par rayonnement depuis le thermoplongeur, expliquant ainsi la seconde hypothèse. Lorsqu?un corps d?émissivité ? est porté à une température T, il émet une puissance rayonnée donnée par la loi de Planck : M = ??T4 Équation 1 Dans cette équation : ? M [kW/m2] correspond à la puissance rayonnée par unité de surface du corps chauffé ; ? ? [-] à l?émissivité du corps ; ? ? à la constante de Stefan-Boltzmann (= 5,67 × 10-5 kW/m2/K4) ; ? T [°K] à la température du corps. Toujours selon les informations transmises par le BEA, le tube est en acier inoxydable (316L). L?émissivité ? d?un tel acier peut prendre toutes les valeurs possibles entre 0,5 et 1 selon son état (galvanisé, meulé, poli, sablé, oxydé?). Par application numérique (T = 600 + 273,2 = 873,2°K) : ? M = 16,4 kW/m2 pour ? = 0,5 ; ? M = 33,0 kW/m2 pour ? =1. Remarque importante : l?Ineris est reparti de la température maximale de chauffe communiquée dès le début de l?analyse. A aucun moment, cette valeur de puissance rayonnée n?a été critiquée au regard des éventuelles caractéristiques techniques du thermoplongeur. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 7 sur 16 2.2 Evaluation du flux radiatif reçu par la paroi Pour déterminer ce flux radiatif reçu par la paroi du bac, connaissant la puissance rayonnée du thermoplongeur, l?Ineris a utilisé le modèle FNAP de sa plateforme numérique EPHEDRA. Le lecteur intéressé pourra trouver plus d?information sur FNAP dans le rapport ?-2 de l?Ineris [1]. Ce modèle permet de déterminer la densité de flux thermique radiatif reçue par une cible, exposée au rayonnement d?un feu de nappe. La cible est considérée plane et de surface élémentaire. Le feu de nappe peut avoir une base circulaire ou rectangulaire. Dans le modèle FNAP, l?Ineris a défini une « flamme virtuelle » dont les dimensions correspondent peu ou prou à celles de l?élément chauffant du thermoplongeur (diamètre de 50 mm et longueur de 1,4 m), et avec une puissance rayonnée par unité de surface correspondante à celle calculée dans le §2.1. A titre d?exemple, la Figure 1 montre la cartographie des flux radiatifs obtenus dans le plan perpendiculaire au thermoplongeur lorsqu?il est supposé que l?émissivité ? de l?acier est prise égale à 0,5 (soit M = 16,4 kW/m2). Grâce à cette cartographie, il est possible de déterminer le flux radiatif reçu lorsque la cible (ici la paroi du bac) est située à différentes distances du thermoplongeur. Ainsi, le flux radiatif serait de 11,5 kW/m2 pour une distance de 0,010 m, de 5,5 kW/m2 pour 0,050 m et de 3,3 kW/m2 pour 0,100 m. Figure 1. Cartographie des flux radiatifs dans un plan perpendiculaire au thermoplongeur si l?émissivité est égale à 0,5 2.3 Evaluation de la température de la paroi interne du bac Pour déterminer si l?incendie du réservoir est possible, l?Ineris a comparé la température de la paroi interne du réservoir au point de feu du matériau constituant cette paroi. Pour rappel, ce point de feu correspond à la température pour laquelle la quantité de vapeurs est suffisante pour que la combustion continue même si l?on retire la source de chaleur à l?origine de l?inflammation. En ce qui concerne le caoutchouc, de nombreuses références font état d?un point d?inflammation se situant entre 260 et 316°C (cf. [2] par exemple). En revanche, une telle information est plus difficile à obtenir pour l?ébonite. Toutefois, du point de vue de l?Ineris, le point d?inflammation de ce matériau sera relativement proche de celui du caoutchouc. En conséquence, pour statuer sur la possibilité ou non d?incendie du bac, l?Ineris s?appuiera sur le même critère pour le caoutchouc et l?ébonite. Pour déterminer la température de paroi interne du bac, l?Ineris a utilisé un modèle dérivé de l?équation de la chaleur 1D1. Ce modèle permet de prédire le gradient de température dans l?épaisseur d?un matériau connaissant son épaisseur, ses propriétés (conductivité thermique ?, capacité thermique Cp, masse volumique ? et émissivité ?) et ses conditions limites. 1 Modèle « Transfert thermique 1D » de la plateforme numérique EPHEDRA de l?Ineris. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 8 sur 16 Dans ce modèle, l?Ineris a imposé les données d?entrée suivantes : ? Epaisseur de paroi = 6 mm ; ? Propriétés du matériau : o Pour le caoutchouc (naturel) : ? = 0,14 W/m/K, Cp = 2092 J/kg/K, ? = 983 kg/m3 et ? = 0,952 ; o Pour l?ébonite : ? = 0,17 W/m/K, Cp = 1400 J/kg/K, ? = 1200 kg/m3 et ? = 0,89. ? Conditions limites : o Sur la paroi interne du bac : seul le flux radiatif déterminé au §2.2 a été imposé. Il n?a pas été tenu compte de phénomène convectif sur cette paroi ; o Sur la paroi externe du bac : une condition de convection naturelle (h = 10 W/m2/K) avec l?air ambiant (T = 293,15°C) a été imposée. Le Tableau 1 présente l?ensemble des résultats obtenus lorsqu?il est considéré une émissivité ? = 0,5 pour le tube du thermoplongeur (cf. discussions du §2.1). Selon les modélisations, les résultats diffèrent très peu selon que le bac ne soit en caoutchouc ou en ébonite. Sur ces graphiques apparaissent 2 lignes : l?une en violet correspondant à la valeur basse du point d?inflammation (soit 260°C) et l?autre en rouge correspondant à la valeur haute de ce même point (soit 316°C). Sans surprise, le risque d?avoir un incendie au niveau du bac (supposé correspondre au moment où la paroi interne du bac atteint le point d?inflammation) devient réel dès lors que le thermoplongeur non immergé est situé à moins de 100 mm de la paroi du bac. 2.4 Précision sur la composition de la paroi du bac Le 14/02/22, l?Ineris a été informé que la paroi du bac était composée ? non pas d?un caoutchouc ou ébonite mais ? d?un isolant de type HT/Armaflex Industriel d?une épaisseur de 6 mm. De nouveau, l?Ineris a utilisé le modèle dérivé de l?équation de la chaleur 1D avec les données d?entrée suivantes représentatives de la mousse élastomère flexible : ? = 0,0633 W/m/K, Cp = 15004 J/kg/K, ? = 855 kg/m3 et ? = 0,936. Il est intéressant de noter que la diffusivité thermique de ce matériau [= ? / (? × Cp)] est 7 fois plus grande que le caoutchouc considéré jusqu?à maintenant. Les résultats prédits pour l?évolution de la température sur la paroi interne du bac sont donnés dans le Tableau 3. En comparant les résultats directement avec ceux du caoutchouc, on note que la température de l?Armaflex évolue plus rapidement vers le régime permanent mais que la température atteinte dans ce régime est du même niveau. Malgré ses recherches, l?Ineris n?a pas réussi à obtenir la température d?inflammation de l?Armatex. Même si la température maximale atteinte semble diminuée par rapport à celle d?une paroi réalisée en caoutchouc, il est donc difficile de se prononcer sur l?inflammation du bac. Pour remédier à ce manque, il pourrait être intéressant de procéder à des tests de réaction au feu de l?Armaflex à l?aide d?un calorimètre FPA (Fire Propagation Apparatus), tel que décrit dans la norme ISO 12136 par exemple. 2 https://www.sodielec-berger.fr/files/39/emissivite-materiaux.pdf 3 Valeur maximale connue pour une température de 125°C selon le document Armacell « Insulation for the oil and gas industry ? HT/ArmaFlex® Industrial » transmis par le BEA-RI en date du 08/02/22. 4 http://fee.ales.free.fr/telechargement/rt2000/regthermiqueRT2000/Th-U-2.pdf (pour une mousse élastomère flexible) 5 https://local.armacell.com/fileadmin/cms/uk/products/en/HTArmaFlexIndustrialRangeUKROI.pdf 6 https://www.armacell.us/blog/post/a-study-in-surface-emissivity/ http://fee.ales.free.fr/telechargement/rt2000/regthermiqueRT2000/Th-U-2.pdf Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 9 sur 16 Eloignement entre le thermoplongeur et le bac Matériau du bac d = 0,010 m (soit un flux reçu de 11,5 kW/m2) d = 0,050 m (soit un flux reçu de 5,5 kW/m2) d = 0,100 m (soit un flux reçu de 3,3 kW/m2) Caoutchouc Ebonite Tableau 1. Evolution de la température de la paroi interne du bac en fonction du matériau et de l?éloignement du thermoplongeur (en supposant ? = 0,5 pour le thermoplongeur) Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 10 sur 16 Eloignement entre le thermoplongeur et le bac Matériau du bac d = 0,010 m (soit un flux reçu de 11,5 kW/m2) d = 0,050 m (soit un flux reçu de 5,5 kW/m2) d = 0,100 m (soit un flux reçu de 3,3 kW/m2) Armaflex Tableau 2. Evolution de la température de la paroi interne du bac en Armaflex (en supposant ? = 0,5 pour le thermoplongeur) Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 11 sur 16 3 Analyses de sensibilité 3.1 Influence de l?émissivité du thermoplongeur On a vu précédemment que l?état de surface du tube central du thermoplongeur pouvait varier de façon significative selon son état de surface. Jusqu?à maintenant, tous les résultats présentés supposaient que ? = 0,5. Dans le cas où ? = 1, la puissance rayonnée par unité de surface du thermoplongeur est de M = 33,0 kW/m2 et le flux radiatif reçu par le bac est de : 25,5 kW/m2 lorsque le thermoplongeur est éloigné de 0,010 m, de 11,5 kW/m2 pour un éloignement de 0,050 m et de 6,5 kW/m2 pour un éloignement de 0,100 m. Dans ces conditions, le Tableau 3 présente les résultats prédits pour l?évolution de la température sur la paroi interne du bac, supposée être en Armaflex. Les résultats de la Figure 2 sont aussi repris pour comparaison. 3.2 Influence de la forme du thermoplongeur Le 09/02/22, l?Ineris a été sollicité pour évaluer l?impact de la forme du thermoplongeur sur les résultats obtenus précédemment. Celui-ci est représenté sur la Figure 2. L?élément chauffant est constitué d?un fil en nichrome ou en acier inoxydable, revêtu d?une gaine en téflon qui fond dès que le seuil de température de 400°C est atteint7. En partant du postulat que la température maximale de chauffe du fil reste égale à 600°C et que l?émissivité du fil est fixée de façon prudente à 1, la puissance rayonnée par unité de surface du thermoplongeur est M = 33,0 kW/m2. Pour évaluer le flux reçu à différentes distances du thermoplongeur, le modèle FNAP de l?Ineris a été de nouveau utilisé en définissant une « flamme virtuelle » de forme parallélépipédique (L = 0,60 m × l = 0,01 m × H = 0,60 m). Il faut noter qu?une telle approche est majorante dans la mesure où la surface du fil correspond à la surface de la plaque de dimension L × H. La Figure 2 montre la cartographie des flux radiatifs obtenus à mi-hauteur de ce thermoplongeur. Grâce à cette cartographie, on en déduit que le flux rayonné est de 20 kW/m2 à une distance de 0,010 m, de 18,5 kW/m2 à 0,050 m et de 17 kW/m2 à 0,100 m. En comparant ces résultats avec ceux du §3.1, on conclut que la tendance est plutôt d?aggraver le risque d?inflammation du bac. Figure 2. Image du thermoplongeur (K = 585 mm et J = 595 mm) Figure 3. Cartographie des flux radiatifs avec changement du thermoplongeur (? = 1) 7 Cf. mail du BEA-RI du 09/02/22. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 12 sur 16 Eloignement entre le thermoplongeur et le bac Emissivité d = 0,010 m d = 0,050 m d = 0,100 m ? = 1,0 (soit un flux reçu de 25,5 kW/m2) (soit un flux reçu de 11,5 kW/m2) (soit un flux reçu de 6,5 kW/m2) ? = 0,5 (soit un flux reçu de 11,5 kW/m2) (soit un flux reçu de 5,5 kW/m2) (soit un flux reçu de 5,5 kW/m2) Tableau 3. Evolution de la température de la paroi interne du bac en fonction du matériau et de l?éloignement du thermoplongeur (en supposant ? = 1,0 pour le thermoplongeur) Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 13 sur 16 4 Synthèse des enseignements L?analyse du problème a montré : ? Quel que soit le matériau utilisé (caoutchouc ou ébonite), on ne s?attend pas à avoir des différences significatives dans l?évolution de la température de la paroi interne du bac lorsque le thermoplongeur continue de fonctionner alors qu?il n?est pas immergé ; ? Pour une température maximale de chauffe de 600°C, et dès lors que le thermoplongeur est situé à moins de 100 mm de la paroi du bac, l?inflammation de la paroi en caoutchouc est à envisager. Si le tube central du thermoplongeur a une forte émissivité, cette distance de 100 mm peut être insuffisante pour éviter toute inflammation de la paroi ; ? Malgré ses recherches, l?Ineris n?a pas réussi à obtenir le point d?inflammation pour l?ébonite. Toutefois, on s?attend à ce que celui-ci soit relativement proche du caoutchouc. Dès lors, les conclusions obtenues précédemment pour le caoutchouc peuvent s?appliquer à l?ébonite. Après avoir appris que la paroi du bac était finalement en Armaflex, l?Ineris a procédé à la même analyse et a pu constater que, du point de vue de l?évolution de la température de la paroi interne du bac, le régime permanent était atteint plus rapidement mais que le niveau de température finale était du même niveau que pour le caoutchouc ou l?ébonite étudié précédemment. En revanche, malgré ses recherches, l?Ineris n?a pu obtenir la température d?inflammation de l?Armaflex et, par voie de conséquence, n?a pas pu évaluer le risque d?inflammation du bac. Pour aller plus loin, il conviendrait de tester un échantillon de ce matériau dans un calorimètre FPA. L?autre forme étudiée du thermoplongeur (cf. Figure 2) a plutôt tendance à augmenter le flux rayonné reçu par la paroi du bac et donc à accroître le risque d?inflammation. Remarque importante : l?Ineris est reparti de la température maximale de chauffe communiquée dès le début de l?analyse. A aucun moment, cette valeur de puissance rayonnée n?a été critiquée au regard des éventuelles caractéristiques techniques du thermoplongeur. Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 14 sur 16 5 Références [1] Ineris, « Formalisation du savoir et des outils dans le domaine des risques majeurs (DRA-76) - ?-2 ? Modélisation de feux industriels », DRA-14-141478-03176A, 2014. [2] https://www.tcforensic.com.au/docs/article10.html https://www.tcforensic.com.au/docs/article10.html Ineris - 207210 - 2728524 - v3.0 Page 15 sur 16 6 Annexe : courriel de demande du BEA-RI du 15/11/21 Institut national de l?environnement industriel et des risques Parc technologique Alata ? BP 2 ? F-60550 Verneuil-en-Halatte 03 44 55 66 77 ? ineris@ineris.fr ? www.ineris.fr mailto:ineris@ineris.fr http://www.ineris.fr/ Note finale sur la possibilité d?un incendie dans un bac lié à un dysfonctionnement de thermoplongeur 1 / 1 Dans son rapport référencé Ineris-207210-2728524-v2.0, daté du 25/02/22, l?Ineris s?est interrogé si un thermoplongeur non immergé, de marque ROTKAPPE et de type B-FC, pouvait être à l?origine de l?inflammation d?un bac en Armaflex de la société AUBERT et DUVAL, située à Pamiers (09). Les modélisations effectuées ont permis de prédire l?évolution de la température de la paroi interne du bac induite par le rayonnement thermique mais, faute de disposer de la température d?inflammation de l?Armaflex, l?Ineris n?avait pas pu statuer de façon définitive sur le risque d?inflammation. Depuis l?émission de ce rapport, des essais ont été réalisés à l?Ineris pour évaluer cette température d?inflammation de l?Armaflex. Un échantillon a ainsi été soumis à des essais de type TAPE-TAS (TAPE : Température d?Allumage au Point d?Eclair et TAS : Température d?Allumage Spontanée) dans un four à air chaud et en respectant la norme ISO 871 :2022. Le rapport d?essais est annexé à la présente note. De ces essais, il apparaît que la TAPE et la TAS peuvent être de l?ordre de 410°C (soit 683°K). Dans la mesure où ces températures déterminées expérimentalement sont très proches de la valeur maximale prédite (cf. Tableau 2 du rapport susmentionné) pour une distance de 10 mm entre le thermoplongeur et la paroi du réservoir, le risque d?inflammation est donc possible dès que le thermoplongeur est proche de la paroi du réservoir. Document approuvé le 09/08/2022 par BOUET REMY Note externe (ID Modèle = 659682) Ineris-207210-2740503-v2.0 09/08/2022 Entité émettrice : IDE / DIEM Rédacteur : GENTILHOMME Olivier NOTE FINALE SUR POSSIBILITÉ D'UN INCENDIE DANS UN BAC LIÉ À UN DYSFONCTIONNEMENT DE THERMOPLONGEUR CGR = 207210 Destinataires : Henri KALTEMBACHER (BEA-RI) Laurent OLIVE (BEA-RI) Copies : Sylvain CHAUMETTE (Ineris) Bernard PIQUETTE (Ineris) Benjamin TRUCHOT (Ineris) Annexe DÉTERMINATION DES CARACTÉRISTIQUES D'INFLAMMABILITÉ D'UN ÉCHANTILLON D'ARMAFLEX SUIVANT LA NORME ISO 871 8 pages 1 / 8 Rapport interne (ID Modèle = 454908) Ineris-207210-2739929-v1.0 11/05/2022 DÉTERMINATION DES CARACTÉRISTIQUES D'INFLAMMABILITÉ D'UN ÉCHANTILLON D'ARMAFLEX SUIVANT LA NORME ISO 871 Entité émettrice : IDE / ERIP Diffusion* : Restreinte * Indiquer Restreinte si la diffusion de ce document est limitée aux destinataires identifiés ci-après. Rédacteur : BINOTTO Ghislain Approbation : Document approuvé le 11/05/2022 par BOUET REMY Destinataire : CHAUMETTE SYLVAIN Copies : STOUVENEL MICKAEL; BOUET REMY 2 / 8 Sommaire 1 Introduction.............................................................................................................................................3 2 Essais TAPE-TAS ...................................................................................................................................4 2.1 Description de l?essai .......................................................................................................................4 2.1.1 Principe ........................................................................................................................................4 2.1.2 Appareillage.................................................................................................................................4 2.1.3 Eprouvettes..................................................................................................................................5 2.2 Caractérisation de la température d?allumage au point d?éclair et de la température d?allumage spontanée de l?échantillon d?Armaflex..........................................................................................................5 2.3 Caractérisation de la température d?allumage spontanée de l?échantillon d?Armaflex ....................7 3 Conclusion..............................................................................................................................................8 1 INTRODUCTION L?unité DIEM a sollicité les laboratoires de l?unité ERIP afin de caractériser le comportement thermique d?une gaine calorifuge de type Armaflex. L?objectif consiste à déterminer la température d?auto-inflammation sous air de l?échantillon. L?échantillon a ainsi été soumis à un essai TAPE-TAS (Température d?Allumage au Point d?Eclair et Température d?Allumage Spontané) suivant la norme ISO 871 :2022 au moyen d?un four à air chaud. Cette norme est utilisée dans le cadre de la caractérisation des « plastiques ». Ces résultats d'essai ne concernent que le comportement de l'échantillon d'essai dans les conditions particulières de l'essai. Ils ne sont pas destinés à être utilisés, et ne doivent pas être utilisés seuls, pour évaluer les risques potentiels d'incendie d'un matériau en cours d'utilisation. Les températures d'allumage sont fonction de la méthode d'essai utilisée et ne sont pas une propriété intrinsèque du matériau testé. L?échantillon ARMAFLEX (Réf. Ineris : 22AK766) a été fourni par le BEA-RI et réceptionné le 25/04/2022 dans nos laboratoires (Figure 1) et référencé de la façon suivante : - « ARMAFLEX » référencée Ineris : 22AK766. Figure 1 : Clichés photographiques du conditionnement et de l?échantillon « Armaflex » référencé Ineris 22AK766. Les éprouvettes d?échantillon ont été découpées dans le rouleau, suivant les exigences dimensionnelles requises par la norme et soumises aux essais sans préparation préalable, hormis un conditionnement à 23°C ? 2°C et 50 % ? 5 % d?humidité relative pendant au moins 40 h. 4 / 8 2 ESSAIS TAPE-TAS 2.1 Description de l?essai 2.1.1 Principe Un spécimen du matériau (éprouvette) est chauffé dans un four d'allumage à air chaud en utilisant différentes températures à l'intérieur de la chambre chauffée, et la température d'allumage au point d?éclair (TAPE) est déterminée avec une petite flamme pilote dirigée vers l'ouverture dans le haut du four pour enflammer les gaz dégagés. La température d'allumage spontanée (TAS) est déterminée comme la température d'allumage au point d'éclair, mais sans flamme pilote pour l?inflammation. 2.1.2 Appareillage Le four à air chaud, isolé thermiquement, est constitué principalement d'une unité de chauffage et d'un porte-éprouvette (Figure 2). Il comprend deux tubes concentriques en céramique placés verticalement. L'admission de l'air propre s'effectue par le haut dans l'espace annulaire entre les deux tubes où il est chauffé. Cet air chaud pénètre ensuite dans le tube intérieur par le bas à une température précise et stabilisée pendant au moins 15 minutes. Le creuset métallique contenant la prise d'essai/éprouvette est introduit dans le four et est suspendu au milieu du tube central. Pour contrôler la température, deux thermocouples sont mis en place : - l?un pour mesurer la température de l?air qui circule autour de la prise d?essai. Il est placé à (10 ± 2) mm au-dessous du centre du creuset contenant l?éprouvette, - l?autre pour mesurer la température au plus près de l?éprouvette de manière à détecter son inflammation. La vitesse de l'air a été fixée à 25 ml/s à l?aide d?un débitmètre. Figure 2 : Plan issu de la norme ISO 871 :2022 et cliché photographique du dispositif d?essai 5 / 8 2.1.3 Eprouvettes Il est acceptable d'utiliser, en tant que spécimens d'essai, des matériaux ou des produits fournis sous n'importe quelle forme, avec quelques exemples de granulés, de poudres et de films. Il est également acceptable d'utiliser des composites comme spécimens d'essai. Pour les matériaux ayant une densité supérieure à 100 kg/m3, une masse d'éprouvette de 3,0 g ? 0,2 g doit être utilisée. Une prise d'essai (3,0 g ? 0,2 g) du matériau à tester est chauffée dans un four à air chaud dont la température interne est régulée. Pour les matériaux en feuille, la feuille est découpée en carrés d'une taille maximale de (20 mm ? 2 mm) x (20 mm ? 2 mm) et il convient d?en empiler plusieurs en hauteur afin d?obtenir la masse d'échantillon requise. Pour les matériaux en film, une bande de 20 mm ? 2 mm de large et d'une longueur suffisante est enroulée pour donner la masse requise de l'échantillon. Pour les matériaux cellulaires d'une densité inférieure à 100 kg/m3, il faut enlever le film/peau extérieur et découper des échantillons sous forme de blocs mesurant (20 mm ? 2 mm) x (20 mm ? 2 mm) x (50 mm ? 5 mm). Il est acceptable de lier l'échantillon avec un fil fin si l'échantillon est volumineux et léger et s'il est si facilement affecté par le flux d'air du four qu'il est possible que l'échantillon tombe du plateau. 2.2 Caractérisation de la température d?allumage au point d?éclair et de la température d?allumage spontanée de l?échantillon d?Armaflex Compte tenu de l?état physique solide de l?échantillon Armaflex, sous forme de rouleau pouvant être apparenté à des matériaux cellulaires de densité inférieure à 100 kg/m3, les éprouvettes soumises à essai ont été découpées en forme de blocs mesurant (20 mm ? 2 mm) x (20 mm ? 2 mm), d?environ 0,7 g. La densité de l?échantillon d?Armaflex est de 62,1 kg/m3 (déterminée sur l?ensemble du rouleau reçu). La température d?allumage au point éclair (TAPE) de l?échantillon « Armaflex », référencé Ineris 22AK766, a été mesurée à 410°C (Figure 3). Figure 3 : Evolution thermique de l?échantillon Armaflex (Ineris 22AK766) et clichés photographiques issus de captures vidéo au cours de l?épreuve de détermination de la TAPE, sous air à 400°C et 410°C, à température constante. 6 / 8 La chute de température observée au début de la courbe correspond au moment où la tige support du creuset est extraite (le four est alors stabilisé à la température d?essai de 400°C ou 410°C par rapport à ce graphique) pour placer le creuset contenant l?éprouvette afin de pouvoir initier l?essai. La tige support étant équipée de deux thermocouples, ceci explique la chute de température détectée et le sommet du pic correspond ainsi début de l?essai (t = 0), puisqu?ensuite la température augmente de nouveau étant donné que l?ensemble (tige support + creuset + échantillon) est positionné dans le four stabilisé à 410°C pour le cas de l?inflammation. A 410°C, un dégagement de fumées, important, est observé 28 s après l?introduction de l?éprouvette d?essai dans le four et avant le début de l?inflammation à t = 43 s. A t= 72 s, soit environ 30 s après le début de l?inflammation, plus aucune flamme n?est observée. Une légère exothermie est mesurée avec une température maximale atteinte par l?échantillon de 446,6°C lors de l?inflammation. Il convient de préciser que le dégagement important de fumées observée à 410°C a été également observé lors des trois essais à 400°C. En fin d?essai, la perte de masse calculée de l?échantillon est de 60 %. Les essais de confirmation de température de non-inflammation lors de l?épreuve de la TAPE ont été répétés trois fois dans le cadre de cette prestation. 7 / 8 2.3 Caractérisation de la température d?allumage spontanée de l?échantillon d?Armaflex Compte tenu de l?état physique solide de l?échantillon Armaflex, sous forme de rouleau pouvant être apparenté à des matériaux cellulaires de densité inférieure à 100 kg/m3, les éprouvettes soumises à essai ont été découpées en forme de blocs mesurant (20 mm ? 2 mm) x (20 mm ? 2 mm) d?environ 0,7 g. La densité de l?échantillon d?Armaflex est de 62,1 kg/m3 (déterminée sur l?ensemble du rouleau reçu). La température d?allumage spontanée (TAS) de l?échantillon « Armaflex », référencé Ineris 22AK766, a été mesurée à 410°C (Figure 4). Figure 4 : Evolution thermique de l?échantillon Armaflex (Ineris 22AK766) et clichés photographiques issus de captures vidéo au cours de l?épreuve de détermination de la TAS, sous air à 400°C et 410°C, à température constante. La chute de température observée au début de la courbe correspond au moment où la tige support du creuset est extraite (le four est alors stabilisé à la température d?essai de 400°C ou 410°C par rapport à ce graphique) pour placer le creuset contenant l?éprouvette afin de pouvoir initier l?essai. La tige support étant équipée de deux thermocouples, ceci explique la chute de température détectée et le sommet du pic correspond ainsi début de l?essai (t = 0), puisqu?ensuite la température augmente de nouveau étant donné que l?ensemble (tige support + creuset + échantillon) est positionné dans le four stabilisé à 410°C pour le cas de l?inflammation. A 410°C, un dégagement de fumées, important, est observé 27 s après l?introduction de l?éprouvette d?essai dans le four et avant le début de l?inflammation à t = 42 s. A t= 50 s, plus aucune flamme n?est observée. Une légère exothermie est mesurée avec une température maximale atteinte par l?échantillon de 469,2°C lors de l?inflammation. Il convient de préciser que le dégagement important de fumées observées à 410°C a été également observé lors des trois essais à 400°C. En fin d?essai, la perte de masse calculée de l?échantillon est de 65 %. Les essais de confirmation de température de non-inflammation lors de l?épreuve de la TAS ont été répétés trois fois dans le cadre de cette prestation. 8 / 8 3 CONCLUSION Les caractéristiques d?inflammabilité de l?échantillon d?Armaflex, suivant la norme ISO 871 :2022 sont les suivantes : TAPE = TAS = 410°C. Les éventuels gaz émis lors du traitement thermique de l?échantillon ne favoriseraient et ne seraient donc pas responsables de l?inflammation de l?échantillon dans les conditions d?essais, puisque les températures d?auto-inflammation avec ou sans flamme pilote (en partie supérieure du tube du four) sont identiques. La perte de masse après inflammation est d?environ 60-65 % (dans les conditions d?essais à 410°C).